СИСТЕМА ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ГИДРОУДАРОМ Российский патент 2017 года по МПК G01N29/04 G01N29/22 G01N29/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к испытанию объектов, а еще точнее к испытанию прочности соединений и объектов. Еще точнее настоящее изобретение относится к способу и устройству для испытания прочности соединений в соединенной конструкции с использованием волн растяжения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Композитный объект может содержать одну или большее количество композитных конструкций, которые соединены друг с другом. Композитному объекту часто необходимо выдерживать нагрузки, которые могут возникнуть во время нормального или даже ненормального использования композитного объекта. В результате определение прочности соединений в композитном объекте без разрушения может быть необходимо для оценки того, что композитный объект выполнен с возможностью выдерживания этих усилий.

Неразрушающее испытание или дефектоскопия (NDT) представляет собой широкую группу способов анализа, используемых в науке и промышленности для оценки свойств материала, компонента или системы без нанесения повреждений. Поскольку неразрушающее испытание (NDT) по умолчанию не вносит изменения в обследуемый объект, то неразрушающее испытание (NDT) представляет собой высокоценный способ, который может сэкономить деньги и время при оценке продукции, выявлении повреждений и исследовании.

Неразрушающее испытание композитного объекта является более подходящим. Если соединения в композитном объекте соответствуют необходимому стандарту, то композитный объект сохраняет возможность его использования. Неразрушающие испытания обычно выбирают для соответствия конкретному материалу соединения, а не для общего испытания всех параметров. Например, обследование соединения лазером представляет собой способ, используемый в настоящее время для неразрушающих испытаний соединений в композитных объектах. Обследование соединений лазером испытывает прочность соединений между композитными конструкциями в композитном объекте. В данном способе ослабленные соединения могут быть "разорваны" волнами растяжения, проходящими через конструкцию. Существующие устройства для обследования соединений имеют множество недостатков, включая тот факт, что они являются дорогими в конструировании и работе, а их большие габариты осложняют обследование соединений с конкретными формами.

Кроме того, обследование соединений в композитных объектах, таких как установленные части на воздушном судне, может быть более сложным, чем необходимо, вследствие размера и ограниченной дальности действия этих типов систем для обследования соединений лазером. Например, части с узкими кромками или углами могут препятствовать размещению головки для обследования соединений лазером в положении для выполнения обследования.

Таким образом, было бы целесообразно иметь способ и устройство, которые преодолевают по меньшей мере некоторые из вышеописанных недостатков, а также другие возможные недостатки.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном иллюстративном варианте реализации предложен способ испытания испытуемого объекта. Волну напряжения создают в текучей среде в полости в конструкции. Волну напряжения направляют через текучую среду в полости в испытуемый объект.

В другом иллюстративном варианте реализации устройство содержит источник энергии и конструкцию. Конструкция имеет полость, выполненную с возможностью удержания текучей среды. Источник энергии выполнен с возможностью создания волны напряжения, которая проходит через текучую среду в полости в испытуемый объект.

Свойства и функции могут быть обеспечены независимо друг от друга в различных вариантах реализации настоящего изобретения или могут быть объединены еще в одних вариантах реализации, в которых можно увидеть дополнительные подробные сведения со ссылкой на приведенные далее описание и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Новые признаками, рассматриваемые в качестве характеристик иллюстративных вариантов реализации, заданы в прилагаемой формуле изобретения. Иллюстративные варианты реализации, однако, а также предпочтительный режим использования, их дополнительные задачи и признаки будут лучше понятны из приведенного далее подробного описания иллюстративного варианта реализации настоящего изобретения при его прочтении со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показано оборудование для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 2 показана структурная схема оборудования для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 3 показана структурная схема блока для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 4 показано испытательное оборудование в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 5 показан вид в разрезе части оборудования для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 6 показан генератор волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 7 показан вид в разрезе части генератора волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 8 показан генератор волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 9 показан вид в разрезе генератора волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 10 показан вид в другом разрезе генератора волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 11 показана блок-схема процесса обследования испытуемого объекта в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 12 показана блок-схема процесса испытания испытуемого объекта в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 13 показан разряд энергии в генераторе волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 14 показана структурная схема способа изготовления и обслуживания воздушного судна в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

На фиг. 15 показана структурная схема воздушного судна, в котором может быть реализован иллюстративный вариант реализации.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При обследовании соединений лазером лазерный луч направляют на переднюю поверхность композитного объекта. Лазерный луч создает механические волны в форме волн напряжения, которые проходят через композитный объект по направлению к задней поверхности композитного объекта. Когда волна напряжения достигает задней поверхности испытуемого объекта, волна напряжения отражается обратно от этой поверхности с обеспечением создания волны растяжения, которая распространяется обратно по направлению к передней поверхности объекта. Волны растяжения прикладывают растяжение к внутренней конструкции объекта, включая любые линии соединения между передней и задней поверхностями объекта. Волны растяжения могут иметь достаточную прочность, которую выбирают для определения, имеют ли соединения между частями объекта необходимую прочность.

Обследование соединений лазером можно рассматривать в качестве способа неразрушающего испытания, когда соединения между композитными конструкциями выполнены достаточно прочными. Если волна растяжения сталкивается с соединением в композитном объекте, который имеет необходимую прочность, то это соединение остается неповрежденным, и отсутствуют нарушения целостности. Композитный объект может быть обследован для определения наличия нарушений целостности в композитном объекте. Если соединение выполнено достаточно прочным, то композитный объект не претерпевает изменений и может быть использован в различных применениях. Данный композитный объект также может быть сертифицирован как объект, обеспечивающий выбранное значение прочности.

Если волна растяжения сталкивается с соединением в композитном объекте, который не имеет необходимой прочности, то может возникать нарушение целостности. При наличии нарушения целостности композитный объект не имеет необходимой прочности и может быть забракован, переделан или обработан другим образом.

