ES1291654U - Máquina de compresión de minas - Google Patents
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Abstract
Máquina (1) de compresión de minas portátil que comprende: - un motor (2) unido a un eje roscado (3), de forma que se trasmite al eje el movimiento de rotación; - un travesaño móvil (4) que se desplaza solidario al eje roscado de tal forma que se transforma el movimiento circular a un movimiento lineal; un sistema de sujeción compuesto por dos guías (5) metálicas que dan estabilidad mecánica al conjunto; - una base (6) donde se apoyan los componentes descritos; - un portamuestras (7) situado sobre la base (6) de la máquina, donde se coloca el artificio objeto de estudio; - medios (8) de medida del desplazamiento lineal; - medios (9) de medida de la fuerza aplicada, alojados en el interior del portamuestras (7); - medios (10) electrónicos de control; - medios (11) de transmisión de carga que comprimen el artificio de una forma determinada; y - medios (12) de control de las condiciones ambientales caracterizada porque - el eje roscado (3) está unido al motor (2) por medios de unión que permiten transmitir la rotación; y - el medio (8) de medida del desplazamiento lineal está situado en el travesaño móvil (4) y se desplaza solidario a él; y - el medio (11) de transmisión de carga está formado un sistema con muelle de tal forma que se aplica una rampa de carga conocida al artificio.
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina de compresión de minas
Campo de la invención
El campo de aplicación de la presente invención es el de los ensayos de compresión de minas contra carro.
Dichos ensayos se utilizan habitualmente en diversos sectores técnicos, por ejemplo y sin carácter limitativo, el sector industrial, el de seguridad y el de la defensa con un uso militar.
Objeto de la invención
La invención, tal como se describe y reivindica en la presente memoria descriptiva, se refiere a una máquina de compresión (en inglés, Compression Machine = CM) para realizar ensayos sobre distintos tipos de minas, es decir, ensayos para determinar cuál es el comportamiento mecánico de los materiales que la componen.
La máquina de compresión de minas según se presenta, ofrece ventajas y características innovadoras que se describirán en detalle más adelante y que suponen un avance relevante en la realización de los ensayos con las técnicas actuales.
Más en particular, el objeto de la invención se centra en una máquina de compresión de minas, diseñada y construida para realizar ensayos de compresión de minas a distancia, de forma automática.
Antecedentes de la invención
Las máquinas de compresión que se utilizan para la caracterización del comportamiento a compresión en minas contra carro son, habitualmente, sistemas electromecánicos que permiten estimar el punto de activación del artificio. Dimensionalmente, estas máquinas suelen ser voluminosas (del orden de los 2 metros de altura), pesadas (del orden de una tonelada) y con un elevado coste económico. Esto dificulta su traslado para la realización de los ensayos fuera de un laboratorio y lejos del alcance humano.
Dichas máquinas de compresión, correspondientes con el estado actual de la técnica, constan habitualmente de una serie de sistemas de control y registro de ensayo como son la fuerza y el desplazamiento. Algunas de estas máquinas pueden incluir accesorios para registrar la temperatura y la humedad, así como para controlar las condiciones ambientales tales como hornos acoplados.
Las máquinas de compresión del estado de la técnica actual, son ampliamente utilizadas en los laboratorios de caracterización mecánica de materiales, conociéndose comúnmente como "máquinas universales de ensayo”. A la hora de utilizar estas máquinas en el estudio de minas contra carro se observan algunos problemas inherentes tanto a la seguridad del operario e instalaciones, como a la capacidad para detectar de forma eficaz el punto de activación de la mina: la determinación de la fuerza de activación supone la cuantificación de la altura de una señal muy pequeña, de tal forma que una mínima variación en el estímulo produce grandes cambios en la respuesta. Estos aspectos dificultan la obtención y realización de las pruebas de vigilancia fidedignas que realiza el Ejército de Tierra a este tipo de materiales. Así pues, el uso
de máquinas universales de ensayo, en su configuración de compresión para la caracterización mecánica de las minas, no es aconsejable por el riesgo para la seguridad de los recursos críticos (personal e instalaciones) durante la realización del ensayo en caso de que la mina tuviera un mal comportamiento al ser comprimida, de igual forma es relevante para la fiabilidad de las medidas obtenidas, si se manipula la mina para garantizar la seguridad del ensayo. Por todo lo anterior, existe ausencia en el mercado de un dispositivo expresamente diseñado y construido para realizar las pruebas de vigilancia desde un punto de vista mecánico, de compresión de minas contra carro.
