БЛОК ИЗМЕРЕНИЙ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ВНУТРИСТВОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ, ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ, ПЬЕЗОКВАРЦЕВЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Предлагаемые к рассмотрению полезные модели относятся к области конструирования измерительной техники: к конструкциям средств и их элементов, предназначенных для проведения измерений при проведении испытаний боеприпасов и их составных частей, артиллерийских систем стрельбой.
Измерение давления является одним из основных видов измерений, применяемых в экспериментальной баллистике и для решения практических задач.
Известен измерительный комплекс «Нейва-4К» (Ветров В.В., Клочков В.Д., Осин А.И., Сладков В.Ю., Поляков Е.П. Методы и средства измерения экспериментальной баллистики. Учебное пособие. - Тула: изд. ТулГУ, 2005 (стр.31-32) для измерения давления в каморе артиллерийских орудий с гильзовым или безгильзовым заряжанием с автоматической записью изменений давления в виде функциональных зависимостей давления от времени при проведении испытаний стрельбой из артиллерийских орудий крупного, среднего и малого калибров. Комплекс изготавливается ФКП «Нижнетагильский институт испытания металлов по документации АШВ2.832.036. В состав комплекса входят блок сопряжения, содержащий четыре усилителя заряда, калибратор, источник питания, которые выполнены в виде модулей, а также ПК с программным обеспечением, в системном блоке которого установлен модуль аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Каждый модуль согласующего блока выполнен в виде печатной платы с навесными элементами (включая соединитель), размещенной на монтажных стойках в корпусе блока, и с элементами управления, контроля и соединения размещенными на передней панели корпуса блока. Указанный комплекс размещают в защищенном помещении. Он может работать с 4-мя пьезокварцевыми датчиками, размещенными в гнезде, просверливаемых в стенке ствола и в зарядной каморе, подключаемых с помощью кабелей. Комплекс позволяет сразу после испытаний получить результаты по необходимой форме.
Недостатками указанного средства измерения при проведении испытаний является необходимость в специально доработанном стволе, проведении дополнительных работ: прокладки кабелей и контроля над их состоянием в процессе работы из-за возможности поражения осколками, применении переходника (адаптера) для установки датчика в зарядной каморе в случае гильзового заряжания, а также необходимость в специально подготовленной площадке для проведения испытаний.
Применение в составе комплекса устройств лабораторного исполнения настольного типа требует отдельного защищенного помещения для его размещения и присутствия исследователей на протяжении испытаний.
2
Известны пьезокварцевые датчики для артиллерии для работы с указанным комплексом. Конструкция одного из них приведена на стр.24 учебного пособия: Ветров В.В., Клочков В.Д., Осин А.И., Сладков В.Ю., Поляков Е.П. Методы и средства измерения экспериментальной баллистики. Учебное пособие. //Под ред. В.Ю. Сладкова - Тула: изд. ТулГУ, 2005. Датчик изготавливается ФКП «Нижнетагильский институт испытания металлов по документации АШВ2.832.015 (Т500-1). Конструкция датчика содержит мембрану, чувствительно-передающий узел датчика с разъемом и ступенчатый цилиндрический корпус с монтажной резьбой, шестигранником под ключ на одном конце корпуса и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием, внутренний уступ которого и торец на другом конце корпуса сопряжены с уступом на наружной поверхности мембраны. Корпус герметично соединен при помощи сварки с мембраной. В месте соединения диаметры наружной поверхности конца корпуса и торцевого выступа мембраны совпадают. Мембрана выполнена цельноточенной цилиндрической формы с торцевым выступом цилиндрической формы, жестким центром и проточками для вкладывания уплотнительного кольца перед установкой датчика. В ее внутреннем объеме размещены: кварцевый пакет из 4-х пьезоэлементов с электродом, компенсатором и изолирующей прокладкой, размещенных в стакане, являющихся составными элементами чувствительно-передающего узла датчика. Корпус датчика отделен от элементов чувствительно-передающего узла датчика: штифта контактного, соединенного проводником с электродом, изолирующих и резьбовой втулки, втулкой с выступом, торец которой соединен с торцом мембраны при помощи плазменной сварки. В кварцевом пакете один пьезоэлемент выполнен кольцевым, а электрод представляет собой дисковый токосъемник из стали. Штифт контактный выполнен с коническим выступом на одном конце и вырезом на его боковой поверхности на другом конце, который выступает за пределы корпуса датчика. Коническая часть штифта с проводником имеет изолирующую втулку с изменяющейся по длине толщиной, а цилиндрическая часть штифта имеет изолирующую втулку с торцевым выступом. Изолирующие втулки и штифт закреплены во внутренней полости корпуса датчика резьбовой втулкой. Штифт контактный с изолирующими и резьбовой втулками являются частями разъема для подключения соединительного кабеля. Выступающая часть разъема имеет защитный колпачок в нерабочем состоянии. Корпус датчика выполнен из высокопрочной мартенситностареющей стали, например марки ЭП-637, мембранный узел - из нержавеющей стали со специальной термомеханической обработкой с пределом прочности 1500-1800 Н/мм. Мембрана обеспечивает поджатие кварцевого пакета датчика на стадии сборки датчика.
