Сигнализатор удара

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим устройствам преобразования и детектирования удара, и может быть использована для удаленного контроля факта ударных воздействий.
Известно устройство индикации удара для тренировки стрельбы, содержащее модуль светового луча с переключателем и устройство сжатия, содержащее поршень на конце, удаленном от модуля светового луча, и шток на другом конце, который включает переключатель модуля светового луча при воздействии потоков воздуха на устройство сжатия. Патент Российской Федерации на полезную модель № 84242, МПК A63F 9/00, 10.07.2009.
Данное устройство имеет сложную конструкцию и требует закрепления внутри конструкции источника света.
Известно устройство для индикации возникновения давления, содержащее корпус, мембранный привод, подвижное информационное звено, выполненное, например, в виде закрепленных на жестком центре мембранного привода двух параллельных шторок со сквозными окнами, элементы подсветки и индикаторный экран, выполненный в виде набора контурных пластин из светопроводящего материала с гравировкой на лицевой стороне, направленных своими торцовыми поверхностями на элементы подсветки, установленные относительно них с зазором, в котором расположены две параллельные шторки со сквозными окнами. Авторское свидетельство СССР № 393627, МПК G01L 19/12, 10.08.1973.
Данное устройство относится к системам безопасности, в частности к устройствам индикации факта достижения механическим воздействием максимальных значений. Так, при смещении мембранного привода за счет давления, шторки со сквозными окнами, связанные с жестким центром мембранного привода, перемещаются в граничное положение, соответствующее сработанному состоянию индикатора. За счет смещения окон от торцов одной пластины с гравировкой к другой, светится соответствующий знак, выгравированный на ее лицевой стороне.
Исполнительным элементом представленной конструкции являются шторки со сквозными окнами, связанные с жестким центром мембранного привода, воспринимающего внешнее воздействие. Однако наличие в устройстве источника света усложняет конструкцию и требует тщательного позиционирования всех взаимодействующих между собой элементов индикации в процессе сборки.
Известен индикатор удара, содержащий корпусный элемент, инерционную массу, пружину, удерживающую инерционную массу в исходном состоянии и пружину, фиксирующую инерционную массу в сработанном состоянии. Индикатор удара содержит окна контроля положения инерционной массы, которая выполнена в виде массивной пластины со сквозными отверстиями, расположенными напротив окон контроля. Патент Российской Федерации на полезную модель № 208664, МПК G01P 15/04, 29.12.2021. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
В описании прототипа представлена конструкция индикатора удара, исполнительным элементом которого является инерционная масса, выполненная в виде массивной пластины со сквозными отверстиями, расположенными напротив окон контроля. Несмотря на простоту исполнения, данное устройство может использоваться только в приборах с визуальным контролем факта ударных воздействий, что ограничивает дистанцию осуществления контроля.
Задачей полезной модели является создание устройства контроля ударов при достижении ими максимальных значений, позволяющего осуществлять удаленный контроль состояния исполнительных элементов устройства.
Техническим результатом является увеличение дистанции контроля состояния сигнализатора удара.
Технический результат достигается тем, что сигнализатор удара содержит корпусный элемент, инерционную массу, выполненную в виде массивной пластины со сквозными отверстиями, пружину, удерживающую инерционную массу в исходном состоянии и пружину, фиксирующую инерционную массу в сработанном состоянии. Сигнализатор удара дополнительно содержит световоды и отражающую поверхность, расположенные по разные стороны инерционной массы, друг напротив друга, в зоне расположения ее сквозных отверстий.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен сигнализатор удара в исходном (I) и сработанном (II) состоянии, где:
1 – корпусный элемент конструкции;
2 – инерционная масса;
3 – пружина сжатия;
4 – плоская обжимная пружина-фиксатор;
5 – отверстия инерционной массы;
6 – граница отражающей поверхности, расположенной за инерционной массой и зоны расположения световодов, расположенных перед инерционной массой.
На фиг. 2 представлены графики изменения интенсивности световых потоков, отражённых от отражающей поверхности, расположенной за инерционной массой в исходном (I) и сработанном (II) состоянии сигнализатора удара, где:
о.св.
IА – интенсивность отражённого светового потока, направленного в зону А световодов, расположенных перед инерционной массой,
о.св.
IВ – интенсивность отражённого светового потока, направленного в зону В световодов, расположенных перед инерционной массой.
