Testen van componenten munitie elektronica
I T &S
A e r o s p a c e
D e f e n c e
Robuuster maken van lithium batterij
Dilemma componenten / systemen Temperatuur
Systeem
Specificatie Systeem
Vocht
Specificatie Component 1 op 1 Verzwakking door buffering
Component
Versterking door bv opslingeringen Versterking voor veiligheidsmarges
Schokken
2
Trillingen
Afbakening component / systeem
Trilspecificatie voor verkeerslichten
3
Toepassing batterijen
Batterij wordt toegepast in “fuzes”:
4
Werking van de batterij
Ampoule
Cell stack
Breaking mechanism
Glass to metal seal
5
Eisen uit MIL STD 331C
6
Klimatologische eisen
Batterij niveau -temperatuur opslag (-62°C / +71°C @95%), 1 maand - temperatuur schok (-54°C / +71°C Fuze niveau - zout nevel - sand and dust
7
Mechanische eisen: triltesten
Sine vibration: 5-500 Hz, 5g max 2 uur per richting bij kamertemperatuur, -54°C en +71°C
8
Mechanische eisen: Jolt en Jumble
9
Mechanische eisen: valtesten 1,5 en 12 meter 1,5 meter: fuze moet nog volledig operationeel zijn batterij mag niet geactiveerd zijn ampul mag niet breken
12 meter: fuze moet veilig zijn om af te voeren batterij mag geactiveerd zijn
10
Additionele mechanische eis: Flick ramming
Simulatie van het laden van de granaat in een kanon
11
Probleemstelling 1
Eisen zijn primair opgesteld voor fuzes Uitvoerbaar op batterij niveau (geaccepteerd door klant): -Triltesten Niet uitvoerbaar op batterij niveau: - Jolt - Jumble - Flick ramming - Valtesten 12
Eisen omschreven in versnelling / pulsduren: in lab te simuleren
Batterij mag niet activeren
Probleemstelling 2 versnelling
Krachten die op de batterij werken: Mag niet activeren Axial +
Axial – Direction of acceleration during firing
Moet activeren
Radial
Flick ramming eisen:
radiaal:
2000 g / 1 ms
axiaal +: 1500 g / 0.5 ms
13
Jolt:
alle richtingen: 230 g / 2ms
Valtest:
alle richtingen: valtest 1,5 meter
Jumble:
herhaalde vrije vallen in kist
Schot:
axiaal -: 1000 tot 1500g / 5-10 ms
pulsduur
Uitvoeren van schoktesten Hoogte en botsoppervlak bepalen versnelling en pulsduur van de schok
Batterijen in mal
Mal op schokbank 14
Na elke schok bepalen of batterij is geactiveerd
Robuustheid van batterij
Robustness graph standard batteries
6000
5000
Batterij activeert 4000
Radial
3000
Axial -
2000
Batterij activeert niet 1000
0 0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Pulse d urat io n (ms)
Axiaal +: batterij niet te activeren met schoktesten bij Thales
15
1e poging tot verbeteringen
o.a.: ampul beplakken met tape om speling van de ampul in de batterij tegen te gaan Robustness graph batteries / Radial direction
4000
Flick ramming requirement
3500
Standard battery 3000
Improved battery
2500
2000
1500
1000
500
0 0,2
0,3
0,4
0,5
0,6 Pulse d urat io n ( ms)
16
0,7
0,8
0,9
1
Testen in fuze
Testen van batterij in fuze (bij klant): - Jolt: - Jumble: - Flick ramming: - Valtest 1,5 meter:
OK OK OK Axiaal OK Radiaal NOK
5 batterijen getest: 3 activeren bij 1,50 meter 2 activeren bij 2.00 meter
In 1e instantie focus op flick ramming eis
17
Probleemstelling 2
Hoe is de vertaling van 1,5 meter val op fuze niveau naar versnelling / pulsduur op batterij niveau? - fuze niet verkrijgbaar om metingen uit te voeren - testen in radiale richting op schokbank - verbeteringen aanbrengen - testen in radiale richting om marge zichtbaar te maken
In literatuur gevonden: 5500 g / 0.2 ms en 4000g / 0.3 ms Als typische waarden voor 1,5 meter valtest op batterij niveau 18
Testen op schokbank
Testen uitgevoerd met configuratie batterijen die bij de klant de 1,5 meter valtest niet hebben overleefd (radiaal) Tussen 3500 en 4500 g (pulsduur 0,3 ms) activeren de batterijen
Relatie met waarden in literatuur
19
Verbeteringen
20
Testen van verbeteringen
Schokbank bij Thales: Robuustheid verbeterd ± 3500g / 0.3 ms ± 8000 g / 0.3 ms Voldoende marge gecreëerd?
Testen bij klant in fuze: 1,5 meter 4,5 meter
21
Andere fuzes / klanten
Kennis over ophanging batterij in fuze is nodig
22
Conclusie Door aangebrachte verbeteringen in de batterij wordt nu voldaan aan de eisen uit de MIL STD
Gevonden literatuur waarden blijken te kloppen met bevindingen uit testen voor specifieke fuze/toepassing
Valtesten vertaling naar schoktesten blijft een probleem indien men wijze van montage van batterij in fuze niet weet
KENNIS VAN GEBRUIK VAN COMPONENT IN HOGER SYSTEEM IS NODIG overleg met klant
23
