RU2279044C1 - Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability - Google Patents

Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability Download PDF

Info

Publication number
RU2279044C1
RU2279044C1 RU2005110695/28A RU2005110695A RU2279044C1 RU 2279044 C1 RU2279044 C1 RU 2279044C1 RU 2005110695/28 A RU2005110695/28 A RU 2005110695/28A RU 2005110695 A RU2005110695 A RU 2005110695A RU 2279044 C1 RU2279044 C1 RU 2279044C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vacuum
test
vacuum chamber
flange
sample
Prior art date
Application number
RU2005110695/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Федотович Деревенских (RU)
Владимир Федотович Деревенских
Юрий Васильевич Павутницкий (RU)
Юрий Васильевич Павутницкий
ев Борис Васильевич Бел (RU)
Борис Васильевич Беляев
Евгений Дмитриевич Ромашев (RU)
Евгений Дмитриевич Ромашев
ев Иван Борисович Бел (RU)
Иван Борисович Беляев
Original Assignee
Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Министерство Обороны РФ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Министерство Обороны РФ filed Critical Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Министерство Обороны РФ
Priority to RU2005110695/28A priority Critical patent/RU2279044C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279044C1 publication Critical patent/RU2279044C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing technology; check of spread of surface and through cracks in specimens simulating hermetic structural members of spacecraft.
SUBSTANCE: proposed plant is provided with test vacuum chamber, forming optical unit consisting of cooled limiting diaphragm and kaleidoscope, vacuum system and leak detector with calibrators.
EFFECT: extended functional capabilities of plant due to simulating conditions close to natural.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при исследовании распространения поверхностных и сквозных трещин в образцах, моделирующих герметичные элементы конструкции систем космических аппаратов.The invention relates to the field of testing equipment and can be used to study the propagation of surface and through cracks in samples simulating sealed structural elements of spacecraft systems.

Известна вакуумная установка для исследования различных объектов в условиях, близких к космическим, содержащая вакуумную камеру, вакуумную систему, имитатор солнечного излучения (см. Г.С.Багуев, А.С.Больших, А.З.Воробьев и др. Испытательная техника: Справочник в 2-х кн. / Под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1982. - кн.1., с.516-517).Known vacuum installation for the study of various objects in conditions close to space, containing a vacuum chamber, a vacuum system, a simulator of solar radiation (see G.S.Baguev, A.S. Bolshikh, A.Z. Vorobyov and others. Testing technique: Reference book in 2 books / Under the editorship of V.V. Klyuyev. - M.: Mashinostroenie, 1982. - book 1., Pp. 516-517).

Недостатком данной установки являются узкие функциональные возможности, так как она непригодна для исследований режимов истечения газов через сквозные трещины, образующиеся в процессе термоциклических испытаний герметичных отсеков и элементов систем космических аппаратов.The disadvantage of this installation is its narrow functionality, since it is unsuitable for studying the regimes of gas outflow through through cracks formed during thermal cyclic tests of airtight compartments and elements of spacecraft systems.

Известна установка для исследования термической усталости тугоплавких металлов и сплавов в вакууме, содержащая вакуумную камеру, блок нагрева, вакуумную систему, механизм варьируемого защемления образца (см. Д.П.Синявский, В.А.Стрижало. "Установка для исследования термической усталости тугоплавких металлов и сплавов в вакууме" в журнале "Заводская лаборатория", 1970, N1, c.93÷95).A known installation for studying thermal fatigue of refractory metals and alloys in a vacuum, containing a vacuum chamber, a heating unit, a vacuum system, a variable pinch mechanism of the sample (see DP Sinyavsky, V.A. Strizhalo. "Installation for studying thermal fatigue of refractory metals and alloys in a vacuum "in the journal" Factory Laboratory ", 1970, N1, p.93 ÷ 95).

