Способ увеличения диапазона работы сигнализатора удара
METHOD FOR INCREASING THE OPERATING RANGE OF THE SHOCK SIGNALLING DEVICE

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к волоконно-оптическим устройствам преобразования и детектирования удара и может быть использовано для увеличения диапазона работы сигнализатора удара при осуществлении удаленного контроля факта и величины ударных воздействий.
Известен индикатор удара для тренировки стрельбы, содержащий 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 не позволяет контролировать величину ударного воздействия, вследствие чего диапазон работы данного индикатора удара снижен.
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, 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, возможность увеличения диапазона работы описанного устройства, заключающаяся в индикации промежуточных состояний, требует сложных конструктивных переработок всех исполнительных узлов индикатора.
Из описания конструкции и принципа работы индикатора удара (см. RU 208664, МПК G01P 15/04, 29.12.2021) известен способ индикации факта ударных воздействий с использованием в корпусном элементе инерционной массы в виде пластины, с пружиной, удерживающей ее в исходном состоянии и пружиной, фиксирующей ее в сработанном состоянии. Для осуществления функции контроля состояния инерционной массы в ней выполнены сквозные отверстия и окна контроля. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
В прототипе инерционную массу закрепляют на пружине, имеющей жесткость, определенную ее конструктивными особенностями. При таком устройстве индикатора, диапазон его работы ограничен значениями ударных воздействий начиная с порога срабатывания и выше, при которых инерционная масса будет в зафиксированном состоянии.
Решением задачи увеличения диапазона работы сигнализатора удара является формирование в устройстве дополнительного конструктивного узла, состоящего из дополнительной инерционной массы и пружины, где пружину берут с жесткостью, отличной от жесткости пружины, удерживающей основную инерционную массу.
Техническим результатом является увеличение диапазона работы сигнализатора удара.
Технический результат достигается тем, что в сигнализаторе удара, содержащем корпусной 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, закрепляют не менее одной дополнительной инерционной массы, аналогичной основной, с пружиной, удерживающей ее в исходном состоянии и пружиной, фиксирующей ее в сработанном состоянии, причем пружину, удерживающую дополнительную инерционную массу в исходном состоянии берут с жесткостью, отличной от жесткости пружины, удерживающей основную инерционную массу. По разные стороны набора инерционных масс, друг напротив друга, в зоне расположения сквозных отверстий, закрепляют световоды и отражающую поверхность, с возможностью отображения воздействия удара, посредством анализа перераспределений светового потока, вызванного комбинацией перекрываемых и неперекрываемых отверстий в инерционных массах, зафиксированных в сработанном состоянии.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-3), на которых схематично представлены элементы конструкции сигнализатора удара, с помощью которых осуществляется предлагаемый способ увеличения диапазона его работы, где: 1 - корпусной элемент сигнализатора удара, 2 - инерционная масса «им 1», 3 - пружина сжатия, 4 - плоская обжимная пружина-фиксатор, 5 - отверстия инерционной массы, 6 - граница отражающей поверхности, расположенной за инерционными массами и зоны расположения световодов, расположенных перед инерционными массами, 7 - дополнительная инерционная масса «им 2», 8 - пружина сжатия дополнительной инерционной массы.
Способ реализуется следующим образом.
