设计、制造和测试的高速度测量装置用于鸟/冰颗粒筒设置

Md萨尔曼·汗¹米尔Safiulla博士²

研究生学生,机械工程系,Ghousia工程学院Ramnagaram,卡纳塔克邦,印度
教授和负责人,研究中心,机械工程系,Ghousia工程学院,卡纳塔克邦,印度

文摘

炮弹速度中扮演一个重要的角色在决定下一个目标的反应和行为的影响。在这个项目中金属筒用软弹,这是一个关键的动态组件,用于发射小鸟/冰颗粒,研究其影响飞机和航空发动机部件的行为。这是通过使用传统的压缩空气发射器发射弹丸的速度200米/秒。房子测试弹丸崩溃对罐的罐避雷器位于交付的发射器。罐的崩溃特征依赖于避雷器的尖端的几何形状,材料的罐,罐的形状和热处理工艺用于罐。罐的冲击载荷的避雷器可以高达数吨轴向。这个力是一个函数的沉降罐的影响,反过来取决于发射器的操作压力。因此有必要开发一个速度测量系统,它决定了动态轴向加载的发射器以及目标板,进而有助于研究沉降罐本身的参数。为了测量的高速度弹三个测量装置,即光学激光传感器,基于可编程逻辑器件,基于铜线和石墨棒设备开发和使用。提供足够的冗余的复杂,高度动态和昂贵的影响测试,两个同时使用这三种速度测量装置:(1)基于铜线的传感系统,(2)基于石墨棒的传感系统。 The measuring device input parameter is fabricated on a gun barrel with acrylic fixture at two positions at a distance of 1 m before the arrester where the canister strikes and collapses. At initial and final position, optical transmitter and receiver give the delay time when the canister passes through it by obstructing the sensing signal path. The copper wire circuit based device gives open circuit delay between the two points when canister breaks it. The time taken to travel 1m distance by the canister in the gun barrel is obtained from the device and the velocity of the canister or projectile is experimentally evaluated.

关键字

速度,影响,测量设备,罐,炮筒。

我的介绍。

测量仪表是设备测量物理量。在物理科学、质量保证和工程测量获得的活动和比较真实世界的对象和事件的物理量。建立标准对象和事件作为单位,测量和过程给出了一个相关项目正在研究和引用标准的计量单位。测量仪器和正式测试方法定义仪器的使用,这些数字关系的手段。所有计量器具都受到不同程度的仪表误差和测量的不确定性。科学家、工程师和其他人类使用一个广泛的工具来执行他们的测量。这些工具的范围可以从简单的对象如统治者和秒表电子显微镜和粒子加速器。虚拟仪器广泛应用于现代测量仪器的发展。

从根本上讲,速度与位置或距离和时间的考验。抛射体的位置相对于目标至关重要,因此位置的相关性。时间总是动态事件的关键,所以有可能的时间(或变化率)的位置弹丸速度的意义是至关重要的。没有速度的概念,可能没有影响。任何影响条件不同冲击速度必须的一个主要方法影响改变目标的反应,以及反应的程度,对任何后续伤害。速度是一个重要的参数在确定下一个目标的反应和行为的影响。在这个项目中金属筒用软弹,这是一个关键的动态组件,用于发射小鸟/冰颗粒,研究其影响飞机和航空发动机部件的行为。这是通过使用传统的压缩空气启动设置。罐基本上是一个深刻的圆柱形容器,收于前端后端和开放。最关键的动态组件在一只鸟发射器,加速鸟或从其他ice-pellet几毫秒内所需的发射速度测量的高速度测量装置。 It keeps the bird/bird specimen centralized and coaxial with the launch barrel and provides necessary damping for withstanding the shock of launch impact with the arrestor lip, prevents the bird specimen from rubbing with the internal surface of the gun barrel. The canister is also expected to fold over at least partially in the circumferential direction and thus serve to seal the high pressure air at the end of the gun barrel and prevent compressed air from gushing out into the target area and introduce secondary damage and minimize obscure visibility of the target components. Extensive structural damage, many times leading to catastrophic or fatal damage to the systems., takes place in micro or mili-second time intervals, when these foreign objects collide with aircraft including aero engine. Very extensive “Certification Tests”, are therefore carried out on actual aero engine to simulate this phenomenon and make the aero engine structurally and aerodynamically as robust as needed, to meet the safety and operational requirements, within the environmental conditions in which they are expected to operate. Since these tests are very expensive and time consuming, several “Components Tests”, in test rigs are carried out, under simulated flight conditions. In either case of engine testing or testing their sub-system, compressed air bird launchers are used to hurl bird specimen or ice pellets, of known dimensions & weight, on to the target engine-parts, at a desired velocity.

