ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI MECHANICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD

ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI MECHANICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ

Praha

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2

(VOLNÁ STRANA)

2

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD

ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI MECHANICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ

Základem pro tvorbu tohoto standardu byly originály následujících dokumentů: AECTP-400, Ed. 3

MECHANICAL ENVIRONMENTAL TESTS Zkoušky vlivu mechanického prostředí

© Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti

Praha 2009

3


OBSAH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Strana Předmět standardu............................................................................................................ 5 Nahrazení standardů (norem)........................................................................................... 5 Souvisící dokumenty........................................................................................................ 5 Zpracovatel ČOS.............................................................................................................. 6 Použité zkratky a značky ................................................................................................ 6 Zkušební metody ............................................................................................................. 8 METODA 401 VIBRACE ........................................................................................... 11 METODA 402 AKUSTICKÝ ŠUM ........................................................................... 83 METODA 403 RÁZ S KLASICKÝM PRŮBĚHEM .................................................. 101 METODA 404 KONSTANTNÍ ZRYCHLENÍ ............................................................ 119 METODA 405 STŘELBA ZE STŘELNÝCH ZBRANÍ .............................................. 127 METODA 406 VOLNĚ LOŽENÝ NÁKLAD ............................................................. 189 METODA 407 UPEVŇOVÁNÍ MATERIÁLU ............................................................ 203 METODA 408 PŘEPRAVA ROZMĚRNÝCH KOMPLETŮ ..................................... 209 METODA 409 ZVEDÁNÍ MATERIÁLU ................................................................... 215 METODA 410 STOHOVÁNÍ MATERIÁLU ............................................................. 223 METODA 411 OHYB MATERIÁLU ......................................................................... 229 METODA 412 UKLÁDÁNÍ MATERIÁLU DO REGÁLŮ......................................... 235 METODA 413 AKUSTICKÝ ŠUM KOMBINOVANÝ S TEPLOTOU A VIBRACEMI ................................................................................ 241 METODA 414 MANIPULACE ................................................................................... 259 METODA 415 VÝBUCHOVÝ RÁZ........................................................................... 269 METODA 416 RÁZY V ŽELEZNIČNÍ PŘEPRAVĚ ................................................ 307 METODA 417 RÁZ SRS (SPEKTREM RÁZOVÝCH ODEZEV) ........................... 313 METODA 418 POHYBLIVÁ PLATFORMA............................................................. 365 METODA 419 HODNOCENÍ A ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ................ 371 METODA 420 VIBRAČNÍ TŘEPÁNÍ ZA LETU ....................................................... 429 METODA 421 VIBRAČNÍ A RÁZOVÉ ZKOUŠENÍ S VÍCE BUDIČI................... 453 METODA 422 BALISTICKÝ RÁZ ............................................................................ 467

4


1

Předmět standardu

ČOS 999902, 2. vydání, Oprava 2 zavádí do prostředí ČR standardizační dokumenty NATO AECTP-400, Ed. 3 „Mechanical Environmental Test“ (Zkoušky vlivu mechanického prostředí). AECTP-400 je přejímána STANAG 4370, k němuž se ČR rozhodla přistoupit a zavést s výhradou. Výhrada se týká zákazu používání, vývoje, výroby, skladování a převozu kazetové munice a o jejím zničení v souladu se zákonem č. 213/2011 Sb. Tato výhrada se nepromítne v textu tohoto ČOS. ČOS 999902 neřeší odolnost kazetové munice vůči mechanickým vlivům prostředí. V tomto ČOS se stanovují metody zkoušení odolnosti vojenské techniky a materiálu vůči vlivům různých druhů a kombinací mechanických prostředí.

2

Nahrazení standardů (norem)

Tento standard nahrazuje ČOS 999902, 2. vydání, Oprava 1 „Zkoušky odolnosti vojenské techniky vůči mechanickým vlivům prostředí“, který se od data účinnosti tohoto standardu ruší.

3

Souvisící dokumenty

V tomto ČOS jsou normativní odkazy na následující citované dokumenty (celé) nebo jejich části), které jsou nezbytné pro jeho použití. U odkazů na datované citované dokumenty platí tento dokument bez ohledu na to, zda existují novější vydání/edice tohoto dokumentu. U odkazů na nedatované dokumenty se používá pouze nejnovější vydání/edice dokumentu (včetně všech změn). STANAG 4370 STANAG 4375 AECTP-100

AECTP-200

AECTP-230

AECTP-240 AECTP-250

– ENVIRONMENTAL TESTING Zkoušky vlivu prostředí – SAFETY DROP, MUNITION TEST PROCEDURE Postupy testování munice pádovou zkouškou ČOS 130003 „Postupy testování munice pádovou zkouškou“ – ENVIRONMENTAL GUIDELINES FOR DEFENCE MATERIEL Směrnice ke vlivu prostředí na vojenský materiál – ENVIRONMENTAL CONDITIONS Vliv okolního prostředí na vojenskou techniku ČOS 999906 „Vliv okolního prostředí na vojenskou techniku“ – CLIMATIC CONDITIONS Klimatické podmínky ČOS 999933 „Vliv okolního prostředí na vojenskou techniku. Klimatické podmínky“ – MECHANICAL CONDITIONS Mechanické podmínky – ELECTRICAL AND ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENTAL CONDITIONS Podmínky elektrického a elektromagnetického prostředí ČOS 999935 „Vliv okolního prostředí na vojenskou techniku. podmínky elektrického a elektromagnetického prostředí“

5

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 AECTP-300

AECTP-500

AECTP-600

– CLIMATIC ENVIRONMENTAL TESTS Zkoušky vlivu klimatického prostředí ČOS 999905 „Zkoušky odolnosti vojenské techniky vůči klimatickým vlivům prostředí“ – ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENTAL EFFECTS TEST AND VERIFICATION Zkoušky a ověření účinků elektromagnetického prostředí. ČOS 051627 „Zkoušky vojenské techniky v elektrickém a elektromagnetickém prostředí“ – THE TEN STEP METHOD FOR EVALUATING THE ABILITY OF MATERIEL TO MEET EXTENDED LIFE REQUIREMENTS AND ROLE AND DEPLOYMENT CHANGES Desetistupňová metoda hodnocení způsobilosti materiálu vyhovět požadavkům prodloužené doby životnosti a změnám funkce a nasazení ČOS 399007 „Metoda hodnocení způsobilosti vojenského materiálu splnit požadavky na prodloužení životnosti“

POZNÁMKA Ostatní odkazy a souvisící dokumentace (MIL,….) uvedené v jednotlivých kapitolách (zkušebních metodách) mají informativní charakter a nevztahuje se na ně úvodní odstavec v kapitole 3. Jsou ponechány v textu podle originálního dokumentu jako možné zdroje dalších informací a vysvětlení různých postupů a vývoje zkušební metody.

4

Zpracovatel ČOS VOP-026 Šternberk, s.p., divize VTÚPV Vyškov, Ing. Oldřich Fojtík

5

Použité zkratky a značky

Zkratka

Název v originálu

Český název

a aef am ABAQUS

Acceleration a rms (g rms) Gs, Gpeak Není známo

AECTP ALARP

Allied Environmental Conditions and Test Publication As low as reasonably practicable

AR ARP ASAS ASD BPF BH&T

Aspect Ratio Actual Response Profile All Source Analysis System Acceleration Spectral Density Blade Passage Frequency Ballistic Hull and Turret

6

Zrychlení Efektivní hodnota zrychlení Mezní (vrcholové) zrychlení Modulární systém pro řešení statistických problémů a frekvenčních analýz metodou konečných prvků Spojenecká publikace o testování podmínek životního prostředí Tak nízké, jak je rozumné a možné (analýza efektivnosti nákladů) Štíhlostní poměr Profil skutečných odezev Systém hodnocení údajů ze všech zdrojů Spektrální hustota zrychlení Průtočný kmitočet rotorových listů Balistická korba a věž

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 BR CB COTS CSD DAA Def Stan (Def-Stan) DFL DOF DRP DYNA

Není znám Není znám Commercial off-the-shelf Cross Spectral Density Doubly Asymptotic Approximation

ECM EMC EMI EMP ENV ESD ESS ETL F.R.F. FEM FFT FLSC FMEA FS ft

Electronic Countermeasures Electromagnetic Compatibility Electromagnetic Interference Electromagnetic Pulse Upper Limit Energy Spectral Density Environmental Stress Screening Empirical Tolerance Limit Frequency Restricted Function Final Element Method Fast Fourier Transformation Flexible Linear Shaped Charge Failure Modes and Effects Analysis Fourier Spectrum Foot

g gef GAM Grms inch

Acceleration of gravity Acceleration of gravity rms (g rms) Není známo Root-mean-square of Acceleration inch

ISA ISO

International Standard Atmosphere International Organization for Standardization International Test Operations Procedure Pound (pounds)

ITOP lb (lbs) LBSS LCEP LWSM MCF

Defence Standard Distribution-free Tolerance Limit Degree of Freedom Desired Response Profile Není známo

Large Scale Ballistic Shock Simulator Life Cycle Environmental Profile Lightweight Shock Machine Multi Coherence Function 7

Není znám Není znám Komerční výrobek Vzájemná spektrální hustota Dvojitá asymptotická aproximace Obranný standard (V. Británie) Horní nerozložená toleranční mez Stupeň volnosti Profil požadovaných odezev Softwarový program pro nelineární analýzu metodou konečných prvků Elektronická protiopatření Elektromagnetická kompatibilita Elektromagnetická interference Elektromagnetický impulz Horní mez Průměrná spektrální hustota energie Zatížení vlivem prostředí Horní empirická toleranční mez Funkce omezená kmitočtem Metoda konečných prvků Rychlá Fourierova transformace Pružná lineární kumulativní nálož Analýza druhů a následků poruch Fourierovo spektrum Stopa (jednotka délky); 1 ft = 30,47997 cm Tíhové zrychlení Efektivní hodnota tíhového zrychlení Není znám Efektivní hodnota zrychlení Palec (anglická délková jednotka); 1 inch = 25,39978 mm Mezinárodní klimatický standard Mezinárodní organizace pro normalizaci Mezinárodní provozní metoda zkoušení Anglická libra (jednotka hmotnosti); 1 lb = 453,59243 g Balistický rázový simulátor Profil prostředí životního cyklu Lehký rázový stroj Multikoherenční funkce

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 MDF Mild Detonating Fuse

Pomalu detonující bleskovice

MEMA MESA MIF MIL-STD MIMO MPH (mph) MIMO MPH (mph) MWSM NASTRAN

Multi-exciter – Multi-axis Multi-exciter – Single Axis Modal Indicator Function Military Standard Multi-exciter – Multi-output Miles per Hour Multi-exciter – Multi-output Miles per Hour Medium Weight Shock Machine Není známo

NBROR

Narrowband Random-on-random

NCL NES NPL NTL

Normal Confidence Limit Normal Prediction Limit Normal One-sided Tolerance Limit

OASPL Oz

Overall Sound Pressure Level ounce

PC PSD RAF RLDS

Personal Computer Power spectral density Royal Air Force Response Location Distance Scaling Root Mean Square Straight and Level Flight Single Degree of Freedom Source Energy Scaling Service Life Environmental Profiles Sine-on-random Shock Response Spectrum Standardization Agreement Underwater Explosion Wind-up-turn

RMS (rms) S&L SDOF SES SLEP SOR SRS STANAG UNDEX WUT

6

Více budičů – více os Více budičů – jediná osa Modální indikační funkce Vojenský standard (USA) Více budičů – více výstupů Míle za hodinu (jednotka rychlosti) Více budičů – více výstupů Míle za hodinu (jednotka rychlosti) Rázový stroj střední hmotnosti Počítačový program pro modelování a analýzy metodou konečných prvků Úzkopásmové náhodné na širokopásmové náhodné Horní mez normální jistoty Nějaký předpis Horní mez normální předpovědi Horní mez normální jednostranné tolerance Celková úroveň akustického tlaku Unce (jednotka hmotnosti); 1 oz = 28,34953 g Osobní počítač Výkonová spektrální hustota Královské letectvo (V. Británie) Distanční modelování odezvy Efektivní hodnota Přímý a vodorovný let Jeden stupeň volnosti Modelování zdrojové energie Profily prostředí provozního života Sinusová-na-náhodné Spektrum rázové odezvy Standardizační dohoda (NATO) Podvodní výbuch Výkrut

Zkušební metody

AECTP-400 je jedním z pěti dokumentů*), které přejímá STANAG 4370. V procesu přiřazování vlivů vnějšího prostředí konkrétnímu materiálu se AECTP-400 nepoužívá samostatně, ale ve spojení s dalšími AECTP, které jsou zavedeny do systému českých obranných standardů. Tento proces zajišťuje, že materiál je navržen, konstruován, vyvíjen

8

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 a zkoušen podle požadavků, které jsou přímo odvozeny od očekávaných podmínek skutečného použití. Zvlášť důležité je používat dokument AECTP-400 spolu s dokumentem AECTP-100, který obsahuje strategii, plánování a realizaci úkolů v oblasti působení vlivů vnějšího prostředí a s dokumentem AECTP-200 (230, 240 a 250), který podává informace o charakteristikách vnějšího prostředí a poskytuje návod pro výběr zkušebních metod. Zkušební metody, uvedené v tomto standardu (tj. v ČOS 999902) spolu s dalšími poznatky, by měly zabezpečit základní úroveň poznání, která poslouží k dostatečnému (přiměřenému) navržení a ověření odolnosti materiálu vůči specifickým účinkům mechanického prostředí. Je nutno vzít v úvahu, že zkušební metody vždy pouze imitují účinky závažných vlivů vnějšího prostředí a nemohou být přesnou kopií skutečných vnějších podmínek. Pokud je to možné, používají se pro zamýšlené aplikace limity. Kde jsou dostupné naměřené údaje, je doporučeno pro stanovení náročnosti zkoušek používat tyto údaje. Zkušební metody AECTP-400 (tedy zkušební metody uvedené v tomto ČOS) zahrnují mechanické vlivy vnějšího prostředí, a to jak samostatně, tak v kombinaci s ostatními vlivy, např. s klimatickými vlivy prostředí, obsaženými v dokumentu AECTP-300. Aplikace kombinovaných vlivů prostředí je závažná a často působící oblast vlivů vnějšího prostředí, ve které můžeme očekávat poruchy vlivem potenciálních vzájemně působících účinků. Zkušební metody v tomto standardu vyjadřují současný stav metodologie ve zkušebnictví. Tento stav není vyčerpávající a bude upravovaný tak, jak se další metody budou vyvíjet. Nepředpokládá se, že je nutné použít všechny zkoušky na veškerou techniku, je ale nutné zkoušky vybrat podle charakteru a podmínek provozu konkrétního zařízení. Při zpracovávání programu zkoušek je třeba brát v úvahu plánovaný životní cyklus materiálu a změny v odolnosti materiálu, způsobené dlouhotrvajícím vystavením materiálu různým mechanickým prostředím. Podmínky vlivu vnějšího prostředí mají být také přizpůsobeny základně (nosiči), na které je materiál uložen. Návody pro použití těchto aspektů a informace o charakteristikách prostředí jsou uvedeny v dokumentu AECTP-200 (230, 240, 250). Směrnice pro plánování a realizaci úkolů v oblasti působení vlivů vnějšího prostředí jsou stanoveny v dokumentu AECTP-100. Tento standard nebyl rozpracován výslovně k tomu, aby pokryl následující aplikace, ale v některých případech se mohou použít: a. b. c. d. e.

účinky na výzbroj jiné než elektromagnetický impulz (EMP); zkoušky bezpečnosti munice zahrnující neobvyklá prostředí; zkoušení balení; vhodnost oděvů nebo dílů z tkanin určených pro vojenské použití; metody a postupy vyhodnocování zatížení vlivem prostředí (ESS).

Zkušební metody stanovené pro oblast zkoušení odolnosti vojenské techniky vůči mechanickým vlivům prostředí jsou popsány v následujících kapitolách 7 až 28.

9


(VOLNÁ STRANA)

10


7

METODA 401 – VIBRACE OBSAH

7.1

Strana

ROZSAH PLATNOSTI.......................................................................................... 13

7.1.1 Účel .......................................................................................................................... 13 7.1.2

Použití....................................................................................................................... 13

7.1.3

Omezení.................................................................................................................... 13

7.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ .................................................................................. 13

7.2.1

Vlivy prostředí ............................................................................................................................ 13

7.2.2

Využití naměřených údajů………………………………………………….………. 13

7.2.3

Posloupnost ............................................................................................................... 14

7.2.4 Výběr zkušebních postupů ....................................................................................... 14 7.2.5 Druhy vibrací ........................................................................................................... 14 7.2.6

Strategie řízení a možnosti volby .................................................................. ..….. 18

7.2.7

Provoz materiálu............................................................................................. ..…..19

7.3

NÁROČNOSTI .............................................................................................. ..…..20

7.3.1

Všeobecná ustanovení .......................................................................................…..20

7.3.2

Pomocný odhad ...................................................................................................... 20

7.3.3

Antivibrační systém ................................................................................................ 20

7.3.4

Subsystémy............................................................................................................. 20

7.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 20

7.4.1

Povinné ..................................................................................................................... 20

7.4.2 Jsou-li požadované ................................................................................................... 21 7.5

PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ............................................................. 21

7.5.1

Tolerance a souvisící charakteristiky........................................................................ 21

7.5.2

Podmínky pro instalaci zkoušeného objektu ........................................................... 24

7.5.3

Příprava zkoušky ..................................................................................................... 26

7.5.4

Postupy..................................................................................................................... 26

7.6

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ....................................................... 28

7.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY .......................................................... 28

11


Přílohy Příloha 7A Příloha 7B Příloha 7C

VIBRACE KOLOVÉHO VOZIDLA – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY …………………….…………………………. 30 VIBRACE PÁSOVÉHO VOZIDLA – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………………………………. 40 VIBRACE LETOUNŮ - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………………………………………………... 50

Příloha 7D

VIBRACE VRTULNÍKU (LETADLA S ROTUJÍCÍMI KŘÍDLY) SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ……………... 70

Příloha 7E

OBECNÉ VIBRACE - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………………………………………………. 78

12

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.1

ROZSAH PLATNOSTI

7.1.1 Účel Účelem této metody zkoušení je reprodukovat účinky vibračních prostředí vznikajících poblíž systémů, subsystémů a zařízení, dále nazývaných „materiál“, za předepsaných provozních podmínek. 7.1.2 Použití Tato metoda zkoušení je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou schopnost odolat předepsanému vibračnímu prostředí bez nepřijatelného znehodnocení svých funkčních nebo konstrukčních charakteristik. AECTP-100 a 240 poskytují další směrnice pro výběr metody zkoušení pro specifické vibrační prostředí. 7.1.3 Omezení Někdy není možné simulovat určitá skutečná provozní vibrační prostředí, protože omezení daná přípravky nebo fyzikálními možnostmi mohou zabránit uspokojivé aplikaci vibračních buzení na zkoušený objekt. 7.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ

7.2.1 Vlivy prostředí Následující seznam není všezahrnující, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou objevit, pokud je materiál vystaven vibračnímu prostředí: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j.

mechanické poškození vodičů; uvolňování upevňovacích prvků; přerušené elektrické spoje; vzájemný kontakt a krátké spojení elektrických součástek; deformace těsnění; únava materiálu (konstrukce a součástek); optické vychýlení; tvorba trhlin a prasklin; uvolňování částic nebo dílů, které se mohou usazovat v obvodech nebo ústrojích; nadměrný elektrický šum.

7.2.2 Využití naměřených údajů Kde je to účelné, doporučuje se naměřené údaje o vibračních polích využít pro odvození úrovní zkoušení. Obzvlášť důležité je použít údaje o polích tam, kde je záměrem dosáhnout přesnou simulaci. Dostačující údaje je žádoucí získat k přiměřenému popisu podmínek pro hodnocení vlivů na materiál v každé fázi LCEP. Vzorová velikost měřených dat se považuje za minimum dostačující k vysvětlení rozptylu dat vzniklého následkem doby a podmínek přepravy, nosnosti, provozního personálu a podmínek provozního prostředí.

13

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.2.3 Posloupnost Účinky vibrací mohou ovlivňovat funkční charakteristiku materiálu tehdy, je-li materiál zkoušen v jiných podmínkách prostředí, jako je teplota, vlhkost, tlak, elektromagnetismus apod. Je nezbytné, aby materiál, který je pravděpodobně citlivý na kombinaci různých prostředí, se zkoušel současně v příslušných kombinacích. Pokud se usoudilo, že konfigurovat kombinovanou zkoušku není nezbytné nebo účelné a pokud se požaduje ověřit účinky vibrací společně s jinými prostředími, doporučuje se provést postupně jednotlivé zkoušky v příslušných podmínkách různých prostředí. Při stanovování pořadí zkoušek se doporučuje vzít v úvahu Profily prostředí provozního života (Service Life Environmental Profiles) - pořadí zkoušek musí být kompatibilní. Pokud přetrvávají nějaké pochybnosti týkající se pořadí zkoušek, potom jakékoli zkoušení vibrací se doporučuje provést jako první. 7.2.4 Výběr zkušebních postupů Výběr zkušebních postupů je určován mnoha faktory včetně provozního vibračního prostředí a druhu materiálu. Těmito a dalšími faktory se zabývají všeobecné požadavky v AECTP-100 a definice prostředí v AECTP-240. Tato metoda zkoušek obsahuje čtyři postupy : Postup I Postup II Postup III Postup IV

Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem Sinusové vibrace s pevným kmitočtem Náhodné vibrace (složené vibrace) Náhodné vibrace (podvěsy)

Tabulka 1 poskytuje matici pro výběr postupu zkoušek jako funkce instalace a druhu prostředí. Materiál může být vystaven více než jednomu vibračnímu prostředí. Například materiál instalovaný v letadle bude vystaven jak přepravnímu prostředí, tak prostředí vyvolanému letadlem. V takových případech se může požadovat, aby se materiál zkoušel více než jedním postupem. 7.2.5 Druhy vibrací V následujících článcích je uveden stručný popis každého druhu vibrací, které se mohou použít v postupech I až IV. 7.2.5.1 Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem se skládají ze sinusového pohybu, jehož kmitočet se mění specifikovanou rychlostí rozmítání v určitém kmitočtovém rozsahu. Amplituda pohybu se může také měnit v celém kmitočtovém rozsahu. Tento druh vibrací se vztahuje na prostředí, kde je materiál vystaven v první řadě vibracím periodické povahy. Může se aplikovat také tam, kde by se měla posoudit únava materiálu.

14

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Náročnost sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem je definována následujícími parametry: • • •

profilem amplitud a kmitočtů; intenzitou rozmítání a typem rozmítání; dobou trvání zkoušky.

7.2.5.2 Sinusové vibrace s pevným kmitočtem Sinusové vibrace s pevným kmitočtem se vztahují na řadu materiálů vystavených pevným a známým kmitočtům. Také se může týkat rychlé akumulace změn zatížení za účelem určení únavových jevů. Náročnost sinusové vibrace s pevným kmitočtem je definována následujícími parametry: • • •

amplitudou (amplitudami) vibrací; kmitočtem sinusoid(y); dobou trvání zkoušky.

7.2.5.3 Širokopásmové náhodné vibrace Širokopásmové náhodné vibrace ukazují okamžité úrovně zrychlení s jmenovitým Gaussovým rozdělením v časové oblasti. Spektrální úrovně mohou být konstantní nebo tvarované v širokém frekvenčním rozsahu. Těmto podmínkám bude pravděpodobně někdy během svého provozního života vystavena většina materiálu. Náročnost širokopásmových náhodných vibrací je definována následujícími parametry: • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení (ASD); rozsahem zkušebních kmitočtů; úplnou efektivní hodnotou zrychlení (aef) ve zkušebním kmitočtovém rozsahu; dobou trvání zkoušky.

7.2.5.4 Úzkopásmové náhodné vibrace s pevným kmitočtem Úzkopásmové náhodné vibrace s pevným kmitočtem mají svou spektrální amplitudu omezenou v rámci úzkého kmitočtového pásma. Mohou se použít pro zobrazení vibrací, které jsou periodické, ale ne nevyhnutelně sinusové. Náročnost úzkopásmových náhodných vibrací o stálém kmitočtu je definována následujícími parametry: • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení (ASD); rozsahem zkušebních kmitočtů; úplnou efektivní hodnotou zrychlení (aef) ve zkušebním kmitočtovém rozsahu; dobou trvání zkoušky.

7.2.5.5 Úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem Úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem jsou definovány jako úzké pásmo náhodných vibrací, které se rozmítají ve vymezeném kmitočtovém rozsahu.

15

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Náročnost úzkopásmových náhodných vibrací s rozmítaným kmitočtem je definována následujícími parametry: • • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení úzkého pásma; rozsahem rozmítaných kmitočtů; úplnou efektivní hodnotou zrychlení (aef), úroveň úzkého pásma (pásem); intenzitou a typem rozmítání; dobou trvání zkoušky.

7.2.5.6 Sinusové vibrace o stálém kmitočtu na širokopásmové náhodné vibraci Sinusové vibrace o stálém kmitočtu na širokopásmové náhodné vibraci jsou definovány jako jedna nebo více sinusoid o stálém kmitočtu superponovaných na širokopásmové náhodné vibraci. Tam, kde je předepsáno několik hostitelských platforem, mohou být typičtější sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem nebo úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmové vibraci. Náročnost složených vibrací skládajících se ze sinusového prvku (prvků) o stálém kmitočtu na širokopásmovém náhodném vibračním pozadí je definována následujícími parametry: • • • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení širokopásmové náhodné vibrace; rozsahem zkušebních kmitočtů širokopásmové náhodné vibrace; úplnou efektivní hodnotou zrychlení (aef) širokopásmového náhodného spektra v rozsahu zkušebních kmitočtů; amplitudou (amplitudami) sinusoidy (sinusoid); kmitočtem sinusoidy (sinusoid); dobou trvání zkoušky.

7.2.5.7 Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci jsou definovány jako jedna nebo více sinusoid rozmítaných přes kmitočtový rozsah a superponovaných na náhodné vibraci. Náročnost složených vibrací skládajících se ze sinusového prvku (prvků) s rozmítaným kmitočtem na pozadí náhodné vibrace je definována následujícími parametry: • • • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení širokopásmové náhodné vibrace; rozsahem zkušebních kmitočtů širokopásmové náhodné vibrace; úplnou efektivní hodnotou zrychlení (aef) širokopásmové náhodné vibrace v rozsahu zkušebních kmitočtů; profilem (profily) amplitudy (amplitud) a kmitočtu sinusoid; intenzitou a typem rozmítání; dobou trvání zkoušky.

16

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 TABULKA 1 – Výběr postupů vibračních zkoušek Prostředí Přeprava

Platforma

Loď Indukovaný úkol

Kategorie

Vozidlo Kolový nákladní automobil Přeprava kolovými vozidly Vozidlo s rozměrným nákladem Letadlo

Železnice Vozidlo

Letadlo Letadlové podvěsy

Proudové Vrtulové Vrtulník Hladinová Ponorka Vlak Taktické kolové Jednonápravový přívěs Pásové Proudové Vrtulové Vrtulník Proudové Proudové Vrtulové Vrtulník

Řízené střely Integrita Vývoj

Popis materiálu

Taktické

Motory Proudové Všechny Minimální požadavek Všechny Konstrukční nástroj

401 Postup zkoušky

Materiál jako III upevněný náklad Materiál volně Viz Metoda ložený 406 Upevněné Viz Metoda rozměrné sestavy, 408 skříně Materiál v letounu I, II, III jako upevněný I, II, III náklad I, II, III Materiál na lodi jako I, II, III upevněný náklad I, II, III Materiál jako náklad I, II, III Materiál na III vozidlech jako upevněný náklad III III Materiál instalovaný I, II, III v letadlech a jako I, II, III náklad I, II, III Montované podvěsy I, II, III V podvěsech I, II, III Montovaný/instaloI, II, III vaný v podvěsech Montovaný/instaloI, II, III vaný v podvěsech Montovaný/instalo- I, II, III, IV vaný ve střelách (volný let) Instalovaný na I, II, III Materiál blízko I, II, III izolátorů První prototypová I, II, III, IV nebo konstrukční zkouška

METODA 401 Postupy vibračních zkoušek: Postup I Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem Postup II Sinusové vibrace s pevným kmitočtem Postup III Náhodné vibrace (složené vibrace) Postup IV Náhodné vibrace (podvěsy)

17

Obrázek nebo tabulka 1 —

9, 10 8 15 Tab. 10 Tab. 10 18 2 3 4 až 7 9 až 11 6 15 12 13 6 16

14 — —

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.2.5.8 Úzkopásmové náhodné vibrace s pevným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci Úzkopásmové náhodné vibrace s pevným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci jsou definovány jako jedna nebo více úzkých pásem náhodné vibrace superponované na širokopásmové náhodné vibraci. Tento druh vibrace je v podstatě shodný s výše popsanou širokopásmovou náhodnou vibrací. Náročnost složených vibrací úzkopásmové náhodné složky (složek) o pevném středním kmitočtu superponované na pozadí širokopásmové náhodné vibrace je definována následujícími parametry: • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení širokopásmové náhodné vibrace; rozsahem zkušebních kmitočtů; spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení úzkopásmové náhodné vibrace; efektivní hodnotou zrychlení (aef) v rozsahu zkušebních kmitočtů; dobou trvání zkoušky.

•

7.2.5.9 Úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci Úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmové náhodné vibraci jsou definovány jako jedno nebo více úzkých pásem náhodné vibrace rozmítané přes kmitočtový rozsah a superponované na pozadí širokopásmové náhodné vibrace. Náročnost složené rozmítané úzkopásmové náhodné vibrace superponované na pozadí širokopásmové náhodné vibrace je definována následujícími parametry: • • • • • • •

spektrálním profilem spektrální hustoty zrychlení širokopásmové náhodné vibrace; rozsahem zkušebních kmitočtů; spektrálními profily spektrální hustoty zrychlení úzkopásmové náhodné vibrace; rozsahem rozmítaného kmitočtu; intenzitou a typem rozmítání; efektivní hodnotou zrychlení (aef) v rozsahu zkušebních kmitočtů; dobou trvání zkoušky.

7.2.6 Strategie řízení a možnosti volby 7.2.6.1 Strategie Vibrační buzení je regulováno v určených mezích snímáním vibračního pohybu zkoušeného objektu v určených místech. Tato místa mohou být v upevňovacích bodech zkoušeného objektu nebo v jejich těsné blízkosti (řízený vstup) nebo na určených místech zkoušeného objektu (řízená odezva). Vibrační pohyby se mohou snímat v jednom místě (jednobodové řízení) nebo na několika místech (vícebodové řízení). Strategie řízení bude předepsána ve Směrnici pro zkoušku. Ale je třeba poznamenat, že by měla být ovlivněna: • • •

výsledky předběžných vibračních měření uskutečněných na materiálu a jeho upevnění; respektováním specifikace zkoušek v rámci odchylek podle článku 7.5.1; kapacitou zkušebních zařízení.

18

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Vzhledem k možnosti kolísání kmitočtu je nutné při provádění sinusové „rezonanční prodlevy“ se stálým kmitočtem vyzkoušet, že kmitočet je neustále nastaven tak, aby se zajistila maximální odezva. Jsou dostupné dvě metody: • •

pátrat po maximální dynamické odezvě; udržovat fázi mezi řídícími a snímacími body.

7.2.6.2 Volba jednobodového řízení Tato volba se může použít, pokud předběžná vibrační měření ukazují, že vstupy do zkoušeného objektu jsou obyčejně sobě rovné v každém upevňovacím místě nebo pokud jeden kontrolní snímač zrychlení přesně zobrazuje průměr vstupů v každém upevňovacím místě. Jediný řídící bod se vybírá: • • •

buď ze všech upevňovacích míst; nebo z významných bodů z pohledu odezvy zkoušeného objektu; nebo takovým způsobem, který zajistí nejlepší možné řešení pro dosažení tolerancí v místech upevnění.

7.2.6.3 Volba vícebodového řízení (průměr) Tato volba se může použít, pokud předběžná vibrační měření ukazují, že vstupy do zkoušeného objektu se výrazně mění mezi upevňovacími místy. Řídící body, obvykle dva nebo tři, se vyberou s použitím stejných kritérií uvedených v článku 7.2.6.2 pro volbu jednobodového řízení. Ale řízení pro: • •

náhodné - bude založeno na průměru ASD vybraných řídících bodů; sinusové - bude založeno na průměru vrcholových hodnot odezev ve vybraných řídících bodech.

7.2.6.4 Volba vícebodového řízení (maximum) Tato volba se může použít, pokud odezvy nepřesahují dané hodnoty, ale je potřeba dávat pozor na to, aby nedošlo k nedokonalému odzkoušení. Výsledky předběžných měření vibrací se používají pro pomoc při definování těch řídících bodů na zkoušeném objektu, ve kterých se vyskytují maximální reakční pohyby. Řídící body, obvykle dva nebo tři, se vyberou s použitím stejných kritérií uvedených v článku 7.2.6.2 pro volbu jednobodového řízení. Ale řízení pro: • •

náhodné - bude založeno na maximální spektrální odezvě v kterémkoli z vybraných řídících bodů; sinusové - bude založeno na maximální vrcholové odezvě v kterémkoli z vybraných řídicích bodů.

7.2.7 Provoz materiálu Zkoušku se doporučuje provést s materiálem v provozním režimu předepsaném ve Směrnici pro zkoušku nebo v příslušné specifikaci zkoušení. Specifikace zkoušení může vyžadovat provoz, sledování výkonu a zdokumentování elektrických, mechanických, hydraulických nebo dalších systémů během vibračních zkoušek.