Недостатком данной установки является то, что термоциклическое нагружение осуществляется в условиях одноосного напряженного состояния, а не двухосного, нагрев образца происходит не с поверхности, а прямым пропусканием тока, система принудительного охлаждения образца не предусмотрена, что не соответствует условиям нагружения оболочки корпуса гермоотсека или элемента гермосистемы космического аппарата, изменяет параметры зоны пластических деформаций в вершине трещины и влияет на скорость ее распространения.The disadvantage of this installation is that thermocyclic loading is carried out under uniaxial stress state, and not biaxial, the sample is heated not from the surface, but by direct transmission of current, the forced cooling system of the sample is not provided, which does not correspond to the loading conditions of the shell of the pressurized casing or pressurized system element spacecraft, changes the parameters of the zone of plastic deformation at the top of the crack and affects the speed of its propagation.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к предлагаемой установке является установка для исследования термопрочности цилиндрических оболочек при комбинированном нагружении, содержащая источник высокоинтенсивного лучистого потока, затвор, нагружающее устройство и измерительную систему (см. П.В.Герасименко, Ю.В.Павутницкий, М.В.Ведерников "Установка для исследования термопрочности цилиндрических оболочек при комбинированном нагружении" в журнале "Проблемы прочности", 1987, N2, c.107÷110).The closest in technical essence (prototype) to the proposed installation is a setup for studying the thermal strength of cylindrical shells under combined loading, containing a source of high-intensity radiant flux, a shutter, a loading device and a measuring system (see P.V. Gerasimenko, Yu.V. Pavutnitsky, M.V. Vedernikov "Installation for studying the thermal strength of cylindrical shells under combined loading" in the journal "Problems of Strength", 1987, N2, p.107 ÷ 110).

Недостатком данной установки является то, что в ней отсутствует вакуумная камера, вакуумная система, течеискагель с калибраторами и формирующее оптическое устройство, состоящее из охлаждаемой ограничительной диафрагмы и калейдоскопа и позволяющее получать однородное распределение интенсивности излучения по радиусу светового пятна. Отсутствие данных элементов не позволяет создать условия, соответствующие условиям воздействия факторов космического пространства на герметичные элементы конструкции систем космических аппаратов. Кроме того, данная установка не позволяет исследовать режимы истечения газов через сквозные трещины, образующиеся в процессе термоциклических испытаний герметичных отсеков космических аппаратов.The disadvantage of this installation is that it lacks a vacuum chamber, a vacuum system, a leak detector with calibrators and an optical device that consists of a cooled restrictive diaphragm and a kaleidoscope and allows to obtain a uniform distribution of radiation intensity along the radius of the light spot. The absence of these elements does not allow creating conditions corresponding to the conditions of the influence of space factors on the sealed structural elements of spacecraft systems. In addition, this installation does not allow to study the regimes of the outflow of gases through the through cracks formed in the process of thermal cycling tests of sealed compartments of spacecraft.

Задачей изобретения является создание установки для исследования работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в расширении функциональных возможностей за счет создания условий эксплуатации, близких к натурным, при исследовании и оценке работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов.The objective of the invention is to provide a facility for researching the performance of sealed structural components of spacecraft systems, providing a technical result consisting in expanding functionality by creating operating conditions close to full-scale, in the study and assessment of the performance of sealed structural components of spacecraft systems.