Недостатками конструкции указанного датчика являются: наличие разъема и наружной выступающей монтажной резьбы на корпусе для установки датчика в каморе артиллерийского ствола, необходимость применения переходника (адаптера) в каморе артиллерийского ствола и доработки гильзы при гильзовом заряжании.
3
Известен комплекс для внутриствольных измерений давления (далее Комплекс), включающий блок измерений и блок базовый (далее Комплекс). Комплекс изготавливается ФКП «Нижнетагильский институт испытания металлов» по документации АШВ 2.832.047. Указанный Комплекс предназначен для проведения испытаний стрельбой из артиллерийских орудий средних и крупных калибров с гильзовым или безгильзовым заряжанием с объемами камор не менее 5160 см. Комплекс осуществляет автоматическую запись изменений давления при выстреле, путем размещения блока измерений в гильзе артиллерийского выстрела или картузе соответственно.
Блок базовый Комплекса имеет лабораторное исполнение настольного типа и размещается в оборудованном помещении. Он содержит устройство согласования и персональный компьютер, имеющий общее и специальное программное обеспечение. Блок базовый предназначен для записи специального программного обеспечения в блок измерений, подачи сигнала на включение блока измерений, считывания результатов измерений с блока измерений, обработки и представления полученных результатов.
Блок измерений предназначен для регистрации давления в каморе артиллерийского орудия в режиме ожидания и при выстреле, хранения и считывания полученных результатов. В блоке измерений заряд с пьезокварцевого датчика давления преобразуется в цифровой вид и далее записывается, хранится, а затем считывается блоком базовым для обработки. Блок измерения может использоваться как на оборудованных, так и на не оборудованных испытательных площадках.
В ОСТ В84 1980-82 установлено использование при проведении выстрела двух вкладных измерительных приборов (для повышения надежности) и ограничение их объема: не более 2,5% от объема зарядных камор артиллерийских орудий. Поэтому измерительные приборы, помещаемые в зарядные каморы артиллерийских орудий должны быть малогабаритными, то есть иметь объем не выходящий за пределы требований ОСТ В84 1980-82.
У блока измерений цилиндрический корпус выполнен разъемным из стали, например марки 005Н18К12М4Т1, состоящим из основания, кожуха и уплотнительного кольца. Основание корпуса выполнено с торцевым выступом с медным защитным кольцом, изготовленным гальваническим способом, и резьбой снаружи для крепления кожуха. В основании выполнено центральное сквозное цилиндрическое ступенчатое отверстие для доступа пороховых газов (заполняется силиконовой термостойкой мастикой при испытаниях) и размещения и закрепления пьезокварцевого датчика. В части отверстия с наибольшим диаметром выполнена резьба. Кожух выполнен в форме цилиндра с центральным глухим цилиндрическим отверстием с резьбой для закрепления на основании корпуса и медным защитным кольцом на дне цилиндра, выполненным также гальваническим способом.
В блоке измерений пьезокварцевый датчик давления для артиллерии закреплен в основании корпуса блока измерений с уплотнительным кольцом и термозащитными прокладками при помощи резьбы на его корпусе. Электронный модуль, имеющий цилиндрическую наружную поверхность, закреплен на корпусе датчика при помощи резьбы, выполненной по внутреннему краю металлической гайки с торцевым выступом, закрепленной в первой внутренней полости корпуса модуля. В указанной полости корпуса модуля размещен первый контактный узел для обеспечения соединения электронного модуля с датчиком. Во второй внутренней полости корпуса модуля размещены второй контактный узел для обеспечения электрической связи автономного источника питания с полиамидной печатной платой и автономный источник питания, закрепленный металлической пластиной с третьим контактным узлом для обеспечения электрической связи автономного источника питания с полиамидной печатной платой. Источник питания может быть выполнен на основе литиевых элементов типа CR1/3N. Указанные элементы последовательно размещены во внутреннем объеме корпуса блока. Габариты блока измерения заданы габаритами конструктивных элементов его составляющих.
