Некоторые вопросы автоматизации испытательных работ. Одним из основных направлений совершенствования контрольно-испытательных работ является комплексная автоматизация как самих работ по проведению испытаний, так и обработки результатов эксперимента. Для повышения объективности и достоверности информации необходимо устранить из процессов испытаний визуальные методы регистрации, ручную регулировку параметров, косвенное преобразование оператором информации и другие субъективные факторы. Такая задача может быть решена путем использования в испытательных стендах электронно- вычислительной и микропроцессорной техники. Создание автоматизированных схем управления стендом, преобразования и регистрации параметров процесса позволит сократить вспомогательное время, более точно выдерживать режимы, уменьшить время обработки результатов и повысить их достоверность, облегчить труд испытателей. Создавая автоматизированную схему испытательного стенда, необходимо все исполнительные механизмы делать управляемыми сигналами одинаковой физической сущности, как правило, электрическими. Такое управляющее воздействие уменьшает инерционность исполнительных механизмов и легко позволяет 131 встраивать в схему стенда наиболее точные современные электронные приборы. Выбор регистрирующих приборов должен быть проведен с учетом требований ТЗ или ПМ в части допустимой погрешности параметров испытаний. Приборы, имеющие собственную погрешность, соизмеримую с погрешностью регистрируемого параметра, не могут быть использованы в качестве контрольной или регистрирующей аппаратуры Рис. 3.4. Схема измерительно-вычислительного комплекса для проведения испытаний Рассмотрим в качестве примера функционирование измерительно- вычислительного комплекса, который может найти применение в стендах для механических испытаний элементов изделий на действие статических нагрузок, вибрации, удара, линейного ускорения, в том числе при повышенных или пониженных температурах. Схема такого комплекса на базе микроЭВМ типа представлена на рис. 3.4. Возможность замера всех необходимых параметров реализуется стандартны- ми методами (тензометрическими динамометрами, термопарами и др.), и затем эта информация преобразовывается в аналоговые сигналы напряжения. Через усилители эти сигналы передаются к входному разъему мультиплексора, который позволяет коммутировать двухполярные сигналы на общий вход аналого- ифрового преобразователя (АЦП). Далее цифровой код с АЦП записывается на входной регистр КАМАК. Запуск АЦП осуществляется импульсами таймера, включающегося, в свою очередь, от схемы запуска испытательного стенда с опе- режением 10 мс по отношению к основному сигналу. Кроме того, запуск может осуществляться специальной командой с ЭВМ. Далее входной сигнал в цифровой форме поступает через крейт-контролер в канал ЭВМ. После этого центральный процессор обрабатывает сигналы в соответствии с программой. Результаты запи- сываются на гибкий магнитный диск (ГМД), емкость которого достаточна для ре- гистрации параметров более чем 100 испытаний. Результаты испытаний и данные обработки можно наблюдать на цветном дисплее или выводить на графическое печатающее устройство. 132 Программы экспресс-обработки результатов испытаний позволяют опреде- лить ряд параметров и одновременно вывести их на графический дисплей. Таким образом, заложенная в ЭВМ программа испытаний позволяет наряду с повышением достоверности получаемых результатов автоматизировать и сам процесс испытаний, увеличив его производительность. 3.4. ВИДЫ МЕХАНИЗМОВ, ПРОХОДЯЩИХ ИСПЫТАНИЕ НА СРАБАТЫВАНИЕ. КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ВИДЫ РА- БОТ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПРИЕМОСДАТОЧНЫХ И ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ Испытаниям на срабатывание подвергаются следующие специфические для КА узлы и агрегаты: клапаны, пиротолкатели, системы отделения, антенны и узлы зачековки, солнечные батареи (СБ), приводы, системы раскрытия и сброса голов- ного обтекателя, механизмы подъема приборной рамы, посадочные устройства, тормозные системы и др. Перечисленные узлы и агрегаты проходят испытания в цехах узловой, агре- гатной и окончательной сборки для выявления основных дефектов сборки и мон- тажа. Испытания по возможности проводятся в условиях, максимально прибли- жающихся к условиям эксплуатации. Следует