Комбинированный стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных систем, состоящих из функционально связанных приборов. Устройство состоит из вибростенда, источников ударных воздействий, приспособления для крепления аппаратуры, вывешенного на гибких тросах, с установленным на нем аппаратурой и регистрирующими датчиками, переходника для стыковки многослойных амортизационных стержней с приспособлением для крепления аппаратуры. Источники ударных воздействий выполнены в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами. В качестве приспособления для крепления аппаратуры, амортизационных стержней и вибростенда используют усеченную коническую оболочку с фланцами. При этом многослойные амортизационные стержни с пиротехническими устройствами крепятся к фланцу в местах крепления приборов и оборудования в области большего основания, а вибростенд крепится к фланцу в области меньшего основания усеченного конуса. Технический результат заключается в возможности одновременного нагружения объекта испытаний в низкочастотной и высокочастотной областях спектра, а также возможности проведения испытаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к оборудованию для испытаний на ударные воздействия и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных, в первую очередь массивных протяженных систем, состоящих из функционально связанных приборов, автономное испытание каждого из которых недостаточно (остаются, например, не отработанными функциональные связи между приборами при ударных воздействиях).

Существует достаточно много различных стендов для испытаний на ударные воздействия: с помощью вибрационных электродинамических стендов, стендов с падающими столами и т.д. (Вибрации в технике: Справочник в 6 томах. М.: Машиностроение, т.5. Измерения и испытания. / Под ред. М.Д.Генкина, 1981 г., стр.476-477). В настоящее время наибольшее применение находят системы на базе вибростендов. Требования к стендам, обеспечивающим необходимое ударное воздействие, достаточно высоки, особенно при воспроизведении воздействий большой интенсивности, малой длительности и сложной формы. Такие устройства дают хорошие результаты в области низких частот при воспроизведении относительно простых импульсов. Существует ряд решений, где в качестве источников ударных воздействий используются пиротехнические устройства (патенты РФ №2085889, 2244909 и др.).

Наиболее близким является (патент РФ №2269105) стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования, состоящий из вибростенда и источников ударных воздействий, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами, сотовой панели вывешенной на гибких тросах с установленной на ней аппаратурой и регистрирующими датчиками, при этом амортизационный стержень с пиротехническим устройством соединяется с сотовой панелью через переходное устройство, который выбран в качестве прототипа.

Главным недостатком такого стенда является отсутствие возможности одновременного нагружения объекта испытаний в низкочастотной и высокочастотной областях спектра, а также невозможность проводить испытания в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Вибрационное нагружение «закрывает» низкочастотную область спектра, а ударное нагружение его высокочастотную область, и такие испытания проводятся последовательно.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является устранение указанных недостатков, что позволит более качественно проводить испытания на ударные воздействия высокой интенсивности.

Решение этой задачи достигается тем, что в качестве приспособления для крепления аппаратуры, многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами и вибростенда используют усеченную коническую оболочку с фланцами, при этом многослойные амортизационные стержни с пиротехническими устройствами крепятся к фланцу в местах крепления приборов и оборудования в области большего основания, а вибростенд крепится к фланцу в области меньшего основания усеченного конуса. Кроме того, переходник для стыковки многослойных амортизационных стержней закреплен перпендикулярно торцу фланца приспособления для крепления аппаратуры через паз, кривизна которого равна кривизне фланца, при этом фланец входит в переходник, причем во фланце выполнено резьбовое отверстие для крепления переходника.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема для одновременного проведения ударных и вибрационных испытаний, на фиг.2 - горизонтальное сечение А-А, на фиг.3 - вертикальное сечение Б-Б, на фиг.4 показаны ударные спектры ускорений: требуемого ударного спектра, от пиротехнических устройств и от вибрационных воздействий, а на фиг.5 показаны графики требуемого ударного спектра и ударные спектры в контрольной точке при совместном нагружении ударными и вибрационными воздействиями.

Комбинированный стенд состоит из конической оболочки 1, фланца 2 для крепления объекта испытаний, сотовой панели 3 с блоками аппаратуры 4 (объект испытаний) контрольных датчиков 5, гибких тросов для обезвешивания объекта испытаний 6, переходника 7 для крепления амортизационных стержней к фланцу 2, амортизационных стержней с пироустройством для создания ударных воздействий 8, фланца 9 для крепления вибрационного стенда 10, резьбового отверстия 11 с болтом 12, а также профилированного паза 13, кривизна которого совпадает с кривизной фланца 2.

Работает комбинированный стенд следующим образом.