3
Недостатками указанной конструкции блока измерений является его габариты, ограничивающие его использование только для артиллерийских систем крупных и средних калибров с объемом рабочих камор не менее 5160 см.
В конструкции электронного модуля его корпус выполнен из пластмассы, например из капролоктана, в виде прямоугольного параллелепипеда со сглаженными внешними углами с цилиндрической внутренней полостью, разделенной перегородкой. На обеих сторонах указанной перегородки закреплены первый и второй контактные узлы для соединения электрической схемы на плате соответственно с датчиком и автономным источником питания. Первый контактный узел выполнен в виде цилиндрической пружины с проводником, проходящим через сквозное отверстие в стенке корпуса модуля и наконечника с плоской поверхностью для контактного штифта датчика. Второй контактный узел выполнен в виде конической пружины с проводником, проходящим через сквозное отверстие в другой стороне корпуса модуля. Одна из сторон корпуса модуля выполнена с выступом, а на нем размещен плоский соединитель для подключения устройства согласования блока базового (адаптера) при программировании функционирования модуля и съеме результатов измерений. В другой части этой стороны корпуса выполнены канавка для размещения элемента (кварцевого резонатора) на оборотной стороне гибкой печатной платы, которая закреплена на сторонах корпуса модуля и залита снаружи эпоксидным компаундом для защиты ее электронных компонентов от механических воздействий, и сквозное отверстие, которое обеспечивает электрическое соединение платы с источником питания. С помощью эпоксидного компаунда создана цилиндрическая наружная поверхность электронного модуля. Гибкая печатная плата выполнена на полиимидной основе путем вакуумного напыления. Одним из критериев выбора электронных элементов электрической схемы были их габаритные размеры. В полости корпуса модуля с первым контактным узлом закреплена металлическая гайка с торцевым выступом, размещенном на торце корпуса модуля, для крепления модуля на корпусе датчика. В другой полости корпуса модуля установлен источник питания, а на ее торце закреплена металлическая пластина с закрепленным в ее центре третьим контактным узлом, выполненным в виде металлической крышки с резьбой и проводником для соединения с гибкой печатной платой. Источник питания может быть выполнен на основе литиевых элементов типа CR1/3N. Указанное размещение платы на корпусе вдоль оси корпуса модуля может приводить к выходу из строя схемы модуля при испытаниях из-за перемещения элементов схемы с эпоксидным компаундом вдоль направления воздействия. Электронный модуль предназначен для программирования работы блока измерения, включая усиление заряда пьезокварцевого датчика, преобразование заряда в напряжение, а затем в цифровой вид, регистрацию и хранение измеренных значений давления, их считывание.
Недостатком конструкции модуля являются его габариты и размещение печатной платы вдоль оси корпуса модуля.
Известен датчик, применяемый для измерений в артиллерийских орудиях. Датчик изготавливается ФКП «Нижнетагильский институт испытания металлов по документации АШВ 2.832.025 (2Т6000К).