отметить, что срабатывание от- дельных механизмов обеспечивает приработку отдельных деталей и повышает надежность систем. Рассмотрим подробнее виды работы, выполняемые в рамках ПСИ и ПИ, а также контролируемые параметры на примерах испытаний систем отделения ан- тенн, СБ и приводов. Для герметичных систем отделения и приводов общими контролируемыми параметрами являются степень герметичности, скоростные характеристики, пока- затели давлений. Для всех перечисленных систем общими контролируемыми па- раметрами являются некоторые геометрические, электрические и временные. Это, например, вертикальность осей вращения СБ, время развертывания панелей и каркасов, электрические параметры СБ, сопротивление изоляции электрических цепей приводов относительно корпуса. Объем работ при периодических и типовых испытаниях больше, чем при ПСИ. Это связано с тем, что типовые и периодические испытания в установив- шемся серийном производстве проводятся либо выборочно при изменении каких- либо факторов, способных изменить показатели качества систем (например, при изменении конструкционных материалов, конструкции и технологии изготовле- ния), либо периодически в порядке систематического контроля изготовляемых изделий. Проводимые в рамках ПИ испытания на ресурс и надежность позволяют выявить скрытые отказы и дефекты систем изделия, тогда как при испытаниях ра- ботоспособности удается, как правило, выявить лишь явные отказы. Для получе- ния наиболее достоверных данных о количественных показателях надежности ис- пытания проводят в течение длительного времени и при воздействии дестабили-133 зирующих (эксплуатационных) факторов. Изделия после этих испытаний непри- годны к дальнейшему использованию. На примере испытания антенн с узлами их зачековки рассмотрим виды работ, выполняемых при ПСИ и ПИ. При ПСИ контролируется масса изделия, прово- дится визуальный осмотр внешнего вида, проверяется функционирование под- вижных элементов антенны. При ПИ выполняется гораздо больший объем испы- тательных работ с учетом воздействия широкого спектра имитируемых эксплуа- тационных факторов. Для антенн в рамке ПИ проводятся следующие виды испы- таний: на транспортирование; на вибрационные нагрузки; на кратковременные динамические нагрузки; на воздействие повышенной влажности; на воздействие повышенной температуры; на воздействие пониженной температуры; на воздействие циклического изменения температуры; на функционирование. Кроме этого контролируются радиотехнические характеристики и проводит- ся внешний осмотр изделия. Параметры имитируемых факторов по своим значениям превышают эксплуа- тационные, и эта зависимость в общем виде характеризуется выражением экспл исп П П ) 5 , 1 ... 25 , 1 ( = , где исп П — значение выдерживаемого в процессе испытаний параметра, экспл П — значение параметра в процессе реальной эксплуатации. Пре- вышение испытательного параметра над эксплуатационным зависит от абсолют- ного значения последнего. Например, если пневматическая или гидравлическая система работает при низких давлениях (до 0,5 МПа), то давление при прочност- ных испытаниях в 1,5 раза больше эксплуатационного. Если же система работает при более высоких давлениях (больше 0,5 МПа), то давление при испытаниях должно быть больше в 1,25 раза. 3.5. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОБЕЗВЕШИВАНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ Наземная отработка изделия, проверка функционирования и срабатывания узлов и агрегатов должны проводиться в условиях, близких к условиям эксплуа- тации. Имитировать условия космического пространства, особенно невесомость, сложно и дорого, тем более в условиях производства. Кроме того, конструкции, работающие в условиях открытого космоса, имеют малую жесткость и прочность, приводы раскрывающихся элементов обладают минимальной мощностью. Эти условия не позволяют производить наземную отработку без применения систем обезвешивания. 