19


NÁROČNOSTI

7.3.1

Všeobecná ustanovení

Pokud je to účelné, úrovně a doba trvání zkoušek se stanoví s využitím projektovaných profilů provozního použití a dalších důležitých a dosažitelných dat. Pokud nejsou data dostupná, musí se výchozí náročnost zkoušek vyhledat v příloze 7A; tato náročnost se doporučuje použít v kombinaci s příslušnými informacemi uvedenými v AECTP-240. Tyto náročnosti by se měly považovat za výchozí hodnoty až do získání měřených dat. Kde je to potřebné, mohou se tyto náročnosti v pozdější etapě doplnit k datům získaným přímo z programu měření prostředí. 7.3.2 Pomocný odhad Je nutné vzít na vědomí, že vybrané zkoušky nemohou být dostačující simulací úplného prostředí, a proto tedy pro doplnění výsledků zkoušek může být potřebný pomocný odhad. 7.3.3 Antivibrační systém Materiál určený pro použití s antivibračním systémem se doporučuje běžně zkoušet s umístěnými antivibračními vložkami. Není-li účelné provádět vibrační zkoušku s příslušnými antivibračními vložkami nebo je-li dynamická charakteristika instalace materiálu velmi proměnlivá (například teplotně závislá) doporučuje se zkoušku provést bez antivibračních vložek v modifikované náročnosti stanovené ve Směrnici pro zkoušku. V případě, že by nepřetržitá vibrační zkouška mohla způsobit nereálné zahřívání zkoušeného objektu nebo antivibračních vložek, doporučuje se buzení přerušovat na dobu a v intervalech stanovených ve Směrnici pro zkoušku. 7.3.4 Subsystémy Jestliže je to plánem zkoušek určeno, subsystémy materiálu se smí zkoušet odděleně. Subsystémy se mohou vystavit rozdílným vibračním úrovním. V tomto případě by Směrnice pro zkoušku měla určovat zkušební úrovně zvlášť pro každý subsystém. 7.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU

7.4.1 Povinné: a. b. c. d. e. f. g.. h. i.. j. k.. l.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; druh zkoušky (vývojová, schvalovací atd.); orientace zkoušeného objektu ve vztahu k osám zkoušení; zda a kdy se mají provést provozní ověření; pro účely výchozího a konečného ověření upřesnit, zda se mají provádět na zkoušeném objektu naistalovaném na zkušebním zařízení; další důležité údaje požadované k provedení zkoušky a provozních ověření; strategie řízení vibrací; sledovací a kontrolní body nebo postup výběru těchto bodů; doba kondicionování; použití nebo nepoužití antivibračních prostředků; stanovení náročnosti zkoušky;

20

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 m. udání kritérií poruchy; n. v případě rozměrného zkoušeného objektu nebo složitého upevňování činitele pro kontrolu překročení tolerancí; o. jakékoli další podmínky prostředí, ve kterých se má provádět zkoušení, jestliže jsou jiné než standardní laboratorní podmínky. 7.4.2 Jsou-li požadované: a. b. c. d. 7.5

konkrétní charakteristické znaky zkušební sestavy (vibrátor, upevnění, propojení atd.); účinek gravitace a vyplývající opatření; hodnota tolerovaného rušivého magnetického pole; tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 7.5.1.

PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ

7.5.1 Tolerance a souvisící charakteristiky 7.5.1.1 Sinusové vibrace Je žádoucí, aby zkušební zařízení bylo schopné excitovat materiál způsobem určeným ve Směrnici pro zkoušku. Pohyb by měl být sinusový a takový, aby se upevňovací body zkoušeného objektu pohybovaly podstatně ve fázi s osou buzení a rovnoběžně s ní. Sinusové tolerance a souvisící charakteristiky stanovené dále v tabulce 2 (sinusové tolerance) se doporučuje používat a kontrolovat s nainstalovaným zkoušeným objektem. Pouze za výjimečných okolností by Směrnice pro zkoušku měla stanovit odlišné tolerance. Celý řídící systém zkoušení by neměl produkovat nejistoty překračující jednu třetinu tolerancí uvedených v tabulce 2. Tolerance spojené s parametry náročnosti zkoušky se nesmí k nadměrnému nebo naopak nedostatečnému zkoušení zkoušeného objektu.

používat

Jestliže nejsou tolerance dodrženy, doporučuje se zjištěné rozdíly zaznamenat ve zprávě ze zkoušek.

21

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 TABULKA 2 – Sinusová vibrační zkouška - tolerance Parametr

Tolerance +/- 0,05 Hz od nuly do 0,5 Hz +/- 10 % od 0,5Hz do 5Hz +/- 0,5 Hz od 5 Hz do 100 Hz +/- 0,5 % nad 100Hz

Kritické kmitočty (viz pozn. 1)

Charakteristické kmitočty zkušebního profilu (viz pozn. 2)

+/- 0,05 Hz od nuly do 0,25 Hz +/- 20 % od 0,25 Hz do 5 Hz +/- 1 Hz od 5 Hz do 50 Hz +/- 2 % nad 50 Hz

Rozmítaná frekvence (viz pozn. 3)

+/- 10 %

Základní amplituda vibrace (výchylka, rychlost, zrychlení)

+/- 15 % u řídícího signálu +/- 25 % v upevňovacích bodech až do 500 Hz +/- 50 % v upevňovacích bodech nad 500 Hz

Rozdíl mezi nefiltrovaným signálem a filtrovaným signálem zrychlení (viz pozn. 4)

+/- 5 % na úrovních efektivní hodnoty zrychlení

Příčný pohyb v upevňovacích bodech

< 50 % z pohybu po určené ose až do 500 Hz < 100 % nad 500 Hz (ve zvláštních případech, např. u malých zařízení, může být příčný pohyb příslušně omezen na 25 % a 50 %)

Doba trvání zkoušky

+/- 5 %

POZNÁMKY k tabulce 2: 1

Kritické kmitočty jsou kmitočty, v nichž: • selhání zkoušeného objektu nebo jeho nestabilní výkon jsou způsobeny účinky vibrací; • se vyskytnou mechanické rezonance a další účinky odezev, jako například odskok kontaktů.

2

Charakteristické kmitočty jsou: • kmitočtové limity rozmítaného kmitočtového pásma; • přechodné kmitočty profilu zkoušení.

3

Pokud není jinak stanoveno, mají být vibrace spojité s exponenciální změnou v rytmu jedné oktávy za minutu.

4

5% tolerance signálu odpovídá distorzi 32 % po využití vzorce:

d=

√ atot2 – a12

x 100

a1

kde: a1 = efektivní hodnota zrychlení na řídící frekvenci; atot = celková efektivní hodnota aplikovaného zrychlení (vč. hodnoty a1).

22

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.5.1.2 Náhodné vibrace Zkušební zařízení by mělo být schopné excitovat zkoušený objekt do podmínek náhodných vibrací stanovených ve Směrnici pro zkoušku. Pohyb vyvolaný náhodnou vibrací by měl být takový, aby se upevňovací body zkoušeného objektu pohybovaly v podstatě rovnoběžně s osou buzení. V těchto podmínkách amplitudy pohybu mohou projevit normální rozložení. Tolerance stanovené dále v tabulce 3 se doporučuje používat a kontrolovat s nainstalovaným zkoušeným objektem. Vzhledem k tomu, že čas zpětné vazby závisí na počtu stupňů volnosti, na analýze a přenosových pásmech, je důležité zvolit tyto parametry tak, aby se mohly dosáhnout zkušební tolerance a přesnost řízení. Pokud je to možné, shodné pásmo analýzy se doporučuje použít jak pro řízení, tak pro sledování. Jestliže to není možné, přiměřené meze se mají stanovit k výsledkům sledovací analýzy. Pro zkoušky rozmítaných úzkopásmových náhodných vibrací mohou být tolerance na rozmítaných složkách, kdekoli je to možné, stejné jako pro širokopásmové náhodné složky. Avšak v některých rozmítaných kmitočtech nelze tyto tolerance dosáhnout. Proto musí být toleranční požadavky pro tyto složky stanoveny ve Směrnici pro zkoušku. Celý řídící systém zkoušení včetně kontroly, obsluhy, záznamů atd. by neměl produkovat nejistoty překračující jednu třetinu tolerancí uvedených v tabulce 3. Tolerance spojené s parametry náročnosti zkoušky se nesmí používat k nadměrnému nebo naopak nedostatečnému zkoušení zkoušeného objektu. Jestliže nejsou tolerance dodrženy, doporučuje se zjištěné rozdíly zaznamenat ve zprávě ze zkoušek. TABULKA 3 – Tolerance při zkoušce náhodných vibrací Parametr

Tolerance

Počet (n) nezávislých statistických stupňů volnosti (DOF) pro řízení určité spektrální hustoty zrychlení (ASD)

n>100

Efektivní hodnota zrychlení aef amplitudy měřené v řídícím bodu na ose zkoušení

+/- 10 % z předvolené efektivní hodnoty

Maximální místní odchylka amplitudy řídicí ASD ve vztahu k předepsané ASD (viz pozn. 1 )

+/- 3 dB pod 500 Hz +/- 6 dB nad 500 Hz

Maximální odchylka hodnoty aef v upevňovacích bodech na ose zkoušení

+/- 25 % z předvolené efektivní hodnoty

ASD měřená se stejnými stupni volnosti jako na ose zkoušení, podél dvou příčných směrů

Méně než 100 % z předepsané ASD řídicího bodu

Amplitudové rozdělení okamžitých hodnot náhodné vibrace měřené v řídicím bodu (viz pozn. 2)

Nominálně Gaussovo

Intenzita rozmítání kmitočtu (viz pozn. 2)

+/- 10 %


+/- 5 %

23

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 POZNÁMKY k tabulce 3: 1 Součet jednotlivých hodnot mimo tolerovanou šířku pásma musí být maximálně 5 % z celkové zkušební řídicí šířky pásma. 2 Rozdělení by mělo obsahovat všechny jevy až do 2,7 standardních odchylek, kdežto jevy větší než 3 standardní odchylky se doporučuje udržovat v minimu. Pouze za výjimečných okolností by se mohly ve Směrnici pro zkoušku stanovit odlišné tolerance. 3 Pokud není jinak stanoveno, mají být vibrace spojité s exponenciální rychlostí rozmítání jedné oktávy za minutu. 7.5.1.3 Složené vibrace Na problémy v systému řízení můžeme narazit, když vystavíme zkoušený objekt složené vibraci takového druhu, jaký je popsán v článcích 7.2.5.6, 7.2.5.7 a 7.2.5.8. S některými řídicími systémy je možné blíže určit nekompatibilní rozmítané frekvence a strategie řízení (statistické stupně volnosti a počet řídících bodů). V takových případech může řídicí systém bez varování provádět zkoušku nesprávně v tom, že rozmítání možná nebude dokončené nebo dojde k překročení tolerancí. Navíc na problémy v řízení a výkonu se může narazit u zkoušky „úzkopásmové náhodné na náhodné“ (NBROR) na elektrodynamických zkušebních soustavách, které znemožňují dosáhnout celkový jmenovitý objem výstupní síly. Proudová a napěťová omezení vibračního zesilovače během zkoušek NBROR mohou zabránit dosažení plného výkonu budiče. Je vhodná redukce silového výkonu zkušební soustavy na jednu třetinu až jednu polovinu z charakteristik aef daných výrobcem v závislosti na zkušebním zařízení, velikosti zkušebního zatížení a charakteristice zatěžovací rezonance. Schopnost vibračního zkušebního zařízení a řídicího systému provést zkoušku tak, jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku, se doporučuje ověřit před zahájením zkoušky. Jakékoli odchylky od Směrnice pro zkoušku se musí uvést v protokolu o zkoušce. 7.5.2 Podmínky pro instalaci zkoušeného objektu 7.5.2.1 Všeobecná ustanovení Zkoušený objekt může být různý od součástí materiálu až po konstrukční sestavy obsahující několik rozdílných podskupin. V důsledku toho je třeba u instalačních postupů vzít v úvahu následující: • upevnění zkoušeného objektu má simulovat skutečné provozní montážní upevnění (včetně antivibračních vložek a utahovacího momentu, je-li to vhodné); • veškeré spoje (vodiče, potrubí atd.) se doporučuje instalovat tak, aby na zkoušený objekt přenášely podobné zatížení a namáhání jako při provozu. Doporučuje se zvážit také následující: • možnost buzení zkoušeného objektu současně podél několika os použitím více než jednoho generátoru vibrací; • rezonance materiálu; • směr gravitace nebo zatížení (zařízení, antivibrační vložky atd.) se musí vzít v úvahu při korekci nebo při odpovídající simulaci.

24

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.5.2.2 Uspořádání zkoušky Pokud není stanoveno jinak, doporučuje se zkoušení uskutečnit postupně ve třech vzájemně kolmých osách se zkoušeným objektem orientovaným jako v normálním provozu. Zkoušený objekt by se měl napevno připevnit přímo k vibrátoru s využitím běžného způsobu jeho připevňování a vhodných přípravků. Tuhost montážního přípravku má být taková, aby jeho indukované vlastní frekvence byly co nejvyšší a neinterferovaly s odezvou zkoušeného objektu. Pro větší materiálové celky může být eventuálně zkoušený objekt odpružený od nosné konstrukce. V tomto případě se musí zkouška uspořádat tak, aby módy tuhého tělesa (posun a rotace) byly nižší než nejnižší zkušební kmitočty. Vibrace musí být přenášeny prostřednictvím tyče nebo vhodného montážního přípravku z vibrátoru do relativně tuhého, konstrukčně podepřeného bodu na povrchu zkoušeného objektu. Kontrolní přístroje se doporučuje instalovat tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku nebo jejich umístění a připevnění určit v souladu s postupem obsaženým ve Směrnici pro zkoušku. Montážní přípravek by měl buzení do zkoušeného objektu aplikovat tak, aby simulovalo co nejpřesněji vibrace přenášené v provozu. 7.5.2.3 Zvláštní instalace Je možné použít následující instrukce: a.

Materiál přepravovaný jako upevněný náklad:  Bezpečně připevněte zkoušený objekt v jeho přepravním uspořádání na

vibračním montážním přípravku nebo stole s použitím zadržovacích a upevňovacích prostředků stejného typu, jako se používají při skutečné přepravě. Doporučuje se zkoušení provádět s využitím typických stohovacích uspořádání. Buzení by se mělo aplikovat přes všechny reprezentativní osy. Materiál se běžně v tomto režimu neprovozuje. b.

Materiál přepravovaný jako vnější náklad letadly:  Kde je to účelné, doporučuje se zkoušení provádět se závěsnými oky

v normální přepravní poloze. Zavěste podvěs z nosné konstrukce prostřednictvím jeho běžných závěsných ok, háků a příčných výztuh, které simulují provozní montážní zařízení.  Podvěs může být eventuálně napevno připevněn přímo k budicímu zařízení za použití jeho normálních závěsných ok a vhodného montážního přípravku.  U obou metod (kde je to vhodné) se musí odpalovací kolejnice použít jako součást zkušební sestavy.  Přístrojové vybavení pro sledování vibrační odezvy podvěsu se doporučuje namontovat na nejméně dva relativně tuhé body nebo prstence uvnitř podvěsu jako například v příďové a záďové sekci. Pro podvěsy jako jsou pumy s nespojitými ocasními kužely se doporučuje upevňovací bod v zádi zvolit na nejvyšší části zádi hlavního tělesa podvěsu. V každém místě je žádoucí nainstalovat dva snímače zrychlení, jeden ve vertikální a druhý v příčné rovině. Podélný směr je rovnoběžný s osou podvěsu, svislý směr je definován jako kolmý k podélné ose a obsažený v rovině procházející závěsnými oky. 

25

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 c.

Materiál instalovaný na lodích. Materiál se doporučuje namontovat v jeho normální sestavě s běžným tlumičem rázů a vibrací používaným během celé zkoušky.

7.5.3

Příprava zkoušky

7.5.3.1 Kondicionování před zkouškou Zkoušený objekt se doporučuje stabilizovat na jeho výchozí klimatické a jiné podmínky tak, jak určuje Směrnice pro zkoušku. Celková doba trvání expozice materiálu teplotním kondicionováním pro program zkoušek by měla být menší než doba odhadované životnosti jakékoli komponenty materiálu. Celková doba expozice musí být stanovena jako součet doby předběžného kondicionování, každé mimoprovozní doby a skutečné doby laboratorních zkoušek. Celková doba expozice větší než mez životnosti materiálu může vyvolat zrychlený režim závad materiálu nebo znehodnocení materiálu, což nesouvisí se simulovanými podmínkami zkoušení vlivu prostředí. Především se doporučuje postupovat opatrně při zkoušení energetických nebo chemicky reagujících materiálů, které degradují při zvýšené teplotě. Pro určení celkové doby expozice je potřebná konzultace s odborníkem na zkušební programy v každé fázi zkoušení vlivu prostředí mechanického, klimatického a elektrického a nějaký další mimoprovozní čas před závěrečnými provozními nebo výkonovými ověřeními. Mimoprovozní doba nebo doba předběžného kondicionování, jako například udržování objektu v kondicionované teplotě celý týden, může mít významný dopad. Konkrétní podmínky zkoušení se týkají doby trvání zkoušek, působení vysoké teploty při skladování a provozu, udržování vysoké teploty během vibrací a eventuálně zkoušek vlivu slunečního záření. AECTP-230 a AECTP-600 poskytují další informace o zrychleném stárnutí materiálu. 7.5.3.2 Provozní ověření Veškerá provozní ověření včetně všech revizí se doporučuje provádět tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. Závěrečná provozní ověření se doporučuje realizovat poté, co byl materiál vrácen do klidového stavu podle podmínek kondicionování a byla dosažena jeho teplotní stálost. 7.5.4

Postupy

7.5.4.1 Všeobecná ustanovení V souladu se Směrnicí pro zkoušku provádějte následující odpovídající postupy. 7.5.4.2 Postup I – Sinusové vibrace s rozmítaným kmitočtem Kondicionování před zkouškou (článek 7.5.3.1) Krok 1 Zaveďte strategii řízení včetně řídicích a sledovacích bodů (čl. 7.2.6). Krok 2 Proveďte výchozí provozní ověření (čl. 7.5.3.2). Krok 3 Aplikujte sinusové vibrace a proveďte určená provozní a funkční ověření (čl. 7.5.3.2). Krok 4 Proveďte závěrečná provozní ověření (čl. 7.5.3.2). Krok 5 Opakujte kroky 1 až 4 pro další stanovené osy. Krok 6 Zaznamenejte požadované informace. 26

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 7.5.4.3 Postup II – Sinusové vibrace s pevným kmitočtem Krok 1 Kondicionování před zkouškou (čl. 7.5.3.1). Krok 2 Zaveďte strategii řízení včetně řídicích a sledovacích bodů (čl. 7.2.6). Krok 3 Proveďte výchozí provozní ověření (čl. 7.5.3.2). Krok 4 Stanovte stálé kmitočty. Tyto jsou buď určeny ve Směrnici pro zkoušku nebo se získají z postupu pro předběžný vibrační průzkum obsaženého ve Směrnici pro zkoušku. Krok 5 Aplikujte na zkoušený objekt sinusové vibrace a proveďte určená provozní a funkční ověření (čl. 7.5.3.2). Krok 6 Proveďte závěrečná provozní ověření. Krok 7 Opakujte kroky 3, 5 a 6 pro další určené kmitočty. Krok 8 Opakujte kroky 1 až 6 pro ostatní určené osy. Krok 9 Zaznamenejte požadované informace. 7.5.4.4 Postup III – Náhodné vibrace (složené vibrace) Krok 1 Krok 2

Krok 3 Krok 4 Krok 5 Krok 6 Krok 7

Kondicionování před zkouškou (čl. 7.5.3.1). Zaveďte strategii řízení včetně řídicích a sledovacích bodů (čl. 7.2.6). Tento krok se provádí v nízkých vibračních úrovních nebo s dynamicky vzorovým modelem zkoušeného objektu. Proveďte výchozí ověření (čl. 7.5.3.2). Výchozí ověření může zahrnovat stanovení polohy jakýchkoli kritických kmitočtů. Vystavte zkoušený objekt zkoušce se stanovenou náročností a proveďte určená provozní a funkční ověření (čl. 7.5.3.2). Proveďte závěrečná ověření (čl. 7.5.3.2). Opakujte kroky 1 až 5 pro ostatní určené osy zkoušení. Zaznamenejte požadované informace.

7.5.4.5 Postup IV – Náhodné vibrace (podvěsy) Krok 1 Krok 2

Krok 3 Krok 4

Kondicionování před zkouškou (čl. 7.5.3.1). Zaveďte strategii řízení včetně řídicích a sledovacích bodů (čl. 7.2.6). Tento krok se nejprve provádí v nízkých vibračních úrovních nebo s dynamicky vzorovým modelem zkoušeného objektu. Proveďte výchozí ověření (čl. 7.5.3.2). Výchozí ověření může zahrnovat stanovení polohy jakýchkoli kritických kmitočtů. Aplikujte na podvěs širokopásmové vibrace použitím tvaru vstupního spektra ze spektra odezev předního řídícího snímače zrychlení. Vstupní úroveň musí být nejméně o 6 dB menší než je vypočítaná úroveň odezev předního snímače zrychlení. Určete ty kmitočty, na kterých odezva sledovaného zrychlení překračuje užitý vstup ve směru aplikovaných vibrací o 6 dB a více. U předního a zadního snímače zrychlení mohou být různé kmitočty. Někdy může být potřebné posouvat body upevnění mezi vibračním budičem a podvěsem tak dlouho, až se naleznou místa, ve kterých jsou oba konce podvěsu současně buzeny až na jejich náležité zkušební úrovně. 27

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Doporučuje se prozkoumat odezvu z mimoosových snímačů zrychlení (jsou to snímače otočené o 90o k aplikovaným vibracím). Pro každý kmitočet, kde je odezva mimoosového snímače zrychlení výše než úroveň odezvy v ose buzení, se navrhují následující opatření. Pro každý z těchto kmitočtů vypočtěte poměr mezi požadovanými a zjištěnými úrovněmi, a to pro každý snímač zrychlení, který je ve směru vibrací (osový) a pro snímače, které jsou kolmé (mimoosové) a vykazují nadměrné úrovně. Tyto poměry pro každý kmitočet zprůměrujte. Potom se mohou vstupní vibrační spektra nastavit tak, aby v každém z těchto kmitočtů příslušná průměrná úroveň byla rovna jedné.

Krok 5 Krok 6 Krok 7 7.6

Výše popsaný postup platí pro jednoduché buzení. Pokud se nepodaří dosáhnout požadovanou vibrační odezvu, může se aplikovat složené buzení. Proveďte závěrečná ověření (čl. 7.5.3.2). Opakujte kroky 1 až 5 pro každou osu zkoušení. Zaznamenejte požadované informace.

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku jak v průběhu vibrační zkoušky, tak po ní. 7.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. Mezinárodní provozní metoda zkoušení (ITOP) 1-2-601, Programy laboratorních vibračních zkoušek (Laboratory Vibration Schedules), 23. duben 1998. b. Mezinárodní provozní metoda zkoušení (ITOP) 1-1-050, Tvorba programů laboratorních vibračních zkoušek (Development of Laboratory Vibration Schedules), 6. červen 1997.

28


PŘÍLOHY

29

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A VIBRACE KOLOVÉHO VOZIDLA – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Zkoušení kolových vozidel

Obrázek Strana

Kolové vozidlo – obecný nosič

Obr. 1

32

Taktické kolové terénní vozidlo

Obr. 2

34

Jednonápravový přívěs

Obr. 3

37

Vibrační prostředí kolového vozidla Vibrační prostředí kolového vozidla je obecně charakterizováno širokopásmovými náhodnými vibracemi, které jsou výsledkem interakce (zavěšení) podvozku a konstrukce vozidla s nerovnostmi vozovky a povrchu terénu. Je žádoucí „ušít na míru“ vibrační zkoušku, která používá vibrační schéma založené na aktuálních datech naměřených na typických vozidlech a materiálu. Vibrační spektra kolového vozidla a jednonápravového přívěsu jsou převážně náhodná spektra s kladnými a zápornými vrcholy v diskrétních kmitočtech přes celé spektrum. Prostředí se může simulovat pomocí zkoušky širokopásmových náhodných vibrací. Příloha 7A poskytuje všeobecné schéma vibrační zkoušky pro obecné nosiče, taktická kolová vozidla a jednonápravové přívěsy. Tato schémata jsou pokusem o vysvětlení širokého statistického rozložení naměřených dat způsobeného takovými podmínkami, jako jsou povrch vozovky, stav vozidla, rychlost a řidič. Nedoporučuje se pro zkušební zařízení nebo pro časová omezení programu zkoušek brát v úvahu přehnané požadavky na úroveň vibrací a dobu trvání zkoušek. Další podrobnosti jsou uvedeny u každého vibračního schématu v příloze 7A. Simulace vibrací vyžaduje prostředí pro oblasti pozemní přepravy od místa výroby výzbroje až do ukončení používání. Pro vojenské aplikace se může toto pozemní prostředí rozdělit do dvou fází: přeprava obecným nosičem a přeprava v polních podmínkách (při plnění úkolů). Při tvorbě konkrétní vibrační zkoušky musí plán zkoušek vycházet z typických scénářů přepravy v polních podmínkách (při plnění úkolů), aby se získala vzorová kombinace přepravních platforem a požadavků na přepravní vzdálenost. Je třeba to stanovit, jestliže je materiál vystaven prostředí přeprav v obecném nosiči nebo polních podmínkách (při plnění úkolů). Přeprava obecným nosičem je přesun z výrobního závodu komerčního dodavatele do nějakého skladu nebo jiného zařízení uživatele po zpevněných silnicích.

30

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A Přeprava při plnění úkolu (v polních podmínkách) je pohyb materiálu z koncového bodu komerční přepravy do místa ukončení jeho provozu. Přepravní instalace při plnění úkolu (v polních podmínkách) může zahrnovat jednonápravové přívěsy, vozidla o nosnosti 2,5 t až 10 t, návěsy a pásová vozidla. Povaha terénu, rychlost vozidla, dynamické charakteristiky vozidla a zatížení podvozku ovlivňují vibrační odezvu. Kromě zpevněných cest a silnic mohou vozidla v bojových podmínkách překonávat druhořadé neupravené cesty a nepřipravený terén. Programy zkoušek v příloze 7A jsou typické pro namontovaný nebo zajištěný náklad pouze tam, kde není materiál oddělený od přepravní instalace. Pro přepravu volně loženého a neupevněného nákladu se používá Metoda 406 „Volně ložený náklad“, Metoda 403 „Ráz s klasickým průběhem“ nebo pro přepravu rozměrných nákladů Metoda 408. Dokument AECTP-240 poskytuje další informace k roztřídění vibračního prostředí ke stanovení vhodné vybrační zkoušky.Tabulka 4 shrnuje programy zkoušek kolových vozidel z přílohy 7A. TABULKA 4 – Souhrn programů zkoušek kolových vozidel Osa, aef Příčná Podélná

Obrázek

Doba zkoušení (min)

Svislá

Kolové vozidlo - obecný nosič

1

75

1,45

—

—

Kolové vozidlo - obecný nosič

1

180

—

0,21

0,76

Taktické kolové terénní vozidlo

2

40

2,20

1,62

2,05

Jednonápravový přívěs

3

32

3,99

1,29

2,73

Druh vozidla

31

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A 0,1

Amplituda ASD (g²/Hz)

svisle svislé příčně příčné podélně podélné 0,01

0,001

0,000 1

0,000 01 1

10

100 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 1 – Kolové vozidlo - obecný nosič Obecný nosič – tabulka bodů zlomu Svisle Příčně Podélně 2 2 Hz g /Hz Hz g /Hz Hz g2/Hz 5 0,015 5 0,000 13 5 0,006 50 50 0,015 10 0,000 13 20 0,006 50 500 0,001 20 0,000 65 120 0,000 20 30 0,000 65 121 0,003 00 78 0,000 02 200 0,003 00 79 0,000 19 240 0,001 50 120 0,000 19 340 0,000 03 500 0,000 01 500 0,000 15 aef = 1,45 aef = 0,21 aef = 0,76

32

1 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A OBRÁZEK 1 - Kolové vozidlo - obecný nosič - Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Svislá osa - 75 min Příčná a podélná osa - 3 h na každou osu Svislá, 60 min představuje 4 000 km Příčná/podélná, 60 min/osu představuje 1 609 km Širokopásmové (500 Hz) náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 500 Hz. 2 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. 3 Standardní zkušební šířka pásma 5 Hz až 500 Hz je určena v tabulce bodů zlomu. Pro vozidla nebo zkoušený objekt se známými vibračními prostředími nebo rezonancemi nižšími než 5 Hz nastavte bod zlomu nízkého kmitočtu pod 5 Hz při stálé úrovni ASD. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 1 znázorňuje náročnost zkoušení na korbě kolových vozidel – obecných nosičů. Typické prostředí je přeprava upevněného nákladu na valníkové ploše vozidla v průběhu přepravy po tranzitních silnicích. Svislá osa směřuje ze země nahoru (valníková plošina vozidla), příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených na valníkové plošině při různých uspořádáních náprav (jedna a více) sólo vozidla a soupravy tahače s přívěsem. Je zde zastoupeno jak konvenční odpružení listovými pružinami, tak vzduchové pérování. Data byla shromážděna z typických silnic s úseky s nerovnostmi jako součásti databáze. Údaje o vozidle také obsahují kolísání úrovní vibrační amplitudy v důsledku procentuálního využití nosnosti vozidla. Zkušební schémata jsou nejhorší případ z obálky naměřených dat. Faktor urychlení byl uplatněn u měřených dat pro zvýšení amplitudy ASD a pro zkrácení doby trvání laboratorních simulačních zkoušek. Obecně vzato – jak je znázorněno na obrázku – vibrace ve svislé ose jsou nejvyšší v nízkých kmitočtech v důsledku vibrací odpružených a neodpružených hmot. Podélné a příčné vibrace mají v nižším kmitočtovém pásmu poměrně nízkou amplitudu a vyšší amplitudu mají ve vyšších kmitočtech, kde se vyskytují rezonance a harmonické dílů nosné konstrukce. Specifická ložná plocha s nejsilnějšími vibracemi je funkcí řady faktorů. Obrázek 1 je zpracován podle Def Stan 0035 a MIL-STD-810.

33

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A

svisle svislé příčně příčné podélně podélné Amplituda ASD (g²/Hz)

0,1

0,01

0,001

0,000 1 1

10

100 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 2 – Taktické kolové terénní vozidlo

Viz tabulka bodů zlomu na další straně.

34

1 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A Obrázek 2 – Taktické kolové vozidlo – tabulka bodů zlomu Svisle

Příčně

2

2

Podélně g2/Hz

Hz

g /Hz

Hz

g /Hz

Hz

5 8 12 21 23 24 26 49 51 61 69 74 78 84 90 93 123 160 207 224 245 276 287 353 375 500

0,236 6 0,688 9 0,050 7 0,020 2 0,030 1 0,010 9 0,015 0 0,003 8 0,005 4 0,002 3 0,011 1 0,002 9 0,004 8 0,003 3 0,005 2 0,003 4 0,008 3 0,004 1 0,005 5 0,013 9 0,003 1 0,012 9 0,003 6 0,002 7 0,004 9 0,001 0

5 7 8 14 16 17 19 23 116 145 164 201 270 298 364 375 394 418 500

0,134 4 0,107 5 0,127 9 0,036 6 0,048 5 0,032 6 0,083 6 0,014 7 0,000 8 0,001 3 0,000 9 0,000 9 0,005 1 0,002 1 0,009 9 0,001 9 0,007 3 0,002 7 0,001 6

5 8 15 16 20 23 25 37 41 49 63 69 78 94 98 101 104 111 114 117 121 139 155 161 205 247 257 293 330 353 379 427 500

aef = 2,20

aef = 1,62

35

0,059 3 0,049 9 0,025 5 0,034 4 0,013 4 0,060 8 0,014 8 0,004 0 0,005 9 0,001 6 0,001 1 0,004 0 0,000 8 0,002 0 0,001 3 0,002 5 0,001 4 0,002 4 0,001 4 0,002 0 0,001 2 0,002 4 0,002 1 0,003 4 0,004 2 0,030 3 0,002 7 0,009 2 0,011 6 0,023 1 0,008 3 0,022 0 0,001 4 aef = 2,05

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A OBRÁZEK 2 – Taktické kolové terénní vozidlo – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osa zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalentní vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 40 min v každé ose 40 min na osu představuje vzdálenost 805 km Širokopásmové (500 Hz) náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupy

Poznámky k řízení 1 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 500 Hz. 2 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Schéma na obrázku 2 znázorňuje náročnost zkoušení na korbě taktických kolových vojenských vozidel. Typické prostředí je přeprava upevněného nákladu na valníkové ploše vozidla po neupravených polních a lesních cestách. Svislá osa směřuje ze země nahoru (valníková plošina vozidla), příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Zkušební schémata jsou založena na datech naměřených na různých místech ložné plochy při různých uspořádáních náprav (jedna a více) sólo vozidla a soupravy tahače s přívěsem. Zkušební zatížení vozidla se odstupňovaně pohybovalo od 1,5 t do 12 t. Data byla shromážděna při provozu vozidla po terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozmístěné nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti pro terénní podmínky. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor zveličení byl uplatněn u měřených dat pro zvýšení amplitudy ASD a pro zkrácení doby trvání laboratorních simulačních zkoušek. Protože provoz v terénu je u vojenských vozidel nejtvrdší provozní prostředí, jsou tato schémata obálkou nejhorších případů provozních vibrací v polních podmínkách. Zkušební schémata nejsou typická pro nižší amplitudy vibrací při provozu vozidla omezeném na zpevněné a vedlejší silnice. Zkouška nemusí také přesně znázorňovat vibrace zařízení umístěných jinde než na ložné ploše vozidla. ITOP 1-2-601 uvádí další schémata vibračních zkoušek pro kolová vozidla. Obrázek 2 je zpracován podle ITOP 1-2-601 a dalších zdrojů dat.

