RU217110U1 - Impact start sensor - Google Patents
Impact start sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU217110U1 RU217110U1 RU2022117268U RU2022117268U RU217110U1 RU 217110 U1 RU217110 U1 RU 217110U1 RU 2022117268 U RU2022117268 U RU 2022117268U RU 2022117268 U RU2022117268 U RU 2022117268U RU 217110 U1 RU217110 U1 RU 217110U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impact
- sensor
- piezoceramic element
- housing
- testing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике, используемой в основном при испытаниях боеприпасов, в частности взрывателей контактного действия. Датчик момента начала удара содержит корпус с установленным в нем пьезокерамическим элементом и выводы, подключенные к металлизированным поверхностям пьезоэлемента. Для работы при больших ударных нагрузках в качестве пьезокерамического элемента применен пьезокерамический элемент для взрывателей из цирконата-титаната свинца ЦТС-19, выполненный с возможностью нагрузки при ударе вдоль оси поляризации. Датчик снабжен амортизационной прокладкой, установленной между пьезокерамическим элементом и корпусом, на который воздействует удар, а в качестве корпуса использован узел испытательного оборудования. Предлагаемый датчик может устанавливаться как в ударник при испытании боеприпаса методом бросания, так и в наковальню копра при испытании на копре. Техническим результатом полезной модели является создание надежного и простого датчика для измерения момента начала удара большой силы. 2 ил. The utility model relates to measuring equipment used mainly in testing ammunition, in particular contact fuses. The impact start moment sensor contains a housing with a piezoceramic element installed in it and leads connected to the metallized surfaces of the piezoelectric element. To operate under high shock loads, a piezoceramic element for fuses made of lead zirconate-titanate TsTS-19 was used as a piezoceramic element, made with the possibility of loading upon impact along the polarization axis. The sensor is provided with a shock-absorbing pad installed between the piezoceramic element and the housing, which is affected by the impact, and the test equipment assembly is used as the housing. The proposed sensor can be installed both in the striker when testing the ammunition by throwing, and in the anvil of the copra when testing on the copra. The technical result of the utility model is the creation of a reliable and simple sensor for measuring the start moment of a large impact. 2 ill.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Полезная модель относится к измерительной технике, используемой в основном при испытаниях боеприпасов, в частности взрывателей контактного действия.The utility model relates to measuring equipment used mainly in testing ammunition, in particular contact fuses.
Для измерения временных параметров контактных взрывателей в большинстве случаев необходимо зафиксировать момент начала удара (встречи с целью). Испытания контактных взрывателей производятся с имитацией реальных ударных воздействий на ударных копрах типа «Массет» (Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл №ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408 77-30569/322339 Особенности воспроизведения ударных воздействий при механических испытаниях. # 02, февраль 2012 авторы: Ефремов А.К., Капустян А.В. УДК 620.178.) или бросанием в составе имитатора боеприпаса по ОСТ В 84-1098-75.To measure the time parameters of contact fuses, in most cases it is necessary to fix the moment of the start of the impact (meeting with the target). Tests of contact fuses are carried out with imitation of real shock effects on impact impact testers of the Masset type (Publisher FGBOU VPO "MSTU named after N.E. Bauman". El No. FS 77 - 48211. ISSN 1994-0408 77-30569 / 322339 Features of playing shock impacts during mechanical tests # 02, February 2012 authors: Efremov A.K., Kapustyan A.V. (UDC 620.178.)
Известны датчики момента начала удара электромагнитного типа с различными схемами устройства подвижного тела и контактов (например, авторское свидетельство СССР №312204 от 08.12.1969 г, патент RU №2149459 С1 от 15.02.1999 г, патент RU №2029372 С1 от 18.06.1991 г), пьезоэлектрические датчики - серийно выпускаемые акселерометры и датчики со специальной формой пьезоэлемента (например, патент RU №2684139 С1 от 15.09.2013 г, патент RU №2533539 С1 от 27.05.2013 г, патент RU №2621467 С1 от 30.06.2016 г). Обладая высокой чуствительностью, как известные пьезодатчики, или низкой ударной стойкостью, как электромагнитные датчики, и достаточной технологической сложностью они мало пригодны для работы при больших ударных нагрузках. Недостатками известных пьезодатчиков является большой спектр побочных колебаний, требующих применения дополнительной обработки для выделения основного сигнала, а электромагнитные датчики при больших ударах разрушаются или требуют использование защиты, значительно усложняющей конструкцию.Known sensors for the start of an impact of an electromagnetic type with various schemes for the device of a movable body and contacts (for example, USSR author's certificate No. ), piezoelectric sensors - commercially available accelerometers and sensors with a special shape of the piezoelectric element (for example, patent RU No. 2684139 C1 dated September 15, 2013, patent RU No. 2533539 C1 dated May 27, 2013, patent RU No. 2621467 C1 dated 06/30/2016) . Possessing high sensitivity, like known piezo sensors, or low shock resistance, like electromagnetic sensors, and sufficient technological complexity, they are not very suitable for operation under high shock loads. The disadvantages of the known piezoelectric sensors is a large range of side vibrations that require the use of additional processing to isolate the main signal, and electromagnetic sensors are destroyed by large impacts or require the use of protection, which greatly complicates the design.
