Стенд для ударных испытаний защитных касок Советский патент 1985 года по МПК G01N3/30 G01M7/08 

сд

00

ел

О5 Изобретение относится к механическим испытаниям изделий и наиболее эффективно может быть использовано при ударных испытаниях защитных касок. Известен стенд для ударных испытаний защитных касок, содержащий основание, модель головы для установки на нее защитной каски, датчик силы, установленный на основании под моделью головы, ударник, механизм сбрасывания ударника на каску и регистрирующий прибор, с которым через согласующий усилитель соединен датчик силы 1. Недостатками стенда является то, что он не позволяет определять относительную амортизационную способность и безопасный зазор защитной каски. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стенд для ударных испытаний защитных касок, содержащий основание, модель головы для установки на нее защитной каски, датчик силы, установленный на основании под моделью головы, ударник, механизм сбрасывания ударника на каску, размещенный на ударнике акселерометр и регистрирующий прибор, с которым через согласующий усилитель и интегрирующее устройство соединен акселерометр и через другой согласующий усилитель - датчик силы 2. Недостатком известного стенда является то, что он не позволяет определять максимальное перемещение каски при ударе, т. е. безопасный зазор защитной каски. Цель изобретения - повышение информативности испытаний путем измерения максимального перемещения каски при ударе. Поставленная цель достигается тем, что стенд для ударных испытаний защитных касок, имеющий основание, модель головы для установки на нее защитной каски, датчик силы, установленный на основании под моделью головы, ударник, механизм сбрасывания ударника на каску, размещенный на ударнике акселерометр и регистрирующий прибор, с которым через согласующий усилитель и интегрирующее устройство соединен акселерометр и через другой согласующий усилитель - датчик силы, снабжен двумя блоками памяти, индикатором нуля, индикатором максимума и блоком вычитания, интегрирующее устройство выполнено в виде двух последовательно включенных интеграторов, выход первого интегратора подключен к входам индикаторов, выход второго интегратора - к информационным входам блоков памяти, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего индикатора, а выход - к одному из входов блока вычитания, выход которого соединен с региструющим прибором. На фиг. 1 представлена блок-схема стенда для ударных испытаний защитных касок; на фиг. 2 - зависимость сигнала U на выходе акселерометра от времени; на фиг. 3 - зависимость сигнала Ц/на выходе первого интегратора от времени; на фиг. 4 зависимость сигнала Us на выходе второго интегратора от времени. Стенд для ударных испытаний защитных касок содержит основание I, модель 2 головы для установки на нее защитной каски 3, датчик 4 силы, установленный на основании 1 под моделью 2 головы, ударник 5, механизм сбрасывания (не показан) ударника 5 на каску 3, размещенный на ударнике 5 акселерометр 6, регистрирующий прибор 7, с которым через согласующий усилитель 8 и интегрирующее устройство, выполненное в виде двух последовательно включенных интеграторов 9 и 10, соединен акселерометр б и через другой согласующий усилитель 1I - датчик 4 силы. Стенд содержит также два блока 12 и 13 памяти, индикатор 14 нуля, индикатор 15 максимума и блок 16 вычитания, причем выход первого интегратора 9 подключен к входам индикаторов 14 и 15, выход второго интегратора 10 - к информационным входам блоков 12 и 13 памяти, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего индикатора 14 или 15, а выход - к одному из входов блока 16 вычитания, выход которого соединен с регистрирующим прибором 7. Стенд работает следующим образом. При проведении испытаний защитная каска 3 одевается на модель 2 головы и устанавливается на основании 1 стенда. С помощью механизма сбрасывания ударник 5 сбрасывается на защитную каску 3, и в момент их соударения датчик 4 силы вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию, воздействующему на модель 2 головы, который после усиления согласующим усилителем 11 регистрируется с помощью регистрирующего прибора 7. Акселерометр 6 вырабатывает сигнал Ug, пропорциональный ускорению ударника 5 при падении и ударе о каску 3, (фиг. 2), который после усиления согласующим усилителем 8 поступает на вход регистрирующего прибора 7. Соотнощение зарегистрированных максимального значения силы в процессе удара и соответствующего этому моменту ускорения, с учетом массы ударника, позволяет определить амортизацию защитной каски 3. Сигнал акселерометра 6 после усиления усилителем 8 поступает также на интегрирующее устройство, содержащее два последовательно соединенных интегратора 9 и 10, где после первого интегрирования интегратором 9 он преобразуется в сигнал Ut, (фиг. 3), пропорциональный скорости ударника 5, а после второго интегрирования интегратором 10 - в сигнал Us {фиг. 4), пропорциональный перемещнию ударника 5. Сигнал U, пропорциональный скорости ударника 5 до соударения, нарастает, достигая максимума в момент

ti, непосредственно предшествующий соударению ударника 5 с каской 3, а при соударении уменьшается до нуля в процессе торможения при ударе. Индикатор 15 максимума в момент ti, когда на выходе первого интегратора 9 сигнал достигает максимального значения, выдает сигнал, который поступает на управляющий вход блока 13 памяти, в результате чего блок 13 памяти зафиксирует сигнал Usi со второго интегратора 11, соответствующий этому моменту ti (фиг. 4). Когда сигнал и„ на выходе первого интегратора 9 станет близким нулю и равным порогу срабатывания индикатора 14 нуля (момент t2), индикатор 14 нуля вырабатывает

сигнал, поступающий на управляющий вход второго блока 12 памяти, который зафиксирует значение сигнал Us2 интегратора 10, соответствующий этому моменту t2. Сигналы Uji и Us2 с выходов 12 и 13 памяти поступают на соответствующий вход блока 16 вычитания, на выходе которого получают сигнал разности LJs2-Uii, пропорциональный максимальному перемещению каски 3 при ударе, который регистрируют с помощью регистрирующего прибора 7.

Изобретение позволяет при проведении ударных испытаний защитных касок определять как амортизацию, так и максимальное перемещение защитных касок при ударе.

СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЗАЩИТНЫХ КАСОК, имеющий основание, модель головы для установки на нее защитной каски, датчик силы, установленный на основании под моделью головы, ударник, механизм сбрасывания ударника на каску, размещенный на ударнике акселерометр и регистрирующий прибор, с которым через согласующий усилитель и интегрирующее устройство соединен акселерометр и через другой согласующий усилитель - датчик силы, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности испытаний путем измерения максимального перемещения каски при ударе, он снабжен двумя блоками памяти, индикатором нуля, индикатором максимума и блоком вычитания, интегрирующее устройство выполнено в виде двух последовательно включенных интеграторов, выход первого интегратора подключен к входам индикаторов, выход второго интегратора - к информационным входам блоков i памяти, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу соответствую(Л щего индикатора, а выход - к одному из входов блока вычитания, выход которого соединен с регистрирующим прибором.

У.

t,

Фиг.З