36


svislé svisle příčné příčně podélné podélně Amplituda ASD (g²/Hz)

0,1

0,01

0,001

0,000 1 1

100

10 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 3 – Jednonápravový přívěs

Viz tabulka bodů zlomu na další straně.

37

1 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A Obrázek 3 – Jednonápravový přívěs – tabulka bodů zlomu Svisle 2

Příčně

Hz

g /Hz

Hz

5 8 10 13 15 16 19 20 21 23 27 30 32 33 35 36 41 45 50 94 107 114 138 145 185 260 320 339 343 357 471 481 500

0,222 1 0,543 2 0,042 0 0,025 6 0,072 6 0,024 9 0,046 4 0,024 3 0,022 6 0,036 2 0,012 4 0,028 2 0,019 5 0,035 3 0,023 7 0,040 0 0,010 2 0,023 2 0,011 3 0,026 2 0,186 6 0,022 0 0,086 4 0,026 2 0,059 5 0,061 0 0,010 4 0,025 6 0,013 7 0,024 9 0,002 6 0,005 9 0,001 7

5 6 7 13 15 16 21 23 25 26 30 34 36 46 50 55 104 107 111 147 161 175 233 257 314 333 339 382 406 482 500

aef = 3,99

Hz

g2/Hz

0,045 1 0,030 3 0,076 1 0,012 7 0,032 7 0,013 4 0,010 2 0,026 1 0,009 0 0,009 0 0,013 7 0,005 3 0,007 9 0,003 9 0,006 7 0,004 2 0,003 3 0,004 4 0,003 2 0,002 9 0,005 2 0,002 2 0,001 3 0,002 7 0,001 6 0,005 3 0,000 9 0,001 7 0,000 8 0,001 9 0,000 7

5 8 13 16 18 19 20 23 27 30 31 33 36 49 53 56 59 62 65 71 93 107 115 136 149 157 164 183 281 339 382 439 462 485 500

0,053 6 0,112 9 0,013 7 0,030 3 0,019 3 0,033 4 0,018 4 0,036 9 0,007 9 0,020 3 0,013 3 0,026 1 0,006 0 0,004 2 0,007 7 0,003 6 0,006 2 0,004 4 0,012 1 0,002 6 0,011 5 0,134 4 0,015 1 0,083 6 0,026 1 0,048 5 0,026 1 0,057 7 0,003 0 0,018 4 0,001 4 0,005 1 0,001 9 0,004 4 0,001 4

g /Hz

aef = 1,29

38

Podélně

2

aef = 2,73

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7A OBRÁZEK 3 – Jednonápravový přívěs – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 32 min na každou osu 32 min na jednu osu představuje vzdálenost 52 km Širokopásmové (500 Hz) náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 500 Hz. 2 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. 3 Amplituda vibrací ve svislé ose vibrací vyžaduje velkou výchylku budiče, přibližně 66 mm výchylku vrchol-vrchol. Jestliže se použije servohydraulický zkušební systém, který není schopný simulovat dostačující vysoké kmitočty, potom se může zkouška uskutečnit ve dvou krocích s využitím dvou budičů se sousedícími kmitočtovými rozsahy. S každým zkušebním systémem se musí dodržet doba trvání zkoušky stanovená pro každou osu. Jinak je nutné k provedení vibrační zkoušky na zkušebních systémech s nedostatečnou výchylkou při utlumení ASD amplitudy nízkého kmitočtu si vyžádat schválení od orgánu požadujícího provedení zkoušky. Popis schématu Schéma na obrázku 3 znázorňuje náročnost zkoušení na korbě jednonápravových přívěsů tažených vozidlem. Typické prostředí je přeprava upevněného nákladu na valníkové ploše přívěsu po neupravených polních a lesních cestách. Svislá osa směřuje ze země nahoru (valníková plošina přívěsu), příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených na různých místech ložné plochy při různých uspořádáních jednonápravového dvoukolového přívěsu. Zkušební zatížení vozidla se odstupňovaně pohybovalo od 0,25 t do 1,5 t. Data byla shromážděna při provozu přívěsu po terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozložené nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti pro terénní podmínky. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor zveličení nebyl u měřených dat uplatněn. Protože provoz v terénu je u vojenských kolových přívěsů nejtvrdší provozní prostředí, jsou tato schémata obálkou nejhorších případů provozních vibrací v polních podmínkách. Zkušební schémata nejsou typická pro nižší amplitudy vibrací při provozu přívěsu omezeném na zpevněné a vedlejší silnice. Obrázek 3 je zpracován podle ITOP 1-2-601.

39

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B VIBRACE PÁSOVÉHO VOZIDLA – SMĚRNICE PRO STANOVENÍ VÝCHOZÍ NÁROČNOSTI ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Zkoušení pásových vozidel

Obrázek

Strana

Materiál přepravovaný jako upevněný náklad

Obr. 4

42

Materiál v rychloúchytech věže nebo instalovaný ve věži

Obr. 5

44

Těžké vozidlo - Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

Obr. 6

46

Lehké vozidlo - Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

Obr. 7

48

Vibrační prostředí pásového vozidla Prostředí pásového vozidla je prostředí komplexních náhodných vibrací, to je širokopásmové náhodné pozadí se silným působením úzkopásmových náhodných vibrací s vyšší energií vznikajících vzájemným působením pásů a povrchu terénu, pojezdových kol a hnacích řetězových kol vozidla. Nejlépe se toto prostředí simuluje jako úzkopásmové náhodné vibrace s rozmítaným kmitočtem na širokopásmových náhodných vibracích. Při měření dat v polních podmínkách se požaduje, aby správně reprezentovaly rozmítané úzkopásmové charakteristiky konkrétního vozidla, druh pásů a povrch terénu. Příloha 7A poskytuje všeobecné schéma vibrační zkoušky pro obecné polohy vozidla a pro těžká a lehká pásová vozidla. Pro pásová vozidla jsou nejtvrdším provozním prostředím pevné dlážděné cesty, proto jsou tato schémata obálkou nejhoršího případu vibrací při provozu v polních podmínkách. Zkušební schémata nejsou typická pro vibrace nižších amplitud při provozu vozidla omezeném na pružné povrchy vozovek. Tato schémata jsou pokusem o vysvětlení širokého statistického rozložení naměřených dat způsobeného takovými podmínkami, jako jsou povrch vozovky, stav vozidla, rychlost a řidič. Nedoporučuje se pro zkušební zařízení nebo pro časová omezení programu zkoušek brát v úvahu přehnané požadavky na úroveň vibrací a dobu trvání zkoušek. Redukce zkušebních dat, získaných v polních podmínkách, předpokládá Gaussovo náhodné vibrační prostředí, které se ale nemůže použít na všechna pásová vozidla nebo polohy zařízení. Každé vibrační schéma v příloze 7A je opatřeno zvláštním rozpisem s dalšími podrobnostmi.

40

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B Simulace vibrací vyžaduje prostředí pro oblasti pozemní přepravy od místa výroby výzbroje až do ukončení používání. Pro vojenské aplikace se může toto pozemní prostředí rozdělit do dvou fází: přeprava jako obecný nosič a přeprava v polních podmínkách (při plnění úkolů). Při tvorbě konkrétní vibrační zkoušky musí plán zkoušek vycházet z typických scénářů přepravy v polních podmínkách (při plnění úkolů), aby se získala vzorová kombinace přepravních platforem a požadavků na přepravní vzdálenost. Je třeba stanovit, zda materiál bude vystaven prostředí přeprav v prostředí „obecný nosič“ nebo polních podmínkách (při plnění úkolů) nebo obojímu. Přeprava „obecný nosič“ je přesun z výrobního závodu komerčního dodavatele do nějakého skladu nebo jiného zařízení uživatele po zpevněných silnicích. Přeprava při plnění úkolu (v polních podmínkách) je pohyb materiálu z koncového bodu komerční přepravy do místa ukončení jeho provozu. Přepravní instalace při plnění úkolu (v polních podmínkách) může zahrnovat jednonápravové přívěsy, vozidla o nosnosti 2,5 t až 10 t, návěsy a pásová vozidla. Povaha terénu, rychlost vozidla, dynamické charakteristiky vozidla a zatížení podvozku ovlivňují vibrační odezvu. Kromě zpevněných cest a silnic mohou vozidla v bojových podmínkách překonávat druhořadé neupravené cesty a nepřipravený terén. Programy zkoušek v příloze 7B jsou typické pro namontovaný nebo zajištěný náklad pouze tam, kde není materiál oddělený od přepravní instalace. Pro přepravu volně loženého a neupevněného nákladu se používá Metoda 406 „Volně ložený náklad“, Metoda 403 „Ráz s klasickým průběhem“ nebo pro přepravu rozměrných nákladů Metoda 408. Oddíly „Mechanické podmínky“ v AECTP-240 poskytují informace k roztřídění vibračního prostředí a ke stanovení vhodné vibrační zkoušky. Tabulka 5 shrnuje programy zkoušek pásových vozidel z přílohy 7B. TABULKA 5 – Souhrn programů zkoušek pásových vozidel Druh vozidla a umístění materiálu

Obrázek

Osa, aef Doba zkoušení Svislá Příčná Podélná h

Materiál přepravovaný jako upevněný náklad

4

2

4,65

3,70

3,70

Materiál v rychloúchytech věže nebo instalovaný ve věži

5

4

4,20

3,42

3,42

Těžké vozidlo – Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

6

4

4,65

3,70

3,70

Lehké vozidlo - Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

7

4

5,93

4,79

4,79

41

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B rozmítané úzkopásmové


0,1 svislé svisle příčné příčně podélně podélné 0,01

0,001

0,000 1 10

1

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 4 – Materiál přepravovaný jako upevněný náklad Obrázek 4 – Pásové vozidlo – tabulka bodů zlomu Širokopásmové náhodné spektrum Harmonicky rozmítané úzkopásmové Osa, ASD Amplituda Úzké pásmo f1 f2 f3 g2/Hz Kmitočet, Hz Šířka pásma 5 10 15 svislá příčná podélná Hz 2040605 0,001 0,001 0,001 Rozmítání, Hz 170 340 510 20 0,015 0,010 0,010 Počet rozmítání 2 2 2 510 0,015 0,010 0,010 2 000 0,001 0,001 0,001 Osa ASD Amplituda, g2/Hz Širokopásmové aef Celkové aef

3,56

3,03

3,03

Svislá Příčná

4,65

3,70

3,70

Podélná

42

0,30 0,15

0,30 0,15

0,30 0,15

0,15

0,15

0,15

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B OBRÁZEK 4 – Materiál přepravovaný jako upevněný náklad – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 2 h na každou osu 45 min na jednu osu představuje vzdálenost 160 km Rozmítané úzkopásmové náhodné na širokopásmové náhodné vibraci (NBROR) Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Intenzita rozmítání má být v rozsahu od jedné poloviny do jedné osminy za minutu. Minimálně dva rozkmity je jeden rozkmit nad šířku pásma následovaný jedním rozkmitem pod šířku pásma. Když je střední kmitočet první úzkopásmové f1 ve svém nejnižším kmitočtu, hrana nižšího kmitočtového pásma této úzkopásmové a nižší hrana pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadá do 20 Hz. Když je střední kmitočet třetí úzkopásmové f3 ve svém nejvyšším kmitočtu, vyšší hrana pásma této úzkopásmové a vyšší hrana pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadá do 510 Hz. 2 Amplituda úzkopásmové f1 se může měnit od 0,08 g2/Hz při 20 Hz až do plné amplitudy při 40 Hz při rozmítání nad šířku pásma, pokud se to požaduje vzhledem k omezením výchylky vibračního zkušebního systému. Při rozmítání pod šířku pásma je přípustný opačný směr. 3 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 2 000 Hz. 4 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Schéma na obrázku 4 znázorňuje náročnost zkoušení pro upevněný náklad přepravovaný v sestavě vojenských pásových vozidel. Typické prostředí je přeprava upevněného nákladu přímo na korbě nebo v prostoru osádky po zpevněných silnicích. Svislá osa směřuje ze země nahoru (valníková plošina přívěsu), příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených v různých místech vozidla a na více pásových vozidlech. Celková hmotnost vozidla byla v rozmezí od 20 t do 60 t. Data byla shromážděna při provozu vozidla po terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozložené nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor urychlení byl u měřených dat uplatněn pro zvýšení ASD amplitudy a snížení doby trvání laboratorní simulace.

43

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B 1

rozmítané úzkopásmové


0,1 svisle svislé příčně příčné podélně podélné 0,01

0,001

0,000 1 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 5 – Materiál v rychloúchytech věže nebo instalovaný ve věži

Obrázek 5 – Pásové vozidlo – tabulka bodů zlomu Širokopásmové náhodné spektrum Osa, ASD Amplituda g2/Hz Kmitočet, Hz

Harmonicky rozmítané úzkopásmové Úzké pásmo

f1

f2

f3

Šířka pásma Hz Rozmítání, Hz

5

10

15

20170 2

40340 2

60510 2

svislá

příčná podélná

5

0,001

0,001

0,001

20 510 2 000

0,015 0,015 0,001

0,010 0,010 0,001

0,010 Počet rozmítání 0,010 0,001 Osa

Širokopásmové aef Celkové aef

3,56

3,03

3,03

Svislá Příčná

0,30 0,15

0,20 0,10

0,10 0,05

4,20

3,42

3,42

Podélná

0,15

0,10

0,05

44

ASD Amplituda, g2/Hz

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B OBRÁZEK 5 – Materiál v rychloúchytech věže nebo instalovaný ve věži – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 4 h na každou osu 45 min na jednu osu představuje vzdálenost 1 600 km Rozmítané úzkopásmové náhodné na širokopásmové náhodné vibraci (NBROR) Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Intenzita rozmítání má být v rozsahu od jedné poloviny do jedné osminy za minutu. Minimálně 2 rozkmity je jeden rozkmit nad šířku pásma následovaný jedním rozkmitem pod šířku pásma. Když je střední kmitočet první úzkopásmové f1 ve svém nejnižším kmitočtu, hrana nižšího kmitočtového pásma této úzkopásmové a hrana nižšího pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadá do 20 Hz. Když je střední kmitočet třetí úzkopásmové f3 ve svém nejvyšším kmitočtu, vyšší hrana pásma této úzkopásmové a vyšší hrana pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadá do 510 Hz. 2 Amplituda úzkopásmové f1 se může měnit od 0,08 g2/Hz při 20 Hz až do plné amplitudy při 40 Hz při rozmítání nad šířku pásma, pokud se to požaduje vzhledem k omezením výchylky vibračního zkušebního systému. Při rozmítání pod šířku pásma je přípustný opačný směr. 3 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 2 000 Hz. 4 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Schéma na obrázku 5 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál přepravovaný nebo instalovaný ve věži v sestavě vojenských pásových vozidel. Typické prostředí je přeprava materiálu, zařízení nebo munice ve věži vozidla po zpevněných cestách. Svislá osa směřuje ze země nahoru, příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených v různých místech věže vozidla a nákladních prostorů a na více pásových vozidlech. Celková hmotnost vozidla byla v rozmezí od 20 t do 60 t. Data byla shromážděna při provozu v terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozložené nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor urychlení byl u měřených dat uplatněn pro zvýšení ASD amplitudy a snížení doby trvání laboratorní simulace.

45

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B 1

rozmítané úzkopásmové


0,1 svislé svisle příčné příčně podélné podélně 0,01

0,001

0,000 1 1

10

100

10 000

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 6 – Těžké vozidlo - materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

Obrázek 6 – Pásové vozidlo – tabulka bodů zlomu Širokopásmové náhodné spektrum Osa, ASD amplituda g2/Hz Kmitočet, Hz

Harmonicky rozmítané úzkopásmové Úzké pásmo Šířka pásma Hz Rozmítání, Hz

f1

f2

f3

5

10

15

20170 2

40340 2

60510 2

svislá


5

0,001

0,001

0,001

20 510 2 000

0,015 0,015 0,001

0,010 0,010 0,001


3,56

3,03

0,010 Počet rozmítání 0,010 0,001 Osa Svislá 3,03 Příčná

ASD amplituda, g2/Hz 0,30 0,30 0,30 0,15 0,15 0,15

4,65

3,70

3,70

0,15

Podélná

46

0,15

0,15

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B OBRÁZEK 6 – Těžké vozidlo - Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:


Poznámky k řízení 1 Intenzita rozmítání má být v rozsahu od jedné poloviny do jedné oktávy za minutu. Minimálně 2 rozkmity je jeden rozkmit nad šířku pásma následovaný jedním rozkmitem pod šířku pásma. Když je střední kmitočet první úzkopásmové f1 ve svém nejnižším kmitočtu, hrana nižšího kmitočtového pásma této úzkopásmové a hrana nižšího pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadají do 20 Hz. Když je střední kmitočet třetí úzkopásmové f3 ve svém nejvyšším kmitočtu, vyšší hrana pásma této úzkopásmové a vyšší hrana pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadají do 510 Hz. 2 Amplituda úzkopásmové f1 se může měnit od 0,08 g2/Hz při 20 Hz až do plné amplitudy při 40 Hz při rozmítání nad šířku pásma, pokud se to požaduje vzhledem k omezením výchylky vibračního zkušebního systému. Při rozmítání pod šířku pásma je přípustný opačný směr. 3 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 2 000 Hz. 4 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Schéma na obrázku 6 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál přepravovaný v prostoru korby nebo v úchytech z kompozitu na vojenských pásových vozidlech. Typické prostředí je přeprava materiálu instalovaného nebo připevněného na držácích přímo na korbě, v držácích korby nebo v rychloúchytech vozidla po zpevněných cestách. Svislá osa směřuje ze země nahoru, příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených v různých místech korby vozidla a nákladních prostorů a na více pásových vozidlech. Celková hmotnost typického pásového vozidla je 60 t, jako například pro pásová vozidla Leclerc, Challenger2, Leo2 a M1A2. Data byla shromážděna při provozu vozidel po terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly zpevněné cesty, dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozmístěné nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor urychlení byl u měřených dat uplatněn pro zvýšení ASD amplitudy a snížení doby trvání laboratorní simulace.

47

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B 10 rozmítané úzkopásmové


1

0,1

svislé svisle příčné příčně podélné podélně

0,01

0,001

0,000 1 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 7 – Lehké vozidlo - materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě

Obrázek 7 – Pásové vozidlo – tabulka bodů zlomu Širokopásmové náhodné spektrum Osa, ASD amplituda g2/Hz Kmitočet, Hz

Harmonicky rozmítané úzkopásmové Úzké pásmo Šířka pásma Hz Rozmítání, Hz

f1

f2

f3

5

10

15

20170 2

40340 2

60510 2

svislá


5

0,001

0,001

0,001

20 510 2 000

0,015 0,015 0,001

0,010 0,010 0,001

0,010 Počet rozmítání 0,010 0,001 Osa Svislá

ASD amplituda, g2/Hz 1,00 1,00 0,50

3,56

3,03

3,03

Příčná

1,00

0,50

0,25

5,93

4,79

4,79

Podélná

1,00

0,50

0,25


48

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7B OBRÁZEK 7 – Lehké vozidlo - Materiál v úchytech nebo instalovaný na korbě - Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:


Poznámky k řízení 1 Intenzita rozmítání má být v rozsahu od jedné poloviny do jedné oktávy za minutu. Minimálně dva rozkmity je jeden rozkmit nad šířku pásma následovaný jedním rozkmitem pod šířku pásma. Když je střední kmitočet první úzkopásmové f1 ve svém nejnižším kmitočtu, hrana nižšího kmitočtového pásma této úzkopásmové a hrana nižšího pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadají do 20 Hz. Když je střední kmitočet třetí úzkopásmové f3 ve svém nejvyšším kmitočtu, vyšší hrana pásma této úzkopásmové a vyšší hrana pásma širokopásmové o úrovni 0,015 g2/Hz (pro svislou osu) spadají do 510 Hz. 2 Amplituda úzkopásmové f1 se může měnit od 0,08 g2/Hz při 20 Hz až do plné amplitudy při 40 Hz při rozmítání nad šířku pásma, pokud se to požaduje vzhledem k omezením výchylky vibračního zkušebního systému. Při rozmítání pod šířku pásma je přípustný opačný směr. 3 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 2 000 Hz. 4 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Schéma na obrázku 7 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál přepravovaný v prostoru korby nebo v úchytech z kompozitu na lehkých vojenských pásových vozidlech. Typické prostředí je přeprava materiálu instalovaného nebo připevněného na držácích přímo na korbě, v držácích korby nebo v rychloúchytech vozidla po zpevněných cestách. Svislá osa směřuje ze země nahoru, příčná je kolmá napříč vozovky a podélná je rovnoběžná se směrem jízdy. Křivky grafu jsou založeny na datech naměřených na více místech korby vozidla a nákladního prostoru u různých pásových vozidel. Celková hmotnost typického představitele pásových vozidel je 25 t, jako například u pásových vozidel AMX30, Warrier, Marder a M23. Data byla shromážděna při provozu vozidel po terénech typických pro vojenské operace. Tyto terény obsahovaly zpevněné cesty, dlažební kostky, sinusově zvlněný povrch a pravidelně rozmístěné nerovnoměrnosti povrchu cesty. Měření byla prováděna při více rychlostech až do maximální bezpečné provozní rychlosti vozidla a s ložnou plochou zatíženou na 75 % jmenovité nosnosti. Pro získání konečného schématu zkoušení byla data zpracována pomocí kombinace druhů terénu s místy měření v každé ose tak, aby se zajistil konzervativní odhad očekávané vibrační amplitudy prostředí. Faktor urychlení byl u měřených dat uplatněn pro zvýšení ASD amplitudy a snížení doby trvání laboratorní simulace. .

49

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C VIBRACE LETOUNŮ SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Zkoušení letounů

Obr./Tab.

Strana

Vrtulový letoun

Obr. 8

52

Náklad v proudovém letounu - Vzlet

Obr. 9

54

Náklad v proudovém letounu - Let

Obr. 10

56

Materiál nainstalovaný v proudovém letounu

Obr. 11

58

Materiál nainstalovaný v proudovém letounu – Náhodná amplituda Tab. 6

60

Proudový letoun – Dynamický tlak

Tab. 7

62

Proudový letoun – Vibrační odezva vnějších podvěsů

Obr. 12

63

Materiál ve vnějších podvěsech proudového letounu

Obr. 13

65

Vibrační kritéria pro vnější podvěsy proudového letounu

Tab. 8

67

Motor letounu

Obr. 14

68

Vibrační prostředí letounů Příloha 7C poskytuje všeobecnou směrnici pro dynamické prostředí vrtulových a proudových letounů. Na materiál vystavený účinkům střelby z letounů se samostatně zaměřuje Metoda 405 a vibrace z aerodynamického třepání letounů jsou obsaženy v Metodě 420. Provozní vibrační frekvenční spektrum pro materiál instalovaný ve vrtulových letounech se skládá ze širokopásmového náhodného pozadí se superponovanými úzkopásmovými vrcholy. Širokopásmové náhodné spektrum je výsledkem různých zdrojů včetně aerodynamického toku, periodických ne čistě sinusových prvků, rotujících těles jako je motor, převodovky a hřídele spojené s turbovrtulemi. Hlavní úzkopásmové vrcholy jsou vytvářeny přechodem tlakových polí rotujících s listy vrtule. Úzkopásmové jsou vystředěny na vrtulovém průtokovém kmitočtu (otáčky x počet listů x 1/60 ) a harmonických. Motory turbovrtulových letounů mají obecně relativně konstantní otáčky. Otáčky se udržují konstantní a změny výkonu jsou důsledkem změn v průtoku paliva, sklonu vrtulových listů, klapek a vrtulí.

50

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C Úzkopásmové vrcholy mají jednu skupinovou šířku, protože otáčky kolísají nepatrně a vibrace nejsou čistě sinusové. Vibrační simulace tohoto prostředí je typicky docílena metodami úzkopásmových náhodných na širokopásmových náhodných vibracích. Vibrační prostředí pro instalovaný materiál a upevněný náklad v proudových letounech je širokopásmové náhodné s typickou šířkou pásma 2 000 Hz, kde náhodná amplituda je funkcí několika faktorů včetně situování nosné konstrukce, Machova čísla a uspořádání motorů. Vibrační prostředí pro materiál instalovaný v proudových letounech vzniká ze čtyř základních mechanismů. Tyto zdroje jsou: a. b. c. d.

hluk motorů narážející na konstrukci letounu; aerodynamické turbulence proudící přes vnější konstrukci letounu; turbulentní aerodynamické proudění a akustické rezonance uvnitř dutin otevřených povrchovému proudění vzduchu, zvláště otevřených zbraňových šachet; pohyby draku letounu následkem manévrování, aerodynamického třepání, přistání, pojíždění atd.

Podobně, vibrace upoutaných vnějších podvěsů letounů je širokopásmová náhodná vibrace vznikající kombinací mechanických vibrací a akustického buzení. Sestava vnějšího podvěsu je během letu přímo vystavena proudění venkovního vzduchu. Příloha 7C se netýká vibrací při vnitřním upoutání ani rezonančního buzení vnitřních dutin. Vibrace zvenku upoutaných podvěsů letounů vznikají v první řadě ze čtyř zdrojů: a. b. c. d.

z hluku motoru; z aerodynamické turbulence mezních vrstev; z vibrací vyvolaných letounem; z vibračního buzení vyvolaného aerodynamickým třepáním letounu.

Pro jednotlivý podvěs jsou vibrace poměrně nezávislé na nosném letounu a na montážním umístění podvěsu na letounu a jsou vyvolávány po celé délce podvěsu. Pro složené podvěsy nabývá na významu zvažování aerodynamického toku a uspořádání podvěsů. Příloha 7C také poskytuje směrnici pro vibrační prostředí pro materiál instalovaný dovnitř vnějších podvěsů nesených letounem a pro předměty instalované přímo na leteckých motorech. Další podrobnosti ke každému vibračnímu schématu z přílohy 7C poskytují jednotlivé tabulky.

51

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C 1


Gradient úzkopásmové harmonické 6 dB/oktávu

0,1 Širokopásmové náhodné 15 Hz až 2 000 Hz aef = 4,45 0,01

0,001 10

2 000

15

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 8 – Vrtulový letoun Vrtulový letoun – Umístění a úzkopásmové náhodné amplitudy Úzkopásmová ASD, L0 v f0, g2/Hz

Umístění materiálu V trupu nebo křídle, před vrtulí

0,10

V trupu nebo křídle, uvnitř poloměru listu vrtule z průtočné roviny vrtule

1,20

V trupu nebo křídle, za vrtulí

0,30

V prostoru motoru, ocasu nebo nosníků

0,60

Úzké pásmo – poznámky: 1) Základní kmitočet = f 0 , Hz (otáčky vrtule x počet listů x 1/60 ), harmonické kmitočty: f1 = 2f0, f2 = 3 f0, f3 = 4f0. 2) Pro materiál namontovaný k vnějšímu povrchu nosné konstrukce zvyšte úrovně o + 3dB. 3) Šířka pásma úzkopásmové náhodné je 10 % z každé fi pro konstantní rychlost buzení. Když buzení nemá konstantní rychlost, šířka pásma bude zahrnovat provozní otáčky pro let a provoz při velkém výkonu. 4) Letoun C130: 3 listy, f0 = 51 Hz, 4 listy, f0 = 68 Hz, 5 listů, f0 = 102 Hz

52

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 8 – Vrtulový letoun – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence vzdálenosti: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 1 h na každou osu žádný Úzkopásmové náhodné na širokopásmové náhodné vibraci (NBROR) Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 2

Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 15 Hz a 2 000 Hz. Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace.

Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 8 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál instalovaný ve vrtulovém letounu nebo pro materiál upevněný na letounu během normálních letových operací. Obrázek poskytuje obecné znázornění vibračního prostředí způsobeného strukturálním a akustickým buzením z motoru, vrtulí a aerodynamickým prouděním přes povrch letounu. Umístění typických základních průtočných kmitočtů vrtulových listů, harmonických úzkopásmových amplitud a kmitočtů je stanoveno v doprovodné tabulce. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou) a bylo odvozeno z vibračních měření na různých letounech C-130 a P-3. Uvedené vibrační spektrum je vhodné jak pro konstantní, tak pro kolísavé otáčky vrtule; avšak pro kolísavé otáčky vrtule je žádoucí přizpůsobit úzkopásmovou amplitudu, šířku pásma a šířku pásma rozmítání naměřeným údajům. Použití různých NBROR spekter nebo šířek pásem rozmítání pro zobrazení různých provozních podmínek a otáček motoru může být nevyhnutelné. Typicky bude úzkopásmová amplituda a šířka pásma rozmítání funkcí výstupního výkonu motoru a přidružených otáček motoru pro každé provozní podmínky, jako například pro vzlet, maximální výkon, let a běh motoru naprázdno. Obrázek 8 není typický pro těžké vibrace vznikající při bojovém manévrování letounu. Uvedené úzkopásmové amplitudy se nesmí použít pro všechna místa na letounu C-130J; některá místa na letounu C-130J mají úzkopásmové harmonické amplitudy, které jsou přibližně ploché; harmonické nekopírují na úrovni 6 dB/oktávu. Pro takové požadavky využijte data naměřená na letounu C130J. Obrázek 8 se nesmí použít pro žádný materiál přepravovaný jako upevněný náklad na podlaze letounu. Vibrační spektrum je pro toto prostředí podobné uvedenému prostředí, ale měření letových dat se doporučuje přizpůsobit nízkofrekvenční odezvě a připojit k charakteristice nosné konstrukce. Obrázek 8 je zpracován podle MIL-STD-810.

53

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C


0,1

0,01

0,001 1

10

100

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 9 – Náklad v proudovém letounu - vzlet Náklad v proudovém letounu - vzlet Tabulka, všechny osy Kmitočet, Hz ASD, g2/Hz 5 0,005 10 0,015 115 0,015 165 0,030 700 0,030 2 000 0,001 6 Celkové aef = 5,36

54

10 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 9 – Náklad v proudovém letounu – Vzlet – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Ekvivalenční faktor: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu (Life Cycle Environmental Profile) 1 minuta na jednu osu představuje jeden vzlet letounu Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1

2 3

Jestliže informace z Profilu prostředí životního cyklu nejsou k dispozici, trvání výchozí zkoušky je jedna minuta na každou osu nebo celková maximální doba zkoušky je pět minut na každou osu. Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 2 000 Hz. Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace.

Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 9 znázorňuje náročnost zkoušení pro upevněný materiál umístěný v nákladovém prostoru proudových letounů během typického vzletu. Obrázek představuje vibrační prostředí způsobené strukturálním a akustickým buzením z motoru, z výtlaku motoru a z draku letounu. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou) a bylo odvozeno z vibračních měření na proudových letounech C-5, KC-10, C-17, C/KC-135, E/KE-3, C-141 a T-43. Uvedené vibrační spektrum je určené k znázornění nejhoršího případu vibračního prostředí pro většinu plynových turbín konstrukčních uspořádání motorů. Zkušební schéma není typické pro vibrace s nižší amplitudou pro jiné letové režimy během pozvolného stoupání a značné nebo konstantní rychlosti letu. Obrázek 9 je zpracován podle MIL-STD-810.

55

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C 0,01 svislé svisleaapříčné příčně


podélně podélné

0,001

0,000 1 1

100

10

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 10 – Náklad v proudovém letounu - let Náklad v proudovém letounu – let – tabulka bodů zlomu ASD, g2/Hz Kmitočet, Hz 10 1 000 2 000 Celkové aef

Svislá + příčná

Podélná

0,002 0 0,002 0 0,000 7 1,77

0,001 0 0,001 0 0,000 5 1,30

56

10 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 10 – Náklad v proudovém letounu – Let – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu 1 h na jednu osu představuje 6 h letového času Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Pokud nejsou informace z LCEP dostupné, je trvání výchozí zkoušky 2 h na jednu osu. 2 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 10 Hz a 2 000 Hz. 3 Schémata zkoušení jsou odvozena pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 10 znázorňuje náročnost zkoušení pro upevněný náklad umístěný v nákladovém prostoru proudových letounů během typické úrovně podmínek podzvukového letu. Obrázek představuje vibrační prostředí způsobené strukturálním a akustickým buzením z motoru, z výtlaku motoru a z draku letounu. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro všechny předepsané osy zkoušení a bylo odvozeno z vibračních měření na několika proudových letounech. Uvedené vibrační spektrum je určené k znázornění nejhoršího případu vibračního prostředí pro většinu plynových turbín a konstrukčních uspořádání motorů. Obrázek 10 je zpracován podle Def Stan 0035.