Иллюстративные варианты реализации показывают и учитывают один или большее количество различных факторов. Например, эти варианты реализации показывают и учитывают, что волны напряжения могут быть сгенерированы с использованием средств, отличных от лазерного луча, направленного к испытуемому объекту. Например, иллюстративные варианты реализации показывают и учитывают, что волна напряжения может быть сгенерирована через текучую среду, которая связана с испытуемым объектом.

Один или большее количество иллюстративных вариантов реализации могут применять способ гидроудара для генерирования ударной волны. В одном иллюстративном примере волну напряжения создают в текучей среде в полости конструкции. Волну напряжения направляют через текучую среду и полость в испытуемый объект. В одном иллюстративном примере конструкция с полостью может принимать форму трубки или цилиндра.

На фигурах, в частности на фиг. 1, показано оборудование для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Оборудование 100 для обследования представляет собой пример одного оборудования, в котором может быть реализован иллюстративный вариант реализации.

В этом иллюстративном примере фюзеляж 102 и панель 104 обшивки представляют собой примеры композитных объектов. Эти композитные объекты могут содержать композитные конструкции, которые соединены друг с другом. В этих иллюстративных примерах обследование этих соединений в фюзеляже 102 и панели 104 обшивки может быть выполнено в соответствии с иллюстративным вариантом реализации.

В этом иллюстративном примере система 106 для обследования выполнена с возможностью обследования соединений в фюзеляже 102 и панели 104 обшивки. Как показано, система 106 для обследования содержит блок 107 для обследования, блок 108 для обследования, блок 110 для обследования и компьютер 112.

В этом иллюстративном примере блок 107 для обследования представляет собой портативный блок для обследования, управляемый оператором 114. Оператор 114 может разместить блок 107 для обследования в положении на панели 104 обшивки. Оператор 114 может затем совершить перемещение на расстояние от блока 107 для обследования. Данное расстояние может представлять собой расстояние, которое было задано в качестве безопасного расстояния во время работы блока 107 для обследования. Блок 107 для обследования может затем функционировать с обеспечением обследования соединений в панели 104 обшивки.

После осуществления обследования соединений в панели 104 обшивки в положении, в котором блок 107 для обследования был размещен оператором 114, оператор 114 может вернуться к блоку 107 для обследования и переместить его в другое место на панели 104 обшивки.

В других иллюстративных примерах оператор 114 может сохранить свое положение или может удерживать блок 107 для обследования во время обследования соединений в панели 104 обшивки в зависимости от количества энергии, сгенерированной блоком 107 для обследования, и от конструкции блока 107 для обследования. Более подробное изображение блока 107 для обследования на участке 115 представлено в приведенном далее описании по фиг. 4.

Блок 108 для обследования принимает форму рабочего органа руки-манипулятора 116. Рука-манипулятор 116 может перемещать блок 108 для обследования вдоль фюзеляжа 102 для выполнения обследований соединений в фюзеляже 102.

Как показано, блок 110 для обследования принимает форму гусеничного средства. Блок 110 для обследования может совершать перемещение на фюзеляже 102 для выполнения обследований соединений в фюзеляже 102.

Информацию, сгенерированную блоком 107 для обследования, блоком 108 для обследования и блоком 110 для обследования, отправляют на компьютер 112. Изначально компьютер 112 может отправлять команды на блок 107 для обследования, блок 108 для обследования и блок 110 для обследования для управления работой этих блоков для обследования. В этом иллюстративном примере информацию и команды отправляют через канал 118 связи, канал 120 связи и канал 122 связи. Как показано, канал 118 связи представляет собой проводной канал связи. Канал 120 связи и канал 122 связи представляют собой беспроводные каналы связи.

Изображение оборудования 100 для обследования приведено только в качестве примера одного типа оборудования, в котором может быть использован иллюстративный вариант реализации для испытания соединений. Один или большее количество иллюстративных вариантов реализации могут быть реализованы в оборудовании 100 для обследования для обследования других типов объектов, отличных от частей воздушного судна. Например, иллюстративные варианты реализации могут быть применены к испытанию соединений в испытуемом объекте, который может быть выбран из частей транспортного средства, и/или здания, и/или сконструированного воздушного судна, и/или части, установленной на воздушном судне, и/или других подходящих типов объектов, которые могут содержать соединения, для которых необходимо испытание.

На фиг. 2 показана структурная схема оборудования для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Оборудование 100 для обследования на фиг. 1 представляет собой пример одной реализации оборудования 200 для обследования, показанного в блочной форме на фиг. 2.

Как показано, оборудование 200 для обследования содержит систему 202 для обследования. Система 202 для обследования выполнена с возможностью испытания объекта 204. В частности, система 202 для обследования выполнена с возможностью испытания соединения 206 в испытуемом объекте 204.

В этом иллюстративном примере соединение 206 выполнено в месте, в котором первая конструкция 208 и вторая конструкция 210 соединены друг с другом в линии 212 соединения. Линия 212 соединения может быть выполнена плоской, неплоской или в виде некоторого их сочетания в зависимости от конкретной реализации.

В этих иллюстративных примерах, первая конструкция 208 и вторая конструкция 210 могут быть соединены друг с другом множеством различных способов. Например, первая конструкция 208 и вторая конструкция 210 могут быть соединены друг с другом с использованием адгезива.

Испытуемый объект 204 может содержать любой тип материала. Как показано, в этом иллюстративном примере испытуемый объект 204 представляет собой композитный объект 214. Кроме того, первая конструкция 208 представляет собой первую композитную конструкцию 216, а вторая конструкция 210 представляет собой вторую композитную конструкцию 218.