Этот технический результат в установке для исследования работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов, содержащей источник лучистого потока, затвор, нагружающее устройство и измерительную систему, достигается тем, что она снабжена испытательной вакуумной камерой, охлаждаемой ограничительной диафрагмой, калейдоскопом, вакуумной системой и течеискателем с калибраторами, при этом испытательная вакуумная камера смонтирована на координатном устройстве, выполнена в виде полого цилиндра с рубашкой охлаждения и имеет три фланца, первый из которых расположен сбоку по нормали к образующей испытательной вакуумной камеры в средней ее части и соединен с вакуумной системой, второй фланец служит для крепления кварцевого стекла и установки охлаждаемой ограничительной диафрагмы, третий фланец соединен с нагружающим устройством, причем первый и второй фланцы идентичны, вакуумная система включает механический вакуумный насос, паромасляный диффузионный насос, ионизационно-термопарный вакуумметр, вакуумные вентили и азотную ловушку, течеискатель соединен через вентиль с вакуумной системой, а калейдоскоп установлен соосно внутри испытательной вакуумной камеры, причем источник лучистого потока установлен соосно испытательной вакуумной камере над ее вторым фланцем, нагружающее устройство выполнено в виде герметичной камеры, имеет два фланца, первым из которых она соединена с третьим фланцем испытательной вакуумной камеры, второй фланец предназначен для крепления испытуемых образцов и включает штуцер подвода газа от источника высокого давления, штуцер отвода газа в атмосферу и электротермоввод для соединения с устройством для измерения температуры образца, при этом на штуцере подвода газа укреплено сопло обдува внутренней поверхности образца, измерительная система включает термопары, которые установлены на внутренней поверхности образца, манометрические преобразователи, соединенные с вакуумной системой, и датчики давления нагружающей системы.This technical result in the installation for studying the operability of sealed structural components of spacecraft systems containing a radiant flux source, a shutter, a loading device and a measuring system is achieved by the fact that it is equipped with a vacuum test chamber cooled by a restriction diaphragm, a kaleidoscope, a vacuum system and a leak detector with calibrators while the test vacuum chamber is mounted on a coordinate device, made in the form of a hollow cylinder with a cooling jacket deposition and has three flanges, the first of which is located laterally normal to the generatrix of the test vacuum chamber in its middle part and is connected to the vacuum system, the second flange is used to mount quartz glass and install a cooled restriction diaphragm, the third flange is connected to the loading device, the first and the second flanges are identical, the vacuum system includes a mechanical vacuum pump, a steam-oil diffusion pump, an ionization-thermocouple vacuum gauge, vacuum valves and a nitrogen trap, a leak detector the spruce is connected through a valve to the vacuum system, and the kaleidoscope is mounted coaxially inside the test vacuum chamber, and the source of the radiant flux is mounted coaxially to the test vacuum chamber above its second flange, the loading device is made in the form of a sealed chamber, has two flanges, the first of which it is connected to the third the flange of the test vacuum chamber, the second flange is designed for fastening the test samples and includes a gas supply fitting from a high pressure source, a gas outlet fitting to atmospheres y and an electrothermal input for connecting to a device for measuring the temperature of the sample, while the nozzle for blowing the internal surface of the sample is mounted on the gas supply fitting, the measuring system includes thermocouples that are installed on the internal surface of the sample, pressure gauges connected to the vacuum system, and pressure sensors of the loading system .

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки, на фиг.2 и фиг.3 - общий вид испытательной вакуумной камеры с различными типами образцов.Figure 1 shows a schematic diagram of the installation, figure 2 and figure 3 is a General view of a test vacuum chamber with various types of samples.