57



gradient + 4 dB/oktávu

gradient - 6 dB/oktávu

0,040

10

15

300

1 000

2 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 11 – Materiál nainstalovaný v proudovém letounu

58

10 000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 11 – Materiál nainstalovaný v proudovém letounu – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 1 h na jednu osu Žádný Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Úroveň W2 ASD je vypočítaná v tabulce 6. Kmitočet fvariable je definován při gradientu + 4 dB/oktávu. 2 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 15 Hz a 2 000 Hz. 3 Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a přepravní instalace. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 11 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál instalovaný na proudových letounech během typických letových podmínek. Při nedostatku naměřených letových údajů nebo informací ze zkušebního programu se může vibrační náročnost pro požadované letové podmínky odhadnout. Obrázek představuje vibrační prostředí způsobené aerodynamickým prouděním přes drak letounu a akustickým buzením z výtlaku motoru. Zkušební schéma určené z obrázku 11 a tabulky 6 je kombinací dvou zdrojů a představuje nejhorší očekávaný případ vibračního prostředí pro většinu plynových turbín a konstrukčních uspořádání motorů. Vibrace indukované tryskovým hlukem obvykle převládají u letounů, které pracují v nižších dynamických tlacích, jako například letouny omezené na podzvukové rychlosti v nižších výškách a na transsonické rychlosti ve velkých výškách. Aerodynamicky indukované vibrace obvykle převládají v letounech, které pracují v transsonických rychlostech v nižších výškách nebo v podzvukových rychlostech v každé výšce. Schéma se dá použít pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou). Parametry rovnice se týkají materiálu, který je vzhledem k nosné konstrukci malý a lehký. Když se hmotnost materiálu zvyšuje, dynamické vzájemné působení s nosnou konstrukcí vzrůstá. Pro typický skutečný letoun s lidskou osádkou se tomuto účinku u materiálu s hmotností menší než 36 kg obyčejně nevěnuje žádná pozornost. Pro těžší materiál je faktor hmotnostního zatížení obsažen v tabulce 6. Ale pro účely dynamické interakce provádějte hodnocení instalace materiálu o hmotnosti větší než zhruba 72 kg. Materiál namontovaný na antivibračních vložkách nebo protirázových upevněních je od nosné konstrukce dynamicky odpojen. Pokud nebude hmotnost materiálu ve vztahu k nosné konstrukci velmi značná, její vliv na vibrace nosné konstrukce bude minimální a výše zmíněný faktor hmotnostního zatížení se nepoužije; použijte výše odhalenou úroveň jako vstup pro antivibrační vložky. Amplituda z obrázku 11 není typická pro časově závislé vibrace způsobené pohyblivými částmi nosné konstrukce, buzením z vírového proudění vzduchu nebo střelbou. Tabulka 6 nezahrnuje vibrační buzení způsobované místními mechanickými zařízeními, jako například převodovkou, čerpadlem nebo motorem. Obrázek 11 je zpracován podle MIL-STD-810.

59

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C TABULKA 6 – Materiál nainstalovaný v proudovém letounu – náhodná amplituda Vibrace vyvolané aerodynamickým prouděním, WA

WA = a x b x c x ( q ) 2 g2/Hz

Vibrace vyvolané hlukem tryskového motoru, Wj Wj = { [(0,48/R) x a x d x cos2(θ)] x [ Dc x(Vc/ Vr )3+Df x(Vf / Vr )3] } g2/Hz Celkové vibrace z hluku tvoří součet (Σ1n) hodnot Wj pro každý motor. Náhodné spektrum – úroveň zkoušení, W2 W2 = WA + Σ1n ( WJ ) g2/Hz Parametry pro výpočty a Faktor interakce platformy a hmotnosti materiálu = 1,0 pro materiál namontovaný na antivibračních vložkách (v protirázových upevněních) a pro materiál o hmotnosti menší než 36 kg(80 lb) = 1,0 x 10 (0,6 0 - W / 6 0 ) pro materiál o hmotnosti mezi 36 kg a 72,12 kg. (w = hmotnost v kg ) = 1,0 x 10 (0,60-0,0075W) pro materiál o hmotnosti mezi 80 lb a 160 lb. (w = hmotnost v lb ) = 0,25 pro materiál o hmotnosti 72,12 kg (160 lb) nebo větší. Aerodynamické parametry b Faktor úměrnosti vibrační úrovně a dynamického tlaku 2,96x10 - 6 (SI) (6,78x10-9 *) = pro materiál montovaný na přístrojové desce kokpitu. 1,17 x10-5 (SI) (2,70 x10-8 *) = pro materiál v kokpitu a materiál v prostorech přiléhajících k vnějším povrchům, které jsou hladké a spojité. 6,11 x10-5 (SI) (1,40 x10-7 *) = pro materiál v prostorech přiléhajících k nespojitostem vnějšího povrchu (jako například dutinám, výstupkům, anténám, brzdicím klapkám, atd.), nebo v zádi trupu letounu k zadní hraně křídla, ke křídlu, ocasu a závěsu podvěsu. * při použití anglosaských měrných jednotek (stop, liber)

Parametry hluku motoru d Faktor přídavného spalování = 1,0 pro podmínky, kdy se forsáž nepoužije nebo neexistuje. = 4,0 pro podmínky kdy je forsáž použita.

R Faktor odstupu motor-materiál Vektorová vzdálenost od středu výtoku motoru k těžišti materiálu, m ( f t ) .

θ Úhel polohy motoru Úhel mezi vektorem R a vektorem výtoku motoru (vzad podél osy výtoku motoru), stupňů Pro70°< θ ≤180°použijte θ = 70°. Dc Průměr jádra výtoku motoru, m (ft). Df Průměr vějíře výtoku motoru, m (ft). Vr Referenční rychlost výtoku 564 m/s, (1 850ft/s)

c Machovo číslo (M) korekce: 1,0 pro 0 < M < 0,9

Vc

Rychlost jádra výtoku motoru (Pokračování)

60

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C (Dokončení) 5,32-4,8M

pro 0,9<M<1,0

0,52

pro

Rychlost jádra výtoku motoru bez forsáže, m/s (ft/s)

M>1,0

Vf Rychlost vějíře výtoku motoru bez q letový dynamický tlak kN/m2 (lb/ft 2 ) forsáže, m/s (ft/s). Viz tabulka 7 POZNÁMKY k tabulce 6: 1 Faktory a a b použijte pouze u úrovně ASD W2, ne u úrovně 0,04 g2/Hz od 15 Hz do kolísavého kmitočtu bodu zlomu z obrázku 11. 2 Pro výpočty v anglických stopách a librách použijte hodnoty v závorkách.

61

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C TABULKA 7 – Proudový letoun - dynamický tlak Rovnice dynamického tlaku q = 2,5ρ o σV a 2 [(1/δ{[1+0,2(V c a s /V a o ) 2 ] 3 , 5 -1}+1) 2 / 7 -1] q = 1/2 ρ o σVa2M2

q = 1/2 ρ o Veas2

q=1/2 ρ o σVtas2

Jednotky SI m, kg, s Anglosaské jednotky ft, lb, s h < 11 000 m 11 000 m< h < 20 056 m h < 36 089 ft 36 089 ft < h < 65 800 ft -5 -6 1-2,255 6x10 x h 0,751 89 1-6,875 0x10 x h 0,751 89 θ 5,2561 φ 5,2561 δ θ 0,223 4 e θ 0,223 4 eφ σ θ 4,2561 0,297 1 eφ θ 4,2561 0,297 1 eφ ½ 1/2 Va Vaox θ 295,06 vaox θ 968,03 φ ----(11 000-h)/6 342,0 ----(36 089-h)/20 807 ρo 1,225 1 x10 -3 1,225 1 x10 -3 2,377x10 3 2,377x10 -3 Vao 340,28 1 116,4 ----------------To 288,16 °K 518,69 °R ----------------Parametry z rovnic Vcas – kalibrovaná rychlost vzduchu, m/s (ft/s) ρ o – atmosférická hustota na hladině moře Vias – indikovaná rychlost vzduchu, m/s (ft/s) kg/m3 (slugs/ft 3 nebo lbs 2 /ft 4 ) Veas – ekvivalentní rychlost vzduchu, m/s (ft/s) δ – poměr mezi místních atmosférickým Vtas – skutečná rychlost vzduchu, m/s (ft/s) tlakem a atmosférickým tlakem na úrovni Va - místní rychlost zvuku, m/s (ft/s) hladiny moře Vao - rychlost zvuku na hladině moře, m/s (ft/s) σ - poměr mezi místní atmosférickou M - Machovo číslo hustotou a atmosférickou hustotou na q - dynamický tlak, kN/m2 ( l b / f t 2 ) úrovni hladiny moře (standardní atmosféra) h - tlaková výška, m (ft), (standardní atmosféra) θ - poměr mezi teplotou ve výšce a teplotou To - atmosférická teplota na hladině moře °K (°R) na úrovni hladiny moře (standardní atmosféra) φ - proměnná stratosférické výšky

Přepočet rychlosti vzduchu v uzlech, pro všechny níže uvedené rychlosti vzduchu: Vkcas kalibrovaná rychlost vzduchu v uzlech ( Kkcas) uzel (knot) = námořní míle za hodinu Vkias indikovaná rychlost vzduchu v uzlech ( Kkias) V, m/s = V, uzlů x 0,514 78 Vkeas ekvivalentní rychlost vzduchu v uzlech (Kkeas) V, ft/s = V, uzlů x 1,688 9 Vktas skutečná rychlost vzduchu v uzlech ( Kktas ) Případy dynamického tlaku – kalkulační kontrola Rychlost vzduchu h = 3 048 m h = 10 000 ft h = 15 240 m h = 50 000 ft Vkcas = 500 q = 38,5 kN/m2 q = 804 lb/ft2 q = 23,8 kN/m2 q = 497 lb/ft2 Vktas = 500 q = 30,0 kN/m2 q = 626 lb/ft2 q = 6,18 kN/m2 q = 129 lb/ft2 2 2 2 M = 0,8 q = 31,2 kN/m q = 652 lb/ft q = 5,20 kN/m q = 109 lb/ft2 2 2 Vkeas = 500 q = 40,6 kN/m q = 848 lb/ft Ve všech výškách POZNÁMKY k tabulce 7: 1 Vyberte vhodné rovnice založené na daných parametrech, jednotkách a výškách. 2 Na úrovni hladiny moře platí: Vtas = Veas = Vcas = Vias 3 Machovo číslo se smí použít při jakékoli rychlosti vzduchu, nebo se pro M < 1 může rychlost vzduchu použít. 4 Pokud není konkrétně stanoveno jinak, předpokládá se, že rychlosti vzduchu jsou v hodnotách kalibrované rychlosti vzduchu (Vcas). 5 Jsou-li hodnoty rychlosti vzduchu dány jako indikovaná rychlost (Vias), bere se, že Vias = Vcas. 6 Výška (h) je tlaková výška a ne výška nad terénem.

62



Gradient + 3 dB/oktávu

10

20

2 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 12 – Proudový letoun - vibrační odezva vnějších podvěsů OBRÁZEK 12 – Proudový letoun - Vibrační odezva vnějších podvěsů – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu Žádný Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více body odezvy nebo akustického buzení

Poznámky k řízení 1 2 3

4

Úrovně W1 a W2 ASD a kmitočty f1 a f0 jsou vypočítány v tabulce 8. Kmitočet fvariable je definován při gradientu + 3 dB/oktávu. Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 20 Hz a 2 000 Hz. Vysoké kmitočty vibrací vnějšího podvěsu proudového letounu, přibližně 1 000 Hz a vyšší, se nedají přesně přenášet na podvěs jen prostřednictvím mechanických vibračních metod zkoušení. Pro získání přijatelné přesnosti a simulaci reálného prostředí se doporučuje kombinované mechanické a akustické buzení, Metoda 413. Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) odezvy umístěné v místě připevnění podvěsu.

63

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 12 znázorňuje vibrační náročnost pro uchycené vnější podvěsy nesené pod křídly proudových letounů během typických letových podmínek nedoprovázených třepáním letounu a vystavené hluku motorů letounu, aerodynamickým turbulencím a vibracím letounu. Při nedostatku naměřených letových údajů nebo informací ze zkušebního programu se může vibrační náročnost pro požadované letové podmínky odhadnout. Obrázek 12 a tabulka 8 představují uspořádání podvěsu, jeho umístění, měrnou hmotnost, letový dynamický tlak a nízkofrekvenční vstupní frekvence letounu. Náročnost zkoušení stanovená z parametrických rovnic je nejhorším očekávaným případem vibračních podmínek během letu. Schéma se dá použít pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou). Část tohoto prostředí indukovaná jako nízkofrekvenční a středofrekvenční vibrace nosné konstrukce se dá nejlépe simulovat mechanickým buzením. Vysokofrekvenční šum a aerodynamicky indukovaná část výsledných vibrací je nejlépe znázorněna kombinovanou expozicí mechanických vibrací a akustického šumu. Typické simulační postupy toho docilují pomocí metodiky řízení odezev. Pro stanovení vhodných laboratorních simulačních metod je nezbytné provést vyhodnocení jednotlivých případů. V některých případech je náročnost zkoušení podle obrázku 12 vhodná k odhadu vibrací podvěsu při neřízeném letu způsobených aerodynamickými turbulencemi mezní vrstvy. Kmitočty vibračního režimu podvěsu při neřízeném letu se mohou měnit, letové dynamické tlaky mohou být odlišné a turbulence z nosného letounu a sousedních podvěsů se nebudou vyskytovat. Obrázek není typický pro prostředí uchycení k vnitřní nosné konstrukci, kdy je podvěs chráněn před buzením z turbulentního proudění vzduchu nebo vystaven rezonanci dutin při otevřených dveřích. Nejhorší případ vibrací uchyceného podvěsu při otevření dveří letounu se může lépe simulovat pomocí metod simulujících vibrace při aerodynamickém třepání pro velký úhel bitevního letounu. Obrázek 12 není vhodný pro vibrace podvěsů vrtulového letounu; pro předběžný odhad vibrací podvěsu použijte obrázek 8 přílohy 7C. Náročnost zkoušení nezahrnuje takové zdroje vnitřních vibrací jako například stroje, turbíny a motory. Obrázek 12 je zpracován podle MIL-STD-810.

64


Gradient - 3 dB/oktávu


Gradient + 3 dB/oktávu

10

20

2 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 13 – Materiál ve vnějších podvěsech proudového letounu

65

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 13 – Materiál ve vnějších podvěsech proudového letounu – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu Žádný Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body nebo akustickým buzením

Poznámky k řízení 1 2 3

Úrovně W1 a W2 ASD a kmitočty f1 a f2 jsou vypočteny v tabulce 8. Kmitočet fvariable je definován při gradientu + 3 dB/oktávu. Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 20 Hz a 2 000 Hz. Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné ve styčných bodech materiálu a podvěsu.

Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 13 znázorňuje vibrační náročnost pro materiál umístěný vnitřně do vnějšího podvěsu uchyceného pod křídlem proudového letounu během typických letových podmínek, doprovázených hlukem motoru letounu, aerodynamickými turbulencemi a vibracemi letounu, tedy stejnými podmínkami jako na obrázku 12. Úrovně vnitřních vlivů na materiál uvnitř podvěsu jsou nevyhnutelně shodné s úrovněmi odezev podvěsu. Pokud se u podvěsu vyskytnou podmínky jako střelba, rezonance dutin, manévr k odstranění třepání a volný let, bude materiál uvnitř podvěsu také vystaven těmto podmínkám. Při nedostatku naměřených letových údajů nebo informací ze zkušebního programu se může vibrační náročnost pro požadované letové podmínky odhadnout. Obrázek 13 a tabulka 8 představují uspořádání, umístění a měrnou hmotnost podvěsu, letový dynamický tlak a vstupní nízkofrekvenční vibrace letounu. Náročnost zkoušení stanovená z parametrických rovnic je nejhorším očekávaným případem vibračních podmínek během letu. Schéma se dá použít pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou). Typické simulační postupy pro tuto zkoušku se provádí pomocí metody řízení vstupních signálů. Pro dosažení přijatelné přesnosti a realistické simulace prostředí se může požadovat kombinované mechanické a akustické buzení podvěsu, Metoda 413. Pro stanovení vhodných laboratorních simulačních metod je nezbytné provést vyhodnocení jednotlivých případů. Viz aplikační omezení pro parametrický model z obrázku 13 a tabulky 8, uvedená v popisu schématu k obrázku 12. Obrázek 13 je zpracován podle MIL-STD-810.

66

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C TABULKA 8 – Vibrační kritéria pro vnější podvěsy proudového letounu g2/Hz g2/Hz

W1 = 5 X 10 -3 X K X A 1 X B 1 X C 1 X D 1 X E 1 W2 = (H) (q/ρ)2 x K x A2 x B2 x C2 x D2 x E2 pro M< 0,90, K=1,0 5

2

f1 = Cx10 x (t / R ), Hz

pro 0,90 < M <1,0, K = - 4 , 8 x M + 5,32 (3), (4), (5)

f2 = f1 + 1 000, Hz

Uspořádání Aerodynamicky čisté ■ jednotlivý podvěs ■ podvěsy vedle sebe ■ za jiným podvěsem (podvěsy)

A1 1 1 2

Aerodynamicky nečisté (8) ■ jednotlivý a vedle sebe ■ za jiným podvěsem (podvěsy) ■ ostatní podvěsy

C1 2 1 1

■ zápalné pumy s gelovou náplní ■ ostatní podvěsy

Faktory A2 1 2 4

E1

1/2

1

(3)

(1) (1)

pro M> 1,0, K = 0,52 f0 = f1 + 100, Hz

Uspořádání ■ střely s pohonem, zadní část ■ ostatní podvěsy, zadní část ■ všechny podvěsy, přední část

C2

B1 1 1 1

V poli montované plechy ■ blok žebra/ocasní kužel ■ střela s pohonem ■ ostatní podvěsy

4 2 1

(2) (6), (7)

Faktory B2 4 2 1

D1

D2

8 1 4

16 1 4

E2 1/4

1

MHCqρ-

Machovo číslo konstanta = 5,59 (metrické jednotky) ( = 5 x 10-5 anglické jednotky) konstanta = 2,54 x 10-2 (metrické jednotky, t a R v metrech), nebo C=1,0 (anglické jednotky, t a R v palcích) letový dynamický tlak kN/m2 (lb/ft2). Stanovte q z Machova čísla a výšky. měrná hustota podvěsu (hmotnost/objem) kg/m3 (lb/ft3). Mezní hodnoty ρ až k 641 ≤ ρ ≤ 2403 kg/m3 (40 ≤ ρ ≤ 150 lb/ft3) t - průměrná tloušťka konstrukce pláště (nesoucího zatížení) - m (in ) R - charakteristický (konstrukční) poloměr podvěsu - m (in ) (průměr přes délku podvěsu) = poloměr kruhového příčného průřezu podvěsu = polovina hlavního a vedlejšího průměru eliptického příčného průřezu podvěsu = polovina nebo nejdelší vepsaná tětiva u nepravidelných příčných průřezů POZNÁMKY k tabulce 8: 1 - Pokud se parametry podvěsu dostanou mimo dané meze, podívejte se na odkazy 2 - Korekce Machova čísla 3 - Mezní hodnota f1 až do 100 < f1 < 2 000 Hz 4 - Podvěsy pro volný pád s ocasními žebry, f1 = 125 Hz 5 - Mezní hodnota C( t/R2) až do: 0, 001 < C( t/R2 ) ≤ 0, 020 6 - f0 = 500 Hz pro příčné průřezy jiné než kruhové nebo eliptické 7 - pokud f0 > 1 200 Hz,potom použijte f0 = 2 000 Hz 8 – Uspořádání s odděleným aerodynamickým prouděním na první 1/4 délky podvěsu. Tupé přídě, optické roviny, ostré rohy a otevřené dutiny jsou některé možné zdroje oddělování. Pokud příď není hladká, zaoblená,doporučuje se problém posoudit odborníky na aerodynamiku. Druh podvěsu

Střela vzduch - země Střela vzduch - vzduch Přístrojový podstavec Zásobník (vratný) Puma s trhavinou Zápalná puma

q maximální kN/m 2 (lb/ft 2 ) 76,61 (1 600) 76,61 (1 600) 86,19 (1 800) 57,46 (1 200) 57,46 (1 200) 57,46 (1 200)

Hodnoty typických parametrů ρ kg/m 3 (lb/ft 3 ) 1 602 (100) 1 602 (100) 801 (50) 801 (50) 1 922 (120) 641 (40)

67

f1 Hz 500 500 500 200 125 100

f2 Hz 1 500 1 500 1 500 1 200 1 100 1 100



1

Širokopásmové náhodné 15 Hz až 2 000 Hz aef = 7,72 0,03

0,01 10

2 000

15

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 14 – Motor letounu POZNÁMKY k obrázku 14: 1

Základní kmitočet, f0 Hz = otáčky motoru x 1 min / 60 s

2 3

Harmonický kmitočet f1 = 2f0, f2 = 3f0, f3 = 4f0 Úzkopásmová amplituda L0 se stanovuje z naměřených dat. V případech, kdy uspořádání zařízení není známo, je výchozí úzkopásmová náhodná amplituda pro všechny kmitočty 1,00 g2/Hz. Frekvenční pásmo výchozí úzkopásmové náhodné je 10 % z každé fi.

4

68

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7C OBRÁZEK 14 – Motor letounu – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 1 h na každou osu Žádný Úzkopásmová náhodná na širokopásmové náhodné vibraci (NBROR) Řízení s jedním nebo více vstupy

Poznámky k řízení 1 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 15 Hz a 2 000 Hz. 2 Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) odezvy umístěné v místě styku materiálu a motoru. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 14 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál namontovaný přímo na plynové turbíně motoru letounu během normálního provozu motoru. Poskytnutý obrázek je obecným znázorněním prostředí náhodných vibrací, způsobených turbulentním prouděním vzduchu z motoru a úzkopásmovými náhodnými, způsobenými rotací hlavního rotoru (rotorů) motoru. Schéma se dá použít pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou). Náročnost zkoušení byla odvozena z vibračních měření na motorech různých letounů. Uvedené vibrační spektrum je vhodné jak pro konstantní, tak pro proměnlivé otáčky motoru; avšak pro proměnlivé otáčky motoru je žádoucí přizpůsobit úzkopásmovou amplitudu, šířku pásma a šířku pásma rozmítání naměřeným údajům. Použití různých NBROR spekter nebo šířek pásem rozmítání pro zobrazení různých provozních podmínek a otáček motoru může být nevyhnutelné. Typicky bude úzkopásmová amplituda a šířka pásma rozmítání funkcí výstupního výkonu motoru a přidružených otáček motoru pro každé provozní podmínky, jako například pro vzlet, maximální výkon, let a běh motoru naprázdno. Ve spektru vícerotorových motorů mohou existovat různé základní rotorové kmitočty f0, a doprovodné harmonické f1, f2, f3, … Doporučuje se vibrační spektrum přizpůsobit tak, aby obsahovalo všechny známé rotorové kmitočty motoru. Další rotační základní a harmonické kmitočty mohou existovat ve vibračním spektru z náhonů redukčních převodovek od motoru nebo ze součástí letounu poháněných hřídelemi. Amplituda zkušebního spektra není vhodná pro materiál namontovaný na antivibračních podložkách. Obrázek 14 je zpracován podle MIL-STD-810.

69

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D VIBRACE VRTULNÍKU (LETADLA S ROTUJÍCÍMI KŘÍDLY) SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240, které poskytují informace k roztřídění vibračního prostředí a ke stanovení vhodné vibrační zkoušky. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Zkoušení vrtulníků (letadel s rotujícími křídly)

Obrázek

Strana

Náklad vrtulníku

Obr. 15

71

Materiál a podvěsy nainstalované na vrtulníku Náklad zavěšený pod vrtulníkem

Obr. 16 Obr. 17

74 76

Vibrační prostředí vrtulníku Vibrace vrtulníku je složené prostředí, které se může skládat z vibrací různých kategorií způsobených aerodynamickým buzením z letu a z hlavního rotoru a z mechanického vibračního buzení z motoru a hřídelemi poháněných součástí. Obecně vzato je vibrační prostředí vrtulníku charakterizováno širokopásmovou náhodnou vibrací se superponovanými vibračními vrcholy s vyšší amplitudou. Vrcholy se vytváří otáčivými součástmi vrtulníku, jako jsou například hlavní a ocasní rotor, motor a záběry ozubených kol převodovky. Provozní otáčky otáčivých součástí v letových podmínkách jsou v podstatě konstantní, mění se v rozsahu od 2 % do 5 %. Poměrné úrovně těchto vrcholů se liší všude ve vrtulníku v závislosti na blízkosti zdrojů, geometrii letadla a umístění materiálu. Do vibračního spektra také mohou přispívat režimy ohybů nosné konstrukce. Čili - pro přesné laboratorní simulační zkoušky je zvlášť důležité mít k dispozici naměřená data. Významné vrcholy vibračního spektra vrtulníku jsou obvykle spojené s hlavním rotorem, průtočným kmitočtem rotorových listů (BPF) a harmonickými. Ale každý typ vrtulníku bude mít odlišné zdroje specifické pro plochy letadla. Protože vrcholy diskrétního kmitočtu jsou obvykle převládající složkou vibračního prostředí, je logické použít tyto kmitočty pro expozice při laboratorních zkouškách. Příloha 7D poskytuje všeobecný sinus na širokopásmové náhodné zkušební náročnosti, typický pro vrtulník. Vibrace křídlových podvěsů se převážně přenáší přes upevnění podvěsu, ale v některých případech může být pro znázornění měřeného prostředí křídlového podvěsu nezbytné použití akustických vibrací nebo vibrací vyvolaných více budiči. Vibrace pro materiál umístěný přímona motoru nebo na rotujících součástech se mohou lépe znázornit pomocí zkušebního schématu pro motor letadla. Pro přesné znázornění odpovídajících kombinací letových manévrů je také důležité vyhodnocení provozních režimů vrtulníku při jeho nasazení. Zkušební plán vyžaduje zvážení vhodné kombinace jednotlivých zkoušek nebo obalového spektra představujícího nejhorší případy letových podmínek. Vibrační amplituda vrtulníku může v podmínkách vznášení a letu

70

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D nejvyšší rychlostí vystřídat několik hodnot. Činnost zbraní malých ráží, střel, raket a dalších zbraňových systémů vytváří časově závislá zrychlení, které nejlépe modeluje Metoda 417 „Spektrum rázových odezev“ nebo Metoda 405 „Střelba ze střelných zbraní“. Oddíly „Mechanické podmínky“ v AECTP-240 poskytují informace pro roztřídění vibračních prostředí a určení vhodné vibrační zkoušky. Další podrobnosti o každém vibračním schématu přílohy 7D jsou u jednotlivých schémat.

10 f1 průtočný kmitočet listů (BPF) hlavního rotoru f2 první harmonická f3 druhá harmonická


1

0,1

0,01

0,001 10

1

100

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 15 – Náklad vrtulníku

Náklad vrtulníku – Tabulka bodů zlomu Náhodné body zlomu, Stálé sinusové harmonické amplitudy, am všechny osy ASD, Sinusový Kmitočet Hz g2/Hz Svislá Příčná Podélná vrchol 5 0,004 100 0,004 500 0,001 Náhodné aef = 1,05

f1 f2 f3

1,73 1,73 1,73

1,73 1,73 1,73

Sinusové harmonické kmitočty – viz parametry rotoru vrtulníku v tabulce 9

71

1,0 1,0 1,0

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D TABULKA 9 – Parametry hlavního a ocasního rotoru vrtulníku Hlavní rotor Rychlost Počet f1, Hz otáčení listů s-1

AH-1 (Cobra) AH-6J (Little Bird) AH-64 (dřívější Apache)

5,40 7,95 4,82

2 5 4

10,80 39,75 19,28

Rychlost otáčení s-1 27,70 47,30 23,40

AH-64 (pozdější Apache)

4,86

4

19,44

CH-47D (Chinook) EH101 (Merlin) Gazelle LynxMkl, Mk2Mk3 Lynx3 MH-6H OH-6A (Cayuse)

3,75 3,57 6,30 5,51 5,51 7,80 8,10

3 5 3 4 4 5 4

OH-58A/C (Kiowa) OH-58D (K. Warrior) Puma

5,90 6,60 4,42

Sea King / Commando UH-1 (Huey) UH-60 (Black Hawk)

3,48 5,40 4,30

Vrtulník

Ocasní rotor Počet listů

f1, Hz

2 2 4

55,40 94,60 93,60

23,60

4

94,40

11,25 17,85 18,90 22,04 22,04 39,00 32,40

-16,18 96,20 31,90 27,80 47,50 51,80

-4 39 4 4 2 2

-64,72 3751,80 127,60 111,20 95,00 103,60

2 4 4

11,80 26,40 17,68

43,80 39,70 21,30

2 2 5

87,60 79,40 106,50

5 2 4

17,40 10,80 17,20

21,30 27,70 19,80

6 2 4

127,80 55,40 79,20

POZNÁMKY k tabulce 9: 1 Většina vrtulníků má varianty výše uvedených provedení; pro požadovanou zkoušku se používají ověřené správné parametry. 2 Základní průchozí kmitočet listu je f1; f1 = rychlost otáčení x počet listů. 3 Harmonické kmitočty jsou f2 = 2f1, f3 = 3f1. 4 Vrtulník CH-47 má dva hlavní rotory a žádný ocasní rotor. 5 Vrtulník Gazelle má vějířovité uspořádání ocasního rotoru.

72

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D OBRÁZEK 15 – Náklad vrtulníku – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou v Profilu prostředí životního cyklu 1 h na každou osu představuje 6 h letového času Stálá sinusová na širokopásmové náhodné vibraci Řízení s jedním nebo více vstupy

Poznámky k řízení 1 Pokud nejsou informace z LCEP dostupné, doba trvání výchozí zkoušky je 2 h na jednu osu. 2 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 500 Hz. 3 Schéma na obrázku 15 vyžaduje pouze základní kmitočet hlavního rotoru a první dvě harmonické. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 15 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál přepravovaný jako upevněný náklad na podlaze vrtulníku během normálních letových operací. Poskytnutý obrázek je obecným znázorněním vibračního prostředí vyvolaného strukturálním a akustickým buzením z motoru, hlavního rotoru a aerodynamickým prouděním přes vnější konstrukci letadla. Stálé sinusové amplitudy a kmitočty jsou udávány základním kmitočtem hlavního rotoru – viz tabulka 9. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro určené osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou) a bylo odvozeno z vibračních měření provedených na různých vrtulnících. Pro znázornění požadovaného vrtulníku je žádoucí přizpůsobit stálou sinusovou amplitudu a šířku pásma naměřeným údajům. Použité zkušební schéma musí zahrnovat stálé sinusové prvky v základním kmitočtu listů hlavního rotoru a harmonické simulovaného vrtulníku. Často je nezbytné pro znázornění různých provozních podmínek motoru nebo harmonických hřídele použití několika sinusových na náhodném spektru nebo několika šířek pásma. Měření letových údajů se doporučuje přizpůsobit nízkofrekvenční odezvě a připojit k charakteristikám nosné konstrukce. Obrázek 15 není typický pro silné vibrace způsobené bojovými manévry letadla. Obrázek 15 byl zpracován z více zdrojů dat.

73

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D 1


f4 rozmítaná f3 sinusová f2 harmonická f1 0,1

0,01

0,001

1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 16 – Materiál a podvěsy nainstalované na vrtulníku

Náhodné na podlaze – Body zlomu ASD, g2/Hz

Kmitočet, Hz 10 200 2 000

Sinusový vrchol f1 f2 f3 f4

Rozmítání šířka pásma, Hz 10 až 30 20 až 60 30 až 90 40 až 120

0,02 0,02 0,002 Náhodné aef = 3,61

Rozmítané sinusové harmonické Umístění a sinusová amplituda, am Počet rozmítaPřístrojová Obecné Motor Podvěsy ných deska 2 2,5 1,7 5,0 3,75 2 2,0 1,4 5,0 3,00 2 1,5 1,0 5,0 2,25 2 1,0 0,7 5,0 1,50

74

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D OBRÁZEK 16 – Materiál a podvěsy nainstalované na vrtulníku – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu Žádný Rozmítaná sinusová na širokopásmové náhodné vibraci Řízení s jedním nebo více vstupy nebo řízení pomocí odezev

Poznámky k řízení 1 Pokud nejsou informace z LCEP dostupné, doba trvání vstupní zkoušky je 2 h na jednu osu. 2 Sinusová harmonická intenzita rozmítání (oktáva/min) by se měla nastavit na dodání 2 rozmítání během celého trvání zkoušky; všechny harmonické se rozmítají napříč dotyčné šířky pásma. Minimálně 2 rozmítání jsou jedno rozmítání vzhůru šířkou pásma, následované jedním rozmítáním dolů šířkou pásma. 3 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 10 Hz a 2 000 Hz. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 16 znázorňuje náročnost zkoušení pro materiál přepravovaný v montážních zařízeních, na přístrojové desce, na motoru a v podvěsech vrtulníku během normálních letových operací. Poskytnutý obrázek je obecným znázorněním vibračního prostředí vyvolaného strukturálním a akustickým buzením z motoru, hlavního rotoru a aerodynamickým prouděním přes vnější konstrukci letadla. Rozmítané sinusové amplitudy a kmitočty jsou určovány z doprovodné tabulky. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou) a bylo odvozeno z vibračních měření provedených na různých vrtulnících. Pro znázornění specifického umístění materiálu a určitého vrtulníku je žádoucí přizpůsobit rozmítanou sinusovou amplitudu a šířku pásma naměřeným údajům. Použité zkušební schéma musí zahrnovat rozmítané sinusové prvky v základním průběhu kmitočtu listů hlavního rotoru a první tři harmonické simulovaného vrtulníku. Často je nezbytné pro znázornění různých provozních podmínek motoru nebo harmonických hřídele použití několika sinusových na náhodném spektru nebo několika šířek rozmítaného pásma. Obrázek 16 není typický pro silné vibrace způsobené bojovými manévry letadla. Obrázek 16 byl zpracován z více zdrojů dat.

