DE3517619A1

DE3517619A1 - Lecklokalisierungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE3517619A1
Application number: DE19853517619
Authority: DE
Inventors: Sarkis Canoga Park Calif. Barkhoudarian
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-01-09
Also published as: US4612797A; GB2160996B; GB8514719D0; JPH0521420B2; GB2160996A; JPS6117931A

Description

/ ο ι

1Α-5000
81R46

Rockwell International Corporation
El Segundo, Kalifornien, USA

Lecklokalisierungsvorrichtung und -verfahren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Feststellen von Lecks, d.h. undichten Stellen bei Prüfgegenständen und insbesondere eine Leckfeststellungsvorrichtung und ein Leckfeststellungsverfahren, die die Holographie zum Lokalisieren und Messen von Lecks in Raketentriebwerken verwenden.

Die meisten Raketentriebwerke umfassen unzählige miteinander verbundene Leitungen, Verteiler und Kammern, die hoch brennbare Fluide auf extremen Temperaturen und Drucken befördern. Ein Leck in irgendeinem Fluiddurchgang oder an irgendeiner Verbindung dazwischen ist oftmals gefährlich und hat manchmal katastrophale Folgen. Es wurden daher große Anstrengungen unternommen, Wege zum Prüfen von Raketentriebwerken auf Lecks und insbesondere Verfahren zu entwickeln, die während der Herstellung und der Überprüfung der Triebwerke verlässlich und wirt-

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schaftlich durchgeführt werden können.

Der gebräuchlichste Test zum Feststellen von Lecks in Raketentriebwerken ist der Seifenblasentest, bei dem über vorgewählte Stellen an dem betreffenden Triebwerk Seifenlösungsfilme aufgebracht werden. Wenn das Triebwerk mit einem Reinigungsfluid beladen wird, bildet von dem Triebwerk austretendes Gas Seifenblasen, die ein derartiges Leck anzeigen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dieses Verfahren außerordentlich nachteilig ist, da es nur bei wenigen zugänglichen Teilen des Raketentriebwerkes angewandt werden kann und so zeitraubend ist, daß selbst dann, wenn es universeller anwendbar wäre, seine Anwendung auf alle Hunderte von Verbindungsstellen, Schweißstellen und Lötstellen an einem Triebwerk ausgeschlossen wäre. Das Verfahren macht es darüberhinaus notwendig, einen Seifenfilm auf den Prüfgegenstand aufzubringen, was die Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt.

Eine andere Vorrichtung zur Leckprüfung von Raketentriebwerken umfaßt einen Beutel zum Umschließen des Antriebskopfes und eine Einrichtung, die während der Reinigung des Triebwerkes das Abwasser durch den Beutel und anschließend in ein Spektrometer leitet. Jeder Ausfluß von der Maschine wird durch das Abwasser zum Spektrometer befördert, wo er festgestellt wird. Diese Vorrichtung ist jedoch durch ihre begrenzte Fähigkeit nachteilig, nur das Vorliegen eines Lecks festzustellen, ohne die Stelle des Lecks angeben zu können. Die Vorrichtung macht es darüberhinaus erforderlich, den Beutel an dem Triebwerk anzubringen, was beschwerlich und zeitraubend ist. Weiterhin kann die Verbindung zwischen dem Beutel und dem Triebwerk selbst eine Leckquelle sein, die die Ergebnisse beeinflussen kann, die vom Spektrometer erhalten werden.

Andere bekannte Vorrichtungen, die zum Feststellen von Lecks in Raketentriebwerken verwandt werden, schließen spektrometri-

sehe Helium-Leckdetektoren, Ultraschall-Leckdetektoren und Thermodifferential-Leckdetektoren ein. Die spektrometrischen Vorrichtungen und die Thermodifferentialvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie kaum oder garnicht in der Lage sind, Lecks festzustellen, es sei denn, daß sie in großer Nähe an dem befürchteten Ort jedes Lecks angeordnet werden. In ähnlicher Weise ist die Brauchbarkeit von Ultraschallvorrichtungen durch die Notwendigkeit beschränkt, daß diese Vorrichtungen einzeln in passender Weise auf jedes Leck zielen müssen. Da alle diese Vorrichtungen nacheinander bei allen Stellen, an denen Lecks befürchtet werden, angewandt werden müssen, macht ihre Verwendung in Verbindung mit komplizierten Gegenständen wie bei~ spielsweise Raketentriebwerken einen unannehmbar großen Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich. Es ist daher weiterhin von größtem Interesse, eine Vorrichtung zu entwickeln, die in zuverlässiger Weise sowohl die Stelle als auch die Größe aller Lecks an einem gegebenen Prüfgegenstand selbst dann angeben kann, wenn der Prüfgegenstand sehr kompliziert ist.