典型声速鸟发射器通常操作,使用压缩空气作为介质加速飞禽标本或冰珠。不锈钢罐的主要功能是集中冰颗粒包裹在柔软的阻尼聚苯乙烯材料,如thermocole或泡沫材料。筒也可以防止严重的空气动力和惯性外力变形的软凝胶鸟模型加速飞行从声波速度附近的其他几毫秒,罐的其他主要功能是让减速在距离,一小部分崩溃或折叠,密封的枪释放压缩空气进入测试系统。罐是一种薄壁圆柱与平面背面或一个由semi-hemispherical后端,前端是开放的,插入木鞋和鸟标本。

圆柱形机身的厚度以及后端可以是统一的或变量。的壁厚筒的前端和后端,壁厚在圆柱体在拉深过程中控制。这个罐的强度,能承受“影响和冲击”,是在热处理过程中筒的。

下面给出的figure1.1显示了传统的压缩空气罐发射器的原理细节设置和图1.2显示的速度罐在不同位置的炮筒发射器。

压缩空气用于启动冰珠/鸟标本或任何其他弹丸在这个设施。金属筒是用来保存这些冰珠,周围被一层明胶。高压空气罐,1500公升容量10条操作压力等级,由10 kw充满压缩空气压缩机。这个存储压缩空气由突然喷了开设电子操作电磁阀或复杂的破裂盘。压缩空气加速扩张的冰丸安置在金属筒。“解雇”罐将加速在炮筒的长度/发射器管连接到储气罐的前面,被逮捕的罐避雷器结的炮筒和放出冰珠/鸟标本所需的速度。逮捕行动前筒弹的速度在炮管会使用激光测量,铜线和石墨棒操作速度测量系统。

论文组织如下。第二部分描述了文献调查速度测量。项目的目的和目标的工作是测量时间和速度的罐使用光学传感器的激光类型、铜线和石墨棒作为一个测量装置的输入。工作的范围,问题陈述、项目要求和规范是第三节中给出。第四部分提出了方法,第五部分是结果与讨论。第六部分提出了结论和未来工作的范围。

二世。文献调查

田边等却没有定义或说明是什么意思“高速度”[1,2]。密苏里州圣“弹道的影响”,但没有提到这个术语的定义。一些提到的各种事件,造成了影响,比如威胁破碎的发动机部件,涡轮叶片,碎片炸弹、炮弹、迫击炮和手榴弹

帕默等[3]使用术语中速度和一系列的测试速度从3 - 325 m / s。

奈克等[4]定义了三种分类的低、高和超速。低速度,给出的定义是“如果撞击器的接触时间较长时期最低的振动模式”。雷竞技网页版高速度,给出的定义是“结构元素的响应是由„localA¢行为的材料周边的影响区”。超速,给出的定义是“这样当地的目标材料像液体和多次诱发的应激影响材料强度”。定义关注特有的最终结果,而不是指定任何实际值的速度。

Sciuva等[5]没有定义,但对于一个特定的材料和感兴趣的标本,使用范围的6-7m / s和250 - 550 m / s分别为低和耐冲击测试。

Lopez-Puente等[6]给出下面的定义“低速度:下降的工具在组装或维护操作;高速度:释放的影响叶片在发动机外壳或弹影响军用飞机在飞行;超速:对航天器空间碎片影响”。材料和标本,他们给了一系列60 - 520 m / s为中间值和高速度测试,但令人困惑的是,60 m / s也援引的低速度相同的材料和标本。

奥卡河等[7]给出一个定义为低速度仍在有效的范围50 - 200 m / s,并提到亚音速超速300 - 5500 m / s的速度。

奥尔森说,速度不类型的反应,但弹和目标质量的比值。响应类型是作为响应主要由膨胀波与时间很短的影响,较短的响应主要由弯曲波浪影响时间和QS响应与长时间的影响。然而,与此相反,奥尔森在后面的论文[8]州”的速度足够高(通常超过70 m / s的碳/环氧复合材料)撞击器/板质量比为响应类型无关,当渗透率发生任何偏差”之前,也指的是速度,其他用途,如脱层损伤阈值速度。