75

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D 0,01 v kontejneru

0,001

2

Amplituda ASD (g /Hz)

v nákladní síti

0,000 1

0,000 01 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 17 – Náklad zavěšený pod vrtulníkem

Materiál zavěšený pod vrtulníkem – Tabulka bodů zlomu Náklad v kontejneru Náklad v nákladní síti 2 Kmitočet, Hz ASD, g /Hz Kmitočet, Hz ASD, g2/Hz 10 0,005 0 10 0,000 50 100 0,005 0 100 0,000 50 2 000 0,000 1 1 000 0,000 05 Celkové aef 1,20 Celkové aef 0,40

76

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7D OBRÁZEK 17 – Náklad zavěšený pod vrtulníkem – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou v Profilu prostředí životního cyklu 1 h na každou osu představuje 6 h letového času Širokopásmové náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupy

Poznámky k řízení 1 Pokud nejsou informace z LCEP dostupné, doba trvání výchozí zkoušky je 2 h na jednu osu. 2 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 10 Hz a konec (1 000 Hz nebo 2 000 Hz). 3 Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) zrychlení umístěné v místě styku materiálu a vibrační zkušební soustavy. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 17 znázorňuje vibrační náročnost pro materiál (náklad), který je za účelem krátkodobé přepravy mírnou rychlostí zavěšen pod vrtulníkem, který letí nebo je ve visu. Schéma se dá využít pro náklad nesený v pružných systémech zavěšení přímo v nákladních sítích nebo uvnitř kontejneru. Systém zavěšení odděluje náklad, čili vibrace jsou převážně výsledkem buzení z rotoru nebo aerodynamického buzení z letu. Zkušební schéma je obálkou použitelnou pro všechny osy zkoušení a bylo odvozeno z vibračních měření provedených na různých vrtulnících. Vyšší úroveň vibrací a akcelerační odezvy tuhého tělesa se mohou vyskytnout, pokud se odezvy vrtulníku a systému zavěšení spojí dohromady. Vibrační spektra nejsou typická pro tuhé systémy zavěšení, pro rezonanční odezvy vysoké amplitudy nebo pro rázové nahodilosti vznikající při přepravě materiálu. Obrázek 17 je zpracován podle Def Stan 0035.

77

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7E OBECNÉ VIBRACE – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo z instalace materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických instalací a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Prostředí Vibrace lodí Železniční náklad

Obr./Tab.

Strana

Tab. 10 Obr. 18

78 80

TABULKA 10 – Vibrace letadlové lodi Druh lodi Hladinové lodě o velikosti minolovky a větší

Hladinové lodě menší než minolovky

Standardní úroveň zkoušení - vrcholové hodnoty a kmitočtový rozsah

Oblast Horní část stěžňů

1 mm od 2 Hz do 14 Hz 0,8 g od 14 Hz do 100 Hz

Horní paluby, chráněné prostory, trup lodě

0,25 mm od 2 Hz do 14 Hz 0,2 g od 14 Hz do 100 Hz

Horní část stěžňů, horní paluby, chráněné prostory, trup lodi.


Rámcová zkouška

Jaderné a konvenční ponorky

Zadní část lodi (viz poznámka 1)

0,5 mm od 2 Hz do 14 Hz

Vše


POZNÁMKA k tabulce 10: Zadní část lodi je 1/8 z celkové délky lodi.

78

0,4 g od 14 Hz do 100 Hz

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7E Tabulka 10 Vibrace lodí – Popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná 1 h na jednu osu, pro všechny lodě a oblasti Žádný Rozmítané sinusové vibrace, stálá výchylka a/nebo vrcholové zrychlení Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Intenzita sinusového rozmítání pro každou zkoušku je 1 oktáva za minutu. 2 Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) odezvy umístěné v místě styku materiálu a přepravní platformy. Popis schématu Tabulka 10 poskytuje obecnou směrnici pro náročnost vibrací v místech nacházejících se na hladinových lodích nebo ponorkách a střelách odpalovaných z ponorek. Vibrace lodi zahrnuje širokou kategorii situací, vznikajících při plavbě na moři a instalačních konfigurací, které ovlivňují vibrační náročnost. Při stanovování vibračních úrovní je třeba také zvážit způsob montáže materiálu a jeho umístění na lodi. Tedy, pro úrovně všeobecných zkoušek je žádoucí použít naměřená data nebo údaje přizpůsobené dané platformě. Materiál vezený na lodích je obecně vystaven prostředí, které se skládá ze sinusového buzení z listů hlavního lodního šroubu (šroubů) s průběhem kmitočtu o velikosti: otáčky hřídele x počet listů x 1/60. Náhodné buzení se vyskytuje jako důsledek toku vody kolem trupu lodi a vlivem provozu zařízení lodě. Vibrace mohou obsahovat pouze sinusová nebo pouze náhodná spektra nebo složeninu obou. Tabulka 10 uvádí pouze sinusové instalační vibrace. Tabulka 10 je obálkou dat použitelnou pro všechny tři osy zkoušení (svislou, příčnou, podélnou) a byla odvozena z vibračních měření na různých platformách. Tabulka 10 není vhodná pro hodnocení odolnosti zařízení vůči přechodových rázům lodi. Tabulka 10 je odvozena z četných zdrojů NATO.

79

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7E 0,01 svislé svisle příčné příčně podélné podélně Amplituda ASD (g²/Hz)

0,001

0,000 1

0,000 01

0,000 001 1

100

10

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 18 – Železniční náklad

Železniční náklad – Tabulka bodů zlomu Svisle Příčně Podélně 2 2 Hz g /Hz Hz g /Hz Hz g2/Hz 1 3 80 350

0,000 07 0,002 00 0,002 00 0,000 03 aef = 0,49

1 45 60 130 350

0,000 01 0,000 20 0,000 20 0,000 10 0,000 01 aef = 0,16

80

1 30 43 350

0,000 01 0,000 07 0,000 07 0,000 01

aef = 0,10

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 7E OBRÁZEK 18 – Železniční náklad – popis zkoušky Zkušební parametry: Osy zkoušení: Doba trvání zkoušky: Faktor ekvivalence: Vibrační spektrum: Strategie řízení:

Svislá, příčná a podélná Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu Žádný Širokopásmové (350 Hz) náhodné vibrace Řízení s jedním nebo více vstupními body

Poznámky k řízení 1 Pokud nejsou k dispozici informace z LCEP, je doba trvání výchozí zkoušky 10 h na každou osu. 2 Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 1 Hz a 350 Hz. 3 Schéma zkoušení je odvozeno pro řídící snímač (snímače) odezvy umístěné v místě styku materiálu a přepravní platformy. Popis schématu Zkušební schéma na obrázku 18 znázorňuje náročnost zkoušení na ložné ploše sestavy železničních vozů. Typické prostředí je přeprava upevněného nákladu, vibračně neizolovaného, na ložné ploše železničního vozu v rámci železniční dopravy po celé zemi. Svislá osa je nahoru od země (ložná plocha železničního vozu), příčná osa je kolmá ke kolejnicím a podélná je rovnoběžná se železničními kolejemi. Křivky grafu jsou založeny na údajích naměřených na ložné ploše železničních vozů různých provedení včetně plošinových vozů, skříňových vozů a chladírenských vozů. Data byla shromážděna z typických železničních tratí s kolejovými dráhami vedoucími přes seřaďovací nádraží, mosty a křížení tratí. Údaje zahrnují měnící se procento využití nosnosti vozů od prázdného železničního vozu až k maximálnímu využití nosnosti a řadu rychlostí přepravy. Typická průměrná rychlost vlaku při měřeních byla 80 až 97 km/h. Schémata zkoušení jsou obálkou nejhorších případů z naměřených dat. Obecně jsou vibrace ve svislé ose nejvyšší, pak následují příčná a podélná osa. Vibrační amplituda může být nižší pro materiál opatřený pérováním a upevněný k ložné ploše železničního vozu, jako například kolové vozidla, přívěsy atd. Zkušební schéma není typické pro časově závislá rázová buzení vyplývající z prudkých vychýlení kolejí nebo z podélných nárazů sousedních rozpojených železničních vozů. Zkušební schéma není také typické pro železniční vozy určené pro provoz na vysokorychlostních tratích s elektromagnetickým vznášením nebo pro vozy s aktivním vzduchovým odpružením kol. Obrázek 18 je zpracován podle norem UK Def-Stan 0035, MIL-STD-810 a dalších zdrojů dat.

81


(VOLNÁ STRANA)

82


8

METODA 402 – AKUSTICKÝ ŠUM OBSAH

Strana

8.1

ROZSAH PLATNOSTI ....................................................................................... 84

8.1.1

Účel .......................................................................................................................... 84

8.1.2

Použití ...................................................................................................................... 84

8.1.3

Omezení ................................................................................................................... 84

8.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ ................................................................................... 84

8.2.1

Vlivy prostředí …………………………………………………………….……… 84

8.2.2

Použití naměřených údajů ………………………………………………….……. 85

8.2.3

Posloupnost …………………………………………………………….………… 85

8.2.4

Výběr zkušebních postupů …………………………………………….………… 85

8.2.5

Druhy akustického buzení ……………………………………………….………. 85

8.2.6

Provoz materiálu ………………………………………………………..……….. 86

8.3

NÁROČNOSTI ..................................................................................................... 87

8.4


8.4.1

Povinné ..................................................................................................................... 87

8.4.2

Jsou-li požadované ................................................................................................... 87

8.5

PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ ............................................................ 87

8.5.1

Tolerance ................................................................................................................. 87

8.5.2

Řízení ……………………………………….……………………………………. 87

8.5.3

Podmínky instalace zkoušeného objektu ................................................................. 89

8.5.4

Příprava zkoušky ..................................................................................................... 90

8.5.5

Postupy..................................................................................................................... 90

8.6

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ...................................................... 91

8.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY .......................................................... 91

Přílohy Příloha 8A AKUSTICKÝ ŠUM – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ……………………..……………….………………………… 94 Příloha 8B AKUSTICKÉ ZKOUŠKY – TECHNICKÝ NÁVOD ………………..…… 98

83


ROZSAH PLATNOSTI

8.1.1 Účel Účelem této metody zkoušení je reprodukovat akustické prostředí vznikající kolem systémů, subsystémů a zařízení, dále nazývaných „materiál“, za předepsaných provozních podmínek. 8.1.2 Použití Tato metoda zkoušení je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsanému akustickému prostředí bez nepřijatelné degradace svých funkčních a konstrukčních charakteristik. Metoda je také vhodná pro materiál, u kterého se pro simulaci aerodynamických turbulencí preferuje použití buzení akustickým šumem před buzením mechanickým vibrátorem. AECTP-100 a 200 poskytují další návody pro výběr zkušebního postupu pro zvláštní akustické prostředí. 8.1.3 Omezení Kde se pro simulaci aerodynamických turbulencí použije zkouška difúzním polem akustického šumu, nemusí to být vhodné pro přezkoušení skořepinových konstrukcí propojených přímo se zdrojem akustického šumu. 8.2


8.2.1 Vlivy prostředí Následující seznam nehodlá být všezahrnující, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou objevit při vystavení materiálu akustickému prostředí: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j.

odírání vodičů; únava součástek; porušení vodičů spojujících součástky; tvorba trhlin na deskách tištěných spojů; závady na součástech vlnovodů; přerušovaná funkce elektrických kontaktů; tvorba trhlin na malých kovových plochách a konstrukčních prvcích; optický posun; uvolňování malých částic, které se mohou usazovat v obvodech a mechanismech; nadměrný elektrický šum.

84

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 8.2.2 Použití naměřených údajů Kde je to účelné, doporučuje se naměřené údaje o buzení použít k rozpracování úrovní zkoušení. Jestliže je cílem dosáhnout přesnou simulaci, pak je obzvlášť důležité použít údaje o buzení. Dostatečné údaje o buzení se doporučuje získat pro přiměřený popis podmínek, podle kterých se má materiál hodnotit a kterým má být vystaven. Naměřené údaje by měly přesně znázorňovat druh akustického buzení, kmitočtový rozsah, intenzitu a další parametry potřebné k laboratorní simulaci. 8.2.3 Posloupnost Podobně jako u vibrací, mohou účinky akusticky vyvolaných zatížení ovlivňovat charakteristiky materiálu současně s podmínkami dalších prostředí, jako je například teplota, vlhkost, elektromagnetismus atd. Pokud se požaduje hodnotit účinky akustického šumu společně s jinými prostředími a když je provedení kombinované zkoušky nepraktické, doporučuje se postupně vystavit zkoušený objekt podmínkám všech příslušných prostředí. Pořadí aplikace zkoušek se doporučuje zvážit tak, aby bylo kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. 8.2.4 Výběr zkušebních postupů Výběr zkušebního postupu je určen provozními akustickými prostředími a účelem zkoušky. Tato prostředí by se měla stanovovat se zřetelem na Profil prostředí životního cyklu, jak je uvedeno v AECTP-100. Následně jsou uvedeny tři postupy: Postup I Akustický šum - Difúzní pole Postup II Akustický šum - Plochý úhel dopadu Postup III Akustický šum – Rezonace dutin 8.2.5

Druhy akustického buzení

8.2.5.1 Postup I - Akustický šum - Difúzní pole Difúzní pole se generuje v rezonanční komoře. Běžně se zajišťuje širokopásmové náhodné buzení a spektrum je tvarované. Tato zkouška je vhodná pro materiál nebo konstrukce, u kterých se požaduje činnost nebo přežití v takových akustických šumových polích, které například vytváří letecké dopravní prostředky, hnací agregáty a jiné zdroje akustického šumu o velké intenzitě. Protože tato zkouška poskytuje výkonné prostředky vyvolávající vibrace přes 100 Hz, může se zkouška také použít k doplnění mechanické vibrační zkoušky využitím akustické energie k navození mechanických odezev v materiálu instalovaném uvnitř. V této podobě je zkouška vhodná pro objekty jako je materiál instalovaný ve vnějších leteckých podvěsech, přepravovaných letouny o vysokém výkonu. Ale protože buzení vyvolané difúzním akustickým polem je odlišné od buzení vyvolaného aerodynamickými turbulencemi, postup zkoušení nemusí být vhodný pro zkoušení skořepinových konstrukcí, spojených přímo s akustickým šumem. Praktickým vodítkem je to, že akustické zkoušky se nepožadují, pokud je materiál vystaven širokopásmovému náhodnému šumu o celkové úrovni akustického tlaku menší než 130 dB (ref 20 μPa) a pokud je jeho expozice v každém jednoherzovém pásmu menší než 100 dB (ref 20 μPa).

85

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Akustická zkouška difúzním polem je obvykle určena následujícími parametry: • • • •

spektrální úrovně; frekvenční rozsah; úroveň celkového akustického tlaku; doba trvání zkoušky.

8.2.5.2 Postup II - Akustický šum - Plochý úhel dopadu Akustický šum s plochým úhlem dopadu je generován v nějaké rouře, běžně známé jako trubice pro postupné vlnění. Obyčejně je širokopásmový náhodný šum s tvarovaným spektrem usměrněn podél roury. Tato zkouška je vhodná pro upevněné systémy, které musí pracovat nebo přetrvat v provozním prostředí s kolísajícím aerodynamickým tlakem na povrchu, jako je například prostředí v aerodynamické turbulenci. Tyto podmínky jsou mimořádně významné u vnějšího obložení letounů, kde se budou aerodynamické turbulence vyskytovat pouze na jedné straně, a u vnějších podvěsů vystavených buzení z aerodynamických turbulencí na celém jejich vnějším povrchu. V případě vnějšího obložení se musí zkoušený objekt namontovat na stěnu zkušební trubice tak, aby se buzení s plochým úhlem dopadu aplikovalo pouze na jednu stěnu. Podvěsy nesené letadly, jako jsou například střely, se musí namontovat souose uvnitř zkušební trubice tak, aby se buzení aplikovalo na celý vnější povrch. Zkouška akustického šumu s plochým úhlem dopadu se obvykle vymezuje následujícími parametry: • spektrální úrovně; • frekvenční rozsah; • úroveň celkového akustického tlaku; • doba trvání zkoušky. 8.2.5.3 Postup III - Akustický šum - Rezonance dutin Stav rezonance se generuje v dutině, která je buzena prouděním vzduchu přes dutinu, jako například stav existující v otevřených pumovnicích letadla. To způsobuje chvění vzduchu uvnitř dutiny v kmitočtu závislém na rozměrech dutiny. Postupně může akustické buzení vyvolat v konstrukci a součástech uvnitř dutiny mechanické vibrace. Stav rezonance se může vyvolat aplikací sinusových akustických zdrojů, naladěných na správný kmitočet a orientovaných do otevřené dutiny. Stav rezonance nastane, když odezva řídicího mikrofonu dosáhne v daném zvukovém poli maxima při stálé úrovni akustického tlaku přes kmitočtový rozsah. Zkouška rezonance dutin je vymezena následujícími parametry: • kmitočtem buzeného šumu; • celkovou úrovní akustického tlaku uvnitř dutiny; • dobou trvání zkoušky. 8.2.6 Provoz materiálu Tam, kde je to důležité, se doporučuje zkoušený objekt uvést do chodu, změřit a zaznamenat jeho funkční charakteristiky v průběhu každé fáze zkoušky a/nebo při každé aplikované akustické úrovni.

86


NÁROČNOSTI

Úrovně zkoušení a jeho trvání se doporučuje založit na využití projektovaných Profilů prostředí životního cyklu, dostupných dat nebo údajů získaných přímo z programu sběru dat o vlivu prostředí. Jestliže takové údaje nejsou k dispozici, je nutné pro vytvoření výchozí náročnosti zkoušky využít návod obsažený v příloze 8A. Do doby získání měřených dat se doporučuje tyto celkové úrovně akustického tlaku (OASPL) považovat za výchozí hodnoty. Je třeba poznamenat, že zvolená zkouška nemusí být nezbytně dostačující simulací úplného prostředí a proto tedy může být nevyhnutelné provést pro doplnění výsledků zkoušky doprovodná hodnocení. 8.4 8.4.1

8.4.2

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU Povinné: a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. druh zkoušky: vývojová, provozní, schvalovací; d. zda se požaduje nebo nepožaduje provoz zkoušeného objektu během zkoušky; e. požadované provozní kontroly: výchozí, průběžné, konečná; f. pro výchozí a konečnou kontrolu upřesněte, zda se provádí se zkoušeným objektem nainstalovaným na zkušebním zařízení; g. údaje požadované k provedení zkoušky, včetně způsobu uchycení nebo odpružení zkoušeného objektu; h. řídicí a snímací body nebo postup pro výběr těchto bodů; i. doba předběžného kondicionování a jeho podmínky; j. stanovení náročnosti zkoušky; k. strategie řízení; i. stanovení kritérií závad; m. způsob, jak vzít v úvahu překročení tolerancí v případě rozměrného materiálu; n. jakékoli další podmínky prostředí ve kterých se má zkouška provést, jestliže jde o jiné než standardní laboratorní podmínky. Jsou-li požadované: a. b. c.

8.5

vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; počet současně zkoušených objektů pro Postup I; tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 8.5.1.


8.5.1 Tolerance Tolerance při zkoušení dále udává tabulka 11. 8.5.2

Řízení Strategie řízení závisí na druhu zkoušky a velikosti materiálu. 87

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 8.5.2.1 Varianty řízení Jednobodové řízení šumu Jediný bod se doporučuje stanovit tak, aby měl optimální polohu pro řízení v komoře nebo v trubici pro postupné vlnění. Vícebodové řízení šumu Řídicí body se doporučuje vybírat tak, aby vymezily řízený objem uvnitř rezonanční komory. Řízení je žádoucí založit na průměru úrovní akustického tlaku v každém mikrofonu. Jestliže rozsah měření v monitorovaných místech nepřekračuje 5 dB (OASPL), může se použít jednoduchý aritmetický průměr úrovní akustického tlaku. Pro rozsah 5 dB nebo větší se doporučuje použít logaritmický průměr úrovní akustického tlaku. Tabulka 11 – Tolerance akustických zkoušek Parametr

Tolerance

Celková úroveň akustického tlaku zprůměrovaná na všechny řídicí mikrofony, týká se předepsané úrovně celkového akustického tlaku Celková úroveň akustického tlaku v každém řídicím mikrofonu, týká se předepsané úrovně celkového akustického tlaku Zprůměrované zkušební spektrum ze všech řídicích mikrofonů v úrovních nad -15 dB (1) v třetinooktávových pásmech, týká se předepsané úrovně akustického tlaku třetinooktávového pásma. Zprůměrované zkušební spektrum ze všech řídicích mikrofonů v úrovních pod -15 dB (1) a nad -25 dB (1) v třetinooktávových pásmech, týká se předepsané úrovně akustického tlaku třetinooktávového pásma. Zprůměrované zkušební spektrum ze všech řídicích mikrofonů v úrovních -25 dB (1) a nižších v třetinooktávových pásmech, týká se předepsané úrovně akustického tlaku třetinooktávového pásma.

+3 dB -1 dB +4 dB -2 dB +4 dB -4 dB +6 dB -6 dB +10 dB -10 dB +/- 5 % nebo +/-1 min (co je menší)


POZNÁMKA k tabulce 11: n-oktávové pásmo, úroveň -15 dB se mění na -10 dB a úroveň -25 dB se mění na -20 dB Řízení vibrační odezvy Pokud je nezbytné dosáhnout na zkoušeném objektu stanovenou vibrační akcelerační odezvu, doporučuje se pro dosažení požadované odezvy zkušební spektrum nastavit, což je možné monitorovat buď v jediném bodu nebo jako průměr z více kontrolních bodů. 8.5.2.2 Metody řízení Řízení je možné realizovat pomocí regulace buď s otevřeným obvodem nebo s uzavřeným obvodem. Regulace s otevřeným obvodem je postačující pro trubice pro postupné vlnění a pro malé komory s jedním zdrojem šumu. Regulace s uzavřeným obvodem je účinnější pro velké komory s více zdroji šumu, které pokrývají různá pásma ve zkušebním kmitočtovém rozsahu. 88

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 8.5.2.3 Celková přesnost řízení Nejistota měření v celém systému měření by včetně statistických odchylek neměla překročit jednu třetinu tolerance stanovené pro celkovou úroveň akustického tlaku. 8.5.3 Podmínky instalace zkoušeného objektu 8.5.3.1 Postup I – Akustický šum – Difúzní pole Zkušební objekt se doporučuje zavěsit nebo jinak namontovat do rezonanční komory na nějaké pružné zařízení tak, aby všechny patřičné vnější plochy byly vystaveny akustickému poli a žádná plocha nebyla rovnoběžná s povrchem komory. Rezonanční kmitočet montážního zařízení se zkušebním tělesem by měl být menší než 25 Hz nebo 1/4 z minimálního zkušebního kmitočtu, podle toho, co je menší. Jestliže se požaduje, aby vodiče, trubice apod. byly během zkoušky připojeny ke zkoušenému objektu, doporučuje se tyto součásti uspořádat tak, aby přidávaly podobná omezení a hmotnosti jako v provozu. Mikrofon se doporučuje umístit v blízkosti každého důležitého povrchu zkoušeného objektu do vzdálenosti 0,5 m od povrchu nebo doprostřed mezi střed povrchu a stěnu komory, podle toho, co je menší. Výstupy z těchto mikrofonů se doporučuje pro zajištění signálu jednobodového řízení zprůměrovat. Jestliže je komora omezena na jeden bod generující šum, doporučuje se jeden mikrofon umístit mezi zkoušený objekt a stěnu komory nejvzdálenější od zdroje šumu. Orientace mikrofonů v takovém zařízení není rozhodující, třebaže osy mikrofonů by se neměly dávat kolmo k jakémukoli rovnému povrchu. Mikrofony se doporučuje kalibrovat pro náhodný úhel dopadu. 8.5.3.2 Postup II – Akustický šum - Plochý úhel dopadu Některá zařízení zkoušených objektů, jako například desky, se doporučuje namontovat na stěnu zkušební trubice tak, aby zkoušená plocha byla vystavena akustickému buzení. Tato plocha musí být ve stejné rovině jako vnitřní povrch trubice tak, aby se zabránilo zavádění rezonance dutin nebo působení lokálních turbulencí. Některá zařízení zkoušených objektů (jako například podvěsy) by se měly zavěsit nebo jinak namontovat uprostřed trubice na nějakých pružných upevněních tak, aby všechny vnější povrchy byly vystaveny postupnému vlnění. Módy tuhého tělesa v systému by měly být menší než 25 Hz nebo 1/4 z nejnižšího zkušebního kmitočtu, podle toho, co je menší. Pozornost je třeba věnovat zajištění toho, aby se prostřednictvím upevnění zkoušeného objektu ani žádné pomocné konstrukce nezaváděly žádné rušivé akustické nebo vibrační vstupy. Mikrofon(y) pro řízení a monitorování podmínek zkoušení se doporučuje přednostně instalovat na stěnu zkušební trubice naproti zkušebnímu panelu. Další místa uvnitř trubice se mohou vybírat s podmínkou, že mikrofon se umístí tak, aby reagoval pouze na vlny s plochým úhlem dopadu a aby se nezbytné korekce týkaly měřené úrovně. Mikrofony se doporučuje kalibrovat pro plochý úhel dopadu. 8.5.3.3 Postup III – Akustický šum – Rezonance dutin Zkoušený objekt se doporučuje zavěsit nebo jinak namontovat do rezonanční komory tak, aby přímé aplikaci akustické energie byla vystavena jen ta část zkoušeného objektu, která se má zkoušet. Všechny ostatní povrchy se doporučuje chránit tak, aby se úroveň jejich akustického buzení zredukovala na 20 dB. Ochranné clony by neměly na konstrukci vytvářet žádný přídavný vibrační útlum. Mikrofon pro řízení zkoušky se nedoporučuje umísťovat do zkoušených dutin.

89

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 8.5.3.4 Účinky zemské přitažlivosti Zkoušky se obyčejně provádí s materiálem namontovaným ve správné prostorové orientaci, ledaže by se ukázalo, že funkční charakteristiky materiálu zemská přitažlivost neovlivňuje. 8.5.4

Příprava zkoušky

8.5.4.1 Předběžné kondicionování Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat v okolních laboratorních podmínkách. 8.5.4.2 Prohlídky a ověřování funkčních charakteristik Prohlídky a ověřování funkčních charakteristik se mohou provádět před zkouškou a po zkoušce. Požadavky na tato ověřování by měla stanovovat Směrnice pro zkoušku. Jestliže se tato ověření požadují provést během zkoušení, doporučuje se rovněž stanovit časové intervaly jejich provedení. 8.5.5

Postupy

Směrnice pro zkoušku by měla určit, zda zkoušený objekt má nebo nemá být během zkoušení v provozu. 8.5.5.1 Postup I – Zkoušení akustického šumu – difúzní pole Krok 1 Nainstalujte zkoušený objekt do rezonanční komory v souladu s čl. 8.5.3.1. Krok 2 Vyberte místa pro řídicí a monitorovací mikrofony a strategii řízení podle článku 8.5.2. Krok 3 Pokud se používá regulace s otevřeným obvodem, odstraňte zkoušený objekt a ověřte, zda předepsaná celková úroveň akustického šumu a spektra se dá dosáhnout v prázdné komoře; pak vraťte zkoušený objekt do komory. Krok 4 Realizujte kondicionování podle článku 8.5.4.1. Krok 5 Proveďte vstupní ověření podle článku 8.5.4.2. Krok 6 Po stanovenou dobu aplikujte zkušební spektrum. Pokud se požadují, proveďte prohlídky a ověření funkčních charakteristik podle článku 8.5.4.2. Krok 7 Proveďte konečnou prohlídku. Krok 8 Vyjměte zkoušený objekt z komory. Krok 9 Vždy zaznamenejte požadované údaje. 8.5.5.2 Postup II – Zkoušení akustického šumu - Plochý úhel dopadu Krok 1 Nainstalujte zkoušený objekt podle článku 8.5.3.2. Krok 2 Vyberte místa pro řídicí a monitorovací mikrofony a strategii řízení podle článku 8.5.2. Krok 3 Realizujte kondicionování podle článku 8.5.4.1. Krok 4 Proveďte vstupní ověření podle článku 8.5.4.2. Krok 5 Po stanovenou dobu aplikujte zkušební spektrum. Pokud se požadují, proveďte prohlídky a ověření funkčních charakteristik podle článku 8.5.4.2.

90

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 6 Proveďte konečnou prohlídku. Krok 7 Vyjměte zkoušený objekt ze zkušební trubice. Krok 8 Vždy zaznamenejte požadované údaje. 8.5.5.3 Postup III – Zkoušení akustického šumu – Rezonance dutin Krok 1 Krok 2 Krok 3 Krok 4 Krok 5

Nainstalujte zkoušený objekt do komory podle článku 8.5.3.3. Umístěte řídicí mikrofon podle článku 8.5.3.3. Realizujte kondicionování podle článku 8.5.4.1. Proveďte vstupní ověření podle článku 8.5.4.2. Použijte sinusovou akustickou zkušební úroveň a nastavte její kmitočet pro dosažení rezonančního stavu jak je indikován odezvou z řídicího mikrofonu, nastavte ji na úroveň podle Směrnice pro zkoušku a aplikujte po stanovenou dobu. Pokud se požadují, proveďte prohlídky a ověření funkčních charakteristik podle článku 8.5.4.2. Krok 6 Proveďte konečnou prohlídku. Krok 7 Vyjměte zkoušený objekt z komory. Krok 8 Vždy zaznamenejte požadované údaje. 8.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu aplikace akustických zkušebních stavů a po jejich aplikaci. 8.7


a. ISO 266, Akustika – Preferované kmitočty (Acoustics – Preferred Frequencies), Mezinárodní organizace pro normalizaci (International Organization for Standardization), 1997 b. IEST RP-DTE040.1, Akustické zkoušení vysoké intenzity (High-lntensity Acoustics Testing), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 2003 c. NASA-STD-7001, Kritéria pro vibračně-akustické zkušební zatížení (Payload Vibroacoustic Test Criteria), Národní agentura pro letectví a kosmonautiku (National Aeronautics and Space Agency), USA, 21. červen 1996 d. Piersol, Allan G., Vibrační a akustická zkušební kritéria pro upoutaný let vnějších nesených podvěsů (Vibration and Acoustic Test Criteria for Captive Flight of Externally Carried Stores), AFFDL-TR-71-158, prosinec 1971 e. Burkhard, Alan H., Akustická zkušební kritéria pro upoutaný let leteckých podvěsů (Captive Flight Acoustic Test Criteria for Aircraft Stores), Shock and Vibration Bulletin 43, Part 3, leden 1973

91


(VOLNÁ STRANA)

92


PŘÍLOHY

93

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8A AKUSTICKÝ ŠUM – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. 8.A.1 Zkoušení širokopásmového náhodného a incidenčního šumu 8.A.1.1 Celková úroveň akustického tlaku (OASPL) Z provozních pracovních postupů pro materiál se mohou získat zkušební úrovně celkového akustického tlaku a doby trvání uvedené v tabulce 12. Hodnoty byly zpracovány podle hodnot uvedených v MIL-STD-810. 8.A.1.2 Zkušební spektrum Aplikované zkušební spektrum spojené s těmito úrovněmi je uvedeno na obrázku 19. Zkušební spektrum se doporučuje dosáhnout, zatímco se zkušební parametry udržují v rámci tolerancí daných článkem 8.5.1 8.A.1.3 Simulace aerodynamické turbulence Kde se pro simulaci aerodynamických turbulencí požaduje zkouška širokopásmového šumu, úrovně zkoušení a jeho trvání se doporučuje odvodit v kombinaci s úrovněmi pro doplňkovou mechanickou zkoušku - viz Metoda 401 v příloze 7A.

94

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8A TABULKA 12 – Celkový akustický tlak – Úroveň a trvání zkoušky Zkušební úroveň (OASPL) dB

Trvání (min)

Dopravní letadla, v místech vzdálenějších od výtoku trysky

130

30

Dopravní letadla, ve vnitřních šachtách pro materiál poblíž výtoku trysky Vysokovýkonná letadla v místech vzdálenějších od výtoku trysky

140

30

140

30

Vysokovýkonná letadla, ve vnitřních šachtách pro materiál poblíž výtoku výfukových plynů

150

30

Střely vzduch-vzduch na letounech středního výkonu (q< 57 456 Pa)

150

30

Střely vzduch-země na letounech středního výkonu (q< 57 456 Pa)

150

15

Pozemní materiál v uzavřených oblastech při zkoušce motoru

150

30

160

30

16

8

Střely vzduch-vzduch na vysokovýkonných letadlech (q< 86 184 Pa)

165

30

Střely vzduch-země na vysokovýkonných letadlech (q< 86 184 Pa)

165

15

Startovací motory nebo šachty motorů letadlových raket

165

8

Pozemní materiál na odpalovacích zařízeních raket

165

8

Typická aplikace

Vysokovýkonná letadla ve vnitřních šachtách pro materiál v blízkosti trysky výtoku výfukových plynů mezipřihřívání, hlavní střelných zbraní nebo v příďových kuželech Letadlová raketa, většina míst, ale kromě startovacího motoru nebo šachet motoru

95

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8A 8.A.2 Zkoušení rezonance dutin 8.A.2.1 Zkušební parametry Pro zkoušení rezonance dutin se hladina akustického tlaku Bo, kmitočky fN a doba trvání T buď vypočtou nebo se převezmou z tabulky 13. Tabulka byla zpracována podle hodnot uvedených v MIL-STD-810. TABULKA 13 – Podmínky zkoušení rezonance dutin Úroveň zkoušení

Bo = 20 log (q) + 76,4 dB (ref 20 μ Pa) 0,5

fn =

 M2 6,13( N  0,25)2,4   2   Hz 0,5  M2 0,57( L)(C )  2,4   2  

Definice Bo = fn =

n = C L M q

hladina akustického tlaku, dB rezonanční kmitočet pro n-tý mód (kde n =1, 2, 3,..) až do 500 Hz (pokud je první mód f1 > 500 Hz, použijte pouze tento mód

počet módů

= rychlost zvuku ve výšce letu (m/s) = délka nebo poloměr otvoru vystaveného toku vzduchu (m). = Machovo číslo = letový dynamický tlak při otevřené dutině (Pa)

POZNÁMKY k tabulce 13: 1 2

Doba trvání zkoušky: T = 1 h pro každý rezonanční kmitočet. Druhou sadu rezonančních kmitočtů se doporučuje stanovit s použitím distančního parametru, L jako hloubka dutiny.