Durch die Erfindung sollen daher eine Lecklokalisierungsvorrichtung und ein Lecklokalisierungsverfahren geschaffen werden, die den Ort und die Stärke eines Leckstromes und aller Leckströme feststellen können, der bzw. die von einem Prüfgegenstand austritt bzw. -treten.

Durch die Erfindung sollen insbesondere eine Lecklokalisierungsvorrichtung und ein Lecklokalisierungsverfahren für Raketentriebwerke und andere Prüfgegenstände geschaffen werden, die sowohl zuverlässig als auch wirksam für im wesentlichen den gesamten Prüfgegenstand sind.

Durch die Erfindung sollen weiterhin eine Lecklokalisierungsvorrichtung und ein Lecklokalisierungsverfahren geschaffen werden, bei denen gleichzeitig das gesamte Raketentriebwerk oder sein wesentlicher Teil und nicht nur wenige vorgewählte Stellen des Triebwerkes geprüft werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Lokalisieren und Messen von Lecks soll es weder erforderlich machen, Einrichtungen am Prüfgegenstand anzubringen noch einen Film oder ein Fremdfluid auf irgendeinen Oberflächenteil des Gegenstandes aufzubringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Lokalisieren und Messen von Lecks soll weiterhin vom Prüfgegenstand entfernt durchgeführt werden können, so daß die Lecklokalisierungsvorrichtung in einer geschützten oder in anderer Weise günstigen Umgebung angeordnet werden kann.

Durch die Erfindung sollen weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die die räumliche Ausdehnung von Leckströmen von einem Prüfgegenstand aufzeichnen oder kartographieren können.

Durch die Erfindung soll schließlich eine Vorrichtung zum Lokalisieren von kleineren Lecks in Raketentriebwerken,insbesondere von den Lecks geschaffen werden, die mit dem Seifenblasentest oder dem Beuteltest üblicherweise nicht feststellbar sind.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Lecklokalisierungsvorrichtung einen Aufzeichnungsträger, einen Laser, optische Bauteile, die mit dem Laser zusammenarbeiten, um aufeinanderfolgende holographische Bilder eines Prüfgegenstandes auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen und zu überlagern, eine Einrichtung, die wahlweise den Prüfgegenstand unter Druck setzt,und eine Einrichtung, die die Interferenz zwischen den überlagerten Bildern analysiert. Bei der Verwendung bei Raketentriebwerken arbeitet die Vorrichtung so, daß sie zunächst ein erstes Referenzhologramm des zu prüfenden Triebwerkes erzeugt, bevor das Triebwerk mit dem Reinigungsfluid unter Druck gesetzt wird. Ein zweites holographisches Bild wird dann während der Reinigung des Triebwerkes aufgenommen, wobei dieses Bild dem Referenzbild überlagert wird.

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über einen Echtzeitfernsehmonitorschirm werden die sich ergebenden Interferenzlinien in den überlagerten Bildern bezüglich Störungen analysiert, die der Stelle und Größe von Leckströmen am Triebwerk oder um das Triebwerk herum entsprechen. Jedes holographische Bild kann mit impulsförmigen Laserstrahlen ausreichender Dauer erzeugt werden, um die Einflüsse von Schwingungen in dem geprüften Triebwerk während der Reinigung und/oder bei Testzündungen des Triebwerkes zu vermindern. Wenn ein Leck festgestellt wird, können zusätzliche holographische Bilder aufgenommen und dem Referenzbild überlagert werden, um die Zeitbereichscharakteristik des Lecks zu messen. Eine Videokamera und ein Aufzeichnungsgerät sind gleichfalls dazu vorgesehen, von den Prüfergebnissen eine Aufzeichnung anzufertigen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leckfeststellungsvorrichtung ,

Figur 2 ein Bild einer ersten und einer zweiten Hohlkehle, das gemäß der Erfindung erhalten wird, und

Figur 3 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausfüiirungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leckfeststellungsvorrichtung .