工作要做

项目的目的和目标,工作是“设计、制造和测试的高速度测量装置用于鸟/冰颗粒筒设置”使用光学传感器的激光类型、铜线和石墨棒作为输入。项目的中心部分是单片机和高速芯片上的电路振荡器产生的时钟是用来测量时间和速度的罐。

三世。现在的工作范围

3.1问题陈述

项目的标题是“设计、制造和测试的高速度测量装置用于鸟/冰颗粒筒设置”。这个项目提供了一个了解作品已经实现,列出为下:

1。设计和仿真

2。制造

3所示。测试的高速度测量装置。

在不同的压力释放的储水箱的炮筒设置罐冰颗粒装罐装载机和解雇。筒移动速度高的炮筒的罐避雷器之前测量的影响。速度测量装置输入是捏造的炮筒罐前避雷器。在不同的速度我们可以观察筒的折叠和特点。

3.2项目的要求

速度是重要的参数之一筒设置。项目下降速度测量的面积利用光学设计基于可编程逻辑设备,机械、电气和电子电路与铜线和石墨棒设计基础设备。这项工作特性设计和制造的速度测量发射炮筒。项目的中心部分是单片机需要与高速芯片上生成时钟振荡器电路用于测量时间和速度的罐。

在这个项目中使用的单片机是瑞萨单片机是30针单片机。单片机功能罗16 KB RAM 2 KB,闪存2 KB数据,高速——芯片振荡器24 MHz,片上single-power-supply闪存(禁止块擦除/写函数),自编程序,片装调试功能,芯片上的上电复位()电路和电压检测器(LVD)。

测量装置规格:

3.3讨论速度测量装置

信息可以对测试设备中固体粒子的速度可以计算(鸟/冰颗粒)。设备数字化视图记录不同参数的测试和使用单片机发送信息,提供准确的结果。丰富的信息处理和描述的固体颗粒或鸟/冰颗粒。主要信息的高速度发射筒冰托盘通过冰颗粒发射器。高速测试正在进行冰颗粒发射器计算罐上的冲击力避雷器,折叠和罐的不同特点。跟踪样品的开发的测试和记录的信息对于维护实验和测试的准确性。的管传感器,石墨棒或铜线由丙烯酸装置安装在两个位置1米的区别从管、罐冰颗粒会扰乱激光束,打破石墨棒或铜线,电路就会打开。单片机接口的输入像传感器、石墨棒和铜线的即时关闭定时器逮捕打破石墨棒或铜线和破坏传感器信号的路径今年供应的信号。单片机内部连接到显示装置的测量装置实验的测量值。当石墨棒或铜线由罐冰颗粒破碎,记下时间旅行的炮筒罐通过1米的距离测量设备。

两个位置之间的时间延迟和开路和销毁路径通过传感器和铜线或石墨棒是冻结在计时器,并记录在内存位置从那里可以发送到显示器的用户接口。

光学非接触式激光传感器、石墨棒雷竞技网页版和铜线作为两个输入速度测量装置如图3.1所示。激光发射器的设施,在两个点是打断了弹丸在炮筒也两点闭路石墨棒和铜线。电路打开罐启动时冲击和破坏。这些点之间的距离是1米固定避雷器。时间旅行这两个点的罐炮筒显示在测量设备和速度可以被评估。

四、方法

4.1章概述

本章提出了方法论参与高流速测量装置的设计。

4.2瑞萨RL78 / R5F102AA单片机

项目的中心部分是单片机用于测量时间和速度的罐。在这个项目中使用的单片机是瑞萨单片机是30针单片机。它具有以下特性。

罗:16 KB RAM: 2 KB数据闪存:2 KB

可以选择高速芯片上的振荡器:24/16/12/8/4/1 MHz

片上single-power-supply闪存(禁止块擦除/写函数)

自编程序

片上调试功能

芯片上的上电复位()电路和电压检测器(LVD)

UART: 3通道

I2C协议

16位定时器:8频道

不同的潜在的接口:可以连接到1.8 / 2.5 / 3 V的设备

8/10-bit分辨率A / D转换器:8/11频道

备用功能:暂停、停止小睡模式

电源电压:VDD = 1.8到5.5 V

操作环境温度:TA =−40 + 85°C

单片机作为监控单元来处理输入脉冲和计算速度。可编程计数器测量两个脉冲之间的时间。计数器是24 mhz时钟频率的操作。仿真的硬件和软件是通过使用模拟器E1或E20和CubeSute +软件。