После того, как собрана испытательная схема, показанная на фиг.1, включают вибростенд 10 и при его выходе на требуемый заранее заданный режим обеспечивают нагружение сотовой панели 3 с блоками аппаратуры 4 в низкочастотной области. В этот момент производят подрыв пиротехнических устройств и догружают высокочастотную область требуемого ударного спектра ускорений. Коническая оболочка с фланцами 2, 9 позволяет присоединить как вибростенд, так и амортизационные стержни 8 с пиротехническими устройствами. Переходник 7 позволяет плотно соединять амортизационные стержни 8 с фланцем 2, так как в нем имеется паз 13, кривизна которого совпадает с кривизной фланца, а отверстие в переходнике, и резьбовое отверстие во фланце 11 позволяют с помощью болта 12 подтянуть переходник 7 к фланцу 2.

Сотовую панель 3 с приборами 4 крепят к фланцу 2 конической оболочки, не мешая стыковки с ней амортизационных стержней 8 с разрывными болтами. Другой фланец 9 конической оболочки 1 легко позволяет присоединить вибрационный стенд 10.

Так как вибрационные стенды позволяют (по крайней мере, современные) поворачивать их для воздействия в разных направлениях, то такая схема обеспечивает возможность проведения испытаний последовательно в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Представленная схема позволяет реализовать рассмотренную процедуру испытаний.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить качество проводимой отработки приборов и оборудования и приблизить процедуру испытаний к реальным процессам при эксплуатации.

Пример практического исполнения

На фиг.1-3 (поз.4) показан блок ретранслятора применяемого на одном из КА разработки НПО ПМ. В амортизационный стержень устанавливаем разрывной болт 8Х54. Стержень состоит из слоев следующих материалов: текстолит-текстолит-алюминий-сталь-алюминий-текстолит-текстолит. Между слоями установлены фторопластовые кольцевые шайбы.

Квалификационные требования по ударным нагрузкам для этого блока в виде ударного спектра ускорений (для каждого из трех взаимно перпендикулярных направлений) приведены в таблице.

Таблица
Частота, Гц	Амплитуда ударного спектра ускорений, g
100	25
1000	500
4000	500

Так как масса блока ретранслятора вместе с технологической плитой составляет более 250 кг, то испытания проводят с использованием пиротехнических устройств (использованы разрывные болты 8Х54). Вибрационными испытаниями необходимо было закрыть диапазон 150-600 Гц. В качестве вибрационного воздействия использован затухающий сигнал

у=50е^-αtsinωt

где δ=ln2 - логарифмический декремент;

π=3,14...;

τ=2 мс;

ω - круговая частота;

α - коэффициент затухания;

t - время.

Вибрационные испытания проводили на стенде ВЭДС10000. Срабатывание разрывных болтов проводилось примерно через 2 мс после выхода на режим вибростенда. Через 6 мс после подрыва разрывных болтов вибрационный стенд отключался.

На фиг.4 показаны ударные спектры ускорений: требуемого ударного спектра 1 (см. таблицу), от пиротехнических устройств 2 и от вибрационных воздействий 3.

На фиг.5 цифрой 1 обозначены графики требуемого ударного спектра, а цифрой 2 полученные ударные спектры в контрольной точке при совместном нагружении ударных и вибрационных воздействий.

Из приведенного выше примера практического применения видно, что требуемые ударные испытания были проведены с использованием стандартного оборудования с минимальным изготовлением новых элементов. Схема испытаний проста и не вызывает проблем с воспроизведением. Кроме того, как видно из схемы (фиг.1), испытания проводились в трех направлениях (в примере рассмотрено только вертикальное направление).

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.

1. Комбинированный стенд для испытаний на высокоинтенсивные ударные воздействия приборов и оборудования, состоящий из вибростенда и источников ударных воздействий, выполненных в виде многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами, и приспособления для крепления аппаратуры вывешенного на гибких тросах с установленным на нем аппаратурой и регистрирующими датчиками, переходника для стыковки многослойных амортизационных стержней с приспособлением для крепления аппаратуры, отличающийся тем, что в качестве приспособления для крепления аппаратуры, многослойных амортизационных стержней с пиротехническими устройствами и вибростенда используют усеченную коническую оболочку с фланцами, при этом многослойные амортизационные стержни с пиротехническими устройствами крепятся к фланцу в местах крепления приборов и оборудования в области большего основания, а вибростенд крепится к фланцу в области меньшего основания усеченного конуса.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что переходник для стыковки многослойных амортизационных стержней закреплен перпендикулярно торцу фланца приспособления для крепления аппаратуры через паз, кривизна которого равна кривизне фланца, при этом фланец входит в переходник, причем во фланце выполнено резьбовое отверстие для крепления переходника.