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, wird durch die vorliegende Erfindung eine Lecklokalisierungsvorrichtung 10 sowie ein Verfahren zur Leckprüfung eines Prüfgegenstandes 12, beispielsweise einer Verbindungsstelle 14 längs einer Leitung 16 eines Raketentriebwerkes geschaffen. Das in Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lecklokalisie-

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rungsvorrichtung 10 umfaßt einen Laser 18, einen Schalter 20 zum Steuern der Arbeit des Lasers 18 und optische Bauteile 22, die einen halbdurchlässigen Spiegel 24, Aufweitungsiinsen 26 und 28 und Sammellinsen 30 und 31 umfassen, um von jedem der aufeinanderfolgenden Laserimpulse 33 vom Laser 18 holographische Bilder des Prüfgegenstandes 12 auf einem Aufzeichnungsträger 32 auszubilden. Der Aufzeichnungsträger 32 umfaßt vorzugsweise eine transparente fotographische Platte, die fotographisch ein erstes holographisches Referenzbild des Prüfgegenstandes 12 aufzeichnen kann, das erzeugt wird, während der Prüfgegenstand 12 nicht unter Druck steht. Eine Videokamera 34 und ein Echtzeitfernsehmonitor 35 sind dazu vorgesehen, die auf dem Aufzeichnungsträger 32 erzeugten Muster zu überwachen,und ein Aufzeichnungsgerät 36 dient dazu, die auf dem Aufzeichnungsträger 32 ausgebildeten Muster aufzuzeichnen, um die sich ergebende Information für eine weitere Analyse aufzubewahren. Die Leckfeststellungsvorrichtung 10 weist weiterhin vorzugsweise eine Einrichtung, die wahlweise den Prüfgegenstand 12 unter Druck setzt, beispielsweise einen Druckfluidbehälter 38 auf, der über die Arbeit eines Ventils 40 in der Leitung 16 gesteuert wird. Es ist weiterhin ein Spiegel 42 vorgesehen, der auf der vom Laser 18 abgewandten Seite des Prüfgegenstandes 12 angeordnet ist und als reflektierender Hintergrund des Prüfgegenstandes dient, um das Licht auf den Aufzeichnungsträger 32 zu werfen. Der Schalter 20 steuert die von der Energiequelle 46 dem Laser gelieferte Energie und dient somit als Trigger für den Laser

Während des Betriebes erzeugt ein erster Laserimpuls vom Laser ein erstes holographisches Referenzbild des Prüfgegenstandes 12, das fotographisch auf den Aufzeichnungsträger 32 aufgezeichnet wird. Anschließend wird der Aufzeichnungsträger 32 aus der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 entnommen, fotographisch verarbeitet, um das erste Referenzbild zu entwickeln,und dann wieder an seine gleiche Stelle in der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 zurückgeführt. Während der Prüfgegenstand 12 mit dem Druckfluid

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O O = / O I Ό ήή

vom Behälter 38 beladen wird, erzeugt dann ein zweiter Laserimpuls vom Laser 18 ein zweites holographisches Bild des Prüfgegenstandes 12 auf dem Aufzeichnungsträger 32, so daß das zweite Bild dem ersten Referenzbild überlagert wird. Die sich ergebende Überlagerung erzeugt ein Interferenzmuster auf dem Aufzeichnungsträger 32, das Störungen immer dann zeigt, wenn Leckströme die optische Wegstrecke des zweiten Laserimpulses beeinflußt haben.