В этом иллюстративном примере система 202 для обследования содержит вычислительную систему 220, отображающую систему 224 и группу блоков 226 для обследования. Как использовано в настоящей заявке, термин "группа" при использовании в отношении объектов означает один или большее количество объектов. Например, группа блоков 226 для обследования представляет собой один или большее количество блоков для обследования.

Вычислительная система 220 выполнена с возможностью управления работой группы блоков 226 для обследования. Вычислительная система 220 представляет собой один или большее количество компьютеров. Когда в вычислительной системе 220 использовано более одного компьютера, то эти компьютеры могут связываться друг с другом с использованием среды связи, такой как сеть.

В этом иллюстративном примере волну 228 напряжения создают посредством блока 230 для обследования в группе блоков 226 для обследования и направляют в испытуемый объект 204. В иллюстративном примере волна 228 напряжения представляет собой волну, которая имеет составляющую сжатия. Кроме того, волна 228 напряжения также может иметь составляющую растяжения в задней части или конце этой волны.

В этих иллюстративных примерах блок 230 для обследования представляет собой аппаратную систему. В иллюстративных примерах волна 228 напряжения генерирует усилие по отношению к испытуемому объекту 204.

Волну 232 растяжения создают в качестве части волны 228 напряжения или когда составляющая сжатия волны напряжения 228 сталкивается с границей раздела в испытуемом объекте 204. Данная граница раздела может представлять собой, например, заднюю стенку испытуемого объекта 204 или любую другую подходящую поверхность контакта, которые могут быть выполнены в испытуемом объекте 204. Волна 232 растяжения генерирует усилие, которое прикладывает растяжение к внутренней конструкции испытуемого объекта 204. Например, волна 232 растяжения может растягивать первую конструкцию 208 и/или вторую конструкцию 210 по направлению друг от друга в линии 212 соединения. Волна 232 растяжения может привести к нагрузке, которая приложена к соединению 206. В иллюстративном примере данная нагрузка может быть локализована. Нагрузку можно считать локализованной, когда она приложена к конкретной области испытуемого объекта. Другими словами, нагрузка может быть приложена к области, а не распределена по всему испытуемому объекту.

Как показано, блок 230 для обследования также выполнен с возможностью измерения волны 228 напряжения и/или волны 232 растяжения в испытуемом объекте 204. Как использовано в настоящей заявке, фраза "по меньшей мере один из" при использовании с перечнем объектов, означает, что могут быть использованы различные сочетания одного или большего количества перечисленных объектов и только один из каждого объекта в перечне может быть необходим. Например, "по меньшей мере один из объекта А, объекта В или объекта С" может содержать, без ограничения, объект А или объект А и объект В. Данный пример также может содержать объект А, объект В, и объект С или объект В и объект С. В других примерах "по меньшей мере один из" может представлять собой, например, без ограничения, два объекта А, один объект В и десять объектов С; четыре объекта В и семь объектов С; и другие подходящие сочетания. Объект может представлять собой конкретный объект, предмет или категорию. Другими словами, "по меньшей мере один из" означает любое сочетание объектов, причем из перечня может быть использовано некоторое количество объектов, но не все из этих объектов в перечне являются необходимыми.

После того как волна 228 напряжения была направлена в испытуемый объект 204, а волна 232 растяжения прошла через испытуемый объект 204, блок 230 для обследования может выполнить измерения 236 испытуемого объекта 204. Блок 230 для обследования может измерять по меньшей мере одно из энергии волны, смещения передней поверхности или скорости, смещения задней поверхности или скорости, передачи ультразвука, затухания ультразвука и других подходящих свойств в отношении испытуемого объекта 204.

Блок 230 для обследования может отправлять выполненные измерения 236 испытуемого объекта 204 после того, как волна 228 напряжения и волна 232 растяжения прошли через испытуемый объект 204 на вычислительную систему 220 для сохранения. Как показано, вычислительная система 220 может сохранять информацию 238 и/или измерения 236. В других иллюстративных примерах блок 230 для обследования может сохранять информацию 238 и/или измерения 236.

Отображающая система 224 представляет собой аппаратную систему и может содержать один или большее количество отображающих устройств. Отображающая система 224 может быть соединена с вычислительной системой 220 и/или блоком 230 для обследования. Отображающая система 224 выполнена с возможностью отображения информации 238. Информация 238 основана на измерениях 236 испытуемого объекта 204. В этих иллюстративных примерах отображающая система 224 может быть выбрана, например, из осциллографа, и/или планшетного компьютера, и/или карманного компьютера, и/или рабочей станции.

На фиг. 3 показан блок для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном показанном примере проиллюстрирован пример компонентов, которые могут быть размещены в блоке 230 для обследования по фиг. 2.

В этом иллюстративном примере блок 230 для обследования содержит множество различных компонентов. В данном показанном примере блок 230 для обследования содержит генератор 314 волн и измерительную систему 312.

В этом иллюстративном примере генератор 314 волн в блоке 230 для обследования содержит множество различных компонентов. Например, генератор волн в блоке 230 для обследования содержит конструкцию 300, полость 302 и источник 304 энергии.

Конструкция 300 может представлять собой любую конструкцию, в которой полость 302 выполнена с возможностью удержания текучей среды 306 в полости 302. Конструкция 300 может содержать любой подходящий материал. Например, конструкция 300 может содержать металл, пластмассу, титан, сталь, алюминий, поликарбонат и другие подходящие материалы.

В иллюстративном примере конструкция 300 с полостью 302 имеет конфигурацию 308. Как показано, полость 302 выполнена с возможностью направления волны 228 напряжения через текучую среду 306 в полости 302 в испытуемый объект 204 по фиг. 2. Текучая среда 306 может принимать различные формы. Например, текучая среда 306 может представлять собой воду, масло или другие подходящие типы текучих сред.