96


1/3 oktávová SPL vztahující se k OASPL, dB

1/3 oktávové pásové spektrum

10

1 000

100

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 19 – Použité zkušební spektrum Střední kmitočet třetinooktávového pásma, Hz

Jmenovitá hladina akustického tlaku, dB

Střední kmitočet třetinooktávového pásma, Hz

50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630

-29,0 -25,0 -21,0 -17,0 -13,0 -12,0 -11,0 -11,0 -11,0 -11,0 -11,0 -11,0

1 000 1 250 1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000 6 300 8 000 10 000

800

POZNÁMKA k obrázku 19: Celkové zkušební úrovně udává tabulka 12

97

Jmenovitá hladina akustického tlaku, dB -11,0 -11,0 -11,0 -12,5 -14,0 -15,5 -17,0 -18,5 -22,5 -26,5 -30,5 -34,5

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8B AKUSTICKÉ ZKOUŠKY – TECHNICKÝ NÁVOD 8.B.1 Rezonanční komory Rezonanční komora je v podstatě kobka s pevnými, akusticky odrazivými stěnami. Jestliže se šum generuje v tomto prostoru, vícenásobné odrazy uvnitř hlavního objemu prostoru způsobují homogenní difúzní šumové pole, které se nastavuje. Homogenita tohoto pole je narušována třemi rozhodujícími vlivy: a. V nízkých kmitočtech jsou stálé módy nastaveny mezi rovnoběžnými stěnami. Kmitočet, pod nímž tyto módy nabývají na významu, má souvislost s rozměry komory. Malé komory o objemu menším než asi 100 m3 se obvykle konstruují tak, že plochy stěn nejsou rovnoběžné s žádnou jinou stěnou, aby se tento efekt zminimalizoval. b. Odrazy od stěn vyvolávají vyšší úrovně na povrchu. Proto se homogenní šumové pole aplikuje pouze v místech geometrického středu komory a zkoušené objekty by se neměly umísťovat blíže než asi 0,5 m od stěn. c. Velikost zkoušeného objektu může zkreslit šumové pole, pokud je objekt ve vztahu k objemu komory velký. Obvykle se doporučuje, aby objem zkoušeného objektu nepřekročil 10 % objemu komory. Šum se běžně generuje modulátorem vzduchu a je do komory vnášen přes spojovací kužel. Konstrukce komory zajišťuje, aby se výtlak vzduchu z modulátoru vedl přes akustický tlumič za účelem zabránit přímému přenosu šumu o vysoké intenzitě do prostoru mimo zkušební komoru. 8.B.2 Trubice pro postupné vlnění Kanál se souběžnými stranami obyčejně tvoří pracovní část takového zařízení pro generování postupného šumu. Aby vyhovoval zkušebním požadavkům, může mít kruhový nebo pravoúhlý průřez. Pro zkoušení desek může být vhodnější pravoúhlý průřez, zatímco pro letadlové podvěsy může být výhodnější zkoušení v trubici o kruhovém průřezu. Příslušný vzduchový modulátor připojený k jednomu konci pracovní části generuje šum do nějakého vhodného kuželu. Z opačného konce hladké trubice další kužel spojuje šum do nějaké absorpční koncovky. Maximální absorpce v celém provozním kmitočtovém pásmu se požaduje za účelem minimalizace vlivu stojatých vln v trubici. Šum pak postupuje dále trubicí a je aplikovaný s plochým úhlem dopadu po povrchu zkoušeného objektu. Zkoušený objekt samotný se může namontovat uvnitř zkušební trubice, v takovém případě se vlnění s plochým úhlem dopadu bude aplikovat na celý vnější povrch objektu. Eventuálně se zkoušený objekt může namontovat na stěnu zkušební trubice, jestliže se šum bude aplikovat pouze na povrch směřující dovnitř trubice, např. na jednu stranu desky. Použití té které metody bude záviset na zkoušeném objektu a jeho provozním použití.

98

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8B 8.B.3 Charakteristika akustického šumu Vyzařovaný šum vysoké intenzity je vystaven deformaci následkem adiabatického ohřevu. Tedy následkem ohřevu v místech vysokého tlaku a ochlazení v místech „řídkých žlabů“ je lokální rychlost šíření těchto tlaků modifikovaná. To způsobuje hřebeny rychlejšího pohybu a žlaby pomalejšího pohybu, než je lokální rychlost šíření, takže v nějaké vzdálenosti od zdroje se sinusová vlna stane trojúhelníkovou s předním rázovým čelem. Tento průběh impulzu obsahuje množství harmonických šumů a proto jeho energetická kapacita narůstá ve vyšším kmitočtovém pásmu. Z toho je zřejmé, že v šumu o vysoké intenzitě není možné vytvořit čistý sinusový tón. Ke stejnému efektu dochází u náhodného šumu o vysoké intenzitě, který obvykle vzniká kolem modulovaného proudění vzduchu s ventilem řízeným dynamickým ovladačem. Ten může být ovládán elektrodynamicky nebo hydraulicky. Následkem rychlostních a akceleračních omezení ovladače není možné modulovat proudění vzduchu v kmitočtech vyšších než kolem 1 kHz. Akustická energie překračuje tento kmitočet (do 20 kHz nebo i více), proto výsledkem kombinace šumu z proudu studeného vzduchu a harmonického zkreslení je snížení frekvenční modulace.. 8.B.4 Strategie řízení Mikrofony se obvykle používají k monitorování a řízení zkušebních podmínek. Při zkoušení podvěsů a řízených střel se doporučuje pro řízení zkoušky použít nejméně tři mikrofony. Některé zkoušené objekty se mohou monitorovat efektivněji na základě jejich vibrační odezvy. V takovém případě se doporučuje držet se požadavků na monitoring, uvedených v Metodě 401. Kontrolní systém by měl být schopen měřit náhodný šum s vrcholem s efektivní hodnotou až do 3,0. Tlakově kalibrované mikrofony používané v rezonančních komorách by se měly přepočítat na náhodný incidenční šum, zatímco mikrofony používané v trubicích pro postupné vlnění by se měly přepočítat na volné pole šumu s plochým úhlem dopadu, a obojí by měly mít lineární tlakovou odezvu. Pro kontrolní účely se doporučuje provést opatření pro zprůměrování výstupů z mikrofonů pro zjištění prostorového průměrného šumu. 8.B.5 Definice Hladina akustického tlaku Hladina akustického tlaku je logaritmický podíl akustických tlaků vyjádřený jako: Lp = 10 log (l / l0) = 20 log (P / Po) kde

Lp = hladina akustického tlaku, dB I = naměřená intenzita, W/m2 l0 = referenční intenzita = 10-12 W/m2 P = naměřený tlak PRMS, Pa Po = referenční tlak = 20 x 10-6 Pa

99

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 8B Třetinooktávový filtr Třetinooktávový filtr má poměr mezi horním a dolním kmitočtem propustného pásma 2 čili přibližně 1,26. Účinná šířka pásma filtru mezi –3 dB body horního a dolního kmitočtu je přibližně 23 % ze středního kmitočtu. Vztah mezi středním kmitočtem filtru a horními nebo dolními –3 dB body filtru je uvedena dále. Standardní třetinooktávová kmitočtová pásma jsou stanovena Mezinárodní specifikací ISO 266, odkaz b. Další definice významné pro náhodné vibrace a analýzu dat - viz Metoda 401. 1/3

Rovnice třetinooktávového filtru fo = √ (f1 x f2) f1 =

f0 3

√2

f2 = f1 3√ 2 (f2 – f1)

≈ 0,23

přibližná rovnice

f0 kde: f0 = střední kmitočet filtru, Hz f1 = dolní –3 dB kmitočet filtru, Hz f2 = horní –3 dB kmitočet filtru, Hz

100


9

METODA 403 – RÁZ S KLASICKÝM PRŮBĚHEM OBSAH

Strana

9.1

ROZSAH PLATNOSTI ........................................................................................... 103

9.1.1

Účel........................................................................................................................... 103

9.1.2

Použití ...................................................................................................................... 103

9.1.3

Omezení ................................................................................................................... 103

9.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ ..................................................................................... 103

9.2.1

Vlivy prostředí …………………………………………………………………….. 103

9.2.2

Použití naměřených údajů …………………………………………………………104

9.2.3

Posloupnost ……………………………………………………………………….. 104

9.2.4

Výběr zkušebního postupu ……………………………………………………….. 104

9.2.5

Druhy simulace rázů ……………………………………………………………… 104

9.2.6

Změna rychlosti …………………………………………………………………… 104

9.2.7

Provoz materiálu ………………………………………………………………….. 105

9.3

NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 105

9.3.1

Všeobecná ustanovení .............................................................................................. 105

9.3.2

Podpůrné hodnocení ................................................................................................. 105

9.3.3

Protirázové zařízení .................................................................................................. 105

9.3.4

Zkoušení subsystémů ............................................................................................... 105

9.4


9.4.1

Povinné ..................................................................................................................... 106

9.4.2

Jsou-li požadované ................................................................................................... 106

9.5

PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ.............................................................. 106

9.5.1

Tolerance ………………………………………………………………………….. 106

9.5.2

Podmínky instalace zkoušeného objektu …………………………………………. 106

9.5.3

Adjustace ………………………………………………………………………….. 107

9.5.4

Příprava zkoušky ...................................................................................................... 107

9.5.5

Postupy...................................................................................................................... 107

101


VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ........................................................ 111

9.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY ............................................................ 111

Přílohy Příloha 9A

RÁZ S KLASICKÝM PRŮBĚHEM – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY……………………………………….…………114

102


ROZSAH PLATNOSTI

9.1.1

Účel

Účelem této metody je vyvolat v systémech, subsystémech a zařízeních, dále nazývaných „materiál“, odezvy, které jsou srovnatelné s odezvami, kterým bude materiál pravděpodobně vystaven při provozu ve stanovených provozních podmínkách a které se mohou snadno reprodukovat v laboratoři s použitím vhodného rázového zkušebního zařízení. Základním záměrem není nezbytně kopírovat prostředí při nasazení materiálu. 9.1.2

Použití

Tato metoda zkoušení je přednostně sestavena pro provádění rázových zkoušek zahrnujících klasický časový průběh akceleračních vln, jako například půlsinusový impulz, pilovitý impulz s vrcholem na konci a lichoběžníkový impulz. Popisy spektra odezvy rázů (SRS) pro tyto klasické tvary vln jsou k dispozici v Metodě 417, Ráz SRS, příloha 23C. Jiné impulzy s časovou oblastí se mohou přizpůsobit v rámci této zkušební metody za předpokladu, že odpovídají možnostem rázového zkušebního zařízení. Pro zajištění dostačující opakovatelnosti a kontrolovatelnosti průběhu zkoušek se pro realizaci zkušebních postupů upřednostňuje elektrodynamické nebo servohydraulické zkušební zařízení, ale zkušební metoda nevylučuje použití zkušebního zařízení pádového nebo nárazového typu. Pro další přesné simulace komplexních rázových prostředí s mnoha nulovými přechody a vždycky, když je to možné pro měřená přechodová rázová data s časovou oblastí, se doporučují postupy definované v Metodě 417. Navíc se Metoda 417 doporučuje, když specifikace zkoušky je ve formátu SRS. Pro zkoušení prostředí výbuchových rázů se doporučuje Metoda 415 „Výbuchový ráz“. 9.1.3

Omezení

Tato metoda zkoušení nepokrývá komplexní rázové odezvy ani rázy popsané ve formátu SRS. Konkrétně tato metoda zkoušení nezahrnuje prostředí vznikající při výstřelu ze střelné zbraně, při jaderném výbuchu, výbuchové rázy, výbuchy pod vodní hladinou a bezpečné pády. Rázové impulzy s klasickým průběhem uvedené v Metodě 403 nemusí nezbytně kopírovat rázové prostředí, kterému je materiál vystaven při svém nasazení. Také často nemusí být možné nasimulovat skutečná provozní rázová prostředí, protože zkušební zařízení a/nebo omezení daná upínacími přípravky mohou zabraňovat uspokojivé aplikaci určených impulzů do zkoušeného objektu. 9.2


9.2.1 Vlivy prostředí Následující seznam nehodlá být všezahrnující, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou objevit při vystavení materiálu časově závislým rázovým prostředím: a. závady na deskách elektronických obvodů, zničení desek elektronických obvodů, poruchy elektronických konektorů; b. změny v dielektrické pevnosti materiálu, úbytek izolačního odporu, změny ve stabilitě magnetických a elektrostatických polí; c. stálé mechanické/strukturální deformace materiálu jako důsledek přepětí v konstrukci materiálu a nekonstrukčních prvcích; d. zborcení mechanických součástek materiálu jako důsledek překročení meze pevnosti součástek;

103

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 e. f. g. h. 9.2.2

závady na materiálu jako důsledek zvýšeného nebo sníženého tření mezi díly nebo obecného vzájemného působení dílů; únava materiálu (nízkocyklová únava); přerušovaná funkce elektrických kontaktů; tvorba trhlin a prasklin materiálu.

Použití naměřených údajů

Použití naměřených údajů není obecně vhodné pro metodu zkoušení rázů s klasickým průběhem, ale data o provozních údajích mohou být užitečná pro charakterizaci amplitudy, dobu trvání a požadovaný počet zkušebních rázových impulzů laboratorní zkoušky. Jestliže jsou k dispozici dostatečná měřená data o časovém průběhu zrychlení, doporučuje se Metodu 417 použít vždy, kdy je to účelné. 9.2.3

Posloupnost

Vliv rázu vyvolávajícího mechanické napětí může působit na funkční charakteristiky materiálu za podmínek dalších prostředí, jako například vibrací, teploty, výšky, vlhkosti, magnetického rozptylu nebo EMI/EMC. Mimoto je nezbytné, aby materiál, který je pravděpodobně citlivý na kombinaci prostředí, byl zkoušen příslušnými kombinacemi současně. Kde se má za to, že zkouška kombinovaným prostředím není nevyhnutelná nebo není účelné ji konfigurovat, a kde se požaduje vyhodnotit vlivy kombinovaného prostředí, doporučuje se jediný zkoušený objekt vystavit všem příslušným podmínkám prostředí. Pořadí aplikace zkoušek vlivů prostředí by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. 9.2.4

Výběr zkušebního postupu

Pro zkoušení rázu s klasickým průběhem existuje pouze jeden postup. Výběr metody zkoušení je určován několika faktory včetně rázového prostředí v době nasazení a druhu materiálu. Těmito a dalšími faktory se zabývají dokumenty: AECTP-100, část „Obecné požadavky“ a AECTP-240 „Mechanické podmínky“ 9.2.5

Druhy simulace rázů

Tři klasické rázové impulzy předepsané touto metodou zkoušení jsou: •

půlsinusový;

• •

pilovitý s vrcholem na konci; lichoběžníkový.

Tyto impulzy s přechodovou časovou oblastí jsou definovány v oddílech „Postup zkoušení“ k obrázkům 20, 21, resp. 22. Existuje několik metodik pro provádění kontrol zrychlení během předepsaných tolerančních mezí závislých na amplitudě rázu, požadované rychlosti, době trvání a přístupnosti zkušebního zařízení. U všech metod se požaduje takové zkušební upevnění, které kopíruje provozní prostředí a umožní kontrolu strukturálních rezonancí, protože náročnost rázů a možné poškození zařízení jsou silně závislé na instalačním uspořádání. 9.2.6

Změna rychlosti

Vymezení náročnosti zkoušení pomocí tvaru impulzu, vrcholového zrychlení a doby trvání je pro řadu účelů dostačující definování. Z tohoto důvodu se změna rychlosti nemusí 104

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 určovat kromě případů, kdy je to nezbytné buď pro dosažení vysokého stupně reprodukovatelnosti nebo když je potřebné přidat nebo zaměnit jeden z běžných parametrů používaných pro definování rázového impulzu. Například vysoká reprodukovatelnost je vhodná k opakování zkoušek výrobní série zařízení. Určení změny rychlosti může být upřednostňováno pro dobu trvání rázů vysoké intenzity nebo u rázů mimořádně krátkého trvání. Směrnice pro zkoušku by se měla v takových případech dovolávat požadavků na změnu rychlosti a blíže určit metodu měření. Změna rychlosti se může stanovit z naměřených dat některým z následujících způsobů: a. b. c.

9.2.7

z rychlosti nárazu pro rázové impulzy nezahrnující odrazový pohyb; pomocí pádu a výšky odrazu, je-li to vhodné a tam, kde se používají zkušební zařízení pro volný pád; integrováním impulzu zrychlení s ohledem na dobu mezi hranicemi od 0,4D před spuštěním impulzu do 0,1D za impulzem, kde D je doba trvání ideálního impulzu.

Provoz materiálu

Doporučuje se zkušební zařízení provozovat, měřit jeho funkční charakteristiky a údaje zaznamenávat tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku nebo příslušný předpis. 9.3

NÁROČNOSTI

9.3.1 Všeobecná ustanovení Příloha 9A poskytuje výchozí náročnost zkoušky pro klasický ráz a pro prostředí upevněného nákladu. Tuto zkušební náročnost se doporučuje použít ve spojení s příslušnými informacemi uvedenými v AECTP-240. Tyto náročnosti by se měly brát v úvahu jako výchozí úrovně do doby, než budou získány neměřené údaje. V té době bude vhodné zvážit provedení nějakých dalších zkoušek s využitím Metody 417. 9.3.2 Podpůrné hodnocení Vybraný zkušební impulz pravděpodobně nebude dostačující simulací provozního prostředí a proto tedy je pro doplnění výsledků zkoušek a ospravedlnění důvodů výběru zkoušky obvykle nezbytné podpůrné hodnocení. 9.3.3 Protirázové zařízení Materiál určený pro použití se systémy na tlumení rázů se doporučuje zkoušet s těmito tlumiči. Jestliže není účelné provádět rázovou zkoušku s příslušnými tlumiči rázů nebo pokud je dynamická charakteristika instalace materiálu velmi proměnlivá, zkoušený objekt se doporučuje zkoušet bez tlumičů v modifikované náročnosti zkoušení stanovené ve Směrnici pro zkoušku. 9.3.4 Zkoušení subsystémů Je-li to tak určeno ve Směrnici pro zkoušku, subsystémy materiálu se mohou zkoušet odděleně a mohou být vystaveny rozdílným rázovým úrovním. V tomto případě by měla Směrnice pro zkoušku stanovovat úrovně rázů zvlášť pro každý subsystém.

105



9.4.1 Povinné a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; stanovení úrovně zkoušení včetně os, doby trvání a počtu impulzů, které se mají použít druh zkoušky: vývojová, schvalovací atd.; způsob upevnění zkoušeného objektu včetně tlumičů rázů (jsou-li použity); zda se požaduje nebo nepožaduje provoz zkoušeného objektu během zkoušky; podmínky balení (je-li použito); požadavky na provozní kontroly, jsou-li vhodné strategie řízení, tvar impulzu nebo změny rychlosti; údaje požadované k provedení zkoušky; stanovení kritérií závad, je-li to vhodné.

9.4.2 Jsou-li požadované a. b. c. d. 9.5

klimatické podmínky, pokud jsou odlišné od standardních laboratorních podmínek; vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; tolerovaná hodnota rušivého magnetického pole; tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 9.5.1.


9.5.1 Tolerance Tolerance pro klasické tvary vln jsou uvedeny na obrázcích 20, 21, resp. 22. Tolerance půlsinusového rázu na obrázku 20 se také používají u postupů zkoušení upevněného nákladu. 9.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu Pokud Směrnice pro zkoušku nestanovuje pro daný materiál jinak, použije se následující: a.

b.

c. d.

Zkoušený objekt musí být mechanicky připevněn k rázovému stroji, přímo svými běžnými upevňovacími prostředky nebo pomocí přípravku. Instalační sestava musí umožňovat vystavit zkoušený objekt rázům podél různých os a směrů tak, jak je stanoveno. Vnější připojení nezbytná pro účely měření by měla přidávat minimální hmotnost a způsobovat minimální omezení. Doporučuje se vyloučit jakékoli další vzpěry nebo popruhy. Jestliže jsou pro zkoušení nezbytné vodiče, trubky nebo jiná propojení, doporučuje se je uspořádat tak, aby vytvářely podobná omezení a hmotnost jako při provozní instalaci. Materiál určený pro použití s rázovými tlumiči se musí zkoušet s těmito tlumiči namontovanými – viz článek 9.3.3. Faktory působení zemské přitažlivosti nebo nějakých přídavných hmotnostních zatížení se musí brát v úvahu u kompenzace nebo u příslušné simulace.

106

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 9.5.3 Adjustace a.

b.

Zkušební zařízení by se mělo adjustovat tak, aby se zajistilo, že požadované zkušební parametry se mohou v průběhu aktuální zkoušky vyvolat. Pro tento účel se doporučuje využít dynamické znázornění zkoušeného objektu. Skutečný zkoušený objekt se může použít, pokud rázy s nízkou amplitudou jsou pro tuto úlohu přijatelné, ale pouze jako poslední východisko způsobené teoreticky možným poškozením materiálu. Není-li určeno jinak, přístrojová sestava pro rázová měření musí odpovídat požadavkům na šířku kmitočtového pásma podle obrázku 23.

9.5.4 Příprava zkoušky 9.5.4.1 Předběžné kondicionování Doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat na jeho výchozí klimatické a další podmínky, stanovené ve Směrnici pro zkoušku. 9.5.4.2 Provozní ověřování Veškerá provozní ověření včetně všech prohlídek se doporučuje provádět tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. Závěrečná provozní ověření se doporučuje uskutečnit poté, co byl materiál vrácen do klidového stavu v podmínkách kondicionování a dosáhl teplotní stabilitu. 9.5.5 Postupy Krok 1 Zvolte strategii zkušebních impulzů nebo změny rychlosti, respektující tolerance stanovené v článku 9.5.1. Krok 2 V souladu s článkem 9.5.3 adjustujte rázový generátor. Instalace dynamického znázornění musí odpovídat článku 9.5.2. Nastavte regulaci zkušebního zařízení tak, aby bylo možné získat tři po sobě jdoucí rázy požadované síly. Nahraďte dynamické znázornění skutečným zkoušeným objektem. Krok 3 Proveďte výchozí provozní ověření, jak je stanoveno v článku 9.5.4.2. Krok 4 Aplikujte ráz a zaznamenejte údaje požadované k prokázání platnosti zkoušky. Pro konstrukční skupiny namontované na rázových tlumičích se doporučuje zaznamenat jakékoli dosednutí na dorazy nebo kolize s konstrukcí nebo sousedící konstrukční skupinou. Krok 5 Proveďte konečná provozní ověření, jak je stanoveno v článku 9.5.4.2. Krok 6 Opakujte kroky 1 až 5, jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku.

107

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Integrační doba

OBRÁZEK 20 – Půlsinusový impulz (viz legenda u obrázku 22)

Integrační doba

OBRÁZEK 21 – Pilovitý impulz s vrcholem na konci (viz legenda u obrázku 22)

108

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Integrační doba

OBRÁZEK 22 – Lichoběžníkový impulz LEGENDA K OBRÁZKŮM 20, 21 a 22: jmenovitý impulz

D A T1 T2

toleranční meze doba trvání jmenovitého impulzu vrcholové zrychlení jmenovitého impulzu minimální doba, po kterou se musí impulz monitorovat pro rázy vytvářené obvyklým rázovým zkušebním zařízením minimální doba, po kterou se musí impulz monitorovat pro rázy vytvářené vibračním generátorem

109


dB/oktávu

OBRÁZEK 23 – Rázová zkouška – Požadovaná frekvenční odezva přístrojového měřicího systému

Doba trvání impulzu (ms)

Vysoký kmitočet Kmitočet, při kterém Přerušení může odezva (kHz) překročit +1 dB (kHz)

Nízký kmitočet Přerušení (Hz) f1

f2

f3

f4

25

0,2

1

1

2

11

0,5

1

1

2

6

1

4

2

4

3

4

16

5

25

<3

4

16

15

25

POZNÁMKY k obrázku 23: 1

2

Pro rázy s dobou trvání menší než 3 milisekundy, jestliže se požaduje přesné měření tvaru impulzu, mohou být udávaná vysokofrekvenční přerušení a +1dB kmitočty odezvy nedostatečné. V takových případech musí Směrnice pro zkoušku stanovit požadované kmitočty přerušení a +1dB odezvy. V kmitočtovém pásmu měřicího systému by neměly existovat žádné významné fázové posuny.

110



Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku jak v průběhu řady rázových zkoušek, tak po jejich ukončení. 9.7


Smallwood, David, O.: Rázové zkoušení na budičích kmitů s digitálním řízením (Shock Testing on Shakers Using Digital Control), Institut environmentálních věd a technologií (Institute of Environmental Sciences and Technology), Technology Monograph, 1985

111


(VOLNÁ STRANA)

112


PŘÍLOHY

113

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 9A RÁZ S KLASICKÝM PRŮBĚHEM – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálu, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. 9.A.1 Rozsah platnosti Tato příloha poskytuje informace pro výběr tvaru impulzu s klasickým průběhem, vrcholového zrychlení, doby trvání a laboratorních zkušebních parametrů. Výchozí náročnost zkoušení pro rázy s klasickým průběhem a pro rázy upevněného nákladu je uvedena v kapitolách 9.A.2 a 9.A.3. Určení vhodné zkoušky vyžaduje zvážení dynamického prostředí a možné orientace (orientací) zkoušeného objektu v provozních podmínkách. Rázy předávané materiálu přes jeho prostředí se mění jak co se týče tvaru, tak amplitudy a odlišují se od impulzů s klasickým tvarem. Tyto klasické impulzy ve skutečném prostředí neexistují, ale jsou určeny k přiblížení se k typickým rázům vyskytujícím se při provozu materiálu a vytvářejícím materiálové odezvy podobné odezvám ze skutečných rázů. Odezva z nějakého objektu s více stupni volnosti závisí jak na tvaru a amplitudě vstupního rázu, tak na ozvučném kmitočtu, útlumu, nelinearitě a charakteristice stupně přenosu materiálu, který se má zkoušet. Další informace o souvislostech mezi časovým průběhem tvaru rázové vlny a spektrem rázové odezvy a podrobnosti o rázových zkouškách jsou uvedeny v Metodě 417, Ráz SRS, přílohy 23B a 23C. 9.A.2 Ráz s klasickým průběhem 9.A.2.1 Prostředí Pro všeobecné účely má pilovitý ráz s vrcholem na konci tu výhodu, že u půlsinusového tvaru impulzu má homogennější zbytkové spektrum rázové odezvy. To zvyšuje pravděpodobnost, že rezonance zkoušeného objektu budou vybuzeny a že zkoušku bude možné reprodukovat. Půlsinusový impulz je použitelný tam, kde zkouška představuje ráz, který je výsledkem nárazu do převážně lineárně pružného systému nebo zpomalení takovým systémem. Další zkušební podmínky mohou vyžadovat řízení do odlišného klasického tvaru vlny, jako je například pilovitý impulz s vrcholem na začátku nebo lichoběžníkový impulz. Postup zkoušení rázy s klasickým průběhem nebude požadován podél té osy, pro kterou se v programu zkoušek vyžaduje provedení zkoušky přiměřeně silných náhodných vibrací, zajišťující, že provozní požadavky na materiál budou v průběhu zkoušení srovnatelné.

114

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 9A 9.A.2.2 Náročnost zkoušení Klasické průběhy rázů a amplitudy stanovené v tabulce 14 jsou vhodné pro hodnocení integrity materiálu v případech, kdy nejsou o rázech dostupné naměřené údaje. Přizpůsobování určených tvarů vln a amplitud je přijatelné u rozsahů uvedených ve Směrnici pro zkoušku. Zkouška minimální integrity je ráz nízké úrovně určený k působení na konstrukční vady na nezdrsněný materiál, jehož pravděpodobným důsledkem bude závada na materiálu. Zkouška přepravy vozidlem představuje škálu prostředí vznikajících při přepravě typicky nainstalovaného materiálu vozidly. Bariérová zkouška představuje ráz nastávající při havárii vozidla v nízké rychlosti. Zkouška je určena k hodnocení možných selhání protirázových nebo montážních upevnění při nasazení materiálu. Ráz o vysoké intenzitě je typický pro náraz nebo srážku s jiným vozidlem. Standardní nárazová zkouška železničních vozů je typická pro silné nárazy velkých přepravních kontejnerů ložených na standardních železničních vozech nebo nákladních automobilech; viz odkaz a. Nárazová zkouška železničních vozů s odpruženým samočinným spřáhlem je typická pro nárazy vznikající v železniční přepravě u materiálu upevněného přímo na železničních vozech s odpruženým samočinným spřáhlem nebo u materiálu uloženého na odpruženém zařízení připevněném k železničnímu vozu; viz odkaz b. 9.A.2.3 Počet rázů Pro zkoušené objekty se známým provozním prostředím se musí rázový zkušební impulz aplikovat třikrát v každé kolmé pozitivní a negativní ose zkoušeného objektu, ve kterých se rázy vyskytují v provozním prostředí. Pro zkoušené objekty s nestanovenou provozní orientací musí být výchozí počet aplikovaných rázových impulzů nejméně tři, jak v pozitivním, tak v negativním směru polarity a podél každé ze tří na sebe kolmých os – celkem 18 rázů. TABULKA 14 – Klasický ráz – výchozí náročnost zkoušky Kategorie zkoušky Minimální integrita Přeprava Bariérová zkouška Ráz o vysoké intenzitě Železniční nárazová – standardní vozy Železniční nárazová – vozy s odpruženým samočinným spřáhlem

Osy

Tvar vlny

všechny všechny všechny všechny svislá podélná

pilovitý s vrcholem na konci pilovitý s vrcholem na konci pilovitý s vrcholem na konci pilovitý s vrcholem na konci půlsinusový

svislá a příčná

půlsinusový

podélná

půlsinusový

Amplituda, am 15 30 40 100 26 39 3,1 5,1

Trvání, ms 11 18 11 6 9 18 30 30

9.A.3 Ráz upevněného nákladu 9.A.3.1 Prostředí Náročnost rázových zkoušek upevněného nákladu je typická pro opakující se rázy, kterým je vystavován materiál během přepravy jako upevněný náklad na komerčních a vojenských vozidlech po zpevněných cestách a v terénu. Rázy nákladu vznikají z interakce vozidla s výtluky na vozovce, obrubníky a s obecnými nepravidelnostmi povrchu cesty. Amplituda a tvar vlny rázu závisí na topografii nepravidelnosti a na systému odpružení vozidla, jeho hmotnosti a rychlosti. Charakteristickým rysem typického rázu je nějaký počáteční impulz následovaný rychlým exponenciálním sinusovým rozpadem. Dokonce i pro silné rázy tlumení odpružení vozidla zajišťuje, že amplituda odezvy se rozkládá během několika cyklů.

115

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 9A Dominantní frekvenční složka nákladového rázu je ve většině případů složka z horizontálních a podélných módů odpružení vozidla. Avšak většina přenosu energie může být pod účinným frekvenčním rozsahem rázového tlumení vozidla nebo materiálu. V důsledku toho může materiál tyto rázy podstoupit bez jakékoli účinné ochrany. Zkoušení rázů upevněného nákladu se provádí, aby se reprodukovaly strukturálně přenášené rázy. Obvykle není nezbytné pro tyto podmínky provádět jak rázové zkoušky, tak zkoušky volně loženého nákladu. Výběr zkušebního programu závisí na uspořádání upevnění nákladu a na vlastnostech sestavy materiál/balení. Například rázová zkouška upevněného nákladu je vhodná pro rozměrné a/nebo těžké náklady, jestliže je užitečný náklad dostatečně upoután, aby se zabránilo nadskakování a vzájemnému narážení nákladu. Pro materiál, který není při přepravě upevněn, je vhodná Metoda 406 „Volně ložený náklad“. 9.A.3.2 Náročnost zkoušení

Rázová amplituda (%)

Ráz upevněného nákladu se provádí s využitím obrázku 24 - klasický ráz s půlsinusovou vlnou – s dobou trvání 11 ms. Tolerance pro řízení tvaru vlny jsou definovány v Metodě 403, obrázek 20. Vhodná amplituda zkušební vlny a rázové rozdělení závisí na přepravním prostředí. Pro přepravu materiálu realizovanou převážně na zpevněných cestách je použitelná náročnost zkoušení uvedená v tabulce 15. Pro přepravu materiálu při plnění úkolů v polních podmínkách po cestách a v terénu náročnost stanovuje tabulka 16. Tyto náročnosti zkoušení a rozdělení rázových amplitud nejsou určeny k harmonizaci se zvláštními přepravními vozidly nebo k zastupování stanoveného Profilu prostředí životního cyklu.