В корпусном элементе 1 сигнализатора удара, содержащего инерционную массу 2 (см. «им 1» на фиг. 1), выполненную в виде массивной пластины со сквозными отверстиями, пружину сжатия 3, удерживающую инерционную массу в исходном состоянии и плоскую обжимную пружину-фиксатор 4, фиксирующую инерционную массу в сработанном состоянии (см. «им 1» на фиг. 2, где сигнализатор удара представлен в сработанном состоянии), закрепляют дополнительную инерционную массу 7 (см. «им 2» на фиг. 2), аналогичную основной инерционной массе («им 1»), а также закрепляют пружину сжатия 8, удерживающую дополнительную инерционную массу («им. 2») в исходном состоянии и, соответственно, плоскую обжимную пружину-фиксатор, фиксирующую дополнительную инерционную массу в сработанном состоянии (см. фиг. 3), причем пружину 8, удерживающую дополнительную инерционную массу в исходном состоянии берут с жесткостью, отличной от жесткости пружины 3, удерживающей основную инерционную массу, после чего, по разные стороны инерционных масс («им 1», «им 2»), друг напротив друга, в зоне расположения сквозных отверстий, закрепляют световоды и отражающую поверхность, с возможностью отображения воздействия удара, посредством анализа перераспределений светового потока, вызванного комбинацией перекрываемых и неперекрываемых отверстий в инерционных массах, при их фиксации в сработанном состоянии (фиг. 2, фиг. 3).
В корпусном элементе 1 может быть закреплено от одной и более дополнительных инерционных масс. При этом, за счет различных комбинаций перекрываемых и неперекрываемых отверстий при их взаимном смещении, вызванном внешним ударом, возможно фиксировать несколько промежуточных состояний сигнализатора удара внутри диапазона его работы.
На чертежах изображен сигнализатор удара в исходном состоянии (см. фиг. 1), а также сигнализатор удара после воздействия удара «М1», вызывающего смещение инерционной массы «им 1» под действием силы «F им1» (см. фиг. 2) и сигнализатор удара после воздействия удара «М2», вызывающего (помимо смещения основной «им 1») смещение дополнительной инерционной массы «им 2» под действием силы «F им2» (см. фиг. 3). Для увеличения диапазона работы сигнализатора удара (разнесения друг относительно друга значений «М1» и «М2») жесткость пружины 8, удерживающей дополнительную инерционную массу должна отличаться от жесткости пружины, удерживающей основную инерционную массу. Причем, для случая, когда М2 ˃ М1, пружина 8 должна иметь, соответственно, большее значение жесткости, чем пружина 3.
Напротив сквозных отверстий инерционных масс (по разные стороны набора инерционных масс) закрепляют световоды и отражающую поверхность, граница 6 которых условно показана на фиг. 1 пунктирной линией.
Световоды и отражающую поверхность (на фигурах не показаны) закрепляют по разные стороны инерционных масс, друг напротив друга, таким образом, чтобы в исходном и сработанных состояниях сигнализатора удара (при воздействиях ударов «М1» и «М2») световой поток, направленный из световодов в сторону отражающей поверхности и отраженный от нее, имел в зонах А и В (см. фиг. 1 - фиг. 3) различные комбинации перекрываемых и неперекрываемых отверстий в инерционных массах, что приводит к перераспределениям светового потока. Световой поток, направленный из световодов в сторону отражающей поверхности и не прошедший через сквозные отверстия инерционных масс, рассеивается внутри корпуса устройства и не участвует в формировании сигнала. В качестве световодов используют оптоволоконные жгуты, представляющие собой тонкие трубки с многомодовыми оптическими волокнами. Вне зоны расположения инерционных масс такие жгуты за счет своих гибких свойств размещают с требуемыми изгибами и, далее, выводят из корпуса устройства к аппаратуре анализа, выполняющей одновременно и функцию сигнализации ударов (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.
Плоские обжимные пружины-фиксаторы закрепляют в корпусном элементе 1 для фиксации инерционных масс в сработанном состоянии, при этом на наружных сторонах инерционных масс выполняют соответствующие углубления.
Свойства пружин сжатия 3 и 8, их геометрические и физические параметры, а также параметры инерционных масс 2 («им 1») и 7 («им 2»), подбирают исходя из конструктивных особенностей сигнализатора удара с учетом заданных в каждом конкретном случае значений внешних ударных воздействий («М1», «М2»).
Для достижения технического результата не требуется введение в конструкцию сложных механических узлов. Данное техническое решение позволяет фиксировать промежуточные значения ударных воздействий, тем самым увеличивая диапазон работы сигнализатора удара.