Кроме того, конфигурацию 308 выбирают для задания количества свойств 310 волны напряжения 228. Определенное количество свойств 310 волны напряжения 228 задают по мере того, как волна 228 напряжения проходит через полость 302 в испытуемый объект 204. Как использовано в настоящей заявке, термин "определенное количество", при его использовании по отношению к объектам, означает один или большее количество объектов. Например, определенное количество свойств 310 представляет собой одно или большее количество свойств. В иллюстративном примере указанное определенное количество свойств 310 выбирают из амплитуды волны напряжения 228, и/или продолжительности волны напряжения 228, и/или времени нарастания волны напряжения 228, и/или глубины, на которой волна 228 напряжения сфокусирована в испытуемом объекте.

Измерительная система 312 представляет собой аппаратную систему и выполнена с возможностью измерения волны 228 напряжения и/или волны 232 растяжения в испытуемом объекте 204 по фиг. 2. Измерительная система 312 может принимать различные формы. Например, измерительная система 312 может быть выбрана из лазерного интерферометра, и/или системы преобразователей, и/или других подходящих типов систем, которые могут измерять волну 228 напряжения и/или волну 232 растяжения во время прохождения этих волн в испытуемом объекте 204 по фиг. 2. Измерения могут представлять собой поверхностные смещения, поверхностные скорости или внутренние изменения в материале.

Как показано, генератор 314 волн и измерительная система 312 могут быть связаны с платформой 318. Платформа 318 может принимать различные формы, такие как корпус, рама, рабочий орган, гусеничного средства или некоторый другой подходящий тип платформы. Безусловно, в некоторых иллюстративных примерах генератор 314 волн и измерительная система 312 могут представлять собой раздельные компоненты.

Изображение оборудования 200 для обследования и различные компоненты по фиг. 2-3 не направлены на отражение физических или конструктивных ограничений способом, в котором может быть реализован иллюстративный вариант реализации. Другие компоненты могут быть использованы в дополнение к показанным компонентам или вместо них. Некоторые компоненты могут не являться необходимыми. Кроме того, блоки приведены для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или большее количество из этих блоков могут быть объединены и/или разделены на различные блоки при реализации в иллюстративном варианте реализации.

Например, несмотря на то, что только соединение 206 показано в примере в оборудовании 200 для обследования на фиг. 2, один или большее количество дополнительных соединений может быть выполнено в дополнение или вместо соединения 206. Кроме того, испытуемый объект 204 также может содержать один или большее количество дополнительных конструкций в дополнение к первой конструкции 208 и второй конструкции 210. Эти дополнительные конструкции могут или не могут представлять собой композитные конструкции в зависимости от конкретной реализации.

В качестве другого иллюстративного примера, в некоторых иллюстративных примерах измерительная система 312 может представлять собой отдельный компонент, расположенный за пределами блока 230 для обследования. Еще в одних иллюстративных примерах управляющее устройство или процессор также может представлять собой часть блока 230 для обследования. Еще в одном иллюстративном примере отображающая система 224 может быть включена как часть блока 230 для обследования по фиг. 2.

На фиг. 4 показано испытательное оборудование в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В данном показанном примере проиллюстрировано более подробное изображение блока 107 для обследования, управляемого оператором 114 по фиг. 1.

Как показано на данном виде, блок 107 для обследования содержит определенное количество различных компонентов. Например, в оборудовании 400 для обследования, блок 107 для обследования содержит раму 401, генератор 402 волн и измерительный блок 404.

Как показано, рама 401 представляет собой пример одной реализации платформы 318, показанной в блочной форме на фиг. 3. Рама 401 представляет собой портативную раму. Рама 401 может быть перемещена оператором 114 из одного положения в другое положение для обследования панели 104 обшивки.

Генератор 402 волн и измерительный блок 404 связаны с рамой 401. Когда один компонент "связан" с другим компонентом, то в показанных примерах эта связь представляет собой физическую связь. Например, первый компонент, то есть генератор 402 волн, можно считать связанным со вторым компонентом, то есть рамой 401, путем прикрепления ко второму компоненту, соединения со вторым компонентом, установки по отношению ко второму компоненту, приваривания ко второму компоненту, скрепления со вторым компонентом и/или соединения со вторым компонентом некоторым другим подходящим образом. Первый компонент также может быть соединен со вторым компонентом с использованием третьего компонента. Первый компонент можно также считать связанным со вторым компонентом путем его формирования в качестве части и/или продолжения второго компонента.

Таким образом, показаны труба 406 и источник 408 энергии. Как показано, труба 406 имеет форму усеченной пирамиды. Труба 406 представляет собой пример физической реализации конструкции 300, показанной в блочной форме на фиг. 3. Кроме того, труба 406 имеет первый конец 410 и второй конец 412.

Источник 408 энергии выполнен с возможностью генерирования волны напряжения. Источник 408 энергии связан с первым концом 410. В этом иллюстративном примере второй конец 412 выполнен с возможностью его размещения на поверхности 414 панели 104 обшивки.

Как показано, измерительный блок 404 представляет собой аппаратные средства и выполнен с возможностью выполнения измерений волн в панели 104 обшивки, которые генерируют посредством генератора 402 волн. Измерительный блок 404 представляет собой пример физической реализации измерительной системы 312, показанной в блочной форме на фиг. 3. В этом иллюстративном примере измерительный блок 404 принимает форму лазерного интерферометра 416.

Как можно видеть таким образом, панель 104 обшивки содержит первую композитную конструкцию 418 и вторую композитную конструкцию 420. В этом иллюстративном примере эти две композитные конструкции соединены друг с другом в линии 422 соединения. Блок 107 для обследования используют для испытания соединения между первой композитной конструкцией 418 и второй композитной конструкцией 420.

На фиг. 5 показан вид в разрезе части оборудования для обследования в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере отображен вид в разрезе некоторых компонентов в оборудовании 400 для обследования, выполненном вдоль линий 5-5 по фиг. 4.