Der Laser 18 und die optischen Bauelemente 22 arbeiten so zusammen, daß sie holographische Bilder des Prüfgegenstandes 12 auf einem Bildaufzeichnungsträger 32 erzeugen. Jeder Impuls 33 vom Laser 18 trifft auf den halbdurchlässigen Spiegel 24 und teilt sich in einen Referenzstrahl 50 und einen Abtaststrahl auf. Der Abtaststrahl 52 geht dann durch die Aufweitungslinse und die Sammellinse 30, bevor er den gesamten Prüfgegenstand oder einen Teil des Prüfgegenstandes 12 passiert. Der Teil des Abtaststrahles 52, der sich in der Nähe eines Lecks 53 fortpflanzt, wird durch den Hintergrundspiegel 42 zum Aufzeichnungsträger 32 rückreflektiert. Der Referenzstrahl 50 wird durch die Linse 28 aufgeweitet und durch die Linse 31 kollimiert, bevor er koinzident mit dem reflektierten Strahl 54 auf den Aufzeichnungsträger 32 fällt. Das hat zur Folge, daß der reflektierte Strahl 54 mit dem Referenzstrahl 50 interferiert, um ein holographisches Bild auf dem Träger 32 zu bilden. Das in dieser Weise für den ersten Laserimpuls erzeugte holographische Bild wird fotographisch auf dem Aufzeichnungsträger 32 zur Entwicklung festgehalten. Das zweite holographische Bild wird in gleicher Weise erzeugt und dem ersten holographischen Referenzbild überlagert.

Der Laser 18 ist vorzugsweise ein Diodenkristall-Laser mit einer Leistung von etwa 10 bis 100 Milliwatt, da Laserdioden in vorteilhafter Weise klein, dauerhaft und weniger zerbrechlich als viele andere Arten von Lasern sind. Wenn Laserdioden benutzt werden, umfaßt der Bildaufzeichnungsträger 32 vorzugs-

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weise einen transparenten Infrarotfilm, obwohl irgendein anderer Aufzeichnungsträger, der für Infrarotstrahlung empfindlich ist, sich gleichfalls eignet. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können andere Laserarten mit gleichem Vorteil, beispielsweise HeNe-Gaslaser verwandt werden, wobei mit gleichem Erfolg sowohl gepulste als auch ununterbrochen arbeitende Laser benutzt werden können.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert der Laser 18 vorzugsweise Laserimpulse mit einer Dauer, die ausreichend kurz,um eine scharfe holographische Abbildung auf dem Aufzeichnungsträger 32 zu ermöglichen,und dennoch ausreichend lang ist, damit Einflüsse einer Schwingung im Prüfgegenstand 12 über die Zeitspanne des Impulse integriert werden können. Wenn beispielsweise festgestellt wird, daß der Prüfgegenstand 12 als Folge der Druckbeaufschlagung mit einer Frequenz von 1 KHz schwingt, was eine Zyklusperiode von 1 Millisekunde ergibt, dann kann ein Laserimpuls mit einer Dauer von annähernd 10 Millisekunden benutzt werden, um die Einflüsse einer derartigen Schwingung auf die holographischen Bilder auf dem Bildaufzeichnungsträger 32 zu integrieren. In dieser Weise wird die Stärke der durch eine Schwingung ausgelösten Interferenz, die sonst im überlagerten Bild aus dem ersten und zweiten Impuls auftreten würde, vermindert · Die Leckfeststellungsvorrichtung 10 kann somit bei Prüfgegenständen verwandt werden, die einem gewissen Maß an Schwingung während ihrer Druckbeaufschlagung ausgesetzt sind. Wenn die Verwendung eines fortlaufend arbeitenden Lasers erwünscht ist, kann der Schalter 20 betätigt werden, um die Dauer des Lichtstrahles vom Laser 18 zum Zweck der Vermeidung der Einflüsse der Schwingung zu steuern.