Čas (ms)

OBRÁZEK 24 – Rázy upevněného nákladu – půlsinusová rázová vlna

116

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 9A TABULKA 15 – Silniční přeprava upevněného nákladu – Náročnost rázové zkoušky Vrcholová amplituda am

Celkový počet rázů

1,5 2,0 3,0 3,5 4,0

150 84 42 24 3

TABULKA 16 – Přeprava upevněného nákladu v polních podmínkách – Náročnost rázové zkoušky Vrcholová amplituda am

Celkový počet rázů

3,0 4,5 6,0 7,5 8,0

402 204 84 42 3

9.A.3.3 Orientace rázu Pokud má zkoušený materiál známou provozní orientaci, rázová vlna v upevněném nákladu se musí aplikovat v kladném směru základní osy pohybu platformy. Například horizontálně upevněný materiál by se měl zkoušet za použití kladné polarity vlny ve svislé ose. Pro zkoušené objekty s nestanovenou provozní orientací musí být určený počet rázových impulzů stejnou měrou rozdělen mezi kladnou a zápornou polaritu každé ortogonální osy. V každém případě se tři nejvyšší amplitudy rázových vln musí aplikovat v nejkritičtější strukturální ose nebo směru předepsanéch ve Směrnici pro zkoušku. 9.A.4 Odkazy a. Magnuson, C.F., Wilson L.T.: Rázová a vibrační prostředí pro velké přepravní kontejnery na železničních vozech a silničních vozidlech (Shock and Vibration Environments for Large Shipping Containers on Rail Cars and Trucks), Sandia Laboratories, Report SAND76-0427, červenec 1977. b. Zkoušení náhodných vibrací a rázů u zařízení pro použití na železničních vozech (Random Vibration and Shock Testing of Equipment for Use on Railway Vehides), IEC TC9 WG 21, Návrh 12. revize, 1996 (9/1371).

117


(VOLNÁ STRANA)

118


10

METODA 404 – KONSTANTNÍ ZRYCHLENÍ OBSAH

Strana

10.1 ROZSAH PLATNOSTI .......................................................................................... 120 10.1.1 Účel .......................................................................................................................... 120 10.1.2 Použití ...................................................................................................................... 120 10.1.3 Omezení ................................................................................................................... 120 10.2


10.2.1 Vlivy prostředí ......................................................................................................... 120 10.2.2 Použití naměřených údajů........................................................................................ 120 10.2.3 Posloupnost .............................................................................................................. 120 10.2.4 Výběr zkušebního postupu ...................................................................................... 121 10.2.5 Řízení....................................................................................................................... 121 10.3 NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 121 10.3.1 Všeobecná ustanovení .............................................................................................. 121 10.3.2 Podpůrné hodnocení ................................................................................................ 122 10.3.3 Úrovně zkoušení ...................................................................................................... 122 10.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 122 10.4.1 Povinné .................................................................................................................... 122 10.4.2 Jsou-li požadované ................................................................................................... 122 10.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ .............................................................. 123 10.5.1 Tolerance ................................................................................................................. 123 10.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu ................................................................. 123 10.5.3 Zkoušení subsystémů ............................................................................................... 124 10.5.4 Vlivy zemské přitažlivosti a koeficient zatížení ...................................................... 124 10.5.5 Příprava zkoušky ..................................................................................................... 124 10.5.6 Postup....................................................................................................................... 124 10.6

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ...................................................... 124

10.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY ....................................................................... 124 Přílohy Příloha 10A KONSTANTNÍ ZRYCHLENÍ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY............................................................................ 126

119

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 10.1 ROZSAH PLATNOSTI 10.1.1 Účel Účelem této metody je reprodukovat akcelerační zrychlení, kterému jsou vystaveny systémy, subsystémy a zařízení, dále nazývané „materiál“, za předepsaných provozních podmínek. 10.1.2 Použití Tato metoda zkoušení je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsanému akceleračnímu prostředí bez nepřijatelné degradace svých funkčních a konstrukčních charakteristik. Metoda je vhodná pro materiál, který je nainstalován v letounech, vrtulnících, letadlových podvěsech, na řízených střelách odpalovaných ze země a na střelách při jejich volném letu. 10.1.3 Omezení Tato metoda zkoušení nevěnuje pozornost rychlosti změny zrychlení. Tato metoda také nezahrnuje postupy pro kombinované zkoušení statické akcelerace a vibrací – odkaz a. 10.2


10.2.1 Vlivy prostředí Následující seznam nehodlá být všezahrnující, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou objevit při vystavení materiálu akceleračnímu prostředí: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

pružné deformace, které zasahují do provozu materiálu; trvalé deformace a lomy, které materiál vyřadí z provozu nebo zničí; lomy upevňovacích prvků, týkající se bezpečnosti; zkraty a rozpojené obvody; výkyvy v úrovních indukčních a kapacitních odporů; vadná funkce relé; zablokování nebo ohnutí mechanismů nebo servořízení; prosakování těsnicích hmot; odchylky v regulaci tlaku a průtoku; kavitace čerpadel; pozměnění dynamických charakteristik tlumičů a izolátorů.

10.2.2 Použití naměřených údajů Kde je to účelné, doporučuje se naměřené provozní údaje použít k rozpracování úrovní zkoušení. Pokud je cílem dosáhnout přesné simulace, pak je mimořádně důležité použít provozní data. Přiměřené provozní údaje je možné získat, jestliže postačujícím způsobem popíšete podmínky, kterým bude materiál vystaven a které se mají hodnotit. Jako minimální se doporučuje získat údaje o provozní úrovni zrychlení, jeho trvání a orientaci. 10.2.3 Posloupnost Zrychlení může být potenciálně destruktivní. Směrnice pro zkoušku by měla stanovit jeho místo v posloupnosti zkoušek.

120

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 10.2.4 Výběr zkušebního postupu Pro zkoušky zrychlení existují dva postupy. Otáčivá centrifuga nebo vozík – sáňky na kolejnicích jsou nejběžnější zkušební zařízení a metody k dosažení vyžadovaného konstantního zrychlení. Tyto dva postupy nedávají nutně totožný akcelerační výstup, protože centrifuga je rotační pohyb a vozík vytváří lineární zrychlení. Je na zodpovědném orgánu, aby vybral vhodné zkušební zařízení podle zkoušeného objektu a účinků, které se mají simulovat. 10.2.4.1 Postup I - Centrifuga Centrifuga vytváří akcelerační zatížení rotací kolem pevné osy. Směr zrychlení je vždy směrem ke středu otáčení centrifugy radiální, zatímco směr zatížení indukovaného zrychlením je vždy radiální směrem od středu otáčení. Jestliže je zkoušený objekt připevněn přímo na zkušební rameno, je vystaven jak rotačnímu, tak translačnímu pohybu. Směr zrychlení a vyvolaného zatížení je vzhledem ke zkoušenému objektu konstantní, protože rotační rychlost je daná, ale zkoušený objekt se otáčí s každou otáčkou ramene o 360 stupňů. Určité centrifugy mají protiběžné přípravky namontované na zkušebním rameni a určené ke korigování rotace zkoušeného objektu. Při takovém uspořádání udržuje zkoušený objekt vzhledem k prostoru stálý směr, ale směr zrychlení a vyvolané zatížení rotují s každou otáčkou ramene 360 stupňů kolem zkoušeného objektu. 10.2.4.2 Postup II – Vozík (saně) Zařízení složené z vozíku (saní) a kolejové dráhy vytváří lineární zrychlení ve směru pohybu saní. Zkoušený objekt připevněný na saních je vystaven stejné úrovni zrychlení jako saně. Zkušební úroveň zrychlení a doba trvání jeho působení při této úrovni jsou závislé na délce zkušební trati a na systému pohonu saní. Toto uspořádání může produkovat významné vibrační prostředí. Tyto vibrace mohou být silnější než jsou vibrace v běžném prostředí provozního používání. Zvláštní pozornost je třeba věnovat konstrukci upevnění tak, aby se zkoušený objekt oddělil od tohoto vibračního prostředí. Pro měření funkčních charakteristik zkoušeného objektu během zkoušky se požaduje telemetrické a/nebo zodolněné přístrojové vybavení. 10.2.5 Řízení 10.2.5.1 Postup I - Centrifuga Kde je to během zkoušky nezbytné, musí se zrychlení kontrolovat použitím vhodných snímačů. Změny zrychlení se musí řídit v rámci tolerančních požadavků z článku 10.5.1.1. Doby nárůstu a poklesu rychlosti se doporučuje regulovat tak, aby příčná zrychlení byla nižší než zrychlení předepsaná ve směru podél osy zkoušení. 10.2.5.2 Postup II - Vozík (saně) Kde je to během zkoušky nezbytné, musí se zrychlení kontrolovat použitím vhodných snímačů. Změny zrychlení se musí řídit v rámci tolerančních požadavků z článku 10.5.1.2. 10.3 NÁROČNOSTI 10.3.1 Všeobecná ustanovení Pokud je to účelné, úrovně zkoušení a jeho trvání se musí založit na využití projektovaných profilů provozního použití a dalších důležitých dostupných údajích. Jestliže 121

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 takové údaje nejsou k dispozici, výchozí náročnosti zkoušení je třeba najít v příloze 10A. Tyto náročnosti by se měly používat ve spojení s příslušnými informacemi uvedenými v AECTP-240. Tyto náročnosti se doporučuje považovat za výchozí hodnoty do doby, než se získají naměřené údaje. Kde je to nezbytné, mohou se tyto náročnosti v pozdější etapě doplnit o údaje získané přímo z programu měření prostředí. 10.3.2 Podpůrné hodnocení Je třeba poznamenat, že vybraná zkouška nemusí být nevyhnutelně dostačující simulací kompletního prostředí a proto tedy může být nutné výsledky zkoušek doplnit nějakým podpůrným hodnocením. 10.3.3 Úrovně zkoušení Obecně zkouška zahrnuje dva stupně náročnosti: Náročnost 1: Provedení při mezním zrychlení – materiál v provozu. Účelem je ověřit správný provoz materiálu, zatímco je vystaven takovým mezním zrychlením, se kterými se může setkat při provozním nasazení a ověřit, zda se nevyskytnou žádné trvalé deformace. (Mezní zrychlení je maximální zrychlení, kterému by měla konstrukce materiál odolat bez trvalých deformací.) Náročnost 2: Provedení při extrémním zrychlení – materiál nemusí být v provozu. Účelem je ověřit odolnost materiálu vůči extrémnímu zrychlení. Extrémní zrychlení je maximální zrychlení, které by konstrukce materiálu měla odolat bez lomů, ale může mít trvalé deformace. Je to mezní zrychlení vynásobené součinitelem 1,5. 10.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 10.4.1 Povinné a.. umístění řídicího snímače zrychlení; b. definování zkoušeného objektu; c. pravoúhlé souřadnice spojené se zkoušeným objektem a jeho původem; d.. doba předběžného kondicionování; e.. zda se požaduje nebo nepožaduje provoz zkoušeného objektu během zkoušky; f. plánovaná provozní ověřování: výchozí, průběžná a konečné, především pro výchozí a závěrečná ověření určete zda ověření se mají uskutečnit na zkoušeném objektu instalovaném na zkušebním zařízení; g.. nezbytné referenční kontroly rozměrů, výchozí a konečné; h. stanovení náročnosti zkoušení. 10.4.2 Jsou-li požadované a.. zvláštní charakteristiky kompletace zkoušeného objektu; b. vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; c. údaje vztahující se k radiálnímu akceleračnímu gradientu; d. nutné údaje týkající se doby nárůstu a poklesu rychlosti.

122

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 10.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 10.5.1 Tolerance 10.5.1.1 Postup I - Centrifuga Dosažené zrychlení by mělo být zrychlení požadované, v rozmezí ± 10 %, ve všech místech zkoušeného objektu, při nastavení rychlosti otáčení a vzdálenosti r. Zrychlení způsobené zemskou přitažlivostí se nebere v úvahu. Pokud je velikost materiálu vzhledem k délce zkušebního ramene značná, měla by Směrnice pro zkoušku požadovat, aby požadovanému zrychlení ± 10 % byly vystaveny pouze určité citlivé body. 10.5.1.2 Postup II – Vozík (saně) Dosažené zrychlení by mělo být zrychlení požadované v rozmezí ± 10 % ve všech místech zkoušeného objektu. 10.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu Zkoušený objekt se doporučuje namontovat na zkušební zařízení tak, jak je instalován v provozu. Z bezpečnostních důvodů věnujte pozornost tomu, aby zkoušený objekt nebyl katapultován ze zkušebního zařízení při utržení připevňovacích bodů. Jakékoli použité pojistné zařízení by nemělo během zkoušení vyvolávat žádné dodatečné zatížení. Výpočet zatížení se doporučuje provést na zkušebním uspořádání před zkouškou. Při použití centrifugy se doporučuje kabely a trubky mezi komutátorem a zkoušeným objektem pevně připojit k rameni centrifugy. Pojmy přední strana, zadní strana, levá a pravá strana označují strany zkoušeného objektu ukazované ve vztahu k pravoúhlým osám náležejícím k nosiči. 10.5.2.1 Postup I - Centrifuga Orientace zkoušeného objektu na centrifuze musí být následující: 1 Dopředné zrychlení: přední strana zkoušeného objektu ve směru ke středu centrifugy. 2 Zpětné zrychlení: 180° od výše uvedené pozice. 3 Zrychlení směrem nahoru: horní strana zkoušeného objektu ve směru ke středu centrifugy. 4 Zrychlení směrem dolů: 180° od výše uvedené pozice. 5 Zrychlení směrem doleva: levá strana zkoušeného objektu ve směru ke středu centrifugy. 6 Zrychlení směrem doprava: pravá strana zkoušeného objektu ve směru ke středu centrifugy. 10.5.2.2 Postup II – Vozík (saně) Orientace zkoušeného objektu na vozíku musí být následující: 1 Zpětné zrychlení: přední strana zkoušeného objektu ve směru k počátku trati. 2 Dopředné zrychlení: 180° od výše uvedené pozice. 3 Zrychlení směrem nahoru: horní strana zkoušeného objektu ve směru ke konci trati. 4 Zrychlení směrem dolů: 180° od výše uvedené pozice. 5 Zrychlení směrem doleva: levá strana zkoušeného objektu ve směru ke konci trati. 6 Zrychlení směrem doprava: pravá strana zkoušeného objektu ve směru ke konci trati. 123

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 10.5.3 Zkoušení subsystémů Subsystémy materiálu se mohou vystavit různým náročnostem. V takovém případě by Směrnice pro zkoušku měla stanovit náročnost zvlášť pro každý subsystém. 10.5.4 Vlivy zemské přitažlivosti a koeficient zatížení Kde je pravděpodobné, že funkční charakteristiky materiálu budou ovlivněny směrem zemské přitažlivosti nebo koeficientem zatížení (mechanizmy, tlumiče atd.), musí se s tím počítat při vyrovnání nebo vhodné simulaci. 10.5.5 Příprava zkoušky 10. 5.5.1 Předběžné kondicionování Pokud není jinak stanoveno, doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat v jeho výchozích podmínkách určených Směrnicí pro zkoušku. 10.5.5.2 Výchozí, průběžné a konečné ověřování funkčních charakteristik Tato ověření zahrnují prohlídky a revize určené Směrnicí pro zkoušku. Konečné ověření se provádí poté, co byl materiál vrácen v normálních kontrolovaných atmosférických podmínkách do klidového stavu a dosáhl teplotní stabilitu. 10.5.6 Postup Postupné kroky slouží k aplikaci jak v uspořádání se saněmi, tak v uspořádání s vozíkem. Krok 1

Nainstalujte zkoušený objekt tak, aby směr zrychlení byl rovnoběžný s osou určenou Směrnici pro zkoušku. Krok 2 Proveďte výchozí ověření. Krok 3 Po stanovenou dobu aplikujte požadované zrychlení. Zkoušený objekt má být v provozu, pokud to požaduje Směrnice pro zkoušku. Krok 4 Proveďte konečné ověření. Krok 5 Pokud není stanoveno jinak, aplikujte konstantní zrychlení v každém z pěti zbývajících směrů. Pořadí aplikace není nařízené, ale je účelné začít s nejnižší úrovní zrychlení. Krok 6 Ve všech případech zaznamenejte informace požadované Směrnicí pro zkoušku. 10.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu zkoušky konstantního zrychlení i po ní. 10.7


Rogers J.D. et al.: VIBRAFUGA – Kombinované vibrační a odstředivé zkoušení (VIBRAFUGE - Combined Vibration and Centrifuge Testing), 60th Shock and Vibration Symposium Proceedings, SAVIAC, 1989, díl III, strana 63.

124


PŘÍLOHY

125

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 10A KONSTANTNÍ ZRYCHLENÍ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY Tato příloha se používá jen tehdy, když v počátečních etapách programu nejsou ještě k dispozici naměřená data a tyto informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data přímo na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. TABULKA 17 – Náročnost zkoušení 1 (mezní) zrychlení (as) Nosič

Vpřed

Vzad

Nahoru

Dolů

Doleva

Doprava

Lehký letoun

3

5

5

3

5

5

Vrtulový letoun

1

1,5

10

8,5

5

5

1,5 10

2 15

8 15

5 15

3 15

3 15

15 10

20 15

20 15

20 15

20 15

20 15

2 2

2 2

7 7

3 3

4 4

4 4

30 50

10 10

50 100

50 100

50 100

50 100

10

10

20

20

20

20

Proudový dopravní letoun Bitevní letoun Vnější podvěsy křídlové trupové Vrtulník Vnější podvěsy Střely (volný let) proti letadlům proti střelám proti pozemním cílům

POZNÁMKY k tabulce 17: 1 Doba trvání: není-li určeno jinak, doba trvání musí být přiměřená k provádění ověření podrobně uvedených ve Směrnici pro zkoušku. 2 Údaje v tabulce zrychlení jsou odvozeny z více zdrojů.

126


11

METODA 405 – STŘELBA ZE STŘELNÝCH ZBRANÍ OBSAH

11.1

Strana

ROZSAH PLATNOSTI .......................................................................................... 129

11.1.1 Účel ........................................................................................................................... 129 11.1.2 Použití ....................................................................................................................... 129 11.1.3 Omezení .................................................................................................................... 129 11.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ................................................................................... 129

11.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 129 11.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 129 11.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 130 11.2.4 Odůvodnění pro postupy a parametry ........................................................................ 130 11.2.5 Výběr zkušebních postupů ........................................................................................ 130 11.2.6 Druhy simulací odezev střelných zbraní.................................................................... 131 11.2.7 Řízení ........................................................................................................................ 132 11.3

NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 133

11.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU.. 133

11.4.1 Povinné ...................................................................................................................... 133 11.4.2 Jsou-li požadované .................................................................................................... 133 11.5

PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ .............................................................. 133

11.5.1 Tolerance ................................................................................................................... 133 11.5.2 Podmínky pro instalaci zkoušeného objektu ............................................................ 135 11.5.3 Zkoušení subsystémů ................................................................................................ 136 11.5.4 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 136 11.5.5 Postupy...................................................................................................................... 136 11.6


11.7


Přílohy Příloha 11A

POSTUP I – PŘÍMÉ REPRODUKOVÁNÍ NAMĚŘENÝCH ÚDAJŮ O MATERIÁLOVÉ ODEZVĚ …………..….……..……...….…142

127

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B

POSTUP II – STATISTICKY GENEROVANÝ OPAKOVANÝ HLAVNÍ (DETERMINISTICKÝ) IMPULZ PLUS ZBYTKOVÝ (NÁHODNÝ) IMPULZ……………………….…………………………………...…… 153

Příloha 11C

POSTUP III - SPEKTRUM RÁZOVÉ ODEZVY OPAKOVANÉHO IMPULZU (SRS) ………………………………………….………….…….. 166

Příloha 11D

POSTUP IV - NÁHODNÁ VIBRACE VYSOKÉ ÚROVNĚ, SOR, NBROR A SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY……..…….. 175

128


ROZSAH PLATNOSTI

11.1.1 Účel Účelem této zkušební metody je reprodukovat odezvy prostředí při střelbě vznikající v systémech, subsystémech, součástech a celcích – dále nazývaných „materiál“, během stanovených provozních podmínek. 11.1.2 Použití Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat opakovanému prostředí střelby bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. 11.1.3 Omezení Není možné simulovat skutečné odezvy prostředí při provozním nasazení střelné zbraně kvůli omezením při upevnění nebo kvůli fyzikálním omezujícím podmínkám, které mohou zabránit uspokojivé aplikaci buzení ze střelby na zkoušený objekt. Tato zkušební metoda není určena k simulaci teplotních účinků nebo účinků tlakové vlny vznikajících při výstřelu. 11.2


11.2.1 Vlivy prostředí Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven prostředí vznikajícímu při střelbě: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

odírání vodičů; uvolňování upevňovacích prvků; přerušovaná funkce elektrických kontaktů; dotýkání se a zkratování elektrických součástek; deformace těsnění; konstrukční deformace; únava konstrukce a konstrukčních prvků; optický posun; tvorba trhlin a prasklin; uvolnění částeček nebo součástek, které se mohou usazovat v obvodech nebo mechanismech; nadměrný elektrický šum.

11.2.2 Využití naměřených údajů Údaje naměřené při bojových střelbách se doporučuje využít k rozpracování úrovní zkoušení pro Postupy I, II, III a IV. Kde je cílem dosáhnout přesné simulace odezev, tam je použití v boji naměřených údajů zvláště důležité. Dostačující v boji naměřené údaje se doporučuje získat také pro přiměřený popis podmínek, kterým bude materiál vystaven a které se mají hodnotit. Kvalitu v boji naměřených údajů ze střelby se doporučuje ověřit v souladu s odkazem c ještě předtím, než se rozpracují úrovně laboratorních zkoušek.

129

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 11.2.3 Posloupnost Odezva ze střelby může ovlivnit funkční charakteristiky materiálu, když se materiál zkouší v podmínkách dalších prostředí, jako například vibrace, rázy, teplota, vlhkost, tlak, elektromagnetické vlivy atd. Je nezbytné, aby materiál, který je pravděpodobně citlivý na kombinaci prostředí, byl zkoušen současně příslušnými kombinacemi prostředí. Kde se má za to, že kombinovaná zkouška není nutná nebo není rozumné ji konfigurovat, a kde se požaduje hodnotit účinky střelby společně s ostatními prostředími, doporučuje se jednotlivý zkoušený objekt vystavit příslušným podmínkám všech prostředí postupně. Pořadí aplikace zkoušek se doporučuje zvážit tak, aby bylo kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. Jestliže přetrvávají nějaké pochybnosti o pořadí zkoušek, pak se doporučuje zkoušení střelby uskutečnit bezprostředně po dokončení vibračních zkoušek. 11.2.4 Odůvodnění pro postupy a parametry Odezva ze střelby je charakterizována vysokoúrovňovými, nestacionárními, časově proměnnými vibracemi nebo opakovanými rázy, které se obecně vzato superponují na okolním vibračním prostředí. Odezva ze střelby má základní kmitočtové prvky v rychlosti střelby zbraně a jejích harmonických. Okolní vibrace mají poměrně nízkou úroveň energie, rozloženou docela rovnoměrně v kmitočtech jiných, než jsou základní kmitočtové prvky po celém pásmu měření. Odezva materiálu ze střelby je závislá na dynamických charakteristikách samotného materiálu. Prostředí při střelbě se považuje za prostředí časově proměnné, protože obvykle má nestacionární hladinu efektivní hodnoty (rms), která je podstatně výše než úroveň vibrací vyvolaných okolním prostředím nebo letounem po poměrně kratší časový interval. Jedna alternativa je vzít v úvahu údaje o odezvě na vnější prostředí jako řadu dobře definovaných impulzů s konkrétní četností opakování. Za tohoto předpokladu není obvykle snadné provést analýzu dat, pokud jde o stacionární analýzu, jako například nějaké hodnocení autospektrální hustoty nebo rázová analýza prostředí, pokud jde o spektrum rázové odezvy. Jestliže analýza naměřených údajů skončí závěrem, že střelbou vyvolané prostředí znamená pouze nepatrné zvýšení úrovně okolních vibrací s žádnou snadno rozpoznatelnou časovou charakteristikou impulzů, doporučuje se pro specifikování zkoušky využít metody analýzy ustálených náhodných vibrací nebo Postup IV. 11.2.5 Výběr zkušebních postupů Postupy jsou dány v pořadí podle preference založené na způsobilosti zkušebního zařízení reprodukovat prostředí při střelbě. Nesprávný výběr zkušebních postupů může vést buď k silnému nadměrnému zkoušení nebo k nedostatečnému odzkoušení objektu. Nestacionární, časově proměnné vibrace: • Postup I Přímé reprodukování naměřených údajů o materiálové odezvě • Postup II Statisticky generovaný opakovaný hlavní (deterministický) impulz plus zbytkový (náhodný) impulz • Postup III Spektrum rázové odezvy opakovaného impulzu (SRS) – Stacionární vibrace • Postup IV Náhodná vibrace vysoké úrovně, sinusová na náhodné (SOR), úzkopásmová náhodná na náhodné (NBROR)

130

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Dá se předpokládat, že tyto postupy pokryjí celý rozsah zkoušení materiálu, vystaveného prostředí střelby. Například v případech silných odezev materiálu na prostředí střelby s vysoce citlivými prvky jsou vhodné pouze Postupy I a II. Použití těchto postupů vyžaduje, aby se údaje o odezvě materiálu měřily v pevných bodech materiálu. Upevnění materiálu při zkoušce se také vyžaduje takové, aby uspořádání vstupního buzení prostředím bylo velmi podobné uspořádání při měřeních v provozních i laboratorních podmínkách. Postup I se doporučuje jako nejvhodnější zkušební postup, protože zajišťuje nejpřesnější reprodukování dynamických odezev materiálu. Postup II se doporučuje jako druhý nejvhodnější, protože zajišťuje značnou přesnost reprodukování dynamických odezev materiálu, kromě toho poskytuje přizpůsobivost co se týče převodu impulzů a délky střelecké salvy na náhodné jevy. Postup III je méně hodnotný než Postupy I a II, protože charakteristika odezvy materiálu na střelbu v časové oblasti se nedá při použití metody SRS simulovat tak přesně, jako při komplexním generování časově závislých průběhů. Ale Postup III se může použít tam, kde omezení daná zkušebním zařízením zabraňují použití Postupů I a II. Postup IV je vhodný, pokud je materiál vzdálený od zdroje buzení ze střelby a údaje naměřené v příslušných pevných bodech materiálu ukazují, že náhodné vibrační prostředí vznikající při střelbě je jen mírně nad nejvyšší úrovní měřených náhodných vibrací. Postup IV je také vhodný pro letadlové střelné zbraně při absenci měřených údajů. Příloha 11E poskytuje směrnici pro výchozí předpokládané prostředí vznikající při střelbě z letadlových zbraní a náročnost zkoušení tam, kde nejsou k dispozici měřené údaje. Při aplikaci těchto postupů se předpokládá, že dynamické odezvy materiálu jsou dobře známy, především rezonance materiálu a vazba těchto rezonancí na rychlost střelby a její harmonické. Doporučuje se, aby se informace o dynamických odezvách materiálu využívaly při výběru postupu a navrhování zkoušky využívající tuto zkušební metodu. 11.2.6 Druhy simulací odezvy materiálu vznikající při střelbě Následující odstavce podávají stručný popis každého druhu postupu simulace střelby. Postup I - Přímé reprodukování naměřených údajů o materiálové odezvě Odezva materiálu vznikající při skutečné střelbě se reprodukuje pro dosažení co nejpřesnější simulační reprodukce časového průběhu zrychlení měřené odezvy na střelbu. Směrnici poskytuje příloha 11A. Postup II - Statisticky generovaný opakovaný hlavní (deterministický) impulz plus zbytkový (náhodný) impulz Charakteristiky odezvy materiálu na skutečnou střelbu se statisticky modelují pomocí typicky vytvářeného „souboru impulzů“, získáním časově proměnné střední hodnoty „impulzu“ a přidružených zbytkových hodnot s použitím nestacionárního zpracování dat. Statistický model odezvy na střelbu se simuluje pro dosažení velmi dobré reprodukce naměřeného časového průběhu zrychlení ze střelby. Směrnici poskytuje příloha 11B. Postup III - Spektrum rázové odezvy opakovaného impulzu (SRS) Naměřený časový průběh zrychlení ze střelby se pro účely analýzy rozbíjí na jednotlivé impulzy. Hodnoty maximax spektra rázové odezvy se vypočítávají z jednotlivých impulzů, aby charakterizovaly prostředí při střelbě s jedinečným SRS. Časový průběh zrychlení 131

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 se vytváří, aby měl trvání rovnající se nějakému jednotlivému měřenému impulzu střelby a aby projevoval charakteristické SRS ze střelby. Charakteristický SRS impulz ze střelby se opakuje v rychlosti střelby. Směrnici poskytuje příloha 11C. Postup IV - Náhodná vibrace vysoké úrovně, SOR, NBROR Směrnice poskytnutá v Metodě 401 se musí použít tehdy, pokud v měřených odezvách ze skutečné střelby není indikován žádný tvar impulzu nebo pokud je materiál daleko od střelné zbraně a projevují se pouze náhodné vibrace vysoké úrovně. Typické pro Postup IV je to, že rychlost střelby zbraně se nemůže stanovit z revize časového průběhu odezvy měřené v poli. Při nedostatku měřených údajů o odezvách poskytuje příloha 11D směrnici pro výchozí náročnost zkoušení. 11.2.7 Řízení 11.2.7.1 Strategie řízení Dynamické buzení se řídí v rozsahu určených mezí vzorkováním dynamických odezev a pohybů zkoušeného předmětů ve stanovených místech. Tato místa mohou být v místech upevnění materiálu nebo v jejich těsné blízkosti (pro analýzu řízených vstupů) nebo ve stanovených místech materiálu (pro analýzu monitorovaných odezev). Dynamické reakční pohyby mohou být při řízení pomocí jediného bodu snímány v jediném místě nebo při vícebodovém řízení v několika místech. Strategie řízení závisí na: • • • 11.2.7.2

výsledcích předběžných vibračních nebo rezonančních znaleckých posouzení provedených na zkoušeném objektu a jeho upevňovacích prvcích; splnění specifikace zkoušení v rámci tolerancí uvedených v článku 11.5.1; schopnostech zkušebního zařízení. Varianty řízení

Jednobodové řízení Jednobodové řízení se požaduje pro Postupy I až III a volitelně pro Postup IV. Jediný bod odezvy se musí vybrat tak, aby představoval pevný bod materiálu, z něhož byly získány provozní údaje o odezvách nebo na němž byly založeny předpovědi. Vícebodové řízení V případech, kdy je materiál daleko od zdroje buzení ze střelby a údaje naměřené v příslušných pevných bodech indikují náhodné vibrační prostředí mírně vyšší než okolní prostředí, může být vícebodové řízení pro Postup IV vhodné. Vícebodové řízení bude založeno na strategii řízení a na průměru ASD z vybraných bodů řízení. 11.2.7.3

Metody řízení

Řízení vibrací s otevřeným regulačním obvodem Použití metod pro Postupy I až III bude obecně vyžadovat počítač s digitálněanalogovým a analogově-digitálním rozhraním s analogovým výstupem vedoucím přímo k řízení budiče. Zpracování signálu se provádí off-line nebo otevřeným regulačním obvodem, kde výsledný signál pro řízení budiče bude do paměti ukládán jako digitální signál. Během zkoušení bude zpětnovazební odezva monitorovat pouze podmínky selhání.

132

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Řízení vibrací s uzavřeným regulačním obvodem Pro Postup IV se má používat řízení vibrací s uzavřeným regulačním obvodem. Protože čas zpětné vazby závisí na počtu stupňů volnosti, na analýze a na přenosových pásmech, je důležité vybrat tyto parametry tak, aby se v průběhu zkoušky mohly dodržet zkušební tolerance a dosáhnout přesnosti řízení zkoušky. Body zpětnovazební odezvy se budou monitorovat a využívat jak pro podmínky řízení, tak pro podmínky selhání. 11.3 NÁROČNOSTI Náročnosti zkoušení budou založeny na použití dostupných dat nebo dat získaných přímo z programu získání dat o prostředí. Pokud tyto údaje nejsou k dispozici, výchozí náročnosti zkoušek a návod je možné nalézt v příloze 11D. Pro případy, kdy se potřebná data shromáždila a vyžaduje se přesná simulace, poskytují návod pro zkoušení přílohy 11A až 11C. Je třeba poznamenat, že vybraná zkouška nemusí být nutně dostačující simulací úplného prostředí; tudíž pro doplnění výsledků zkoušek může být nezbytné podpůrné hodnocení. 11.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 11.4.1 Povinné a. b. c. d. e. f.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; orientace zkoušeného objektu vzhledem k osám zkoušení; zda se požaduje nebo nepožaduje provoz zkoušeného objektu během zkoušky; požadovaná provozní ověření: výchozí, průběžná, konečná; požadovaná vstupní a závěrečná prohlídka zkoušeného objektu a podmínky zkoušení; g. údaje požadované k provedení zkoušky; h. doba předběžného kondicionování a jeho podmínky; i. použití izolačních upevnění a jejich charakteristika; j. stanovení náročnosti zkoušení; k. stanovení kritérií závad; l. strategie řízení; m. podmínky prostředí, ve kterých se bude provádět zkoušení; n. konkrétní znaky zkušebního zařízení (budič, upevnění, vzájemná propojení atd.). 11.4.2 Jsou-li požadované a. b.

vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 11.5.1.

