Способ бесконтактного измерения высоты пороховых элементов в гильзе
METHOD FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF HEIGHT OF POWDER ELEMENTS IN A SLEEVE

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован в системе управления технологическим процессом при сборке и ремонте боеприпасов.
Известен способ [1], реализуемый радиоволновым устройством измерения уровня сыпучих материалов в желобах, при котором об уровне (степени заполнения) сыпучего материала в желобе судят по характеристикам отраженного от зондируемого объекта радиоволнового сигнала.
Недостатком этого известного способа является неточность в измерении уровня из-за возникновения эффекта интерференции между зондирующим и отраженным радиоволновыми сигналами.
Известен способ [2], реализуемый микроволновым датчиком высоты слоя материала в аэрожелобе, выполненным в виде измерительной пластины, основан на зондировании материала микроволновым сигналом и оценке амплитуды отраженного от слоя материала сигнала, связанной с высотой слоя материала в аэрожелобе.
Недостатком данного способа можно считать сложность процедуры получения информации о высоте слоя из-за необходимого выбора размера измерительной пластины и ее сменности в зависимости от геометрических размеров аэрожелоба.
Известен способ [3], реализуемый воздействием на контролируемый в аэрожелобе материал продольным относительно распространения зондирующей волны магнитным полем, принимают отраженную от поверхности слоя материала волну. Измеряют угол поворота плоскости поляризации этой волны и высоту слоя сыпучего материала в аэрожелобе определяют по формуле
где λ - угол поворота плоскости поляризации, прошедшей через слой материала волны, V - постоянная Верде, Н - напряженность магнитного поля.
Недостатком данного способа можно считать намагниченность сыпучего материала в аэрожелобе на базе постоянного магнитного поля. Для пороховых элементов это не допустимо. В связи с возникновением статического напряжения на элементах и его воспламенении.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ [4], реализуемый в ручном исполнении квалифицированными работниками оборонной промышленности с помощью приспособления -«шаблон-мерка». «Шаблон-мерка» изготавливается вручную работниками предприятия. На ней имеются три риски, обозначающие три уровня размещения пороховых элементов в гильзе. Средняя риска - номинальная соответствует средней высоте утрясенных пороховых элементов, а две крайних - предельных - наибольшей и наименьшей высоте. На «шаблон-мерке» положение крайних - предельный рисок наносится на расстоянии 3 мм от средней риски, а ее положение определяется опытным путем индивидуально для каждой партии пороховых зарядов утряской первых 20-30 штук гильз с пороховыми элементами.
Недостатками этого способа является значительное время выполнения указанной особо опасной операции, что приводит к риску возникновения аварийной ситуации на рабочем месте, затрачивание времени на проведение опытных измерений, на изготовление «шаблон-мерок» для каждой партии, на проведение ручных измерений.
Задачей заявленного технического решения является упрощение процедуры получения информации о высоте пороховых элементов в гильзе, с целью контроля данного параметра.
Поставленная задача решается тем, что в способе бесконтактного измерения высоты пороховых элементов в гильзе, использующем лазерное измерение для воздействия на пороховые элементы и прием отраженного сигнала от них, отраженный поток фиксируется фотоприемником и характеризуется временным интервалом между передним фронтом зондирующего и отраженного импульсов, отдельных лучей лазерного потока.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом (фиг. 1), где 1 - технологический стол, 2 - гильза с элементами пороха, 3 - выносной прибор-модулятор, состоящий из лазерного генератора и оптико-сканирующего блока, обеспечивающий многократную подачу и прием отраженных лазерных лучей, 4 - лазерные лучи, 5 - прибор-контролер, 6 - блок ввода данных, 7 - блок обработки отраженных лазерных лучей, 8 - блок регистрации результатов о высоте утряски пороховых элементов и подачи сигнала на проведение дальнейшей операции, 9 - ПЭВМ.
Способ бесконтактного измерения высоты пороховых элементов в гильзе осуществляют следующим образом.
В прибор-контролер 5 вводится показатель высоты утряски пороховых элементов в гильзе из конструкторской документации на метательный заряд. Устанавливается на технологическую линию шаблон-гильза для определения расстояния от среза дульца гильзы до прибора-модулятора 3. Лазерный импульс излучения малой длительностью, генерируемый в приборе-модуляторе 3 направляется на наружную поверхность пороховых элементов находящихся в гильзе 2, отраженный от указанной поверхности импульс излучения, пройдя оптическую систему, попадает в фотоприемник прибора-модулятора 3, в котором преобразуется в цифровое значение высоты утряски.
Момент излучения зондирующего и момент поступления отраженных сигналов регистрируются фотоприемным устройством, которое вырабатывает электрический сигнал для запуска и остановки отсчета времени измерителя временных интервалов.
Измеритель временных интервалов измеряет временной интервал между передним фронтом зондирующего и отраженного импульсов. Расстояние до исследуемой поверхности пропорциональна этому интервалу и определяется по формуле
где X - расстояние до исследуемой поверхности, м
С - скорость света в атмосфере, м/с
t - измеренный временной интервал, с.
Измеритель временных интервалов преобразует временной интервал в расстояние.
В приборе - контролере 5 вычисляется разность между измеренным значением высоты утряски и расстоянию от среза дульца гильзы. Затем, полученная разность результатов сравнивается с чертежным значением. В зависимости от результатов сравнения в блоке регистрации результатов 8 выводится информация о высоте утряски пороховых элементов в гильзе и подается сигнал на проведение дальнейшей операции сборки метательного заряда согласно технологического процесса, после чего вся полученная информация сохраняется в накопителе ПЭВМ с возможностью вывода ее на печать.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет измерять линейные размеры высоты утряски пороховых элементов с высокой точностью, позволяет сократить время на выполнение особо опасной операции по контролю утряски пороховых элементов в гильзе, уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций на рабочем месте, автоматизировать процесс измерительного контроля, исключить человеческий фактор при работе с открытыми порохами, увеличить количество контролируемых изделий.
Список источников
1. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов [Текст] / В.А. Викторов, Б.В. Лункин, А.С. Совлуков. - М.: Энергоатомиздат, 1989, - 208 с.
2. Степанов А.В. Инновационные микроволновые приборы измерения расхода сыпучих веществ в аэрожелобах. Журнал Автоматизация в промышленности, №11. М.: ООО Издательский дом «ИнфоАвтоматизация», 2008, с. 29-30.
3. Способ определения высоты слоя сыпучего материала: патент на изобретение №2395789 Рос.Федерация / Ахобадзе Г.Н. Заявка №2009119551/28; заявл. 22.05.2009. Дата гос. регистрации в Реестре изобретений РФ 27.07.2010.
4. СТП 44А-Р-011-98 Выстрелы артиллерийские раздельно-гильзового и картузного заряжания. Измерительный контроль. Перечень контролируемых параметров. Выбор средств измерения. 1998, - 76 с.
5. Конструкторская документация на метательные заряды.
6. Конструкторская документация на гильзу.
7. Ершов и др. Радиоволновой резонаторный метод измерения физических свойств жидкостей с диэлектрическими потерями. Журнал Вестник МГТУ, том 11, №3, М.: Наука, 2008, с. 498-501.