На данном виде в разрезе показана полость 500 трубки 406. Полость 500 представляет собой пример физической реализации полости 302, показанной в блочной форме на фиг. 3. Как можно видеть, в полости 500 присутствует текучая среда 502. В данном примере текучая среда 502 принимает форму воды. Безусловно в зависимости от конкретной реализации могут быть использованы другие типы текучих сред.

Как показано, заглушка 503 связана со вторым концом 412. Заглушка 503 представляет собой конструкцию, которая выполнена с возможностью удержания текучей среды 502 в полости 500, когда второй конец 412 трубки 406 расположен вплотную к поверхности 414 панели 104 обшивки, В этих иллюстративных примерах заглушка 503 может принимать различные формы. Как показано, заглушка 503 герметизирует второй конец 412. В других иллюстративных примерах заглушка 503 может представлять собой уплотнитель, который создает уплотнение, когда второй конец 412 размещен вплотную к поверхности 4:14 панели 104 обшивки.

В этом иллюстративном примере источник 408 энергии представляет собой аппаратное устройство и выполнен с возможностью генерирования волны 506 напряжения. В этих иллюстративных примерах источник 408 энергии может генерировать энергию в форме взрыва или взрывной волны с продолжительностью, которая является достаточно короткой для того, чтобы вызывать волну 506 напряжения. В этом иллюстративном примере источник 408 энергии содержит конденсатор 504. Как показано, конденсатор 504 контактирует с текучей средой 502.

Когда конденсатор 504 разряжен, энергия от разряда приводит к генерированию волны 506 напряжения. Волна 506 напряжения проходит через текучую среду 502 в полости 500 в испытуемый объект, который представляет собой панель 104 обшивки в этом иллюстративном примере. Когда заглушка 503 герметизирует полость 500, заглушка 503 может также выполнять функцию связующего для волны напряжения 506. Когда заглушка 503 выполняет эту функцию, выбор материалов заглушки 503 может быть осуществлен для получения акустического импеданса рядом с трубой 406. Другими словами, выбор материала и формы заглушки 503 может быть осуществлен для уменьшения отражения волны 506 напряжения.

В этом иллюстративном примере волна 506 напряжения проходит через панель 104 обшивки до тех пор, пока волна 506 напряжения не достигнет конструктивной особенности. В этом иллюстративном примере конструктивная особенность представляет собой заднюю поверхность 508. В задней поверхности 508, волна 510 растяжения возникает во время отражения волны 506 напряжения. В этом иллюстративном примере волна 510 растяжения подвергает соединение 421 в линии 422 соединения воздействию напряжения на растяжение. Другими словами, волна 510 растяжения вызывает растяжение, которое растягивает первую композитную конструкцию 418 и вторую композитную конструкцию 420 по направлению друг от друга.

В этом иллюстративном примере конфигурацию трубки 406 с полостью 500 выбирают для задания свойств волны 506 напряжения. Например, форма трубки 406 может быть выполнена с возможностью фокусирования волны на необходимой глубине в панели 104 обшивки, такой как глубина, на которой расположено соединение 421. Данная волна может представлять собой волну напряжения и/или волну растяжения. Это фокусирование волны может оптимизировать способ обследования путем максимизации напряжения в необходимом положении, что обеспечивает уменьшение вероятности непредвиденных случаев нежелательных нарушений целостности в отношении испытуемого объекта в областях на расстоянии от соединения, которое необходимо обследовать.

В этом иллюстративном примере генератор 402 волн имеет высоту 513. Генератор 402 волн имеет ширину 514 на первом конце 410 и ширину 516 на втором конце 412. Как показано, высота 513 может составлять приблизительно несколько сантиметров, ширина 514 может составлять приблизительно несколько сантиметров, а ширину 516 может составлять приблизительно 1 сантиметр. Безусловно эти размеры могут изменяться в зависимости от конкретной реализации. Выбранный размер может изменяться в зависимости от конкретной реализации. В этих иллюстративных примерах размеры могут быть выбраны таким образом, что генератор 402 волн может быть легко размещен на различных частях для обеспечения необходимого обследования соединений в этих частях.

На фиг. 6 показан генератор волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Как показано, генератор 600 волн представляет собой другой пример реализации генератора 314 волн, показанного в блочной форме на фиг. 3. Генератор 600 волн содержит конструкцию 602, имеющую цилиндрическую форму, а не форму трубы, как показано для генератора 402 волн по фиг. 4.

В этом иллюстративном примере полость 604 можно увидеть в полуразрезе в конструкции 602. Как можно видеть в данном примере, полость 604 имеет форму яйца. Данная конфигурация конструкции 602 представляет собой другой пример другой физической реализации полости 302, показанный в блочной форме на фиг. 3.

Провод 606 проходит через конструкцию 602 в полость 604. Провод 606 соединен с проводом 608 и проводом 610. Провод 608 и провод 610 выполнены толще провода 606. Провод 606 представляет собой пример реализации источника 304 энергии, показанного в блочной форме на фиг. 3. Провод 606 представляет собой взрывающийся провод-перемычку, который взрывается, когда ток протекает через провод 606. Данный взрыв обеспечивает возможность генерирования волны напряжения в текучей среде в полости 604.

Также в полуразрезе показан уплотнитель 612. Уплотнитель 612 выполнен с возможностью герметизации полости 604 со стороны конца 614 полости 604.

Как показано, конструкция 602 имеет высоту 616 и диаметр 618. В этом иллюстративном примере высота 616 может составлять приблизительно 3,7 сантиметра, и диаметр 618 может составлять приблизительно 7 сантиметров.

На фиг. 7 показан вид в разрезе части генератора 600 волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Можно увидеть увеличенный вид полости 604, провод 606 и уплотнитель 612. В частности, конец 614 полости 604 имеет диаметр 700. В этом иллюстративном примере диаметр 700 составляет приблизительно 1 сантиметр.