Die relative Lage des Lasers 18, der optischen Bauelemente 22, des Prüfgegenstandes 12, des Bildaufzeichnungsträgers 32 und des Spiegels 42 muß während der ganzen Zeit, während der das erste und das zweite holographische Bild erzeugt werden, im we-

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sentlichen gleich bleiben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem der Bildaufzeichnungsträger 32 eine transparente fotographische Platte umfaßt, muß bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Praxis die fotographische Platte von der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 entnommen werden, um das erste Referenzbild zu entwickeln. Die Platte wird dann in ihre ursprüngliche Lage in der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 zurückgeführt. Dieser Arbeitsschritt der Entnahme und der Zurückführung der fotographischen Platte (Bildaufzeichnungsträger 32) führt zu einem weiteren nützlichen Ergebnis insofern, als die fotographische Platte wenigstens in einem sehr geringen Maß aus ihrer ursprünglichen Lage, in der das erste holographische Referenzbild erzeugt wurde, verschoben wird. Diese leichte Verschiebung der Platte bewirkt, daß das zweite holographische Bild Interferenzmuster im Hintergrund erzeugt, wenn das zweite holographische Bild dem ersten Bild überlagert wirJ.

Figur 2 zeigt ein repräsentatives Beispiel eines Bildes, das unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leckdetektors erhalten wird. In Figur 2 sind der Umriß einer geschlossenen Hohlkehle 56, von der kein simulierter Leckstrom austritt, und der Umriß einer zweiten Hohlkehle 58 dargestellt, die etwas an der Stelle 60 geöffnet ist, damit ein derartiger Strom austreten kann. Die dunklen Bänder 62 und die hellen Bänder 64 über dem Hintergrund des Bildes 2 geben im allgemeinen die charakteristische Interferenz wieder, die auf dem Aufzeichnungsträger 32 zu erwarten ist, nachdem das zweite holographische Bild dem ersten überlagert ist. An der Stelle 66 tritt eine Störung in dem sonst gleichmäßigen Muster auf, das von den Bändern 62 und 64 erzeugt wird , wobei diese Störung in Wechselbeziehung zu dem projizierten räumlichen Bereich des Leckstromes von der Hohlkehle 58 steht. Es kann davon ausgegangen werden, daß diese Störung im Muster auf dem Einfluß der Leckströme auf die optische Wegstrecke des Lichtes beruht. Es sei gleichfalls darauf hingewiesen, daß der ungestörte Abstand zwi-

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sehen den Bändern 62 und zwischen den Bändern 64 gleichmäßig über den Hintergrund der überlagerten Bilder ist. Die Stärke der Abweichung der Bänder 62 oder 64, die in Figur 2 mit Δ Χ bezeichnet ist, kann zum Messen der Stärke des Leckstromes in der folgenden Weise herangezogen werden.

Die ungestörten Abstände der Bänder 62 und 64 können dadurch eingestellt werden, daß eine Einrichtung zur leichten Winkelverschiebung des Aufzeichnungsträgers 32 im vorbestimmten Maß zwischen der Erzeugung des ersten und des zweiten holographischen Bildes vorgesehen wird. Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel erzielt die vorgeschriebene Versetzung über eine elektromechanische Servoeinrichtung 68, die auf den Aufzeichnungsträger 32' über eine Verbindungseinrichtung 70 einwirkt, damit sich der Aufzeichnungsträger um die Achse 55 einer nicht dargestellten Befestigung in einem vorgewählten Maß dreht. Während des Betriebes wird das erste holographische Referenzbild auf dem Bildaufzeichnungsträger 32' erzeugt, während der Aufzeichnungsträger in einer Lage festliegt, die durch ausgezogene Linien in Figur 3 dargestellt ist. Wenn das erste holographische Bild aufgezeichnet ist, wird die Servoeinrichtung 68 betätigt, um den Aufzeichnungsträger 32' aus seiner ursprünglichen Lage in eine Lage zu bewegen, in der er um die Achse 55 aus der ersten Lage heraus in einem kleinen Maß winkelverschoben ist, das gewöhnlich im Bereich von 1/2° liegt. Diese zweite Lage ist durch gestrichelte Linien in Figur 3 dargestellt. An dieser Stelle ist der Aufzeichnungsträger 32' in einer Lage angeordnet, in der er das zweite holographische Bild des Prüfgegenstandes 12' empfängt. Vorzugsweise ist das Maß der Einwirkung der Servoeinrichtung 68, deren Richtung durch einen Doppelpfeil in Figur 3 dargestellt ist, einstellbar, so daß verschiedene Abstände zwischen den Bändern 62 oder 64 je nach Wunsch erzielt werden können. Dadurch ist ein weiter Bereich der Eichung und Einstellung der Empfindlichkeit der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 möglich. Es sei darauf hingewiesen, daß

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die Versetzung des Aufzeichnungsträgers 32', wie sie oben beschrieben wurde, auch durch irgendeine andere bekannte Einrichtung aus einem breiten Bereich derartiger Einrichtung einschließlich handbetätigter Einrichtungen erreicht werden kann.