Сигнализатор удара представляет собой волоконно-оптическое устройство, конструкция которого содержит корпусный элемент 1 (показан на чертеже в поперечном сечении), и инерционную массу 2, выполненную в виде массивной пластины со сквозными отверстиями 5, расположенными напротив отражающей поверхности, расположенной за инерционной массой, граница 6 которой условно показана на фиг. 1 пунктирной линией. Инерционная масса 2 удерживается в исходном состоянии сигнализатора удара за счет жесткости пружины сжатия 3 от смещения в сторону, противоположную воздействию внешнего удара (ускорения М).
Световоды и отражающая поверхность (на чертежах не показаны) расположены по разные стороны инерционной массы 2, друг напротив друга таким образом, чтобы в исходном состоянии сигнализатора удара световой поток, направленный из световодов в сторону отражающей поверхности и отраженный от нее, имел в зоне В максимальную интенсивность, а в зоне А – отсутствовал (на чертеже в исходном состоянии (I) условно показана совмещенность нижнего отверстия инерционной массы с зоной В световодов, а в сработанном состоянии (II) – совмещенность верхнего отверстия инерционной массы с зоной А световодов). При этом световой поток, направленный из световодов в сторону отражающей поверхности и не прошедший через отверстия 5, выполненные в инерционной массе 2, рассеивается внутри корпуса устройства и не участвует в формировании сигнала. В качестве световодов использованы оптоволоконные жгуты, представляющие собой тонкие трубки с многомодовыми оптическими волокнами. Вне зоны расположения инерционной массы оптоволоконные жгуты за счет своих гибких свойств могут быть размещены с требуемыми изгибами и, далее, выведены из корпуса устройства к аппаратуре анализа, выполняющей одновременно и функцию сигнализации удара (аппаратура анализа на фигурах не показана). С целью исключения световых потерь из-за расходимости света при прохождении от световодов к отражающей поверхности и обратно, световой поток в зоне расположения инерционной массы коллимирован.
С целью исключения ложной индикации, отверстия 5 инерционной массы и зоны 6 расположения световодов (с соответствующей им областью отражающей поверхности) могут конструктивно располагаться в разнесенных друг относительно друга зонах.
Для строгой ориентации инерционной массы 2 в вертикальной плоскости и обеспечения требуемой траектории ее перемещения относительно зоны 6 при воздействии удара, инерционная масса может содержать направляющие элементы, например, торцевые пазы и проточки. Для фиксации инерционной массы в сработанном состоянии сигнализатора удара, в корпусном элементе 1 закреплены плоские обжимные пружины-фиксаторы 4, а на наружных сторонах инерционной массы выполнены соответствующие углубления.
Свойства пружины сжатия 3, ее геометрические и физические параметры, а также параметры инерционной массы 2, подбирают исходя из конструктивных особенностей сигнализатора удара и порога его срабатывания при заданных в каждом конкретном случае значениях внешнего воздействия (ускорения М).
Сигнализатор удара работает следующим образом.
При внешнем воздействии на конструкцию сигнализатора удара, превышающем пороговое значение, определяемое жесткостью пружины сжатия 3, инерционная масса 2 под действием инерционной силы (F им) смещается в сторону, противоположную воздействию внешнего удара (ускорения М). При этом световой поток, направленный из световодов в сторону отражающей поверхности и отраженный от нее, в зонах А и В расположения световодов изменяется по интенсивности (фиг. 2). Фиксация инерционной массы в сработанном состоянии сигнализатора удара обеспечивается за счет действия плоских обжимных пружин-фиксаторов 4, загнутые концы которых входят в углубления на наружных сторонах инерционной массы, что, в свою очередь, обеспечивает последующий контроль факта ударных воздействий посредством оптической линии (световодов).
Общее количество отверстий инерционной массы, зон расположения световодов и отражающих поверхностей, а также их взаимное расположение в конструкции подбирают исходя из требуемых задач.
Отсутствие сложных механических узлов для перемещения подвижных элементов сигнализатора удара позволяет сократить количество деталей, повысив тем самым надежность устройства в целом.
За счет волоконно-оптического принципа передачи сигнала (передача интенсивности светового потока), а также за счет отсутствия энергозависимых компонентов в конструкции сигнализатора удара (таких, как, например, источники света), данная полезная модель позволяет не только расширить область применения сигнализатора удара использованием его во взрывоопасных средах, но и увеличить дистанцию контроля состояния сигнализатора в системах удаленного контроля.