A los efectos de la presente invención, debe entenderse que una mina contra carro es un tipo de mina terrestre diseñada para dañar o destruir vehículos, incluidos los carros de combate. En comparación con las minas contra persona, las minas contra carro suelen tener una carga explosiva mucho mayor y una espoleta diseñada para ser activada solo por vehículos.
No disponer de equipamiento adaptado tiene como consecuencia que la realización de los ensayos supone un riesgo de seguridad, así como un aumento en la incertidumbre asociada a los resultados obtenidos.
Por otro lado, es conveniente desarrollar una máquina de compresión de minas contra carro que cumpla, además, con las normas y estándares para la realización de las pruebas de vigilancia del Ejército de Tierra. En el ordenamiento jurídico nacional, la norma NME2473 es la más empleada para la realización de estas pruebas. En el ordenamiento jurídico internacional, para la evaluación de la vida útil de un artificio, prevalece la AOP62, aunque solo aborda esta problemática desde una perspectiva química, sin tener en consideración aspectos mecánicos. Utilizar los equipamientos del estado de la técnica supone un problema de seguridad inherente a personal e instalaciones. Por ese motivo, resulta necesario que la máquina sea capaz de realizar el ensayo de forma automatizada, con una intervención reducida por parte del operario (p.ej. colocación de la muestra), permitiendo obtener el estado de conservación de la mina (i.e. activación del dispositivo) y registrar las variables desde el inicio del ensayo hasta la detección del punto en el que se produce la activación.
Descripción de la invención
La presente invención pretende, por tanto, abordar las limitaciones de la técnica anteriormente indicada, proporcionando una solución común al problema de la cuantificación fiable de las características de la mina, y al de la seguridad para los recursos críticos. Por ello es muy aconsejable utilizar equipamiento específicamente diseñado para ese fin.
Más en particular, un primer objeto de la presente invención se refiere a una máquina de compresión de minas (1) portátil como aquella ejemplificada en la Figura 1, descrita abajo, que comprende:
- un motor (2) unido a un eje roscado (3) y un travesaño móvil (4), de forma que se transforma un movimiento circular del binomio motor/eje en uno lineal en el travesaño. - un sistema de sujeción compuesto por dos guías (5) paralelas al eje roscado.
- una base (6) donde se apoyan los componentes descritos.
- un portamuestras (7) donde se aloja la mina, en cuyo interior se sitúa el sistema de medida de fuerza.
- medios (8) de medida del desplazamiento lineal.
- medios (9) de medida de la fuerza aplicada, como por ejemplo células de carga.
- medios (10) de control del giro del motor y para la realización del ensayo de forma automática y a distancia.
- medios (11) de transmisión de carga.
- medios (12) de control de las condiciones climáticas del ensayo
caracterizada porque
- el motor (2) está unido al eje roscado (3) por medio de al menos un acople de fijación que transmite el giro del motor al eje. En el eje se encuentra el travesaño móvil (4), que se desplaza de forma lineal solidario a él;
- en los extremos de las dos guías (5) metálicas alineadas con el eje roscado, se encuentra un acople metálico basado en rodamientos donde se asientan tanto las guías como el propio eje.
Dicha máquina (1) de compresión de minas según la invención es una máquina que, como se ha apuntado anteriormente, comprende un motor (2) que transmite un movimiento de rotación al eje (3), generando un movimiento lineal vertical en el travesaño (4) al desplazarse solidario al movimiento del eje. Con el control del giro del motor se gobernará el recorrido y la velocidad de desplazamiento del travesaño, permitiendo asegurar un movimiento uniforme y reproducible, requisito para la realización de un ensayo de compresión de minas.
El motor (2) provisto en una máquina de compresión de minas según la invención puede ser, por ejemplo y sin carácter limitativo, un motor continuo, un motor paso a paso o un servomotor. A lo largo de la presente memoria descriptiva debe entenderse que una "dirección vertical” es toda aquella dirección perpendicular al plano definido por el suelo, es decir, una dirección paralela al eje de rotación del motor. Asimismo, una "dirección horizontal” es aquella paralela al suelo (perpendicular al eje de rotación del motor).