Wenn das Mass der Arbeit der Servoeinrichtung 68 und somit das Maß an Winkelverschiebung des Trägers 32' zunimmt, nimmt der Abstand zwischen den Bändern 62 und zwischen den Bändern 64 zu. Es kann somit eine Eichung der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 dadurch erfolgen, daß experimentiell bestimmt wird, welches Maß an Abweichung Δ ^x ®iⁿ bekannter Strömungsdurchsatz bewirkt, wobei sich herausgestellt hat, daß beispielsweise ein Leckfluß von 16,5 cm /Min (1 Kubik Inch pro Minute) eine Abweichung Δ X von 5 mm in den Bändern 62 hervorruft, und das anschließend die Arbeit der Servoeinrichtung 68 so eingestellt wird, daß das Maß an Winkelverschiebung, das am Bildaufzeichnungsträger 32' bewirkt wird, dazu führt, daß die Bänder 62 im Hintergrund mit einem ungestörten Abstand von 5 mm auftreten, wenn das zweite holographische Bild dem ersten überlagert wird. Wenn die Lecklokalisierungsvorrichtung 10 einmal so geeicht ist, kann sie dann dazu benutzt werden, die Stärke irgendeines lokalisierten Lecks mit einem anfangs unbekannten Durchsatz zu messen. Wenn beispielsweise bei dem vorliegenden Beispiel ein Leck entdeckt wird, das zu einer Abweichung in den Bändern 62 führt, die gleich einem Drittel des Abstands zwischen den Bändern 62 ist, und der Abstand zwischen den Bändern 62 auf 5 mm eingestellt ist, dann ergibt sich, daß das lokalisierte Leck einen Durchsatz von etwa 5,5 cm /Min (0,333 Kubik Inch pro Minute) hat. Wenn ähnlicherweise die Abweichung 3 derartige Abstände beträgt, dann beträgt die Stärke des lokalisierten Lecks etwa 49,5cm /Min (3 Kubik Inch pro Minute). Dasselbe Verfahren kann bezüglich der Abstände zwischen den Bändern 64 angewandt werden. Bei dem beispielsweise in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird von Hand aus leicht gegen den Rand des Bildaufzeichnungsträgers 32 geschlagen, oder eine andere derartige Maß-

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nähme verwandt, um den Träger 32 um die Achse 55 zu versetzen, bis der gewünschte vorgeeichte Abstand zwischen den Linien 62 oder zwischen den Linien 64 erzielt ist.

Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß der Bildaufzeichnungsträger 32' in Figur 3 eine fotoelektrische Aufzeichnungsplatte umfaßt, die von Newport Research Corp. Fountain Valley, California, geliefert wird. Diese Art eines Aufzeichnungsträgers kann kurzzeitig das erste Laserreferenzbild elektrisch aufzeichnen, so daß der Aufzeichnungsträger nicht aus der Lecklokalisierungsvorrichtung 10 zur Verarbeitung herausgenommen werden muß, wie es bei der fotographischen Platte der Fall ist. Bei der Benutzung hält die fotoelektrische Aufzeichnungsplatte das erste Laserreferenzbild über eine ausreichend lange Zeitspanne, um das zweite holographische Bild zu erzeugen und dem Referenzbild zu überlagern. Wie es oben beschrieben wurde, ist eine Einrichtung wie beispielsweise die Servoeinrichtung 68 vorgesehen, um den Bildaufzeichnungsträger 32' zwischen den Zeitpunkten der Erzeugung des ersten und zweiten holographischen Bildes winkelzuversetzen, um Interferenzmuster zu erzeugen. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Interferenzmuster, das in den überlagerten Bildern erzeugt wird, immer dann Störungen zeigen, wenn Leckströme auftreten, wobei das Maß der Störung in eine Wechselbeziehung mit geeichten Werten gebracht werden kann, um die Größe eines Lecks zu bestimmen. Bei beiden Ausführungsbeispielen wird gleichfalls eine Karte der räumlichen Ausdehnung jedes Leckstromes erhalten, um eine zusätzliche Information bezüglich des Ausmaßes und der Beschaffenheit jedes Leckes zu liefern.