2
Конструкция датчика содержит мембрану, выполненную с торцевым выступом цилиндрической формы, чувствительно-передающий узел датчика с выступающим штифтом и ступенчатый цилиндрический корпус с монтажной резьбой, шестигранником под ключ на одном конце корпуса и двумя крайними его уступами на другом конце корпуса, сопряженными с элементами чувствительно-передающего узла: изолирующей втулкой и внешним элементом кварцевого пакета и внутренней стенкой и торцом мембраны соответственно, а также с центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием. Корпус герметично соединен с мембраной при помощи плазменной сварки. В месте соединения наружные диаметры корпуса датчика и торцевого выступа мембраны совпадают. Мембрана выполнена цельноточенной цилиндрической формы с жестким центром, торцевым выступом, проточками для вкладывания уплотнительного кольца перед установкой датчика. Мембрана обеспечивает поджатие кварцевого пакета датчика на стадии сборки датчика. Во внутреннем объеме мембраны размещены элементы чувствительно-передающего узла датчика: компенсатор, кварцевый пакет из двух пьезоэлементов в виде кварцевых шайб с электродом в изолирующей втулке. Во внутреннем объеме корпуса датчика размещены следующие элементы чувствительно-передающего узла датчика: штифт контактный с изолирующими втулками и металлической втулкой, соединенный проводником с электродом. В кварцевом пакете один пьезоэлемент выполнен кольцевым, а электрод представляет собой дисковый токосъемник из стали. У штифта контактного, выполненного с коническим выступом на одном конце, другой конец выступает за пределы корпуса датчика. Выступающий конец штифта имеет меньшую толщину. Коническая часть штифта с проводником имеет изолирующую втулку со ступенчато изменяющейся по длине толщиной, а утолщенная цилиндрическая часть штифта имеет изолирующую втулку с торцевым выступом. Изолирующие втулки и штифт закреплены во внутренней полости корпуса датчика запрессованной металлической втулкой. Корпус датчика выполнен из высокопрочной мартенситностареющей стали, например марки ЭП-637, мембранный узел - из нержавеющей стали со специальной термомеханической обработкой с пределом прочности 1500 - 1800 Н/мм.
Недостатком конструкции датчика являются его габариты, обусловленные выполнением на его корпусе резьбы и шестигранника для установки датчика.
Задачей, которую решает предложенная полезная модель блока измерений комплекса для внутриствольных измерений давления, является применение блока измерений для измерения давления при полигонных испытаниях в артиллерийских системах малых калибров.
Задачей, которую решает предложенная полезная модель модуля электронного, является возможность его использования в блоке измерения Комплекса предназначенного для проведения измерений давления в артиллерийских системах малых калибров.
Задачей, которую решает предложенная полезная модель датчика давления, является возможность его использования в блоке измерения Комплекса предназначенного для проведения измерений давления в артиллерийских системах малых калибров.
Техническими результатами изменений введенных в конструкцию блока измерений комплекса и его частей: модуля электронного, датчика давления является уменьшение габаритов блока измерений комплекса для внутриствольных измерений давления, модуля электронного и датчика давления.
Поставленная задача уменьшения габаритов пьезокварцевого датчика давления для артиллерии решается предлагаемой конструкцией датчика давления, которая содержит мембрану, металлический цилиндрический ступенчатый корпус и чувствительно-передающий узел с выступающим из корпуса датчика контактным штифтом. На наружной поверхности корпуса датчика выполнены три уступа, два из которых - на конце корпуса соединенном с мембраной, а третий уступ выполнен в средней части корпуса датчика. В месте соединения корпуса датчика и торцевого выступа мембраны их наружные диаметры совпадают. Конструкция чувствительно-передающего узла датчика и конструкция мембраны остались неизменными.
На фиг.1 обозначены следующие элементы конструкции датчика: 1 - корпус датчика; 2 - мембрана; 3 - компенсатор; 4 - пьезоэлемент; 5 - кольцевой пьезоэлемент; 6 - электрод; 7 - изолирующая втулка; 8 - штифт контактный; 9 - проводник; 10 - изолирующая втулка; 11 - изолирующая втулка; 12 - металлическая втулка;
2