Наиболее близким аналогом можно считать датчик удара по патенту RU№2621467 С1.The closest analogue can be considered a shock sensor according to patent RU No. 2621467 C1.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании более надежного и конструктивно простого устройства для определения момента начала удара при больших ударных нагрузках (сила удара порядка десятков тысяч Н, ускорение тысячи мс-2).The task to be solved by the claimed technical solution is to create a more reliable and structurally simple device for determining the moment of impact at high shock loads (impact force of the order of tens of thousands of N, acceleration of thousands of ms -2 ).
Данная задача решается за счет того, что в качестве измерительного элемента датчика сигнала используется пьезокерамический элемент для взрывателей по ГОСТ В 16437-86 из материала ЦТС-19 цилиндрической формы, деформируемый при ударе по оси поляризации, причем корпус датчика помещается в корпус, устанавливаемый в ударник испытательного оборудования, передающий удар на изделие, при этом для снижения помех корпус датчика заключен в амортизирующий материал, а сигнал на нагрузку (измеритель) подается через диод. Такое решение обеспечивает устойчивость датчика к большим ударам, т.к. предел усилия при сжатии пьезоэлемента составляет не менее 23600 Н. При ударе в цель усилие удара боеприпаса достигает 50000-100000 Н. В то же время при усилии сжатия в 5000Н создается зарядThis problem is solved due to the fact that a piezoceramic element for fuses according to GOST B 16437-86 made of TsTS-19 material of cylindrical shape is used as a measuring element of the signal sensor. test equipment that transmits a shock to the product, while to reduce interference, the sensor housing is enclosed in shock-absorbing material, and the signal to the load (meter) is fed through a diode. This solution ensures the resistance of the sensor to large impacts, because. the force limit during compression of the piezoelectric element is at least 23600 N. When hitting the target, the impact force of the ammunition reaches 50000-100000 N. At the same time, a charge is created with a compression force of 5000N
Q=d33⋅F=270⋅10-12Kл/H⋅5000Н=135⋅10-8Kл,Q=d 33 ⋅F= 270⋅10-12 Kl/H⋅5000H= 135⋅10-8 Kl,
что обеспечивает на входной емкости нагрузки С=1000⋅10-12Ф выходной сигналwhich provides at the input load capacitance C=1000⋅10 -12 F output signal
U=Q/C=135⋅10-8Кл/1000⋅10-12Ф=1350 В,U=Q/C=135⋅10 -8 C/1000⋅10 -12 F=1350 V,
где d33 - пьезомодуль элемента в статическом режиме, Кл/Н;where d 33 - piezoelectric element in static mode, C/N;
Q - заряд, Кл;Q - charge, C;
F - сила удара, Н;F - impact force, N;
С - емкость входа, Ф;C - input capacitance, F;
U - напряжение сигнала, В.U - signal voltage, V.
Амортизация снижает силу сжатия до получения с датчика необходимой для индикации величины напряжения 50-100 В, при которой практически до нуля убираются помехи, как с датчика, так и от внешних наводок.Depreciation reduces the compression force until the sensor receives the voltage value of 50-100 V necessary for indicating, at which interference is removed almost to zero, both from the sensor and from external pickups.
Техническим результатом полезной модели является создание надежного и простого датчика для измерения момента начала удара большой силы. Предлагаемый датчик может устанавливаться как в ударник при испытании боеприпаса методом бросания, так и в наковальню копра при испытании на копре. При этом в качестве корпуса датчика может быть использован узел испытательного оборудования (корпус ударника или сама наковальня копра).The technical result of the utility model is the creation of a reliable and simple sensor for measuring the start moment of a large impact. The proposed sensor can be installed both in the striker when testing the ammunition by throwing, and in the anvil of the copra when testing on the copra. In this case, a unit of test equipment (the impactor body or the copra anvil itself) can be used as the sensor body.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF UTILITY MODEL
Полезная модель иллюстрируется описанием и примером практического использования, в котором датчик изготовлен из деталей серийного пьезогенератора взрывателя (патент RU №205478 от 03.03.2021).The utility model is illustrated by a description and an example of practical use, in which the sensor is made from parts of a serial fuse piezoelectric generator (patent RU No. 205478 dated 03.03.2021).
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2), где на фиг. 1 представлен общий вид датчика, на фиг. 2 показана установка его с амортизатором в корпус. Форма и размеры корпуса выбираются, исходя из места его установки или используемого узла испытательного оборудования.The essence of the utility model is illustrated by drawings (Fig. 1, Fig. 2), where in Fig. 1 shows a general view of the sensor, Fig. 2 shows its installation with a shock absorber in the body. The shape and dimensions of the housing are selected based on the location of its installation or the test equipment assembly used.
