Информационно-измерительные системы и системы управления для испытаний РКТ
Назначение
Испытание серийной и опытной продукции. Обеспечение сбора, обработки измерительной информации и автоматизированного управления процессами всех возможных видов испытаний:
- стендовых огневых испытаний двигателей ступеней ракет-носителей и разгонных блоков;
- прочностных испытаний:
- при нормальных условиях
- при криотемпературах и т. д.;
- стендовых холодных испытаний агрегатов двигателей;
- тепловакуумных испытаний;
- вибро- и акустических испытаний узлов и агрегатов РКТ и т. д.
Объект испытаний | Коммутационный шкаф с кроссировочными средствами и нормирующими модулями | Приборная стойка с регистрирующими устройствами, модулями синхронизации и серверами | Операторские станции | |||
Измеряемые параметры
Динамические процессы: Статические и квазистатические процессы: |
|
В процессе разработки, доводки и серийного выпуска ракетных двигателей и ракет важную роль играют стендовые испытания, позволяющие оценить работоспособность изделий и их технические характеристики в наземных условиях. Перед стендовыми испытаниями ставятся задачи получить качественную картину процессов, протекающих в агрегатах изделия, установить количественные зависимости между основными параметрами указанных процессов, проверить работоспособность и снять основные характеристики агрегатов и работы в целом. Решение этих задач усложняется тем, что исследуемые процессы характеризуются большим числом параметров со сложными функциональными зависимостями и широким диапазоном изменения параметров. В связи с большой трудоемкостью подготовки и значительными затратами, связанными с разработкой и изготовлением испытываемых изделий и технических средств, участвующих в стендовых испытаниях, стоимость стендового испытания ракетной техники высока. Поэтому каждое испытание должно наиболее полно решать задачи, поставленные в программе стендового испытания. При решении этих задач важную роль играет стендовая система измерений, которая должна быть оснащена комплексом измерительных средств, обладающих достаточной точностью и надежностью. Интенсивное развитие инепрерывное совершенствование измерительной аппаратуры, предназначенной для испытаний ракетных двигателей, двигательных установок и ракет, выделяют измерения в самостоятельную и весьма важную область техники. Основным документом, определяющим задачи стендовых измерений и их объем, диапазоны измерений, номинальные значения измеряемых параметров, требуемую точность измерений, является программа стендовых измерений. Объем измерений при стендовых испытаниях определяет информацию, необходимую для характеристики процессов и оценки функционирования деталей, узлов и агрегатов испытываемого изделия. Параметры, измеряемые при стендовых испытаниях, в зависимости от характера исследуемого процесса подразделяются на два вида: параметры медленно меняющихся процессов и параметры быстро меняющихся процессов. Медленно меняющиеся (статические и квазистатические) процессы – это процессы, частота изменения которых не превышает нескольких герц. К числу основных параметров медленноменяющихся процессов относятся давления в жидкостях и газах, сила тяги ракетных двигателей, температура компонентов и поверхностей узлов и агрегатов, число оборотов ТНА, углы поворота, линейные перемещения, токи и напряжения системы управления на установившихся режимах. Быстро меняющиеся
(динамические) процессы – это процессы, частота изменения которых
превышает десятки герц. К числу параметров быстроменяющихся процессов
относятся быстроменяющиеся (пульсирующие) давления и пульсации расходов
жидкостей и газов, вибрации и акустические шумы. К стендовой системе измерений обычно предъявляются следующие требования:
Для обеспечения высокой точности измерений при стендовых испытаниях решающее значение имеет правильный выбор методов измерений и применение наиболее совершенной измерительной аппаратуры. Требование высокой надежности измерений вызвано тем, что трудоемкость и стоимость стендовых испытаний изделий весьма значительны, а потеря информации по нескольким параметрам может привести к некондиционности испытания в целом. Надежность измерений обеспечивается двумя способами:
Измерительная аппаратура должна обладать достаточной помехозащищенностью в условиях воздействия электрических и магнитных полей, создаваемых силовыми кабелями и электрооборудованием стендов и системой управления. Требование дистанционности измерений обусловлено повышенной опасностью для экспериментаторов при стендовых испытаниях, а также необходимостью размещения сложной регистрирующей аппаратуры в благоприятных условиях. |