Конструкция датчика содержит корпус 1, мембрану 2 и элементы чувствительно-передающего узла: компенсатор 3, пьезоэлемент 4, кольцевой пьезоэлемент 5, электрод 6, изолирующая втулка 7, контактный штифт 8, проводник 9, изолирующая втулка 10, изолирующая втулка 11, металлическая втулка 12. Цилиндрический корпус выполнен с тремя уступами на наружной поверхности. Два уступа на конце корпуса выполнены сопряженными элементам чувствительно-передающего узла: изолирующей втулке 7 и элементу кварцевого пакета 5, и внутренней стенке и торцу мембраны 2 соответственно. Третий уступ выполнен в средней части корпуса датчика. Корпус 1 герметично соединен с мембраной 2 (при помощи плазменной сварки). В месте соединения диаметры корпуса датчика и торцевого выступа мембраны равны. Часть корпуса датчика, имеющего диаметр равный наружному диаметру торцевого выступа мембраны, и третий уступ являются видимой частью корпуса датчика. Мембрана 2 выполнена цельноточенной цилиндрической формы с жестким центром, торцевым выступом, проточками для вкладывания уплотнительного кольца перед установкой датчика. Мембрана 2 обеспечивает поджатие кварцевого пакета датчика на стадии сборки датчика. Во внутреннем объеме мембраны размещены следующие элементы чувствительно-передающего узла датчика: компенсатор 3, кварцевый пакет из двух пьезоэлементов 4, 5 в виде кварцевых шайб с электродом 6 в изолирующей втулке 7. Во внутреннем объеме корпуса 1 датчика размещены следующие элементы чувствительно-передающего узла датчика: штифт контактный 8 с изолирующими втулками 10, 11 и металлической втулкой 12, соединенный проводником 9 с электродом 6. Запрессованная в корпус 1 металлическая втулка 12 удерживает в нем элементы чувствительно-передающего узла. В кварцевом пакете пьезоэлемент 5 выполнен кольцевым, а электрод 6 - дисковый токосъемник из стали. У штифта контактного 8, выполненного с коническим выступом на одном конце, другой конец выступает за пределы корпуса датчика. Коническая часть штифта 8 с проводником 9 имеет изолирующую втулку 10 со ступенчато изменяющейся по длине толщиной, а цилиндрическая часть штифта имеет изолирующую втулку 11 с торцевым выступом. Изолирующие втулки 10, 11 и штифт 8 закреплены во внутренней полости корпуса 1 датчика металлической резьбовой втулкой 12. Корпус датчика выполнен из высокопрочной мартенситностареющей стали, например марки ЭП-637, мембранный узел - из нержавеющей стали со специальной термомеханической обработкой с прочностью 1500-1800 Н/мм.
При изготовлении нового датчика, так как изменен только вид наружной поверхности корпуса датчика, используются те же технология, материалы и оборудование как у прототипа. Для сборки и испытания нового датчика применяются как имеющиеся, так и специально разработанные и изготовленные приспособления и инструменты.
При использовании предложенной конструкции для датчика, имеющего диапазон измеряемых давлений от 0 до 600 МПа, его габаритные размеры: ⌀8,7×15,0, а у прототипа - ⌀10×25,5 (длина корпуса уменьшается с 19 мм у прототипа до 10 мм). Максимальный диаметр видимой части корпуса равен диаметру мембраны, а диаметр другой его части - 6 мм (ограничение его величины вытекает из технологии изготовления чувствительно-передающего узла датчика). Длина ступени с наибольшим диаметром в видимой части корпуса датчика - 3 мм. Ее величина зависит от величины передаваемого усилия на уплотнительное кольцо для обеспечения герметизации при установке датчика.
Датчик может быть использован в составе других средств измерения, в том числе, имеющих ограничения по габаритам.
Поставленная задача уменьшения габаритов модуля электронного решается предлагаемой конструкцией, которая содержит ступенчатый цилиндрический металлический корпус с резьбой в средней части корпуса. Центральное сквозное цилиндрическое ступенчатое отверстие, выполненное в корпусе модуля, образует в нем внутренние уступы, на которых размещены круглые двухсторонние текстолитовые печатные платы с переходными отверстиями. На конце корпуса внутри его на наружной стороне печатной платы с наименьшим диаметром размещена закрепленная на корпусе модуля изолирующая втулка. Указанная втулка выполнена с центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием для размещения первого контактного узла (и выступающего штифта датчика в блоке измерений), закрепленного на внешней стороне платы с наименьшим диаметром, и двумя симметричными сквозными отверстиями для подключения устройства согласования блока базового (адаптера) при программировании функционирования модуля и съеме результатов измерений с применением оптического интерфейса. На торце другого конца корпуса закреплена круглая двухсторонняя текстолитовая печатная плата с наибольшим диаметром. На ее наружной стороне размещены второй и третий контактные узлы для обеспечения контакта электрической схемы модуля с источником питания.
На фиг.2 обозначены следующие элементы конструкции электронного модуля: 1 - корпус модуля; 2 - круглая двухсторонняя текстолитовая печатная плата с переходным отверстием; 3 - изолирующая втулка; 4 - демпфирующий элемент первого контактного узла; 5 - плоская пружина первого контактного узла; 6 - конусная пружина второго контактного узла; 7 - пластинчатая пружина третьего контактного узла; 8 - слои эпоксидного компаунда.