模拟器

图4.1所示的模拟器是一个设备来支持系统使用瑞萨的微机的发展。它提供了软件和硬件支持系统开发。模拟器不保证使用的生产线。正确使用模拟器根据使用的目的说。

这个工具提供了强大的支持为瑞萨单片机嵌入式应用程序的开发。它有一个模拟器调试器功能允许模拟器的控制主机通过一个接口。此外,它允许范围的操作从编辑项目建设和调试在同一应用程序中执行。此外,它支持版本管理。

计数器的值是由微控制器,使用公式计算的速度,

S = D / T (C *)

在S =速度、D =两个光学屏幕之间的距离,C = No。计数,T =计数器时钟周期。计算出的速度就显示在液晶屏幕如图4.2所示。

液晶显示器是一个薄,平面电子视觉显示用液晶的光调制特性(LCs)。LCs并不直接发光。它由一系列小段(称为像素),现在可以操作的信息。

4.3程序进行测试

丙烯酸装置将制造管子dia的18毫米。

然后对每个输入需要两个丙烯酸装置暂时固定的螺母和螺栓。

发射机和接收机安装孔的管道。

一个洞的激光束将通过两个孔。

然后连接到电力供应到注册和微控制器。

打扫了标本检查确保任何污染坚持的表面。

跟踪样品的开发的测试和记录的信息对于维护实验和测试的准确性。

管道的安装激光传感器,高的冰颗粒将火筒压力空气罐会扰乱激光束。

单片机接口的传感器和即时的定时器启动计时器逮捕当传感器发送和停止信号。

当激光束被罐冰颗粒,记下时间从设备。

时间冻结在计时器,并记录在它发送给用户的内存位置。

诉结果与讨论

速度的变化率是一个物体的位置,相当于一个规范的运动速度和方向。描述只有一个对象如何快速移动的速度,而速度给速度和方向移动的对象。

罐冰颗粒的速度是通过发射炮筒获得的速度测量装置。在这个设施,激光束在两点打断了弹丸在炮筒内部,还两个点闭路石墨棒或铜线,这些电路撞开罐时,打破了。这两点之间的距离是1米固定。因此,时间旅行这两个点的罐可以评估和记下了测试在不同压力和不同罐的重量和下面列表:

5.1图上方显示,沉降罐2巴压力的特点。图5.2显示了崩散性的特点在3杆压力罐,罐的重量差异沉降的前面部分也不同、沉降似乎超过2条。图5.3显示了折叠的特点在4杆压力罐,罐的重量变化发生崩散性的前面部分。图5.4显示了沉降罐5巴压力的特点,作为罐的重量不同折叠的前面部分还在5条不同屈曲和重叠的前面部分可以观察到由于物料流。图5.5显示了沉降罐6巴压力的特点,作为罐的重量差异沉降的前面部分也随着压力增加到6条前面部分的翘曲和开裂罐可以观察到由于物料流。