Der in Figur 3 dargestellte Prüfgegenstand 12 ist ein Raketentriebwerk 76, wobei Reinigungsfluid vom Behälter 78 dem Treibmitteleinlaß 80 des Triebwerkes 76 über eine mit Ventilen versehene Leitung 82 zugeführt wird, während Reinigungsfluid vom Behälter 84 dem Oxidation'smitteleinlaß 86 des Triebwerks 76 über

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eine mit Ventilen versehene Leitung 88 zugeführt wird, um sowohl die Treib- als auch die Oxidationssysteme des Triebwerkes unter Druck zu setzen. In den meisten Fällen ist das Triebwerk 76 zu groß, um insgesamt auf einmal durch den Abtaststrahl 52' abgetastet zu werden,und muß das Triebwerk 76 Stück für Stück nach dem oben beschriebenen Verfahren inspiziert werden.

Es versteht sich gleichfalls, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne Zuhilfenahme der Interferenz zwischen einem Referenzhologramm und einem zweiten Hologramm in die Praxis umgesetzt werden kann. Bei dieser Alternative wird nur ein einziges holographisches Bild des Prüfgegenstandes 12 erzeugt, während dieser unter Druck steht, wobei das auf dem Aufzeichnungsträger 32 erzeugte Hologramm unscharf in den Bereichen werden würde, die den Stellen der Lecks entsprechen. Bei diesem Verfahren kann der Bildaufzeichnungsträger 32 einen einfachen Projektorbildschirm statt einer fotographischen oder fotoelektrischen Platte umfassen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht so sehr bevorzugt, da es nicht die Möglichkeit liefert, die Stärke der Lecks zu messen, sondern nur ihre Stelle und ihren räumlichen Umkreis angibt.

Ersichtlich sind viele Abwandlungen und Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Insbesondere können andere Einrichtungen zum Erzeugen der Hologramme auf dem Aufzeichnungsträger 32 oder andere Arten von Aufzeichnungsträgern benutzt werden. Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren haben weiterhin einen breiten Anwendungsbereich, beispielsweise als Lecklokalisierungsvorrichtung und -verfahren zur Verwendung während der heißesten oder stärksten Zündung eines Raketentriebwerkes oder selbst während des tatsächlichen Fluges. In diesen Fällen dient die tatsächliche Arbeit des Triebwerkes dazu, das fragliche Triebwerk zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens unter Druck zu setzen.

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Es versteht sich daher, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch in anderer Weise durchgeführt werden kann, als es im einzelnen beschrieben wurde.

Claims

ν) ν ι ο iJ PATENTANSPRÜCHE

1. Lecklokalisierungsvorrichtung zum Lokalisieren und Kartographieren von Leckströmen von einem Prüfgegenstand gekennzeichnet durch eine gesteuerte Einrichtung, die den Prüfgegenstand unter Druck setzt, einen Bildschirm und eine Einrichtung zum Erzeugen holographischer Bilder des Prüfgegenstandes auf dem Bildschirm_/während der Prüfgegenstand unter Druck steht.

2. Verfahren zum Lokalisieren und Messen von Lecks von einem Prüfgegenstand dadurch gekennzeichnet, daß ein holographisches Referenzbild des Prüfgegenstandes auf einem Bild-· aufzeichnungsträger erzeugt wird, der Prüfgegenstand unter Druck gesetzt wird, ein zweites holographisches Bild des Prüfgegenstandes auf dem Bildaufzeichnungsträger erzeugt wird, während der Prüfgegenstand unter Druck steht, wobei das zweite holographische Bild dem holographischen Referenzbild überlagert wird, um ein Hologramm mit einem Interferenzmuster zu erzeugen,und Störungen im Interferenzmuster zum Zweck der Lokalisierung und Messung der Lecks analysiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das holographische Referenzbild und das zweite holographische Bild mit Laserstrahlen erzeugt werden, die eine Dauer haben, die die Einflüsse von Schwingungen im Prüfgegenstand vermindert.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes holographisches Bild des Prüfgegenstandes auf dem Bildschirm aufgezeichnet wird und die Interferenzmuster zwischen dem ersten Bild und dem Referenzbild zum Zweck der Analyse der Zeitabhängigkeit eines festgestellten

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Lecks analysiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeichnungsträger so verschoben wird, daß das Interferenzmuster einen gewünschten geeichten Abstand zeigt.