En otra realización preferida de la invención, los medios (8) de medida del desplazamiento lineal están unidos al travesaño móvil y se desplazan de forma solidaria con este.
Los medios (8) de medida del desplazamiento lineal en la máquina, según la invención, pueden ser de tipo mecánico (p.ej. encoder lineales) o láser (p.ej. con sistemas ópticos de medida a distancia).
Dichos medios (8) de medida del desplazamiento lineal permiten conocer en todo momento la posición del travesaño (4), considerándose habitualmente este valor como el desplazamiento del ensayo.
En una realización preferida de la invención, el medio (9) de medida de la fuerza aplicada a la probeta es una célula de carga alojada en el interior del portamuestras (7).
Los medios (11) de transmisión de la carga, según la invención, se desplazan acoplados en el travesaño móvil (4).
Dichos medios (11) de transmisión de la carga, según la invención, pueden ser rígidos o elásticos (p.ej. sistema de muelles), de tal forma que se aplica una rampa de carga conocida al artificio.
En una realización de la invención, los medios (12) de medida de las condiciones ambientales son sensores de temperatura y humedad dentro de una cámara climática.
En cuanto a los materiales que pueden ser ensayados con este sistema, la máquina está especialmente diseñada para ensayos de compresión uniaxiales de minas contra carro, no obstante, se puede ensayar otro tipo de materiales siempre y cuando se respeten las limitaciones operativas del equipo descrito.
La máquina así configurada resulta óptima para la realización de las pruebas de vigilancia que realiza el Ejército de Tierra a las minas contra carro, siguiendo las directrices de los procedimientos de ensayo del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), ya que no se ha detectado normativa de mayor entidad.
La máquina según la invención puede utilizarse con las muestras a analizar, siendo el estudio del mecanismo de activación de la mina, el objetivo fundamental de los ensayos.
Por último, cabe destacar que la máquina descrita permite obtener propiedades inherentes a las muestras ensayadas, facilitando la caracterización del mecanismo de activación de las minas, y el posterior desarrollo de normativas específicas para las pruebas de vigilancia de minas contra carro. La máquina descrita como sistema de caracterización de propiedades mecánicas del sistema de activación de las minas, representa una contribución innovadora al estado de la técnica actualmente existente.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una figura, en la que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
Figura 1. Muestra una vista isométrica en sección de una posible realización de una máquina de compresión de minas según la invención, apreciándose en ella las principales partes y elementos que la componen.
Realización preferente de la invención
A la vista de la mencionada figura y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ella un ejemplo preferido, pero no limitativo, de la máquina de compresión de minas según la invención. Esta máquina comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación, siendo la configuración siguiente un ejemplo de realización preferente, no excluyente, de otras combinaciones con los límites ya definidos.
Tal y como se observa en la Figura 1, la máquina (1) de compresión de minas según la invención está provista de un motor (2) que puede ser un motor continuo, un servomotor o un motor paso a paso, unido a un eje roscado (3) mediante un acople de fijación. El movimiento de rotación del eje roscado se convierte en lineal mediante un travesaño (4) que se mueve solidario al eje roscado. Acoplado en el travesaño móvil se encuentra un medio (8) de medida del desplazamiento lineal. El medio (11) de transmisión de carga se desplaza solidario al travesaño y comprime la muestra permitiendo la aplicación de la tensión uniaxial de compresión necesaria. El portamuestras (7) se encuentra sobre la base (6) de la máquina y en su interior se localiza un medio (9) de medición de fuerza aplicada durante el ensayo, que en la realización preferida de la invención es una célula de carga.
En la realización de la invención divulgada en la Fig. 1 también están provistos medios (12) de control de las condiciones ambientales de temperatura, presión y humedad ambiental o de la atmósfera, y condiciones, en las que se desee estudiar el comportamiento mecánico de la mina.
Las muestras empleadas en esta realización específica de la invención presentan las siguientes características:
- Tipo de muestras: Minas contra carro.