На фиг. 8 показан генератор волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере генератор 800 волн представляет собой другой пример физической реализации генератора 314 волн, показанного в блочной форме на фиг. 3.

В этом иллюстративном примере генератор 800 волн содержит конструкцию 801. Конструкция 801 имеет кубовидную форму. В данном конкретном примере конструкция 801 имеет высоту 802, глубину 804 и ширину 806. В этом иллюстративном примере высота 802 составляет приблизительно 1 сантиметр, глубина 804 составляет приблизительно 2 сантиметра, а ширина 806 составляет приблизительно 2 сантиметра. Безусловно, значения этих размеров представляют собой только примеры одного размера наборов для высоты 802, глубины 804 и ширины 806. В других иллюстративных реализациях могут быть использованы другие значения этих размеров.

На фиг. 9 показан вид в разрезе генератора волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере показан вид в разрезе конструкции 801, выполненном вдоль линий 9-9 по фиг. 8.

В этом иллюстративном примере полость 900 имеет коническую форму. Источник 902 энергии принимает форму провода 904. Провод 904 выполнен с возможностью взрыва, когда ток приложен к проводу 904. Данный взрыв обеспечивает возможность генерирования волны напряжения в текучей среде в полости 900.

На фиг. 10 показан другой вид в разрезе генератора волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере альтернативный вид в разрезе конструкции 801 показан вдоль линий 10-10.

На данном виде в разрезе полость 1000 имеет полусферическую форму. В данном примере источник 1001 энергии представляет собой провод 1002.

Различные компоненты, показанные на фиг. 1 и фиг. 4-10, могут быть объединены с компонентами на фиг. 2-3 и/или использованы с компонентами на фиг. 2-3. Кроме того, некоторые из компонентов на фиг. 1 и фиг. 4-10 могут представлять собой иллюстративные примеры того, как компоненты, показанные в блочной форме на фиг. 2-3, могут быть реализованы в качестве физических конструкций.

На фиг. 11 показана блок-схема процесса обследования испытуемого объекта в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Процесс/показанный на фиг. 11, может быть реализован в оборудовании 200 для обследования по фиг. 2. В частности, процесс может быть реализован для обследования испытуемого объекта 204 с использованием блока 230 для обследования.

Процесс начинается путем размещения блока для обследования на поверхности испытуемого объекта (операция 1100). Процесс затем генерирует волну напряжения в текучей среде в полости конструкции (операция 1102). Процесс затем направляет волну напряжения через текучую среду и полость в испытуемый объект (операция 1104). Определенное количество свойств для волны напряжения в текучей среде задают на основании конфигурации полости в конструкции. Эти свойства задают по мере того, как волна напряжения проходит через текучую среду в полости. В результате волна напряжения вызывает волну растяжения, которая сталкивается с соединением в испытуемом объекте. В иллюстративном примере волна растяжения, которая сталкивается с испытуемым объектом, может представлять собой волну растяжения, вызванную волной напряжения, отражающейся от поверхности контакта, такой как задняя стенка. Кроме того, в некоторых иллюстративных примерах волна растяжения также может представлять собой компонент волны напряжения, которая сталкивается с соединением, поскольку волна напряжения проходит по направлению к поверхности контакта.

Выполняют измерения испытуемого объекта (операция 1106). В Операции 1106 измерения могут быть выполнены с использованием любого устройства, выполненного с возможностью обнаружения нарушений целостности, которые могут возникать от соединения, выдерживающего нагрузку, вызванную растягивающими усилиями, которые могут быть приложены волной растяжения. В одном иллюстративном примере лазерный интерферометр используют для определения наличия нарушений целостности после того, как волна напряжения проходит через испытуемый объект и вызывает волну растяжения для приложения нагрузки к соединению. Отображают информацию, основанную на измерении испытуемого объекта (операция 1108). Процесс также сохраняет информацию и/или измерения (операция 1110), с завершением после этого данного процесса.

Эти операции могут быть использованы для определения того, может ли соединение в испытуемом объекте выдерживать нагрузку в пределах необходимой величины или диапазона. Эти различные операции могут быть повторены любое количество раз. Операции могут быть повторены для различных положений на конкретном испытуемом объекте или на различных испытуемых объектах.

На фиг. 12 показана блок-схема процесса испытания испытуемого объекта в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Данный процесс может быть после того, как волна растяжения была отправлена через испытуемый объект. Процесс, показанный на фиг. 12, может быть реализован с использованием системы 202 для обследования на фиг. 2.

Процесс начинается с отправки определенного количества сигналов на испытуемый объект (операция 1200). Эти сигналы могут быть отправлены с использованием ультразвукового преобразователя.

Процесс затем регистрирует ответные сигналы (операция 1202). Затем выполняют определение, указывают ли ответные сигналы на наличие нарушений целостности в испытуемом объекте (операция 1204). При наличии нарушения целостности, генерируют индикацию о том, что испытуемый объект не прошел испытание (операция 1206), с завершением после этого данного процесса.

В отношении операции 1204, при отсутствии нарушения целостности, процесс генерирует индикацию о том, что испытуемый объект прошел испытание (операция 1208), с завершением после этого данного процесса. В данном случае, соединение в испытуемом объекте выдержало усилия, созданные на соединении волнами растяжения. В результате данный испытуемый объект может быть сертифицирован как выдерживающий усилие, выбранное для испытания.