Установка для исследования работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов содержит испытательную вакуумную камеру 1 (фиг.1, 2, 3), охлаждаемую ограничительную диафрагму 2 (фиг.1, 2, 3), калейдоскоп 3 (фиг.1, 2, 3), течеискатель 4 (фиг.1) с калибраторами, источник лучистого потока 5 (фиг.1), затвор 6 (фиг.1) с пневмоприводом, нагружающее устройство 8 (фиг.2, 3). Формирующее оптическое устройство предназначено для получения равномерного характера распределения интенсивности лучистого потока в пределах светового пятна. Элементами формирующего оптического устройства являются охлаждаемая ограничительная диафрагма 2 (фиг.1, 2, 3) и калейдоскоп 3 (фиг.1, 2, 3). Охлаждаемая ограничительная диафрагма 2 (фиг.1, 2, 3) служит для предварительного выравнивания плотности мощности лучистого потока путем "усечения крыльев" нормального распределения. Поверхность диафрагмы, обращенная в сторону источника лучистого потока, отполирована и отхромирована. Сама охлаждаемая ограничительная диафрагма выполнена в охлаждаемом варианте, что позволяет, помимо ограничительной функции, защищать от перегрева конструктивные элементы испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2, 3). Калейдоскоп 3 (фиг.1, 2, 3) изготовлен из медной трубы, внутренняя поверхность которой отполирована и имеет высокий коэффициент отражения. Это позволяет в результате многократного отражения лучистого потока от внутренней поверхности калейдоскопа достичь достаточно однородного распределения интенсивности облучения по поверхности рабочей части образца 9 (фиг.1, 2, 3). Испытательная вакуумная камера 1 (фиг.1, 2, 3) смонтирована на координатном устройстве (не показано) и выполнена в виде полого цилиндра с рубашкой охлаждения 7 (фиг.2, 3), и имеет три фланца 4, 5, 10 (фиг.2, 3). Фланец 5 (фиг.2, 3) расположен сбоку по нормали к образующей испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2, 3) в средней ее части и соединен с вакуумной системой. Фланец 10 (фиг.2) служит для крепления кварцевого стекла 6 (фиг.2) и установки охлаждаемой ограничительной диафрагмы 2 (фиг.2). Фланец 4 (фиг.2, 3) соединен с нагружающим устройством 8 (фиг.2, 3). Фланцы 10 и 5 (фиг.2, 3) идентичны, что позволяет испытывать различные типы образцов 9 (фиг.1, 2, 3) в зависимости от того, какой из фланцев 10 или 5 используется для соединения с вакуумной системой. На фиг.2 показано положение испытательной вакуумной камеры для испытания образцов 9 в виде плоских круглых пластин и сферических сегментов. На фиг.3 показано положение испытательной вакуумной камеры для испытаний тонкостенных трубчатых образцов 9. Третий фланец 4 (фиг.2, 3) испытательной вакуумной камеры служит для установки нагружающего устройства 8 (фиг.2, 3) с испытуемым образцом 9 (фиг.1, 2, 3). Рубашка охлаждения 7 (фиг.2, 3) позволяет поддерживать в испытательной вакуумной камере необходимое остаточное давление, предохраняет элементы испытательной вакуумной камеры от перегрева, уменьшает влияние теплового фона стенок камеры на образец, а также защищает испытуемые образцы от замасливания. Вакуумная система включает механический вакуумный насос 7 (фиг.1), паромасляный диффузионный насос 8, вакуумные вентили 10, 11, 12 и 13, 19, ионизационно-термопарный вакуумметр 14, азотную ловушку 15. Течеискатель 4 (фиг.1) с калибраторами соединен через вентиль 13 с вакуумной системой. Он предназначен для контроля герметичности вакуумной системы и объекта испытаний. Кроме того, течеискатель позволяет регистрировать момент появления сквозной трещины, а также замерять с использованием специальных калибраторов значения утечек газов через сквозные трещины и исследовать режимы истечения газов через них. Калибраторы обеспечивают тарировку системы "испытательная вакуумная камера - течеискатель". Один калибратор выполнен в виде коллектора, состоящего из пяти различающихся по значению утечек эталонных гелиевых течей, каждая из которых соединена с коллектором через вакуумные вентили. Калибратор позволяет задать различные потоки гелия в широком диапазоне. Другой калибратор является универсальным и предназначен для тарировки системы в случае использования во время проведения вакуумных испытаний не только чистого гелия, но и гелиевовоздушных смесей различной концентрации. Основными элементами калибратора являются стеклянный трубопровод, зеркальная писала с указанным на ней линейным объемом трубопровода, специальное устройство для определения объемного расхода пробного газа, игольчатый вентиль. Величина течей, задаваемых данным калибратором, определяется площадью проходного сечения игольчатого вентиля. Калейдоскоп 3 (фиг.1, 2) установлен соосно внутри испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2), причем источник лучистого потока 5 (фиг.1) установлен соосно испытательной вакуумной камере 1 (фиг.1, 2) над ее фланцем 10 (фиг.2). Нагружающее устройство 8 (фиг.2, 3) выполнено в виде герметичной камеры, имеет два фланца, одним из которых она соединена с фланцем 4 испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2, 3), второй фланец предназначен для крепления испытуемых образцов 9 (фиг.1, 2, 3). Нагружающее устройство 8 (фиг.2, 3) содержит штуцер 11 (фиг.2, 3) подвода газа от источников высокого давления 16 и 17 (фиг.1), штуцер 12 (фиг.2, 3) отвода газа в атмосферу и электрогермоввод 13 (фиг.2, 3) для соединения с термопарой 18 (фиг.1), измеряющей температуру образца 9 (фиг.1, 2, 3), при этом на штуцере 11 (фиг.2, 3) подвода газа укреплено сопло 14 (фиг.2, 3) обдува внутренней поверхности образца 9 (фиг.1, 2, 3). Измерительная система установки включает термопары 18 (фиг.1), установленные на внутренней поверхности образца 9 (фиг.1, 2, 3), манометрические преобразователи 20 и 21 (фиг.1), соединенные с вакуумной системой, датчик давления 22 (фиг.1) нагружающей системы. Установка также включает в себя манометрический щиток 23 (фиг.1), электропневмощит 24 (фиг.1), программно-управляющее устройство 25 (фиг.1), светолучевой осциллограф 26 (фиг.1), стойку электропитания 27 (фиг.1), электропневмоклапан 28 (фиг.1), обеспечивающие процесс испытания