Датчик (фиг. 1) состоит из корпуса 6, нижнего контакта 5, изолированного от корпуса пластмассой 4, пьезоэлемента 3 из цирконата-титаната свинца, стального ударника 2, поджимной гайки 1, лепестка 7, зафиксированного гайкой 8, и выводов 9, соединенных с лепестком 7 и нижним контактом 5.The sensor (Fig. 1) consists of a housing 6, a lower contact 5 isolated from the housing with plastic 4, a
Установка датчика (фиг. 2) в корпус 11, который воспринимает удар, производится через амортизационную прокладку 10.The installation of the sensor (Fig. 2) in the
Конструкция датчика не вызывает трудности при его изготовлении.The design of the sensor does not cause difficulties in its manufacture.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF UTILITY MODEL
Работа датчика происходит следующим образом.The sensor works as follows.
При ударе по ударнику испытательного стенда происходит сжатие пьезоэлемента 3 между нижним контактом 5 и ударником 2, в результате чего возникает разность потенциалов на электродах пьезоэлемента 3, которая через выводы 9 подается в схему измерений. Провода выводов 9 выводятся из узла 11 в удобном месте в зависимости от конструкции испытательного стенда. Амортизатор 10, например, резиновый, подбирается опытным путем для получения необходимых параметров - величине сигнала и помех. Для фиксации только первого импульса напряжения в схеме измерения ставится диод, а параллельно входу измерителя может подключться разрядное сопротивление для обеспечения необходимого времени разряда входной емкости измерителя.When hitting the impactor of the test bench, the
Испытания датчика при контроле серийных взрывателей на стенде бросания показали хорошие результаты по работоспособности и устойчивости, его применение введено в методику испытаний, утвержденную генеральным заказчиком.Tests of the sensor during the control of serial fuses at the throwing stand showed good results in terms of performance and stability, its use was introduced into the test procedure approved by the general customer.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU217110U1 true RU217110U1 (en) | 2023-03-16 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5033382A (en) * | 1987-03-25 | 1991-07-23 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Piezoelectric fuse for projectile with safe and arm mechanism |
JPH06130079A (en) * | 1992-10-19 | 1994-05-13 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Impact detecting sensor |
RU154400U1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Курганприбор" | FUSE PIEZOGENERATOR |
RU2621467C1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-06-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Small sensor of shock |
WO2018047992A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 재단법인 대구경북과학기술원 | Pain detection method and electronic device therefor |
RU2684139C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-04-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Piezoelectric sensor |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5033382A (en) * | 1987-03-25 | 1991-07-23 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Piezoelectric fuse for projectile with safe and arm mechanism |
JPH06130079A (en) * | 1992-10-19 | 1994-05-13 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Impact detecting sensor |
RU154400U1 (en) * | 2015-01-12 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Курганприбор" | FUSE PIEZOGENERATOR |
RU2621467C1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-06-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" | Small sensor of shock |
WO2018047992A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 재단법인 대구경북과학기술원 | Pain detection method and electronic device therefor |
RU2684139C1 (en) * | 2018-06-14 | 2019-04-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Piezoelectric sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3120622A (en) | Self-calibrating accelerometer | |
US3269175A (en) | Piezoelectric force measuring device | |
US2411401A (en) | Accelerometer | |
US4620446A (en) | Acceleration responsive transducers | |
US4379401A (en) | System for measuring plate deformation produced by explosive shock waves, and motion-sensing accelerometer transducer used therein | |
US2454793A (en) | Shock gauge | |
US2391966A (en) | Accelerometer | |
RU217110U1 (en) | Impact start sensor | |
US3421364A (en) | Methods of and apparatus for measuring the hardness of materials | |
US3233465A (en) | Accelerometer | |
US5728937A (en) | Arrangement for testing the material of formed parts | |
US3977328A (en) | Detonators | |
GB1358131A (en) | Hardness testing | |
US3184955A (en) | Explosive driven conical shock tube | |
Hodges et al. | Polyvinylidene fluoride (PVDF) gauges for measurement of output pressure of small ordnance devices | |
US2833143A (en) | Apparatus for detecting land mines | |
Frew et al. | A modified Hopkinson pressure bar experiment to evaluate a damped piezoresistive MEMS accelerometer | |
RU2400760C1 (en) | Piezoelectric accelerometre | |
SU1522107A1 (en) | Limiting instrument transducer | |
US3577762A (en) | Methods and devices for the dynamic testing of materials | |
RU2261421C1 (en) | Device for calibration of impulse pressure sensors | |
SU1136041A1 (en) | Device for measuring impact parameters | |
SU478252A1 (en) | Self-calibrating accelerometer | |
RU2039353C1 (en) | Method of measuring concrete strength | |
RU2685574C1 (en) | Device for measurement of impact loads |