134 Рис. 3.5. Схема статического обезвешивания с верхним приложением на- грузки: а — для снятия усилий при монтаже: 1 — тандер; 2 — динамометр;- 3 — узел; 4 — подставка; б — для испытания трансформирующихся систем: 1 — про- тивовес; 2 — трос; 3 — блок; 4 — платформа; 5 — замок; 6 — подставка Выбор системы обезвешивания определяется кинематикой раскрывающегося звена, динамическими его характеристиками, требуемой точностью обезвешива- ния, числом испытываемых изделий и др. В соответствии с принципом действия возможны различные системы обез- вешивания: на воздушных опорах; на электромагнитной подвеске; на аэростатической подвеске; в гидросреде; в самолетах, летящих по специальной траектории; механические с применением тросов, противовесов, пружин, роликов, рыча- гов, шарниров и др. Создавая систему обезвешивания, необходимо стремиться не просто заста- вить сработать узел или агрегат за счет приложения определенных усилий, а обеспечивать возможность создания этого усилия самому исполнительному меха- низму узла или агрегата (например, сжатой пружине, закрученному торсиону). Сформулируем основные требования по созданию системы обезвешивания: система должна обеспечивать создание равнодействующего усилия, уравно- вешивающего силу веса объекта; система должна обеспечивать приложение созданного равнодействующего усилия к центру масс объекта; кинематика системы должна сохранять величину и направление равнодейст- вующего усилия в течение всего процесса отработки. В условиях опытного и мелкосерийного производства наибольшее распро- странение получили простые механические системы обезвешивания. Они доста- точно универсальны, легко переналаживаемы, оказывают минимальное влияние на объект испытания, надежны при отработке в условиях изменения температур и давления. 135 Ниже рассматриваются некоторые схемы обезвешивания. На рис. 7.5 пред- ставлены схемы статических систем обезвешивания с вертикальной точкой при- ложения усилия. Тандер 1 предназначен для регулировки и настройки системы. Схема (рис. 3.5, а) используется для снятия усилий при монтаже, юстировке, пре- дупреждения изделия от поломки. Схема (рис. 3.5, б) предназначена для отработ- ки трансформирующихся систем типа «слоистой» платформы при условии, что усилие обезвешивания не меняется. На рис. 3.6 изображена схема, которая применяется в случае, когда изменяет- ся усилие обезвешивания и известен закон его изменения. В качестве примера объекта испытания выбран трансформирующийся кожух 5 с торцевыми шпанго- утами, требующий малых скоростей раскрытия. Воспроизведение заданного зако- на изменения усилия обезвешивания от величины Н производится с помощью улитки 3, представляющей собой барабан переменного диаметра. Схема обезвешивания в горизонтальной плоскости (рис. 7.7) применяется в тех случаях, когда есть возможность поднять точку крепления системы достаточ- но высоко, чтобы уменьшить усилия в узлах вращения. Упругий элемент 1 пред- назначен для компенсации неточностей установки системы. Критерием минимума погрешности усилия обезвешивания является условие H>>R. Для обезвешивания применяется схема (рис. 3.8) больших по площади изде- лий типа каркаса солнечных батарей 1. Для нее важно создание точной плоскости раскатки для уменьшения трения качения роликов 2. Рис. 3.6. Схема обезвешивания при изменении усилия: 1 — противовес; 2 — трос; 3 — улитка; 4 — блок; 5 — трансформирующийся кожух; 6 — подставка 136 Рис. 3.7. Схема обезвешивания в горизонтальной плоскости: 1 — упругий элемент; 2 — тандер; 3 — динамометр; 4 — узел Рис. 3.8. Схема обезвешивания в горизонтальной плоскости с помощью роликов: 1 — кар- кас солнечных батарей; 2 — ролики 3.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИСПЫТАНИЯ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ КА НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ Рассмотрим технологические процессы испытания, которым подвергается каждый узел (агрегат) КА, на примерах испытания солнечной батареи (СБ) и ме- ханизма раскрытия и сброса головного обтекателя. Испытание головного обтекателя. Процесс испытания головного обтекате- ля производится согласно требованиям ТУ, где даются описание конструкции об- текателя, его основные параметры и размеры, требования к работоспособности, комплектности, маркировке и правилам приема. Работы выполняются на стенде отработки раскрытия обтекателей (рис. 3.9), оснащенным стандартным манипулятором 1, страховочной сеткой 8, механиче- ской цепью нагружения 6 и электрической цепью измерения осевого усилия 7. Технологический процесс включает в себя кроме операции входного и окон- чательного контроля ряд слесарных и испытательных операций. После установки изделия и выполнения подготовительных работ испытывается механизм раскры- тия панелей обтекателя, для чего к наконечнику обтекателя прикладывается осе- вое усилие. В процессе испытания контролируется ход наконечника и осевое уси- лие. Фактическая величина хода и усилие заносятся в технологический паспорт. 