образцов 9 (фиг.1, 2, 3).Installation for investigating the health of sealed structural components of spacecraft systems contains a test vacuum chamber 1 (Fig. 1, 2, 3), a cooled restriction diaphragm 2 (Fig. 1, 2, 3), a kaleidoscope 3 (Fig. 1, 2, 3) , leak detector 4 (FIG. 1) with calibrators, a source of radiant flux 5 (FIG. 1), a shutter 6 (FIG. 1) with a pneumatic actuator, a loading device 8 (FIGS. 2, 3). The forming optical device is designed to obtain a uniform distribution of the intensity of the radiant flux within the light spot. The elements of the forming optical device are a cooled restrictive diaphragm 2 (Fig. 1, 2, 3) and a kaleidoscope 3 (Fig. 1, 2, 3). The cooled restriction diaphragm 2 (FIGS. 1, 2, 3) serves to pre-align the power density of the radiant flux by “truncating the wings” of the normal distribution. The surface of the diaphragm facing the source of the radiant flux is polished and chrome-plated. The cooled restriction diaphragm itself is made in the cooled version, which allows, in addition to the restrictive function, to protect the structural elements of the test vacuum chamber 1 from overheating (Figs. 1, 2, 3). Kaleidoscope 3 (figures 1, 2, 3) is made of a copper pipe, the inner surface of which is polished and has a high reflection coefficient. This allows as a result of multiple reflection of the radiant flux from the inner surface of the kaleidoscope to achieve a fairly uniform distribution of the irradiation intensity over the surface of the working part of the sample 9 (Fig.1, 2, 3). The test vacuum chamber 1 (Fig. 1, 2, 3) is mounted on a coordinate device (not shown) and is made in the form of a hollow cylinder with a cooling jacket 7 (Fig. 2, 3), and has three flanges 4, 5, 10 (Fig. .2, 3). The flange 5 (Fig.2, 3) is located laterally normal to the generatrix of the test vacuum chamber 1 (Fig.1, 2, 3) in its middle part and is connected to the vacuum system. The flange 10 (figure 2) is used to mount the quartz glass 6 (figure 2) and install a cooled restrictive diaphragm 2 (figure 2). The flange 4 (Fig.2, 3) is connected to the loading device 8 (Fig.2, 3). Flanges 10 and 5 (figure 2, 3) are identical, which allows you to test different types of samples 9 (figure 1, 2, 3) depending on which of the flanges 10 or 5 is used to connect to the vacuum system. Figure 2 shows the position of the test vacuum chamber for testing samples 9 in the form of flat round plates and spherical segments. Figure 3 shows the position of the test vacuum chamber for testing thin-walled tubular samples 9. The third flange 4 (figure 2, 3) of the test vacuum chamber is used to install a loading device 8 (figure 2, 3) with the test sample 9 (figure 1 , 2, 3). The cooling jacket 7 (figure 2, 3) allows you to maintain the required residual pressure in the test vacuum chamber, protects the elements of the test vacuum chamber from overheating, reduces the influence of the thermal background of the chamber walls on the sample, and also protects the test samples from oiling. The vacuum system includes a mechanical vacuum pump 7 (Fig. 1), a steam-oil diffusion pump 8, vacuum valves 10, 11, 12 and 13, 19, an ionization-thermocouple vacuum gauge 14, a nitrogen trap 15. The leak detector 4 (Fig. 1) is connected to calibrators through valve 13 with a vacuum system. It is designed to control the tightness of the vacuum system and the test object. In addition, the leak detector allows you to record the moment of occurrence of a through crack, as well as measure the values of gas leaks through through cracks using special calibrators and study the regimes of gas outflow through them. Calibrators calibrate the test vacuum chamber - leak detector system. One calibrator is made in the form of a collector, consisting of five reference helium leaks of different leakages, each of which is connected to the collector through vacuum valves. The calibrator allows you to set various helium fluxes over a wide range. Another calibrator is universal and designed to calibrate the system if during the vacuum tests not only pure helium is used, but also helium-air mixtures of various concentrations. The main elements of the calibrator are a glass pipeline, the mirror wrote with the linear volume of the pipeline indicated on it, a special device for determining the volumetric flow rate of the test gas, and a needle valve. The magnitude of the leaks defined by this calibrator is determined by the area of the orifice of the needle valve. A kaleidoscope 3 (Fig. 1, 2) is mounted coaxially inside the test vacuum chamber 1 (Fig. 1, 2), and the source of the radiant flux 5 (Fig. 1) is mounted coaxially to the test vacuum chamber 1 (Fig. 1, 2) above its flange 10 (FIG. 2). The loading device 8 (Fig. 2, 3) is made in the form of a sealed chamber, has two flanges, one of which is connected to the flange 4 of the test vacuum chamber 1 (Figs. 1, 2, 3), the second flange is designed for fastening the test samples 9 (figure 1, 2, 3). The loading device 8 (FIGS. 2, 3) contains a nozzle 11 (FIGS. 2, 3) for supplying gas from high pressure sources 16 and 17 (FIG. 1), a fitting 12 (FIGS. 2, 3) for venting gas to the atmosphere, and an electro-pressure gland 13 (Fig. 2, 3) for connecting with a thermocouple 18 (Fig. 1) measuring the temperature of the sample 9 (Figs. 1, 2, 3), while the nozzle 14 is fixed on the gas supply fitting 11 (Fig. 2, 3) (figure 2, 3) blowing the inner surface of the sample 9 (figure 1, 2, 3). The measuring system of the installation includes thermocouples 18 (Fig. 1) mounted on the inner surface of the sample 9 (Figs. 1, 2, 3), pressure gauges 20 and 21 (Fig. 1) connected to a vacuum system, and a pressure sensor 22 (Fig. 1). 1) loading system. The installation also includes a pressure gauge 23 (Fig. 1), electro-power 24 (Fig. 1), program control device 25 (Fig. 1), a light-beam oscilloscope 26 (Fig. 1), a power supply rack 27 (Fig. 1) , electro-pneumatic valve 28 (figure 1), providing the testing process of samples 9 (figures 1, 2, 3).

