Anonim

Giant gaspistol erstatter eksplosivstoffer i raket del test

Fysik

Michael Franco

1. september 2017

Sandia ingeniører vedhæfter en resonanskegle til en modificeret Hopkinson bar kendt som en resonansstråle som forberedelse til en alternativ pyroshock test (Credit: Randy Montoya)

Sandia National Laboratories i Albuquerque, New Mexico har været store ting i det seneste. For nogle få dage siden rapporterede anlægget, at den energi, der var fundet på kanterne af sorte huller, blev opdaget, og opviste en teori om, hvordan vi måler de store tyngdekraft dræn og muligvis fører til mange omberegninger af astrofysikere. Nu har den bare leveret et koncept for en metode til afprøvning af raketdele ved hjælp af en 60 m lang (18 m) komprimeret nitrogenpistol, der gør processen grønnere og sikrere.

Traditionelt, for at genskabe den utrolige stressraket deles under under lanceringen og forskellige faser af flyve- og sceneparationer, har raketproducenter påberåbt sig noget, der kaldes en pyroshock-test, hvor eksplosiver indkapslet i bly er detoneret. Omkostningerne og oprydningstiden efter sådanne tests er dog dyre, da forskerne skal håndtere de farlige biprodukter af deres arbejde.

"Vi anerkendte tidligt i programmet, at vi har brug for at søge alternative testmetoder for at reducere vores farlige eksponering for arbejde, minimere miljøaffald og udvikle en kontrolleret og repeterbar testfunktion, " siger mekanikeren Mark Pilcher. "Undersøgelse af en storstilet, ikke-eksplosiv gaspistoltest blev en realitet, da vi samarbejdede med Sandia's store mekaniske testfaciliteter. Det samlede team arbejdede hårdt for at komme til denne test. "

Den nye metode, der netop blev udført på Sandia - kaldet alternativ pyroshocktestning - gør brug af den kæmpe kvælstofpistol og et setup kendt som Hopkinson-bar.

Først fremsat af den britiske elektriske ingeniør Bertram Hopkinson i 1914 består opsætningen faktisk af to søjler med et testbart materiale placeret mellem dem. Et chok sendes gennem den første bar ved en slags angriber (et projektil), der skaber en bølge, der bevæger sig gennem materialet og ind i den anden bjælke. Målinger er taget fra både hændelseslinjen og transmissionslinjen for at udlede oplysninger om materialets ydeevne. Hopkinson-barer er ofte ret små, så da Sandia-forskerne besluttede at prøve det i raketpartitestning, havde de behov for at skala tingene op ganske lidt efter forsøg med en bar, der måler en tomme i diameter.

"What 's roman er anvendelsen af ​​Hopkinson bar, " sagde Sandia mekanisk ingeniør Patrick Barnes. "Typisk er stang- og testobjektene meget små, men i vores tilfælde brugte vi en bar på 1, 500 pund, 8 fod lang, 8 tommers diameter. " (Det er 680 kg, 2, 4 m, 20 cm.)

Sandia mekanisk ingeniør Bo Song ændrede den standard Hopkinson bar i et metalrør kendt som en resonant bar. Derefter konstruerede han systemet for at overføre shockwaveen skabt i første del af baren ved hjælp af et stålprojektil på 100 lb (45 kg) til en stålresonanskegle, der så ville passere kraften på objektet, der blev testet. Han brugte også genstande, der hedder pulsdannere, som er små møntformede objekter lavet af kobber, på ydersiden af ​​stangen til at skulpte bølgen produceret til den rigtige form. Song og hans hold gennemførte over 50 tests, før de fik det rigtige.

"Den sværeste del var at designe programmører eller pulsere, fordi vi skulle vælge det rigtige materiale, geometri og dimensioner, " sagde Song. "Vi har meget erfaring gennem denne form for test til den fremtidige storskala test. Det samme koncept kan bruges til forskellige forsvars- og rumapplikationer. Dette giver en ny vej til pyroshock-test, men meget ren og mere kontrollerbar og vil spare mange omkostninger. "

Holdet håber at skabe et anlæg, hvor det alternative pyroshock testapparat kan installeres permanent for at muliggøre nem, effektiv og omkostningseffektiv raket del testning i fremtiden.

Du kan se testen nedenfor, som replikerede den kraft, der blev anvendt på en raketdel fra en fase-separation pyroshock-begivenhed.

Kilde: Sandia National Laboratories

Sandia ingeniører vedhæfter en resonanskegle til en modificeret Hopkinson bar kendt som en resonansstråle som forberedelse til en alternativ pyroshock test (Credit: Randy Montoya)

Anbefalet Redaktørens Valg