RU157417U1 - Устройство для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства - Google Patents

Abstract

1. Устройство для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства, включающее подвижное и неподвижное основания, механизм нагружения и измерительный преобразователь, отличающееся тем, что содержит механизм перемещения образца, установленный на неподвижной основе, а механизм нагружения выполнен в виде проволоки из материала с памятью формы, натянутой между основанием крепления проволоки и кронштейном, на котором жестко зафиксирован один конец пальца, а другой конец, также жестко, зафиксирован с подвижным основанием, причем палец закреплен в неподвижном основании с возможностью перемещения по осевому направлению и снабжен возвратной пружиной.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что проволока из материала с памятью формы выполнена из нитинола диаметром 0,5-1 мм.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что часть механизма нагружения, где расположена проволока из материала с памятью формы, закрыта теплоизолирующим материалом.

Description

Полезная модель относится к устройствам для определения физико-механических свойств металлов, в частности к устройствам для измерения твердости в условиях космического пространства.

Из уровня техники известно устройство для измерения твердости (патент РФ на полезную модель №64778, МПК G01N 3/40, опубл. 10.07.2007), содержащее механизм нагружения индентора, датчик линейного перемещения и электронный блок регистрации перемещения индентора и вычисления твердости. При этом датчик силы, закрепленный на нижней петле пружины сжатия механизма нагружения выполнен из элемента Холла, для которого управляющим элементом является постоянный магнит, установленный на инденторе, а датчик перемещения индентора выполнен из элемента Холла, который закреплен в корпусе твердомера и того же постоянного магнита.

Недостатком известной конструкции является то, что она не позволяет обойтись без участия человека, а также использование ее в условиях космического пространства является процессом весьма затруднительным.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности является устройство для исследования прочностных свойств твердых материалов (патент РФ на полезную модель №33649, МПК G01N 3/10, G01N 3/18 опубл. 27.10.2003), содержащее подвижное и неподвижное основания, механизм нагружения и соединенный с ним первичный измерительный преобразователь. При этом механизм нагружения выполнен в виде пневмоцилиндра, образованного основаниями и эластичным в осевом направлении элементом, установленным между ними, а измерительный преобразователь выполнен в виде пневматического датчика перемещения “сопло-заслонка”, причем сопло установлено в неподвижном основании и сообщено с полостью цилиндра, а заслонкой является торцевая поверхность подвижного основания.

Основными недостатками устройства являются сложная организация процесса обеспечения необходимой нагрузки на образец, а также относительно большие габариты для использования в космическом пространстве.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание новой работоспособной конструкции устройства для испытания материалов на твердость с выявлением изменений их свойств в условиях космического пространства, при этом устройство должно обладать низким энергопотреблением и обеспечивать максимально возможный диапазон исследуемых характеристик.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели заключается в обеспечении управления величиной усилия с одновременным измерением величины перемещения подвижного основания в условиях космического пространства, а также обеспечение исследования изменения механических свойств материала во времени путем продвижения образца с требуемым шагом.

Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что устройство для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства, включающее подвижное и неподвижное основания, механизм нагружения и измерительный преобразователь, содержит механизм перемещения образца, установленный на неподвижной основе, а механизм нагружения выполнен в виде проволоки из материала с памятью формы, натянутой между основанием крепления проволоки и кронштейном, на котором жестко зафиксирован один конец пальца, а другой конец, также жестко, зафиксирован с подвижным основанием, причем палец закреплен в неподвижном основании с возможностью перемещения по осевому направлению и снабжен возвратной пружиной.

Кроме того, проволока из материала с памятью формы выполнена из нитинола диаметром 0,5-1 мм.

Кроме того, часть механизма нагружения, где расположена проволока из материала с памятью формы, закрыта теплоизолирующим материалом.

Выполнение механизма перемещения образца позволяет обеспечить продвижение образца с требуемым шагом без участия человека.

Выполнение механизма нагружения в виде проволоки из материала с памятью формы позволяет обеспечить малые габаритные размеры устройства, низкое энергопотребление и простоту использования.

Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид устройства для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства.