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Испытуемый образец 9 (фиг.1, 2, 3) устанавливается в нагружающее устройство 8 (фиг.2, 3), которое затем стыкуется с испытательной вакуумной камерой 1 (фиг.1, 2, 3). Вакуумная система производит откачку испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2, 3) до необходимого остаточного давления. Источник лучистого потока 5 (фиг.1) выводится на режим требуемой мощности, а образец 9 (фиг.1, 2, 3) нагружается внутренним давлением, создаваемым в нагружающем устройстве 8 (фиг.2, 3).The test sample 9 (Figs. 1, 2, 3) is installed in the loading device 8 (Figs. 2, 3), which then fits into the test vacuum chamber 1 (Figs. 1, 2, 3). The vacuum system pumps the test vacuum chamber 1 (FIGS. 1, 2, 3) to the required residual pressure. The source of the radiant flux 5 (Fig. 1) is brought to the required power mode, and the sample 9 (Figs. 1, 2, 3) is loaded with internal pressure created in the loading device 8 (Figs. 2, 3).

После открытия затвора 6 (фиг.1) образец 9 (фиг.1, 2, 3) нагревается до требуемой температуры лучистым потоком. После закрытия затвора 6 (фиг.1) охлаждение образца 9 (фиг.1, 2, 3) производится путем обдува его внутренней поверхности потоком холодных газов через штуцер 11 (фиг.2, 3) подвода газа и сопло обдува 14 (фиг.2, 3). Затем цикл нагрев-охлаждение повторяется. Характерной особенностью данной методики термоциклических испытаний образцов является постоянство в процессе испытаний размаха температур, что лучше отражает условия эксплуатации герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов в реальных условиях космического полета. Испытания образцов 9 (фиг.1, 2, 3) завершаются при появлении на тыльной поверхности образца сквозной трещины. Момент прорастания трещины через стенку образца 9 (фиг.1, 2, 3) регистрируется течеискателем 4 (фиг.1) по началу утечки газа, которая замеряется с использованием специальных калибраторов, что позволяет исследовать режимы истечения газов через сквозную трещину. Одновременно счетчик циклов программно-управляющего устройства 25 (фиг.1) фиксирует количество циклов нагружения данных образцов. Цикл испытаний завершается разгерметизацией испытательной вакуумной камеры 1 (фиг.1, 2, 3) и извлечением образца 9 (фиг.1, 2, 3) из нагружающего устройства 8 (фиг.2, 3). Результаты испытаний образцов содержат необходимые данные как для оценки работоспособности герметичных элементов на стадии распространения поверхностных трещин, так и для расчета длительности функционирования самих гермосистем космического аппарата при наличии в них сквозных трещин.After opening the shutter 6 (Fig. 1), the sample 9 (Figs. 1, 2, 3) is heated to the required temperature by the radiant flux. After closing the shutter 6 (Fig. 1), the cooling of the sample 9 (Figs. 1, 2, 3) is carried out by blowing its internal surface with a stream of cold gases through the nozzle 11 (Figs. 2, 3) of the gas supply and the blowing nozzle 14 (Fig. 2) , 3). Then the heating-cooling cycle is repeated. A characteristic feature of this methodology for thermocyclic testing of samples is the constancy of the temperature range during testing, which better reflects the operating conditions of sealed structural components of spacecraft systems in real space flight conditions. Tests of samples 9 (figures 1, 2, 3) are completed when a through crack appears on the back surface of the sample. The moment of crack propagation through the wall of specimen 9 (Figs. 1, 2, 3) is registered by leak detector 4 (Fig. 1) at the beginning of a gas leak, which is measured using special calibrators, which allows one to study the regimes of gas outflow through a through crack. At the same time, the cycle counter of the control device 25 (Fig. 1) records the number of loading cycles of these samples. The test cycle is completed by depressurization of the test vacuum chamber 1 (figure 1, 2, 3) and removing the sample 9 (figure 1, 2, 3) from the loading device 8 (figure 2, 3). The test results of the samples contain the necessary data both for assessing the performance of sealed elements at the stage of propagation of surface cracks, and for calculating the duration of the operation of the spacecraft’s hermetic systems in the presence of through cracks.