Блок-схемы и структурные схемы в различных показанных вариантах реализации иллюстрируют конструкцию, функциональные возможности и работу некоторых возможных реализации устройств и способов в иллюстративном варианте реализации. При этом каждый блок в блок-схеме или структурных схемах может отражать модуль, участок, функцию и/или часть операции или этапа. Например, один или большее количество блоков могут быть реализованы в качестве программного кода, аппаратных средств или в виде сочетания программного кода и аппаратных средств. При аппаратной реализации, аппаратные средства могут, например, представлять собой интегральные схемы, которые изготовлены или выполнены с возможностью выполнения одной или большего количества операций в блок-схеме или структурных схемах. При реализации в виде сочетания программного кода и аппаратных средств такая реализация может представлять собой программно-аппаратные средства.

В некоторых альтернативных реализациях иллюстративного варианта реализации функция или функции, указанные в блоках, могут быть выполнены в порядке, отличном от указанного на чертежах. Например, в некоторых случаях, два блока, показанные последовательно, могут быть выполнены, по существу, одновременно, или блоки иногда могут быть выполнены в обратном порядке в зависимости от задействованных функциональных возможностей. Кроме того, в дополнение к показанным блокам в блок-схеме или структурной схеме могут быть добавлены другие блоки.

Например, операция 1108 и операция 1110 представляют собой дополнительные операции и могут быть пропущены. Кроме того, в других иллюстративных примерах может быть сгенерирован предупредительный сигнал, если на основании измерений различных волн определено, что соединение не имеет необходимой прочности. Кроме того, в зависимости от конкретной реализации могут быть использованы другие типы измерительных систем.

На фиг. 13 показан разряд энергии в генераторе волн в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. В этом иллюстративном примере график 1300 иллюстрирует форму 1302 волны напряжения, которая разряжена в текучую среду 1304. Это напряжение показано в момент времени, составляющий приблизительно 3,05·10^-0,06 секунд после энергетического разряда.

На графике 1306 показано напряжение, составляющее Гдин/см². В этом иллюстративном примере 1 Гдин/см² представляет собой меру, эквивалентную 1 кбар или 1000 атм. Как можно видеть, созданная волна напряжения может быть сфокусирована на конкретную глубину в испытуемом объекте на основании конфигурации полости. Путем изменения формы полости может быть изменена фокальная точка волны напряжения. Эта фокальная точка может быть расположена в различных положениях, таких как поверхность контакта, задняя стенка объекта, линия соединения или в некотором другом положении в зависимости от конкретной реализации. Глубина фокальной точки может быть выбрана для выполнения необходимого испытания линии соединения.

Иллюстративные варианты реализации настоящего изобретения могут быть описаны в контексте способа 1400 изготовления и обслуживания воздушного судна, как показано на фиг. 14, и воздушного судна 1500, как показано на фиг. 15. На фиг. 14 показана блок-схема способа изготовления и обслуживания воздушного судна в соответствии с иллюстративным вариантом реализации. Во время подготовки к производству способ 1400 изготовления и обслуживания воздушного судна может включать проработку и проектирование 1402 воздушного судна 1500 по фиг. 15 и материальное снабжение 1404.

Во время производства происходит изготовление 1406 компонентов и подблоков и интеграция 1408 систем воздушного судна 1500 на фиг. 15. После этого воздушное судно 1500 по фиг. 15 может пройти через сертификацию и поставку 1410 для его помещения на обслуживание 1412. Во время нахождения на обслуживании 1412 заказчиком, для воздушного судна 1500 по фиг. 15 составляют расписание планового технического обеспечения и обслуживания 1414, которое может включать модификацию, перенастройку, восстановление или другое техническое обеспечение или обслуживание.

Каждый из процессов способа 1400 изготовления и обслуживания воздушного судна может быть осуществлен или выполнен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором. В этих примерах оператор может представлять собой заказчика. Для целей описания, системный интегратор может содержать, без ограничения, любое количество производителей воздушных судов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать, без ограничения, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.п.

На фиг. 15 показана структурная схема воздушного судна, в котором может быть реализован иллюстративный вариант реализации. В данном примере воздушное судно 1500 производят посредством способа 1400 изготовления и обслуживания воздушного судна по фиг. 14 и оно может содержать несущую конструкцию 1502 с системами 1504 и внутренней частью 1506. Примеры систем 1504 содержат одну или большее количество из движительной системы 1508, электрической системы 1510, гидравлической системы 1512 и климатической системы 1514. Может быть включено любое количество других систем. Несмотря на то, что пример показан для авиакосмической промышленности, различные иллюстративные варианты реализации могут быть применены в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность.

Устройства и способы, реализованные в настоящей заявке, могут быть применены во время по меньшей мере одного из этапов способа 1400 изготовления и обслуживания воздушного судна по фиг. 14.

Например, иллюстративные варианты реализации может быть реализованы для обследования соединений в испытуемых объектах, таких как части воздушного судна, во время изготовления 1406 компонентов и подблоков. Кроме того, другие части могут быть испытаны с использованием иллюстративного варианта реализации после или во время установки этих частей в качестве части интеграции 1408 систем. Дополнительные испытания частей могут быть выполнены во время сертификации и поставки 1410. В качестве другого иллюстративного примера, части могут быть испытаны во время технического обеспечения и обслуживания 1414. Данное испытание может быть выполнено в отношении частей, которые могут быть обследованы во время технического обеспечения и обслуживания 1414. Кроме того, части могут быть испытаны с использованием иллюстративного варианта реализации для использования в техническом обеспечении, модернизации, восстановлении или других операциях, выполняемых во время технического обеспечения и обслуживания 1414.

Таким образом, иллюстративные варианты реализации обеспечивают способ и устройство для испытания соединений в объектах. В этих иллюстративных примерах генератор волн может иметь размер, который меньше размера, используемого в настоящее время в системах для обследования, таких как системы для обследования соединений лазером. Размер генератора волн в этих иллюстративных примерах может обеспечивать возможность испытания частей, которые имеют конфигурации или формы, которые являются более сложными для обследования посредством систем для обследования соединений лазером. Кроме того, размер генератора волн в этих иллюстративных примерах может обеспечить возможность обследования объектов, таких как части, которые были установлены в конструкции, такой как воздушное судно, поезд, здание, производственное предприятие, или некотором другом типе конструкции.