6. Lecklokalisierungsvorrichtung zum Lokalisieren und Messen von Lecks in einem Prüfgegenstand gekennnzeichn e t durch eine gesteuerte Einrichtung, die den Prüfgegenstand unter Druck setzt, eine fotoelektrische Bildaufzeichnungsplatte, die Bilder wenigstens kurzzeitig halten kann,und eine Einrichtung zum Erzeugen holographischer Bilder des Prüfgegenstandes auf der Aufzeichnungsplatte.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Auslösen der die holographischen Bilder erzeugenden Einrichtung, um ein holographisches Referenzbild des Prüfgegenstandes,bevor dieser unter Druck gesetzt wird, und ein zweites holographisches Bild des Prüfgegenstandes zu erzeugen, während dieser unter Druck steht, wobei das holographische Referenzbild durch die Aufzeichnungsplatte gehalten wird und das Referenzbild und das zweite holographische Bild überlagert werden, um ein Hologramm mit einem Interferenzmuster zu erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Kamera, die auf die elektrooptische Bildaufzeichnungsplatte gerichtet ist,und einen Echtzeitmonitor zum überwachen des Ausgangssignals der Kamera.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufzeichnen des Ausgangssignals der Kamera.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die holographischen Bilder erzeugende Einrichtung einen gepulsten Laser enthält, der einen Laserstrahl liefert, dessen Dauer die Einflüsse einer Schwingung im Prüfgegenstand auf das zweite holographische Bild vermindert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die holographischen Bilder erzeugende Einrichtung einen einen ununterbrochenen Strahl liefernden Laser enthält und daß die Auslöseeinrichtung die Dauer des Lasers so steuert, daß Einflüsse einer Schwingung im Prüfgegenstand auf das zweite holographische Bild vermindert sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verschieben der fotoelektrischen Bildaufzeichnungsplatte in einem derartigen Maß, daß das Interferenzmuster einen gewünschten geeichten Abstand zeigt.

13. Lecklokalisierungsvorrichtung zum Lokalisieren und Messen von Lecks in einem Prüfgegenstand, gekennzeichnei durch eine gesteuerte Einrichtung, die den Prüfgegenstand unter Druck setzt, einen Bildaufzeichnungsträger, auf dem ein Hologramm des Prüfgegenstandes ohne Druck aufgezeichnet wird ,und eine Einrichtung, die holographische Bilder des Prüfgegenstandes auf dem Bildaufzeichnungsträger bei unter Druck stehendem Prüfgegenstand erzeugt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufzeichnungsträger ein fotographischer Aufzeichnungsträger ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Kamera, die auf den fotographischen Bildaufzeichnungsträger gerichtet ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufzeichnen des Ausgangssignals der Kamera.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13/ dadurch gekennzeichnet, daß die die holographischen Bilder erzeugende Einrichtung einen gepulsten Laser enthält, der einen Laserstrahl liefert, dessen Dauer die Einflüsse einer Schwingung im Prüfgegenstand auf das erzeugte zweite holographische Bild vermindert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die holographischen Bilder erzeugende Einrichtung einen einen ununterbrochenen Laserstrahl liefernden Laser und einen Schalter enthält, der die Dauer des Laserstrahls so steuert, daß die Einflüsse einer Schwingung im Prüfgegenstand auf das zweite holographische Bild vermindert sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennz eichnet durch eine Einrichtung, die in steuerbarer Weise die Bildaufzeichnungseinrichtung um ein vorgeschriebenes Maß zwischen den Zeitpunkten der Erzeugung des ersten und zweiten holographischen Bildes verschiebt.