Таким образом, предложенная установка позволяет получить технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей за счет создания условий эксплуатации, близких к натурным, при исследовании и оценке работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов.Thus, the proposed installation allows to obtain a technical result, which consists in expanding the functionality by creating operating conditions close to full-scale, in the study and evaluation of the performance of sealed structural elements of spacecraft systems.

Claims (1)

Установка для исследования работоспособности герметичных элементов конструкции систем космических аппаратов, содержащая источник лучистого потока, затвор, нагружающее устройство и измерительную систему, отличающаяся тем, что она снабжена испытательной вакуумной камерой, охлаждаемой ограничительной диафрагмой, калейдоскопом, вакуумной системой и течеискателем с калибраторами, при этом испытательная вакуумная камера смонтирована на координатном устройстве, выполнена в виде полого цилиндра с рубашкой охлаждения и имеет три фланца, первый из которых расположен сбоку по нормали к образующей испытательной вакуумной камеры в средней ее части и соединен с вакуумной системой, второй фланец служит для крепления кварцевого стекла и установки охлаждаемой ограничительной диафрагмы, третий фланец соединен с нагружающим устройством, причем первый и второй фланцы идентичны, вакуумная система включает механический вакуумный насос, паромасляный диффузионный насос, ионизационно-термопарный вакуумметр, вакуумные вентили и азотную ловушку, течеискатель соединен через вентиль с вакуумной системой, а калейдоскоп установлен соосно внутри испытательной вакуумной камеры, причем источник лучистого потока установлен соосно испытательной вакуумной камере над ее вторым фланцем, нагружающее устройство выполнено в виде герметичной камеры, имеет два фланца, первым из которых она соединена с третьим фланцем испытательной вакуумной камеры, второй фланец предназначен для крепления испытуемых образцов и включает штуцер подвода газа от источника высокого давления, штуцер отвода газа в атмосферу и электрогермоввод для соединения с устройством для измерения температуры образца, при этом на штуцере подвода газа укреплено сопло обдува внутренней поверхности образца, измерительная система включает термопары, которые установлены на внутренней поверхности образца, манометрические преобразователи, соединенные с вакуумной системой, и датчики давления нагружающей системы.Installation for researching the operability of sealed structural components of spacecraft systems, containing a radiant flux source, a shutter, a loading device and a measuring system, characterized in that it is equipped with a test vacuum chamber cooled by a restriction diaphragm, a kaleidoscope, a vacuum system and a leak detector with calibrators, while the test the vacuum chamber is mounted on a coordinate device, made in the form of a hollow cylinder with a cooling jacket and has three flanges, the first of which is located laterally normal to the generatrix of the test vacuum chamber in its middle part and connected to the vacuum system, the second flange is used to mount quartz glass and install a cooled restriction diaphragm, the third flange is connected to the loading device, the first and second flanges being identical, the vacuum the system includes a mechanical vacuum pump, a steam-oil diffusion pump, an ionization-thermocouple vacuum gauge, vacuum valves and a nitrogen trap, the leak detector is connected through a valve to a vacuum system, and a kaleidoscope is mounted coaxially inside the test vacuum chamber, and the source of the radiant flux is mounted coaxially to the test vacuum chamber above its second flange, the loading device is made in the form of a sealed chamber, has two flanges, the first of which is connected to the third flange of the test vacuum chamber, the second flange is designed for fastening the test samples and includes a gas supply fitting from a high pressure source, a gas outlet fitting to the atmosphere, and an electric pressure seal for soy pressure with a device for measuring the temperature of the sample, while the nozzle for blowing the internal surface of the sample is fixed on the gas supply fitting, the measuring system includes thermocouples that are installed on the inner surface of the sample, pressure gauges connected to the vacuum system, and pressure sensors of the loading system.
RU2005110695/28A 2005-04-12 2005-04-12 Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability RU2279044C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110695/28A RU2279044C1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110695/28A RU2279044C1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2279044C1 true RU2279044C1 (en) 2006-06-27