- Condiciones de ensayos:
o Temperaturas (Ta) de - 10°C a 50°C
• Precisión en Ta; 0.5°C
o Desplazamientos (do); de 1 mm a 10 cm
• Precisión en do ; 1 mm
o Fuerzas (F); desde 1 N hasta 4000 N
• Precisión en F; 1 N
o Frecuencia de adquisición de datos; habitualmente de 80 Hz a 250 Hz
En esta realización de la invención, la máquina (1) de compresión de minas está provista de medios (10) electrónicos de control, gobernados a través de hardware manejado a distancia, que la hacen completamente autónoma (capaz de llevar el ensayo hasta el final sin intervención humana) una vez las condiciones de ensayo hayan sido introducidas en el sistema, y la mina repose en el portamuestras (7). Más en particular, los medios electrónicos (10) de control se encargan de conectar, desconectar y controlar automáticamente la velocidad del motor (2), así como de registrar los valores de las variables de ensayo (p.ej. fuerza, desplazamiento), detectadas por los medios (8) de medida del desplazamiento lineal o los medios (9) de medida de la fuerza aplicada, así como los valores detectados por cualquier combinación de dichos medios (8), (9) de medida.
En la presente realización preferida de la invención, los medios electrónicos (10) de control imponen al motor una velocidad tal que induce un desplazamiento lineal vertical en la espoleta de la mina comprimiéndola hasta su punto de activación.
Listado de referencias numéricas empleadas en las figuras
(1) ; Máquina de compresión de minas;
(2) ; Motor;
(3) ; Eje roscado;
(4) : Travesaño móvil;
(5) : Guías metálicas;
(6) : Base de la máquina;
(7) : Portamuestras;
(8): Medios de medida del desplazamiento lineal;
(9) : Medios de medida de la fuerza aplicada;
(10) : Medios electrónicos de control;
(11) : Medios para la transmisión de la carga;
(12) : Medios para la obtención y control de las condiciones medioambientales.
Claims (8)
1. Máquina (1) de compresión de minas portátil que comprende:
- un motor (2) unido a un eje roscado (3), de forma que se trasmite al eje el movimiento de rotación;
- un travesaño móvil (4) que se desplaza solidario al eje roscado de tal forma que se transforma el movimiento circular a un movimiento lineal;
- un sistema de sujeción compuesto por dos guías (5) metálicas que dan estabilidad mecánica al conjunto;
- una base (6) donde se apoyan los componentes descritos;
- un portamuestras (7) situado sobre la base (6) de la máquina, donde se coloca el artificio objeto de estudio;
- medios (8) de medida del desplazamiento lineal;
- medios (9) de medida de la fuerza aplicada, alojados en el interior del portamuestras (7); - medios (10) electrónicos de control;
- medios (11) de transmisión de carga que comprimen el artificio de una forma determinada; y
- medios (12) de control de las condiciones ambientales
caracterizada porque
- el eje roscado (3) está unido al motor (2) por medios de unión que permiten transmitir la rotación; y
- el medio (8) de medida del desplazamiento lineal está situado en el travesaño móvil (4) y se desplaza solidario a él; y
- el medio (11) de transmisión de carga está formado un sistema con muelle de tal forma que se aplica una rampa de carga conocida al artificio.
2. Máquina (1) de compresión de minas según la reivindicación 1, caracterizada porque el motor (2) es un motor continuo, un motor paso a paso o un servomotor.
3. Máquina (1) de compresión de minas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el motor (2) está unido al eje roscado (3) con la interposición de al menos un acople de fijación.
4. Máquina (1) de compresión de minas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios de unión, interpuestos entre el eje roscado (3) y la base (6) de la máquina, comprenden al menos un rodamiento.
5. Máquina (1) de compresión de minas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios (8) de medida del desplazamiento lineal son un encoder lineal.
6. Máquina (1) de compresión de minas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios (9) de medida de la fuerza aplicada a la probeta son una célula de carga.
7. Máquina (1) de compresión de minas según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios electrónicos (10) de control se gobiernan a través de hardware manejado a distancia, pudiendo conectar, desconectar y controlar el movimiento del motor y detener el ensayo.
8. Máquina (1) de compresión de minas según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios (12) de control de las condiciones ambientales comprenden una cámara climática que permita controlar al menos temperatura y humedad.
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