Требование многоканальности стендовой измерительной аппаратуры вызвано необходимостью одновременного измерения большого количества параметров. Непрерывная регистрация параметров должна обеспечиваться в связи с возможностью самопроизвольного изменения режима или нарушения работы испытываемого изделия. Кроме того, длительная непрерывная регистрация необходима на некоторых этапах подготовки изделия к испытаниям (заправка компонентов, вакууммирование) и после испытания (сушка). Визуальный контроль параметров служит для оценки правильности подготовки стендовых технологических систем во время подготовки к испытанию, работы изделия и стендовых систем во время испытания и обеспечивает возможность вмешательства со стороны экспериментатора (изменение режима, останов и т. д.). Время, а также трудоемкость подготовки системы измерений к работе должны быть минимальными, так как стендовые испытания должны проходить в сжатые сроки и с высоким темпом. Оперативность получения результатов измерений требуется в связи с тем, что обычно следующее испытание должно проводиться только после анализа результатов аналогичного предыдущего. При
разработке измерительных комплексов должна учитываться преемственность
аппаратуры, а также перспектива развития и совершенствования средств
измерений. Современные измерительные системы построены на базе модульных (крейтовых) систем сбора, преобразования, обработки и регистрации данных, выполненных в стандарте Евромеханика. Преимущества конструктивов Евромеханики состоит в удобстве компоновки и внешних подключений, обеспечении высокой ремонтопригодности разрабатываемого оборудования и его стойкости к механическим воздействиям, а также в простоте поддержания оптимального теплового режима, что в итоге положительно сказывается на показателях надежности оборудования. А благодаря тому, что конструктивы Евромеханики определены международным стандартом МЭК 60297 и, соответственно, применяются в десятках тысяч приложений по всему миру и имеют высокую серийность базовых компонентов, их стоимость достаточно низка и позволяет использовать данные конструктивы как в массовых изделиях, так и в разовых разработках. Модульные системы сбора данных представляют собой конструктив, включающий шасси с объединительной платой, блок питания, измерительные модули, контроллер, управляющий работой модулей и устройства интерфейса для связи со станцией сбора данных (компьютером верхнего уровня). В качестве измерительной платформы могут использоваться различные шины обмена данными: PCI, Compact PCI, PXI, VXI . Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) – шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Шины Compact PCI и PXI являются расширением шины PCI для целей построения измерительных систем. Шина VXI – расширение промышленной шины VME для целей построения измерительных систем. Основной продукцией НПП «МЕРА» являются измерительно-вычислительные комплексы MIC, служащие основой для проектирования стендовых измерительных систем.
Обладая всеми достоинствами современных модульных систем сбора данных и
отвечая всем указанным выше требованиям, комплексы MIC ориентированы,
прежде всего, для проведения измерений при стендовых испытаниях изделий авиационной и ракетно-космической техники.
Комплексы MIC выпускаются в различных исполнениях и комплектуются измерительными модулями для измерения медленно и быстро меняющихся параметров, блоками питания
датчиков, нормирующими преобразователями (усилители заряда,
усилители-формирователи сигналов турбинных датчиков расхода,
тензоусилители), модулями взрывозащиты, модулями коммутации и другим необходимым оборудованием. Измерительные комплексы серии MIC производства НПП "МЕРА" могут работать со всей номенклатурой датчиков, применяемых при испытаниях РКТ: ДДИ, ДМИ, ЛХ-412 и т. д. Производимые нами аппаратно-программные средства позволяют организовывать любые измерительные каналы, необходимые при испытаниях
РКТ (измерение оборотов, расходов жидких и газообразных сред, температур, давлений, перемещений, вибраций и ударов, пульсации давлений и т. д.). Мы производим специализированные модули взрывозащиты и оснащаем измерительные системы специализированной кабельной продукцией, рассчитанной на эксплуатацию в условиях испытаний РКТ. НПП «МЕРА» осуществляет комплексный подход к созданию измерительной системы, включающий полный цикл работ над проектом от эскизного проектирования автоматизированной системы по техническому заданию заказчика до поставки комплекса технических средств, изготовления кабельной продукции, проведения пуско-наладочных работ, обучения персонала, выпуска полного комплекта конструкторской документации по стандартам ЕСКД, гарантийного обслуживания в течение 3 лет и послегарантийного обслуживания во время всего срока эксплуатации. |
Работы по созданию информационно-измерительной системы
|
|
Примеры внедрения
- Бортовые измерительные системы (pdf, 2,16 МБ)
- Использование опыта внедрения MIC-300M для создания линейки приборов и систем с универсальными функциональными возможностями
- Задачи и перспективы автоматизации изделий РКТ
- Опыт модернизации информационно-измерительного комплекса испытательного стенда с применением цифрового регистратора сигналов (НИИХСМ).
- СИВА. Система измерений вибраций и акустики (КБОМ им. В. П. Бармина, г. Москва)
- КСИ РКК МБ. Комплекс стартовых измерений ракетно-космического комплекса морского базирования
- Измерительный комплекс для прочностных криостатических испытаний изделий РКТ (pdf, 1,5 МБ)
Наши заказчики и партнеры