Электронный модуль содержит цилиндрический ступенчатый металлический корпус 1 с резьбой в средней части корпуса. Корпус выполнен из стали, например марки 005Н18К12М4Т1, цельноточенным. На уступах центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия в корпусе модуля 1 размещены круглые двухсторонние текстолитовые печатные платы с переходными отверстиями 2. Такое размещение плат 2 обеспечивает надежную фиксацию печатных плат. Внутри корпуса модуля на его конце закреплена, например, с помощью клея, изолирующая втулка 3, обеспечивающая надежную фиксацию печатной платы с наименьшим диаметром 2. Втулка 3 выполнена с центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием для размещения первого контактного узла, (и выступающего штифта датчика в сборке) и двумя симметричными сквозными отверстиями для подключения устройства согласования блока базового (адаптера) при программировании функционирования модуля и съеме результатов измерений с применением оптического интерфейса. Первый контактный узел содержит демпфирующий элемент 4, закрепленный на внешней стороне печатной платы с наименьшим диаметром 2 и плоскую пружину 5, выполненную из упругого материала, например из бериллиевой бронзы с дугообразным надрезом, соединенную проводником с печатной платой 2. Плоская пружина 5 закреплена на стенке части центрального сквозного отверстия с наименьшим диаметром втулки 3. На торце другой части корпуса модуля 1 закреплена круглая двухсторонняя текстолитовая плата 2 с наибольшим диаметром. На ее наружной стороне размещены элементы 6 и 7 соответственно второго и третьего контактных узлов для обеспечения связи электрической схемы модуля с автономным источником питания. Второй контактный узел выполнен в виде конусной пружины 7, размещенной в центре на проводнике платы 2, а третий контактный узел выполнен в виде пластинчатой пружины 8 с упругими лепестками, например, из берилловой бронзы и размещенной по краю платы 2. Связь между платами с переходными отверстиями 2 осуществляется с помощью гибких проводников. Внутреннее пространство между платами залито эпоксидным компаундом 9 для придания монолитности конструкции. Для заливки компаунда в корпусе предусмотрены сквозные отверстия. Электрическая схема выполнена из элементов с малыми габаритами и высокой степенью интеграции, обеспечивающей большую их функциональность. В новом модуле применена более дешевая технология изготовления печатных плат. Размещение печатных плат перпендикулярно оси модуля увеличивает надежность предложенной конструкции. Конструкция модуля содержит простые элементы и обеспечивает простоту его сборки. Высота модуля новой конструкции 16,5 мм по сравнению с 32.5 мм у прототипа, а его диаметр - 18 мм по сравнению с 25 мм у прототипа.
Электронный модуль может быть применен совместно с пьезокварцевыми датчиками в составе других объектов, например малогабаритных или переносных, для измерения давления, например в скважинах.
Поставленная задача уменьшения габаритов блока измерений Комплекса для внутриствольных измерений решается предлагаемой конструкцией блока измерений, в которой уменьшены габариты составляющих частей, их взаимное размещение и соединение. В блоке измерений цилиндрический корпус содержит кожух и основание. Основание выполнено снаружи с защитным медным кольцом и двумя лысками для удобства завинчивания и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием с резьбой в его части с наибольшим диаметром для обеспечения доступа пороховых газов, размещения мембраной части пьезокварцевого датчика и соединительной металлической втулки. Указанная втулка выполнена с наружной резьбой, пазами на одном конце (для удобства завинчивания) и центральным сквозным цилиндрическим ступенчатым отверстием, образующим внутренний уступ у втулки, для размещения частей датчика. Внутренний уступ центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия соединительной металлической втулки при ее завинчивании в верхнюю часть центрального сквозного цилиндрического ступенчатого отверстия основания с наибольшим диаметром накладывается на (внешний) уступ корпуса датчика и передает необходимое усилие для прижатия датчика при его установке. Втулка закреплена в основании корпуса блока и выступает за его пределы, на ней завинчен кожух. В кожухе закреплен электронный модуль, соединенный первым контактным узлом с выступающим штифтом датчика, вторым и третьим контактным узлом с автономным источником питания с защитным колпачком, размещенным над электронным модулем на дне кожуха.
На фиг.3 обозначены следующие элементы конструкции: 1 - кожух; 2 - основание; 3 - канал для доступа пороховых газов; 4 - датчик; 5 - соединительная металлическая втулка; 6 - электронный модуль; 7 - первый контактный узел электронного модуля; 8 - второй контактный узел электронного модуля; 9 - третий контактный узел электронного модуля; 10 - источник питания; 11 - защитный колпачок; 12 - защитные кольца.