Family

ID=36714728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005110695/28A RU2279044C1 (en) 2005-04-12 2005-04-12 Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279044C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752117C1 (en) * 2020-10-06 2021-07-22 Владимир Яковлевич Каганский Device for simulating depressurization of cockpit of manned aircraft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Герасименко П.В., Павутницкий Ю.В., Ведерников М.В. Установка для исследования термопрочности цилиндрических оболочек при комбинированном нагружении. Проблемы прочности. 1987, №2, с.107-110. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752117C1 (en) * 2020-10-06 2021-07-22 Владимир Яковлевич Каганский Device for simulating depressurization of cockpit of manned aircraft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Downes et al. Towards a shock tube method for the dynamic calibration of pressure sensors
Peng et al. Simultaneous PSP and TSP measurements of transient flow in a long-duration hypersonic tunnel
JP4511543B2 (en) Leakage detection apparatus and method using accumulation method
US8074492B2 (en) Method and apparatus for the detection of leaks
US20040057043A1 (en) System and process for detecting leaks in sealed articles
Liu et al. Heat-flux measurements with temperature-sensitive paint in a Mach-6 quiet tunnel
Bergoglio et al. Leak rate metrology for the society and industry
JP4364218B2 (en) Leak inspection method and leak inspection apparatus
RU2279044C1 (en) Plant for check of hermetic structural members of spacecraft for serviceability
Purpura et al. Gardon gauge heat flux sensor verification by new working facility
Eithun Development of a thermal conductivity apparatus: Analysis and design
CN112082926B (en) Corrosion environment testing device for neutron diffraction
Esposito et al. A mixed radiative-convective technique for the calibration of heat flux sensors in hypersonic flow
Maqbool et al. Measurements of film cooling performance in supersonic environments
JP7162301B2 (en) PRESSURE GAUGE INSPECTION METHOD AND PRESSURE GAUGE INSPECTION DEVICE
CN117326106B (en) Continuous adjustable gravity environment simulation method and device
JP2009236549A (en) Method and system for leak inspection
US10107711B2 (en) Reducing thermal effects during leak testing
PATRICKWAYNE et al. Investigation of Dalton and Amagat’s laws for gas mixtures with shock propagation
RU2807433C1 (en) Method for measuring thermophysical properties of materials and unit for its implementation using thermal imagers
RU2717700C1 (en) Device for large volume vessels tightness control
RU2409806C1 (en) Method of controlling tightness of large-volume vessels and device to this end
US20220326108A1 (en) Apparatus and method for automatic leak detection
Zhao et al. A new calibration apparatus of port quick leak detector for spacecraft
Schaal et al. Robust methodology for fast crank angle based temperature measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070413