罐冰颗粒发射器发射出来的影响在高压避雷器和崩溃和罐的速度是衡量高速度测量装置和上面的列表。

六。结论和未来工作的范围

结论

速度测量装置是根据项目的要求制作的。

发射器和接收器安装在发射器管在1米的距离在洞里管的结束位置。

激光接收器接收信号从发射机,并将信息发送到单片机的数据单元数据存储和发送到显示装置,显示了结果。

石墨棒或铜线还作为信号传输媒体作为输入哪个设备,给出了测量的速度罐冰颗粒在炮筒

高速度释放冰颗粒筒设置中,冰/鸟影响目标板和这个设备显示了冰颗粒的速度。

压力变化所需的速度,实验重复。

速度并不像压力的增加线性增加

基于石墨棒输入设备提供更准确的值比较基于铜线的设备由于伸长。

我们已经测试了在不同的速度观察沉降罐和罐壁的特点。

的高速度测量是准确的帮助下单片机;我们得到这些值所有设备的细微差别。

未来的工作范围

速度测量装置可以用来测试许多固体颗粒速度的速度计算的冰颗粒发射筒。

发展武器来计算武器的速度和范围

设备可以用来计算固体颗粒的速度通过管道。速度的测量装置电路,可以使用不同类型的传感器作为输入信号。

传感器输入的设备可以用来计算列车的速度,公交车和不同类型的机车在隧道中运行

测试可以由改变炮筒的长度,从而影响筒的速度。

罐上的冲击载荷避雷器的罐高移动速度可以测量采用应变仪安装在罐避雷器螺栓,价值可以通过应变仪指示装置。

在不同的速度我们可以观察折叠和罐的罐在不同的几何特征和罐避雷器。

七世。确认

我想表达我真诚的感谢我的父母,年轻的和动态的主要负责人的部门和我的年轻和充满活力的指导,没有他们的支持,它将不可能完成这个项目,我也想表达我的感谢我们学院的教学和非教学人员。最后但不是最少;我想延长我的感谢我的朋友给我宝贵的建议来改善我的项目。

引用

y田边和m .青木Carbon-related材料应力、应变测量影响高速钢铁领域”,Int。j .影响工程28卷,第1059 - 1045页,2003年。
y田边,m .青木k藤井裕久h Kasano大肠Yasuda,碳纤维增强塑料的“断裂行为的影响相对高速钢铁领域”,Int。j .影响工程28卷,第642 - 627页,2003年。
答:帕尔默,a·尼尔森和s . Sivadasan“管穿孔中等速度的影响”,Int。j .工程的影响。文章在出版社,2005年。
N.K.奈克和p . Shrirao”组合结构下弹道的影响”,复合结构,66卷,第590 - 579页,2004年。
医学博士Sciuva, c . Frola和s Salvano低和高速度影响Iconel 718铸造板块:弹道极限和数值相关”,Int。j .影响工程28卷,第876 - 849页,2003年。
r . j . Lopez-Puente Zaera和c·纳瓦罗,“低温的影响碳纤维增强塑料的中间和高响应速度影响”,复合B部分,33卷,第566 - 559页,2002年。
Y.I.奥卡河,k . Nagahashi y Ishii, y小林和t . Tsumura“破坏行为造成金属材料的亚音速超速粒子影响”,穿,258卷,第106 - 100页,2005年。
r·奥尔森“波质量标准控制影响反应复合板块”,复合材料的一部分,31(8)卷,第887 - 879页。2000年8月。
r . c . Kalonia和r·k·Varma CSIO“激光弹丸速度测量系统”,光学工程、46卷,4号,044303年,2007年1 - 4月5日。
j . m . Sanchez-Pena c·马科斯和'费尔南德斯,“成本有效的光电系统测量弹丸速度高影响测试的飞机和航天器结构元素“光学工程,46(5),051014年,2007年。
W。Kleinhempel D。伯格曼,W。Stammler”,与车载多普勒雷达速度测量的车辆,”IEE会议出版,第287 - 284页,1992年10月12 - 13日,。
Huei-Yung林、李Kun-Jhih Chia-Hong常”,车辆速度检测从单一运动模糊图像,”形象和视觉计算,第1337 - 1327页,2008。
问题,柯沙布K。Parhi”,一个高效的管线式FFT架构”,IEEE电路和系统II, 50 (6), pp。322 - 325年,2003年。
米尔博士Safiulla,穆罕默德先生,报告”的几何优化canister-Arrestor和热处理202不锈钢罐”提交给VTU, Belgaum在2011年。
米尔Safiulla博士,默罕默德先生,小姐。迪C和迪,”优化的几何、材料及热处理的不锈钢罐压缩空气飞禽标本和ice-pellet发射器”Proc.先进材料国际会议、制造、管理和热科学AMMMT 2010,坐,Tumkur, 2010年11月18日至19日。
罗伯特·雷斯尼克和Jearl沃克,基础物理,威利;7子版,ISBN 0-471-23231-9, Jun16, 2004年。
C d·易卜拉欣,约翰,基于单片机的应用数字控制威利& Sons, Ltd。ISBN: 0-470-86335-8, 2006。
Dienwiebel, M。,G. S. Verhoeven, "Super lubricity of Graphite." Physical Review Letters 92(12): 126101, 2004.
嵌入式C,由迈克尔·j·点,addison - wesley (ISBN: 0 - 201 - 79523 - x], 2002。
张Y, j .小P,“宏观石墨设备的制造和electric-field-dependent传输测量。”Applied Physics Letters 86(7): 073104.