3
Цилиндрический корпус блока измерений выполнен из стали, например марки 005Н18К12М4Т1, разъемным и содержит кожух 1 и основание 2. Основание 2 выполнено снаружи с защитным медным кольцом и двумя лысками для удобства закручивания и сквозным осевым отверстием с цилиндрическими поверхностями разногодиаметра с резьбой на поверхности с наибольшим диаметром, образующими последовательно канал для доступа пороховых газов 3 и места для размещения мембраной части пьезокварцевого датчика 4, размещения и закрепления в нем соединительной металлической втулки 5. Втулка 5 выполнена с наружной резьбой, пазами на одном конце и ступенчатым осевым отверстием для размещения частей датчика и части модуля 6 с первым контактным узлом 7. Внутренний уступ втулки 5 размещен на (внешнем) уступе корпуса датчика 4. Втулка 5 выступает за пределы основания корпуса блока 2, а на ее выступающем конце закреплен кожух 1. В кожухе 1, имеющего форму цилиндра, выполнено глухое осевое ступенчатое отверстие с цилиндрическими поверхностями разного диаметра с резьбой на поверхности с наибольшим диаметром. В кожухе 1 закреплен электронный модуль 6, соединенный первым контактным узлом 7 с выступающим штифтом датчика 4, вторым 8 и третьим 9 контактными узлами с автономным источником питания 10 с защитным колпачком 11, размещенным на дне кожуха 1. На торце у дна основания 2 и у дна кожуха 1 снаружи размещены защитные медные кольца 12, выполненные на корпусе гальваническим способом или установленные путем обжатия. Кольца 12 предназначены для защиты канала ствола орудия от возможных ударов блока измерений, перемещающегося в процессе выстрела под воздействием процессов горения порохового заряда. Источник питания может быть выполнен на основе литиевых элементов типа SR1/3N. Измерительный блок, в котором была реализована предложенная конструкция, имеет высоту 48,5 мм и наружный диаметр 24,0 мм, а у прототипа 60,0 мм и 39,0 мм соответственно. Уменьшение габаритов конструкции позволило уменьшить толщину стенки кожуха в рассматриваемой конструкции до 4,5 мм, а у прототипа - 5,7 мм. Блок может быть использован для проведения измерений давления в артиллерийских системах больших, средних и малых калибров с рабочими каморами не менее 1696 см.
Перед испытаниями проводится сборка блока измерений с параметрами в соответствии с программой испытаний. В основание корпуса блока измерений 2 первоначально устанавливается пьезокварцевый датчик давления 4 с предварительно вложенными в соответствующие проточки мембранного узла уплотнительным кольцом и термозащитными прокладками в установочном месте. Внутренний уступ осевого отверстия соединительной металлической втулки 5 при ее завинчивании в осевое отверстие основания 2 накладывается на уступ видимой части корпуса датчика 4 и передает необходимое усилие для прижатия датчика 4 при его установке. Канал для доступа пороховых газов 3 в основании блока 2 заполняется термостойкой силиконовой мастикой, а на центральную часть мембраны наносится термостойкая силиконовая мастика для защиты от прорыва пороховых газов при выстреле. В кожух 1 блока измерений с защитными кольцами 12 ввинчивают модуль электронный 6 с установленным на нем источником питания 10 с изолирующим колпачком 11. Предварительно в модуль электронный 6 с помощью устройства согласования блока базового (адаптера) по оптическому каналу вводится специальная программа с заданным порядком и условиями работы блока измерений и подается сигнал на начало работы блока измерений. Закрепление модуля 6 с помощью резьбы на кожухе 1 обеспечивает необходимую жесткость конструкции блока. На металлическую соединительную втулку 5 навинчивается кожух 1 с собранными в нем элементами. Такое соединение частей корпуса блока измерений обеспечивает надежное уплотнение и защиту внутренних частей блока измерений от прорыва пороховых газов. Собранный и включенный блок измерений закладывается в камору орудия. После проведения выстрела блок вынимается из каморы и передается в специально оборудованное помещение для разборки корпуса для доступа к элементам электронного модуля для съема информации.
3
Предложенный блок измерения Комплекса предназначен для измерения давления при полигонных испытаниях в артиллерийских системах крупных, средних и малых калибров с рабочей каморой не менее 1696 см.
Малогабаритное средство измерения давления и элементы его составляющие могут быть использованы для решения многих задач в промышленности и при исследованиях, связанных с измерением давлений.