137 Рис. 3.9. Схема стенда для отработки раскрытия обтекателей: 1 — манипулятор; 2 — толкатель; 3 — амортизаторы; 4 — бандаж; 5 — обтекатель; 6 — механическая цепь нагружения; 7 — электрическая цепь измерения; 8 — страховочная сетка; 9 — электрический замок; 10— трос лебедки Необходимость контроля хода наконечника связана с тем, что в реальных ус- ловиях верхнюю чашку обтекателя отстреливает пирозамок, ход штока которого имеет определенную величину. К чашке присоединены тяги, связанные с рычага- ми замков, стягивающих панели обтекателя. Таким образом, если ход наконеч- ника будет не в пределах допуска, то обтекатель не раскроется. Для проведения испытания по отработке сброса панелей обтекателя отстыко- вывается цепь нагружения от наконечника обтекателя, пристыковывается трос лебедки 10, который крепится на панели. Проверяется и закрепляется электриче- ский замок 9. После завершения подготовки производится сброс половины об- текателя на страховочную сетку 8 в результате срабатывания электрического зам- ка. Панели разводятся пружинными толкателями 2, на которых в процессе отра- ботки стоят ограничители, обеспечивающие раскрытие панелей на небольшой угол. Бандаж 4 с упругими амортизаторами 3 является дополнительным стра- ховочным элементом в том случае, если ограничитель не сработает. При отработке сброса панелей с бандажа отстыковываются амортизаторы. Электрический замок представляет собой защелку, через систему рычагов соеди- ненную со штоком соленоида. При подаче на соленоид напряжения его шток втя- гивается и освобождает крюк электрозамка, в результате чего трос выходит из защемления. Панель освобождается и под действием собственного веса и пру- жинных толкателей сбрасывается на сетку. Для сброса второй половины обтека- теля поворачивают планшайбу манипулятора на 180°, устанавливают траверсу, натягивают страховочную сетку после выемки из нее первой половины обтекате- ля, проверяют и закрепляют электрический замок. После срабатывания замка па- нель сбрасывается на страховочную сетку. 138 Рис. 3.10. Конструкция солнечной батареи: а – вид сверху: 1 – левый каркас панелей; 2 - ферма; 3 - стопоры фермы к приборному контей- неру; 4 - стопоры откидных каркасов секций; 5 - правый каркас панелей по полету; 6 – сто- поры свернутых панелей к ферме; б –вид по полету: А -свернутое положение панелей СБ, Б – развернутое положение панелей СБ; В — промежуточное положение панелей СБ при разверты- вании Испытание солнечных батарей. СБ (рис. 3.10) состоит из каркасов панелей (левого 1 и правого 5, фермы 2, системы стопорения 3, 4, 6 и расчековки фермы). Каркасы панелей, предназначенные для установки фотопреобразователей, состоят из шести секций каждая. Каждая секция состоит из двух каркасов: основного и откидного. Все каркасы в сложенном положении имеют типовую зачековку к ос- новному каркасу пирочекой. Каждая панель со сложенными зачекованными от- кидными каркасами секций свертывается на ферму и зачековывается к ферме пи- рочекой (рис. 3.10, положение А). Ферма стопорится к приборному контейнеру пирочеками. Контролируемые параметры СБ изложены в разд. 7.4. Перед установкой на каркас фотопреобразователей необходимо каждый комплект СБ подвергнуть ис- пытаниям. СБ должна быть работоспособна и сохранять свои параметры после тридцатикратного срабатывания в пределах требований ТУ в условиях невесомо- сти и вакуума после воздействия в зачекованном положении: вибрационных нагрузок одновременно по трем взаимно перпендикулярным осям X, У, Z; линейных нагрузок, действующих одновременно по трем осям X, Y, Z (вели- чины перегрузок 6 = x n , 5 , 1 = = z y n n ); температур в диапазоне от -130 до +80° С. Каждый комплект СБ подвергается ПСИ. Испытания проводятся цехом- изготовителем совместно с ОТК. Если при ПСИ будет установлено несоответст- вие СБ пунктам ТУ, то составляется протокол и после анализа и устранения де- фектов СБ повторно представляется на ПСИ. В случае выявления дефектов при 139 повторных испытаниях вопрос о дальнейшем использовании СБ решается руко- водством предприятия и старшим представителем заказчика. Периодическим испытаниям подвергается один комплект СБ от