Иллюстративные варианты реализации обеспечивают возможность наличия у волны напряжения определенного количества свойств, таких как амплитуда волны напряжения, продолжительность волны напряжения, время нарастания волны напряжения, фокальная точка или другие подходящие свойства, которые могут быть заданы на основании конфигурации генератора волн. Таким образом, различные иллюстративные варианты реализации обеспечивают возможность использования генераторов волн для испытания различных прочностей соединения для соединений, которые могут быть расположены в различных положениях в испытуемом объекте.

Кроме того, настоящее изобретение содержит конструкцию, как описано далее.

Предложено устройство, содержащее источник энергии и конструкцию, имеющую полость, выполненную с возможностью удержания текучей среды, причем источник энергии выполнен с возможностью генерирования волны напряжения, которая проходит через текучую среду в полости в испытуемый объект.

Конструкция может быть выполнена с возможностью задания определенного количества свойств волны напряжения в текучей среде на основании конфигурации полости в конструкции.

Указанное определенное количество свойств может быть выбрано из амплитуды волны напряжения, и/или продолжительности волны напряжения, и/или времени нарастания волны напряжения, и/или глубины, на которой волна напряжения сфокусирована в испытуемом объекте.

Конструкция может быть выполнена с возможностью направления волны напряжения через текучую среду в полости в испытуемый объект таким образом, что волна растяжения возникает и сталкивается с соединением в испытуемом объекте.

Устройство может дополнительно содержать измерительную систему, выполненную с возможностью измерения испытуемого объекта.

Измерительная система может содержать лазерный интерферометр.

Измерительная система может быть выполнена с возможностью сохранения информации и/или измерений испытуемого объекта.

Устройство может дополнительно содержать отображающую систему, выполненную с возможностью отображения информации о испытуемом объекте, измеряемом посредством измерительной системы.

Отображающая система может быть выбрана из осциллографа, планшетного компьютера, карманного компьютера и рабочей станции.

Конструкция может содержать трубку, имеющую первый конец и второй конец, причем источник энергии связан с первым концом.

Устройство может дополнительно содержать заглушку, выполненную с возможностью связи со вторым концом и с возможностью удержания текучей среды в полости.

Описание различных иллюстративных вариантов реализации было приведено для иллюстрации и описания и не является исчерпывающим или ограниченным вариантами реализации в раскрытой форме. Многие модификации и изменения будут понятны специалистам в области техники. Кроме того, различные иллюстративные варианты реализации могут обеспечивать различные признаки по сравнению с другими иллюстративными вариантами реализации. Выделенный вариант реализации или выделенные варианты реализации выбраны и описаны для лучшего пояснения принципов вариантов реализации, практического применения и для обеспечения понимания другими специалистами в области техники настоящего изобретения для различных вариантов реализации с различными модификациями, которые подходят для конкретного предусмотренного использования.

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Устройство для испытания прочности соединений композитного объекта (204) содержит: источник (304) энергии и конструкцию (300) генератора волн, имеющую полость (302), выполненную с возможностью удержания текучей среды (306), причем источник энергии (304) выполнен с возможностью генерирования волны (228) напряжения, которая проходит через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204), причем конструкция (300) генератора волн выполнена с возможностью задания определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн. Технический результат – уменьшение габаритов устройства, возможность испытания объектов больших размеров и сложных форм. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204), включающий:

генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн;

направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204); и

задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн.

2. Способ по п. 1, согласно которому

указанное определенное количество свойств (310) выбрано из амплитуды волны (228) напряжения, и/или продолжительности волны (228) напряжения, и/или времени нарастания волны (228) напряжения, и/или глубины, на которой волна (228) напряжения сфокусирована в композитном объекте (204).

3. Способ по п. 1, согласно которому этап направления включает:

направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204), причем волна (232) растяжения возникает и сталкивается с соединением (206) в композитном объекте (204).

4. Способ по п. 3, дополнительно включающий

измерение композитного объекта (204).

5. Способ по п. 4, дополнительно включающий

отображение информации (238), основанной на измерениях (236) композитного объекта (204).

6. Способ по п. 4, дополнительно включающий

сохранение информации и/или измерений (236) композитного объекта (204).

7. Способ по п. 1, согласно которому конструкция (300) генератора волн представляет собой трубку (406), имеющую первый конец (410) и второй конец (412).

8. Способ по п. 7, согласно которому источник энергии (304), расположенный на первом конце (410), генерирует волну (228) напряжения, а второй конец (412) соединен с композитным объектом (204).

9. Устройство для испытания прочности соединений композитного объекта (204), содержащее:

источник (304) энергии и

конструкцию (300) генератора волн, имеющую полость (302), выполненную с возможностью удержания текучей среды (306), причем источник энергии (304) выполнен с возможностью генерирования волны (228) напряжения, которая проходит через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204), причем

конструкция (300) генератора волн выполнена с возможностью задания определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн.

10. Устройство по п. 9, в котором

указанное определенное количество свойств (310) выбрано из амплитуды волны (228) напряжения, и/или продолжительности волны (228) напряжения, и/или времени нарастания волны (228) напряжения, и/или глубины, на которой волна (228) напряжения сфокусирована в композитном объекте (204).

11. Устройство по п. 9, в котором

конструкция (300) генератора волн выполнена с возможностью направления волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) таким образом, что в композитном объекте (204) происходит возникновение и столкновение волны (232) растяжения с соединением (206).

12. Устройство по п. 9, дополнительно содержащее

измерительную систему (312), выполненную с возможностью измерения композитного объекта (204).

13. Устройство по п. 12, в котором измерительная система (312) содержит лазерный интерферометр (416).