Устройство содержит неподвижное основание 1, основание крепления проволоки 2, подвижное основание 3, механизм нагружения 4, две направляющие 5, измерительный преобразователь 6, механизм перемещения образца 7. Механизм нагружения 4 включает в себя проволоку из материала с памятью формы 8, которая натянута между основанием 2 и кронштейном 9 и закреплена с помощью прижимных пластин 10, палец 11, один конец которого жестко закреплен с кронштейном 9, а другой, также жестко, с подвижным основанием 3. Палец 11 закреплен в неподвижном основании 1 с возможностью перемещения по осевому направлению и снабжен возвратной пружиной 12. На подвижном основании 3 закреплен измерительный преобразователь 6 с индентором 13. На основании 1 установлен механизм перемещения 7 образца материала 14.

Устройство для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства работает следующим образом.

Перед отправкой в космос устройство подготавливают к работе на Земле, в частности, устанавливают проволоку 8 из материала с памятью формы, например, нитинола диаметром 1 мм., способную обеспечить достаточное усилие для проведения эксперимента, составляющее, в данном случае, 60 кгс, далее закрепляют исследуемый материал 14 к механизму перемещения 7, который может обеспечить продвижение образца с требуемым шагом. В качестве механизма перемещения можно использовать храповой механизм. Часть механизма, где находится проволока, закрывают теплоизолирующим материалом для недопущения воздействия факторов космического пространства на материал с памятью формы. После подготовки устройства его подключают к обеспечивающим системам космического аппарата, и далее оно может служить в автономном режиме. Как только устройство достигает намеченной цели в космосе, исходя из требуемых условий эксперимента, поступает сигнал, запускающий механизм нагружения 4. От бортовой батареи на проволоку 8 подается напряжение порядка 0,7 В, в течение 2-5 секунд, чего достаточно для нагревания ее до 100°C. Эта температура необходима для структурного изменения, которое позволяет металлу «вспоминать» созданную в нем ранее форму (размер) и задавать испытательное усилие на индентор 13. Соответствующее усилие передается на индентор 13 через кронштейн 9, к которому прикреплена проволока 8, а кронштейн 9, в свою очередь, жестко закреплен с пальцем 11, который подвижно соединен с основанием 1. Другим концом палец 11 жестко соединен с подвижным основанием 3, которое перемещается вместе с измерительным преобразователем 6 и индетором 13. С помощью измерительного преобразователя 6 проводится измерение и передача полученных данных. При этом передача информации может осуществляться как на цифровой носитель, так и в реальном времени с погрешностью на время передачи информации. После проведенных измерений происходит автоматическое отключение механизма нагружения 4 от электропитания. Материал с памятью формы охлаждается в диапазоне температур прямого мартенситного превращения. При этом в нем возникают и разрастаются зерна мартенсита под действием возвратной пружины 12. Параллельно с этим происходит включение механизма перемещения образца 7 для подготовки образца к следующему испытанию через определенный промежуток времени.

Применение предлагаемой полезной модели позволит обеспечить возможность, без участия человека, изучать изменение свойств листовых материалов в условиях ближнего и дальнего космоса, что в дальнейшем позволит выявить или создать на основе полученных данных материалы, невосприимчивые или маловосприимчивые к разрушающим факторам космического пространства.

Claims (3)

1. Устройство для испытания материалов на твердость в условиях космического пространства, включающее подвижное и неподвижное основания, механизм нагружения и измерительный преобразователь, отличающееся тем, что содержит механизм перемещения образца, установленный на неподвижной основе, а механизм нагружения выполнен в виде проволоки из материала с памятью формы, натянутой между основанием крепления проволоки и кронштейном, на котором жестко зафиксирован один конец пальца, а другой конец, также жестко, зафиксирован с подвижным основанием, причем палец закреплен в неподвижном основании с возможностью перемещения по осевому направлению и снабжен возвратной пружиной.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что проволока из материала с памятью формы выполнена из нитинола диаметром 0,5-1 мм.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что часть механизма нагружения, где расположена проволока из материала с памятью формы, закрыта теплоизолирующим материалом.

Images