партии (но не реже одного раза в год). Периодические испытания проводятся на комплекте СБ, прошедшем ПСИ. На секциях панелей СБ должны быть установлены либо фотопреобразовате- ли, либо их весовые макеты. Если при периодических испытаниях будет выявлено несоответствие какому-либо пункту ТУ, то испытания прекращаются до выявле- ния причины и проведения мероприятий по устранению дефекта с составлением соответствующего акта. Повторно испытания проводятся на удвоенном количест- ве СБ. Если при повторных испытаниях СБ будет выявлено несоответствие требо- ваниям ТУ, то вся партия бракуется и к установке на изделие не допускается. СБ, подвергшиеся периодическим испытаниям, к установке на изделие не допускают- ся. Рис. 3.11. Положение опор обезвешивания СБ (вид против полета): а — в развернутом положении: 1 — опоры обезвешивания панелей СБ; 2 — качалки обезвешивания откидных каркасов секций; 3 — секции панелей СБ в свернутом положении; б — перед раскрытием откидных каркасов секций: 1 — опоры обезвешивания панелей; 2 — откидные каркасы секций Окончательно принятой считается СБ, прошедшая приемосдаточные испыта- ния при положительных результатах периодических испытаний. Ниже приведена последовательность проверки работоспособности системы раскрытия СБ при приемосдаточных и периодических испытаниях. Сначала проводится проверка работоспособности стопоров фермы к прибор- ному контейнеру. Приборный контейнер наддувается до давления (0,125 +0,05 )МПа. Проверка производится в вертикальном положении фермы, один раз при установ- ке фермы по полету, второй раз с поворотом фермы на 180° (против полета). Затем производится обезвешивание СБ на специальном стенде (схема обез- вешивания приведена в разд. 3.5). Опоры обезвешивания должны быть оттариро-140 ваны по фактической массе, взятой из паспорта секций с точностью ±0,25 кг. Та- рировка заключается в настройке усилия пружины, являющейся обезвешиваю- щим элементом опоры, на заданную величину, определяемую из диаграммы рас- крытия откидных каркасов СБ с учетом действительного веса откидных каркасов. (Все проверки производятся с зачековкой пирочеками.) Зачековка стопоров фер- мы к приборному контейнеру производится технологическими чеками — элек- трическими или пневматическими. Последовательность обезвешивания. 1. СБ с пристыкованной к приборному отсеку фермой устанавливают на стенде обезвешивания вертикально (точность ± 15'). Устанавливают опоры обез- вешивания на панелях СБ (рис. 3.12). Подают давление в пирочеки зачековки раз- ворота панелей. Правая и левая панели должны одновременно свободно, без зае- даний, развернуться и застопориться стопорами. Измеряют время разворота пане- лей. Рис. 3.12. Положение откидных каркасов секций в обезвешенном положении: 1 — основной каркас секции панели; 2 — шарнир вращения откидного карка- са, пружина расфиксирована; 3 — шарнир вращения качалки обезвешивания; 4 — качалка обезвешивания откидного каркаса; 5 — положение откидного каркаса в обезвешенном положении 2. Переставляют поочередно опоры обезвешивания на правой панели СБ с откидных на основные части. Перед снятием опор обезвешивания под секции подводят страховочную опору. Перестановка опор обезвешивания на основные части производится для освобождения откидных частей СБ и обеспечения воз- можности монтажа качалок обезвешивания. 3. Тарируют и устанавливают качалки обезвешивания (рис. 3.12) на откидные каркасы секций панелей СБ. 4. Подают давление в чеки раскрытия откидных каркасов секций. Все откид- ные секции панелей должны раскрыться и встать на защелки. 5. Отсоединяют шланги подвода сжатого воздуха от чек. 6. Снимают качалки обезвешивания с откидных каркасов секций. 7. Открывают защелки откидных каркасов секций, закрывают откидные кар- касы секций и зачековывают их пирочеками. 8. Свертывают правую и левую панели СБ на ферму и зачековывают их пи- рочеками. 9. Снимают опоры обезвешивания. 10. Сбрасывают давление из приборного контейнера. 11. Отстыковывают ферму с застопоренными на ней панелями от приборного контейнера. Кроме проверки работоспособности в ТУ даются описания и других видов испытаний в рамках ПСИ и периодических испытаний со ссылками на соответст- вующие директивные документы. Приводятся формы необходимых актов и про- токолов, формулируются гарантии изготовителя.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.