11.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 11.5.1 Tolerance Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, tolerance aplikované na izolovanou rychlost střelby, rozmítanou nebo nerozmítanou, jsou ±2,5 %. Kompletní soustava řídících parametrů, ověřování, řízení, záznamy atd. by neměly vytvářet nejistoty překračující jednu třetinu hodnot tolerancí stanovených v článcích 11.5.1.1 až 11.5.1.4. 133

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 11.5.1.1 Postup I - Přímé reprodukování naměřených údajů o materiálové odezvě a. b. c.

11.5.1.2 a. b. c.

11.5.1.3

Časová oblast: Zabezpečte dobu trvání jednoho impulzu v rozmezí ± 2,5 % z naměřené doby trvání střelby. Amplitudová oblast: Zabezpečte, aby časový průběh reakčních špiček zkoušeného objektu byl v rozsahu ± 10 % z naměřeného časového průběhu špiček střelby. Kmitočtová oblast: Vypočtěte průměrnou spektrální hustotu energie (ESD) nad souborem vytvořeným z časového průběhu materiálové odezvy, která je v rámci ± 3 dB z odhadu průměrné ESD založeného na časovém průběhu měřené střelby. V případech, kdy nelze žádný takový soubor dat vytvořit, vypočítejte autospektrální hustotu (ASD) ze srovnávacích záznamů časového průběhu a zajistěte, aby data byla patřičně zpracována pomocí okenní transformace kvůli redukci spektrálního rozptylu. Tolerance pro analýzu ASD jsou ± 3 dB. Postup II - Statisticky generovaný opakovaný impulz Časová oblast: Zabezpečte dobu trvání jednoho impulzu v rozmezí ± 2,5 % z naměřené doby trvání střelby. Amplitudová oblast: Zabezpečte, aby časový průběh reakčních špiček materiálu byl v rozsahu ±10 % z naměřeného časového průběhu špiček střelby. Kmitočtová oblast: Vypočtěte průměrnou spektrální hustotu energie (ESD) nad souborem vytvořeným z časového průběhu materiálové odezvy, která je v rámci ±3 dB z odhadu průměrné ESD založeného na časovém průběhu měřené střelby. Postup III - Spektrum rázové odezvy opakovaného impulzu (SRS)

a.

Časová oblast: Zabezpečte dobu trvání jednoho impulzu v rozmezí ± 5 % z naměřené rychlosti střelby. b. Amplitudová oblast: Zabezpečte, aby časový průběh reakčních vrcholů materiálu byl v rozsahu ± 10 % z naměřeného časového průběhu reakčních vrcholů střelby. c. Kmitočtová oblast: Zabezpečte, aby maximax SRS vypočítaný nad časovým průběhem materiálové odezvy z jednoho simulovaného impulzu střelby byl v rámci +3 dB a -1 dB z hlavního SRS vypočteného přes soubor v provozu naměřených údajů o materiálové odezvě. Využijte nějakou analýzu SRS s nejméně 1/6 oktávovým kmitočtovým rozestupem. 11.5.1.4 Postup IV - Náhodná vibrace vysoké úrovně, SOR, NBROR a.

b.

c.

Časová oblast. Zajistěte, aby efektivní hodnota amplitudy měřené v řídicích bodu na ose zkoušení byla v rozmezí ± 5 % z předvolené efektivní hodnoty. Podobně zajistěte, aby maximální odchylka efektivní hodnoty v upevňovacích bodech na ose zkoušení byla ± 10 % z předvolené efektivní hodnoty. Amplitudová oblast. Zajistěte, aby amplitudové rozdělení okamžitých hodnot náhodné vibrace v řídicích bodech bylo jmenovité Gaussovo. Použijte nějaké amplitudové rozdělení, které obsahuje všechny výskyty až do 2,7 standardních odchylek. Udržujte výskyty větší než 3,5 standardních odchylek na minimu. Kmitočtová oblast. Zajistěte, aby analýza autospektrální hustoty (ASD) časového průběhu odezev zkoušeného objektu byla v rozmezí ± 3 dB z ASD vypočtené z údajů naměřených při skutečné střelbě nebo z předpokládaného prostředí při střelbě. Povolte překročení až do ± 6 dB nad 500 Hz, ale omezte nahromadění všech lokálních překročení na 5 % z celkového zkušebního kmitočtového 134

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 pásma. Použijte maximální šířku pásma analytického filtru 5 Hz a pokuste se dosáhnout počtu nezávislých řídicích statistických stupňů volnosti (DOF) větší než 100. Zajistěte, aby ASD měřená podél dvou příčných pravoúhlých os s použitím stejného počtu DOF jako pro řízení, byla menší než 25 % z určené ASD řídicího bodu přes 90 % celkové šířky pásma. 11.5.2 Podmínky pro instalaci zkoušeného objektu Zkoušený objekt se může měnit od jednotlivých materiálových položek až ke konstrukčním sestavám obsahujícím několik materiálových položek různých druhů. Doporučuje se, aby zkušební postupy braly v úvahu následující: • upevnění by mělo simulovat skutečné montážní upevnění použité při provozním nasazení, včetně antivibračních vložek a utahovacích momentů, pokud připadají v úvahu; • veškerá propojení, vodiče, trubky atd. se doporučují instalovat takovým způsobem, aby vyvolávaly na zkoušeném objektu zatížení a napětí podobná těm, které se vyskytují při provozním nasazení; • umožnění buzení zkoušeného objektu současně podél několika os použitím více než jednoho vibračního budiče; • uložení zkoušeného objektu při nízkých kmitočtech pro zamezení celkové rezonance zkušebního upevnění a využití rámu pro záznam sil; • směr zemské přitažlivosti nebo faktor zatížení se můžou zohlednit pomocí kompenzace nebo vhodnou simulací. Pro manévry letadel vyvolávající vysoká zrychlení mohou být účinky zemské přitažlivosti podstatné a vyžadují provést se zkoušeným objektem samostatné akcelerační zkoušky. 11.5.2.1 Zkušební uspořádání Všeobecná ustanovení Pokud nestanovuje Směrnice pro zkoušku jinak, musí se zkoušený objekt připevnit k vibračnímu budiči prostřednictvím pevných přípravků schopných přenášet předepsané vibrační stavy. Upínací přípravky by měly vnášet vibrace do skříní, stěn a/nebo antivibračních vložek, aby simulovaly tak přesně, jak je to možné vibrace přenášené do materiálu při provozním nasazení. Jestliže se to požaduje, materiál chráněný před vibracemi těmito prostředky by měl vyhovět příslušným zkušebním požadavkům také jako zkoušený objekt natvrdo připevněný k upínači. Podvěsy Pokud je zkoušeným materiálem podvěs, použijte následující směrnice: Je-li to účelné, zkoušení se musí provádět ve třech vzájemně kolmých osách se závěsnými oky v normální přepravní poloze. Zavěste podvěs za nosnou konstrukci prostřednictvím jeho běžných závěsných ok, háků a kyvných podpěr, které, které simulují provozní upevňovací zařízení. Zkušební uspořádání musí být takové, aby způsob posunu, rotace nebo vibrace tuhého tělesa pro kombinovanou konstrukci byl mezi 5 Hz a 20 Hz. Vibrace se musí aplikovat do podvěsu pomocí tyče nebo jiného vhodného montážního přípravku tak, aby probíhaly z vibračního budiče do relativně pevného, konstrukčně podepřeného bodu na povrchu podvěsu. Eventuálně se může podvěs natvrdo připevnit přímo k budiči s využitím jeho normálních závěsných ok a vhodného přípravku. Tuhost montážního přípravku musí být taková, aby jeho indukované rezonanční kmitočty byly co nejvyšší

135

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 a nerušily odezvu podvěsu. U všech metod se musí použít odpalovací kolejničky jako součást zkušebního zařízení tam, kde je to vhodné. Pro podvěs v tomto zkušebním uspořádání může být obtížné simulovat odezvu, s výjimkou Postupu IV. 11.5.3 Zkoušení subsystémů Pokud to stanovuje Směrnice pro zkoušku, subsystémy materiálu se mohou zkoušet odděleně. Jednotlivé subsystémy se mohou vystavit rozdílným úrovním střelby. V takovém případě by měla Směrnice pro zkoušku určovat úrovně střelby zvlášť pro každý subsystém. 11.5.4 Příprava zkoušky 11.5.4.1 Předběžné kondicionování Zkoušený materiál se doporučuje stabilizovat na jeho výchozí klimatické a jiné podmínky určené Směrnicí pro zkoušku. 11.5.4.2 Ověřování funkčních charakteristik Veškerá ověřování funkčních charakteristik a prohlídky se doporučuje provádět tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. Konečná provozní ověřování se doporučují uskutečnit poté, co byl zkoušený objekt za podmínek kondicionování vrácen do klidového stavu a dosáhl teplotní stabilitu. 11.5.5 Postupy Směrnice pro zkoušku by měla určit, zda zkoušený objekt má nebo nemá být během zkoušení v provozu. Nepřetržité zkoušení vibrací ze střelby může způsobit nerealistické poškození materiálu, jako například nerealistické zahřívání antivibračních vložek. Buzení se doporučuje přerušovat fázemi klidu, stanovenými Směrnicí pro zkoušku. Další podrobnosti ke každému z postupů uvedených v článcích 11.5.5.1 až 11.5.5.4 najdete v přílohách 11A, 11B, 11C a 11D v uvedeném pořadí. 11.5.5.1 Postup I - Přímé reprodukování naměřených údajů o materiálové odezvě Krok 1

Krok 2 Krok 3 Krok 4 Krok 5 Krok 6 Krok 7 Krok 8 Krok 9

Opatřete si údaje o odezvách naměřených v polních podmínkách v digitální podobě. Obecně vzato pro vstup do vibračního řídicího systému to bude vyžadovat digitalizaci kompletní měřené materiálové akcelerační odezvy. Proveďte kondicionování zkoušeného objektu v souladu s článkem 11.5.4.1. Vyberte strategii řízení, řídicí a monitorovací body v souladu s články 11.2.7.1, 11.2.7.2 a 11.2.7.3. Uskutečněte provozní ověření v souladu s článkem 11.5.4.2. Namontujte zkoušený objekt na vibrační budič v souladu s článkem 11.5.2. Stanovte zobrazení časového průběhu řídicího signálu vibračního budiče nutného k zajištění požadované akcelerační odezvy ze střelby. Aplikujte řídicí signál jako vstupní napětí a ve vybraných řídicích a monitorovacích bodech měřte akcelerační odezvu zkoušeného objektu. Ověřte, zda odezva zkoušeného objektu je v rámci povolených tolerancí určených v článcích 11.5.1 a 11.5.1.1. V souladu se Směrnicí pro zkoušku aplikujte simulaci střelby v době zapnutí a v době vypnutí a celkovou dobu trvání zkoušky. V souladu se Směrnicí pro zkoušku proveďte provozní a funkční ověření.

136

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 10 Opakujte předchozí kroky pro každou další osu stanovenou ve Směrnici pro zkoušku. Krok 11 Vždy zaznamenejte požadované informace. 11.5.5.2 Postup II - Statisticky generovaný opakovaný impulz Krok 1 Vytvořte statistické znázornění v provozu měřených údajů jako hlavní (deterministický) plus zbytkový (náhodný) impulz. Obecně vzato pro vstup do vibračního řídicího systému to bude vyžadovat nějaký off-line postup sestavený pro vytvoření souboru impulzů založených na měřených údajích. Krok 2 Proveďte předběžné kondicionování zkoušeného objektu v souladu s článkem 11.5.4.1. Krok 3 Vyberte strategii řízení, řídicí a monitorovací body v souladu s články 11.2.7.1, 11.2.7.2 a 11.2.7.3. Krok 4 Uskutečněte provozní ověření v souladu s článkem 11.5.4.2. Krok 5 Namontujte zkoušený objekt na vibrační budič v souladu s článkem 11.11.5.2. Krok 6 Stanovte zobrazení časového průběhu řídicího signálu vibračního budiče nutného k zajištění požadované akcelerační odezvy ze střelby. Krok 7 Aplikujte řídicí signál jako vstupní napětí a ve vybraných řídicích a monitorovacích bodech měřte akcelerační odezvu zkoušeného objektu. Krok 8 Ověřte, zda odezva zkoušeného objektu je v rámci povolených tolerancí určených v článcích 11.5.1 a 11.5.1.2. Krok 9 V souladu se Směrnicí pro zkoušku aplikujte simulaci střelby v době zapnutí a v době vypnutí a celkovou dobu trvání zkoušky. V souladu se Směrnicí pro zkoušku proveďte provozní a funkční ověření. Krok 10 Opakujte předchozí kroky pro každou další osu stanovenou ve Směrnici pro zkoušku. Krok 11 Vždy zaznamenejte požadované informace. 11.5.5.3 Postup III - Spektrum rázové odezvy opakovaného impulzu (SRS) Krok 1 Rozdělte naměřené provozní údaje na jednotlivé impulzy a vypočtěte SRS nad jednotlivými impulzy s použitím součinitelů útlumu 5 %, 2 %, 1 %, a 0,5 % nebo Q = 10, 25, 50 a 100. • Vypočtěte statistickou střední hodnotu SRS pro každý příslušný použitý součinitel útlumu. • Porovnejte střední hodnotu SRS pro každý ze součinitelů útlumu pro stanovení převládajících kmitočtů a pro získání nějakého odhadu doby trvání nebo „půlcyklového obsahu“, zahrnujícího jednotlivé převládající kmitočty. Jednotlivý vybraný impulz jako výsledek rozdělení měřených provozních údajů na jednotlivé impulzy, je možné použít pro každý ze součinitelů útlumu místo středního rázového spektra. • Pro stanovení doby trvání „vlnky“ charakterizujte časový průběh SRS s použitím odhadu doby trvání nebo „půlcyklového obsahu“ a pro charakterizaci amplitudy vyberte buď střední SRS nebo nějaký jednotlivý impulz. Tento postup předpokládá, že generování úplného průběhu SRS je založeno na vlnkách, amplitudově modulovaných sinusových funkcích. 137

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 2 Proveďte předběžné kondicionování zkoušeného objektu v souladu s článkem 11.5.4.1. Krok 3 Vyberte strategii řízení, řídicí a monitorovací body v souladu s články 11.2.7.1, 11.2.7.2 a 11.2.7.3. Krok 4 Uskutečněte provozní ověření v souladu s článkem 11.5.4.2. Krok 5 Namontujte zkoušený objekt na vibrační budič v souladu s článkem 11.5.2. Krok 6 Eliminujte řídicí signál budiče. Krok 7 Vložte časově závislý řídicí signál SRS prostřednictvím řídicího systému buzení v rychlosti střelby zbraně a měřte akcelerační odezvu zkoušeného objektu ve vybraných řídicích a monitorovacích bodech. Krok 8 Ověřte, zda odezva zkoušeného objektu je v rámci povolených tolerancí určených v článcích 11.5.1 a 11.5.1.3. Krok 9 V souladu se Směrnicí pro zkoušku aplikujte simulaci střelby v době zapnutí a v době vypnutí a celkovou dobu trvání zkoušky. V souladu se Směrnicí pro zkoušku proveďte provozní a funkční ověření. Krok 10 Opakujte předchozí kroky pro každou další osu stanovenou ve Směrnici pro zkoušku. Krok 11 Vždy zaznamenejte požadované informace. 11.5.5.4 Postup IV- Náhodná vibrace vysoké úrovně, SOR, NBROR Krok 1 Vypočtěte zkušební úroveň ASD. • Z naměřených údajů o odezvě materiálu na střelbu s použitím analýzy šířky pásma 2 000 Hz s maximálním rozlišením 5 Hz proveďte odhad autospektrální hustoty nebo odhadněte předpokládanou 2 000 Hz autospektrální hustotu. • Z naměřených údajů vygenerujte nějaké zkušební spektrum náhodných vibrací nebo z předpovědi spektrální hustoty vytvořte zkušební spektrum skládající se ze širokopásmové náhodné základny se čtyřmi superponovanými diskrétními kmitočtovými vrcholy, které se vyskytují v základní rychlosti střelby zbraně a s prvními třemi harmonickými z rychlosti střelby. Krok 2 Proveďte předběžné kondicionování zkoušeného objektu v souladu s článkem 11.5.4.1. Krok 3 Vyberte strategii řízení, řídicí a monitorovací body v souladu s čl. 11.2.7.1, 11.2.7.2 a 11.2.7.3. Krok 4 Uskutečněte provozní ověření v souladu s článkem 11.5.4.2. Krok 5 Namontujte zkoušený objekt na vibrační budič v souladu s článkem 11.5.2. Krok 6 Do příslušného podpůrného softwaru řídicího systému vibračního budiče uložte vibrační zkušební spektrum. Krok 7 Aplikujte řídicí signál jako vstup a měřte akcelerační odezvu zkoušeného objektu ve vybraných řídicích a monitorovacích bodech. Krok 8 Ověřte, zda odezva zkoušeného objektu je v rámci povolených tolerancí určených v článcích 11.5.1 a 11.5.1.4.

138

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 9 V souladu se Směrnicí pro zkoušku aplikujte simulaci střelby v době zapnutí a v době vypnutí a celkovou dobu trvání zkoušky. V souladu se Směrnicí pro zkoušku proveďte provozní a funkční ověření. Krok 10 Opakujte předchozí kroky pro každou další osu stanovenou ve Směrnici pro zkoušku. Krok 11 Vždy zaznamenejte požadované informace. 11.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu aplikace simulované střelby a po její aplikaci. Obecně vzato během zkoušení si musí zkoušený objekt udržet provozní a konstrukční neporušenost. Jakýkoli ústupek v provozní a/nebo konstrukční neporušenosti zkoušeného objektu bude znamenat selhání objektu při zkoušce. 11.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY a. IEST RP-DTE026.1, využívající MIL-STD 810(F), 519 Střelba, Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 2002 b. Piersol, A.G., Analýza strukturální odezvy střel Harpoon na odpalování z letadel, přistávání, let v uchycení a střelbu (Analysis of Harpoon Missile Structural Response to Aircraft Launches, Landings and Captive Flight and Gunfire), Zpráva Střediska námořní výzbroje (Naval Weapons Center Report) #NWC TP58890, leden 1977. c. IES-RP-DTE012.1, Příručka pro získávání a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 1995 d. Bendat, J.S., A.G. Piersol, Náhodná data: Postupy analýz a měření (Random Data: Analysis and Measurement Procedures), John Wiley and Sons Inc, NY, 1986

139


(VOLNÁ STRANA)

140


PŘÍLOHY

141

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11A POSTUP I - PŘÍMÉ REPRODUKOVÁNÍ NAMĚŘENÝCH ÚDAJŮ O MATERIÁLOVÉ ODEZVĚ 11.A.1 Rozsah platnosti 11.A.1.1 Účel Tato příloha poskytuje směrnici a základ pro přímé reprodukování naměřených údajů o materiálové odezvě v laboratorní zkoušce na elektrodynamickém vibračním budiči při řízení průběhu otevřeným regulačním obvodem. 11.A.1.2 Použití Tato metoda je užitečná pro reprodukování materiálové odezvy z jednoho bodu, která se dá charakterizovat jako nestacionární nebo jako časově závislá vibrace. Zrychlení se považuje za měřicí veličinu projednanou ke sledování, třebaže by se mohly použít další veličiny zajišťující, že dynamický rozsah měřené materiálové odezvy bude shodný s dynamickým rozsahem elektrodynamického systému použitého jako vstupní zařízení k reprodukování odezvy materiálu. 11.A.2 Průběh 11.A.2.1 Základní úvahy pro vymezení prostředí Předpokládá se, že jakákoli měření provozního prostředí se provádí s pečlivě připraveným materiálem, kde se měření uskutečňuje v předem vybraných bodech na materiálu. Měřicí body projevují minimální místní rezonance a měřicí místa umožní zjišťování významných celkových materiálových rezonancí. Měřicí místa se mohou stanovit ještě před provedením jakékoli provozní zkoušky pomocí revize údajů o náhodných vibracích materiálu použitím různě umístěných snímačů zrychlení a různých uspořádání upevnění; lze použít stejné body jako body používané při laboratorních zkouškách. Zajistěte, aby měřené provozní údaje byly zpracované pomocí DC vazby, nefiltrované horní propustí a vzorkovány při desetinásobku nejvyššího zájmového kmitočtu. Prověřte, zda křivky časového průběhu naměřených údajů pro jakoukoli indikaci potlačení zobrazení nebo pro jakoukoli funkční zvláštnost snímače zrychlení jako například posuv nuly, nemohou způsobit nějakou potenciální formu mechanického rázu o vysoké úrovni. Jestliže existují v měření snímače zrychlení nějaké náznaky anomálií, pečlivě prozkoumejte potenciálně narušený časový průběh zrychlení v souladu s postupy používanými při vymezování údajů o výbuchových rázech. Uplatněte postupy jako například začlenění časového průběhu do rychlosti zkoušení a výchylky charakteristik, výpočet vzorkování autospektrální hustoty atd. Další podrobnosti uvádí odkazy. Pokud nejsou žádné náznaky anomálií snímače zrychlení, naměřené provozní údaje jsou zpracované pomocí AC vazby, filtrované horní propustí ve velmi nízkých kmitočtech 1 Hz, vzorkovány při desetinásobku nejvyššího zájmového kmitočtu a umístěny pro další zpracování do digitálních souborů. Horní kmitočtová mez je dána horním mezním limitem vyhlazovacího filtru, který je obecně kolem 2 000 Hz. Příklad simulace střelby využívající metody Postupu I je uveden dále. Tento postup je realizován na osobním počítači se schopností zpracovávat signály a s analogově-digitálním a digitálně-analogovým rozhraním.

142

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11A 11.A.2.2 Uspořádání zkoušky Zkoušený objekt vybavený přístroji se instaluje v laboratorním vibračním přípravku a připevní k armatuře elektrodynamického budiče. Zkoušený objekt použitý během laboratorních simulací má stejné uspořádání, jako se používá ke sběru údajů o vibrační odezvě materiálu na střelbu z upevněné zbraně při provozních zkouškách. Pro účely vstupní kontroly akcelerační odezvy se piezoelektrický snímač zrychlení instaluje dovnitř zkoušeného objektu. 11.A.2.3 Vytvoření digitálního souboru vibrační odezvy ze střelby První krok v procesu simulace je digitalizace naměřených letových údajů k získání časového průběhu amplitud – viz obrázek 24. Pro dobré rozlišení časového průběhu amplitudy bylo digitální zpracování analogových dat provedeno s použitím 2 000 Hz, 48 dB/oktávu, vyhlazovacího filtru a rychlosti snímání 20 480 vzorků za vteřinu. Vyhlazovací filtr by měl mít lineární fázovou charakteristiku. 11.A.2.4 Charakterizace funkce převráceného kmitočtu odezvy řídicí signál budiče/zkoušený objekt Funkce převráceného kmitočtu odezvy mezi řídicím signálem budiče a akcelerační odezvou zkoušeného objektu nainstalovaného na budiči se dosáhne vystavením zkoušeného objektu nízké úrovni rozmítaného sinusového buzení. Rozmítané sinusové buzení se generuje na PC při použití rychlosti snímání 20 480 vzorků za vteřinu a délky bloku 2 048 bodů pro dobu trvání přibližně 0,1 s. Rozmítaný sinusový vstup používá počáteční a koncový kmitočet 10 Hz a 2 000 Hz. Rozmítané sinusové buzení je přiváděno přes zesilovač výkonu s využitím digitálněanalogového rozhraní PC. Obrázek 26 představuje rozmítaný sinusový vstup budiče spolu s výslednou odezvou zkoušeného objektu, obrázek 26b. Rozmítaný sinusový vstup budiče a odezva zkoušeného objektu byly digitalizovány s využitím analogově-digitálního rozhraní počítače při rychlosti snímání 20 480 vzorků za vteřinu a délce bloku 2 048 bodů. Funkce převráceného kmitočtu odezvy IH (f) se kalkuluje následovně: IH(f) = Edd(f)/Edx(f) kde Edd = vstupní energetická spektrální hustota rozmítaného sinusového řídicího signálu budiče d(t); Edx = energetická spektrální hustota příčně spektrem mezi akcelerační odezvou zkoušeného objektu x(t) a rozmítaným sinusovým řídicím signálem budiče d(t). Obrázek 27 představuje modul a fázi funkce převráceného kmitočtu odezvy. Pro redukci šumu v IH(f), měly by se tři nebo více kalkulací IH(f) zprůměrovat. V laboratorních podmínkách je obvykle poměr signál-šum tak vysoký, že průměrování k redukci úrovně šumu v kalkulaci není nezbytné – viz odkazy b a c. 11.A.2.5 Zúžení funkce převráceného kmitočtu odezvy Protože software pro zpracování signálu počítá funkci převráceného kmitočtu odezvy mimo snímací rychlost Nyquistova kmitočtu, který je daleko nad frekvenční zájmový rozsah, aplikuje se na funkci převráceného kmitočtu odezvy funkce zúžení. Funkce zúžení odstraňuje nechtěný kmitočtový obsah a šum mimo frekvenční zájmové pásmo 10 Hz až 2 000 Hz.

143

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11A Modul se redukuje z 2 000 Hz na nulu přes šířku pásma přibližně 200 Hz; vzhledem k tomu, že fáze zůstává konstantní nad 2 000 Hz. Modul a fáze zúžené funkce převráceného kmitočtu odezvy je uvedena na obrázku 28. Pro optimalizaci údajů uchovávaných v kmitočtové oblasti 10 Hz až 2 000 Hz mohou být potřebné nějaké experimenty se zúžením konfigurace v zájmu zkušebního zařízení. 11.A.2.6 Kalkulace funkce impulzní odezvy Funkce impulzní odezvy se generuje vypočítáním inverzní Fourierovy transformace zúžené funkce převráceného kmitočtu odezvy a je zobrazena na obrázku 29. 11.A.2.7 Kalkulace vyváženého řídicího signálu budiče Kompenzovaný řídicí signál budiče se generuje pomocí konvoluce funkce impulzní odezvy, obrázek 29, v jednotkách V/g s měřenou odezvou materiálu na střelbu, obrázek 25 v jednotkách (g). Dá se toho také docílit v kmitočtové oblasti násobnou transformací, tj. IH(f) přeměnou z nějakého neokénkového bloku časového průběhu s použitím buď postupu „překryj a ulož“ nebo „překryj a přidej“. Vyvážený řídicí signál budiče je zobrazen v horní části obrázku 30. 11.A.2.8 Reprodukování materiálové odezvy ze střelby S využitím digitálně-analogového rozhraní počítače je vyvážený řídicí signál budiče vstupem přes zesilovač výkonu k docílení požadované odezvy zkoušeného objektu na střelbu. Budič je řízen v provozním režimu s otevřenou regulací. Pro nestacionární záznamy nebo časově závislé vibrace krátkého trvání je to dostačující způsob řízení budiče. Obrázek 30 představuje vyvážený řídicí signál budiče společně s výslednou odezvou materiálu. Obrázek 31 porovnává celkovou provozní měřenou odezvu materiálu na střelbu s odezvou zkoušeného objektu na laboratorně simulovanou střelbu. 11.A.2.9 Závěr Pro jednobodová měření odezvy na poměrně přirozeně dynamickém materiálu je metoda přímého reprodukování z odezvy materiálu měřené v provozu téměř optimální. Hlavní výhodou této metody je že umožňuje reprodukování odezev materiálu, nestacionárních nebo časově závislých vibrací, které je pro vstup do systému řízení vibrací obtížné až nemožné kompletně stanovit a syntetizovat. Hlavní nevýhodou této metody je to, že neexistuje žádný očividný způsob statistického zpracování naměřených údajů o odezvě materiálu, který by zajistil konzervativní zkoušku. Ale konzervativnost se doporučuje do zkoušení zavést tak, že se zpracování provádí v redukované úrovni řetězce zesilovače výkonu budiče a potom se zkoušení provádí ve vyšším řetězci. Předpokladem pro tuto metodu je to, že odezva zkoušeného objektu, která je výsledkem vstupu budiče, je lineární funkcí řetězce zesilovače výkonu. Tuto předpokládanou linearitu bude třeba před vlastním zkoušením nezávisle ověřit. 11.A.2.10 Odkazy a souvisící dokumenty a. IES-RP-DTE012.1: Příručka pro získávání a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 1995 b. Merritt, R.G., S. R. Hertz: Aspekty střelby, Část 1 Analýzy (Aspects of Gunfire, Part 1. Analysis), NWC TM 6648 Part 1, říjen 1990, Středisko námořních zbraní (Naval Weapons Center), China Lake, CA 93555-6100 144

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11A c. Merritt, R.G., S. R. Hertz: Aspekty střelby, Část 2 Simulace (Aspects of Gunfire, Part 2. Simulation), NWC TM 6648 Part 2, září 1990, Středisko námořních zbraní (Naval Weapons Center), China Lake, CA 93555-6100 11.A.3 Doporučené postupy 11.A.3.1 Doporučení Pro měření jednoduché odezvy na poměrně přirozeně dynamickém materiálu použijte Postup I. Tento postup se má použít v případech, kdy laboratorní reprodukování prostředí odezvy je pro potvrzení provozní a konstrukční integrity materiálu v prostředí střelby naprosto nepostradatelné. 11.A.3.2 Součinitele nejistoty Jediná významná nejistota v tomto postupu má za následek míru v jaké se měřené prostředí odlišuje od skutečného provozního prostředí. Obvykle není možné získat měřené prostředí z každého myslitelného provozního prostředí.

145

Čas (s)

Měřená odezva prvků střelby


OBRÁZEK 25 – Digitální letové údaje

146

a. Vstup

Čas (s)

ŘÍDICÍ SIGNÁL

ODEZVA PRVKŮ


b. Odezva

OBRÁZEK 26 – Rozmítaný sinusový vstup budiče s výslednou odezvou zkoušeného objektu

147

KMITOČET [Hz]


a. Modul

b. Fáze

OBRÁZEK 27 – Modul a fáze funkce převráceného kmitočtu odezvy

148

KMITOČET [Hz]


a. Modul

b. Fáze

OBRÁZEK 28 – Modul a fáze funkce zúžené odezvy převráceného kmitočtu

149

ČAS [s]

FUNKCE IMPULZNÍ ODEZVY Z INVERZNÍ XFER FUNKCE


OBRÁZEK 29 – Funkce impulzní odezvy

150

ČAS [s]


a. Řídicí signál

b. Odezva materiálu

OBRÁZEK 30 – Vyvážený řídicí signál budiče společně s výslednou odezvou zkoušeného objektu

151

ČAS [s]


a. Měřená

b. Simulovaná

OBRÁZEK 31 – Porovnání měřené odezvy materiálu na střelbu s laboratorně simulovanou odezvou zkoušeného objektu na střelbu

152

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B POSTUP II - STATISTICKY GENEROVANÝ OPAKOVANÝ HLAVNÍ (DETERMINISTICKÝ) IMPULZ PLUS ZBYTKOVÝ (NÁHODNÝ) IMPULZ 11.B.1 Rozsah platnosti 11.B.1.1 Účel Tato příloha poskytuje přehled metod z Postupu II, používaných pro simulaci v čase proměnného náhodného procesu, který dává typovou funkci procesu, jenž se může využít ke generování statistických souborů popisujících časově proměnlivý charakter tohoto procesu. 11.B.1.2 Použití Podrobnosti metody najdete v odkazu c. Další hlediska k této metodě poskytují odkazy d a e. Novější objevy jsou konstatovány v odkazech f a g. Byla zde popsána metoda náhodné simulace pro izolovaný náhodný proces s neznámou časovou variací, pro nějž je použitelná funkce jednoduchého výběru z procesu. Funkce jednoduchého výběru je typická pro jednoduché fyzikální uspořádání střelby, pro které není extrapolace na jiné uspořádání stanovena. Přínosy Postupu II jsou definovány níže. Následující odstavce poskytují popis Postupu II a některých jeho omezení: a. postup je vhodný k realizaci na osobním počítači používaném k řízení vibračního zařízení; b. postup má mnoho znaků obdobných postupu tradiční simulace buzení se stacionárním časovým průběhem, založené na kalkulačním určení autospektrální hustoty; c. postup je velmi pružný pokud jde o délku statisticky ekvivalentních záznamů, které se mohou generovat pro laboratorní reprodukování v provozu měřeného reakčního prostředí; d. postup má statistiku, která se snadno interpretuje a která se blíží skutečné statistické proměnlivosti neznámého základního náhodného procesu; e. postup se může zobecnit na další formy časově proměnných náhodných procesů se snadným zobrazením souborů; f. postup se vzdává minimálního počtu znaků vyššího řádu ze souboru měřených odezev, které se neberou v úvahu jako podstatné pro reprodukci měřených provozních dat prostřednictvím laboratorní simulace odezvy zkoušeného objektu. 11.B.2 Průběh 11.B.2.1 Názvosloví E{} N, Np Ns Nt P(x,t) Rxx (τ,t) V[ ] {xi(t)}

předpokládaná hodnota o velikosti uvedené v závorce počet impulzů v souboru počet simulovaných impulzů počet časových bodů v jednom prvku souboru funkce rozložení pravděpodobnosti pro nestacionární náhodný proces nestacionární autokorelační funkce odchylka velikosti v závorkách náhodný proces 153

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B xi(t) XT(f) μx(t) μ*x(t) nebo

i-tá typová funkce pro náhodný proces, {Xj(t)} konečná Fourierova transformace x(t) v časovém intervalu T skutečná časově proměnná střední hodnota ˆ x t  odhad časově proměnné střední hodnoty

σx(t) skutečná časově proměnná standardní odchylka * σ x (t) nebo ˆ x t  odhad časově proměnné standardní odchylky ψx2(t)

skutečná časově proměnná střední kvadratická ψ*x2(t) nebo ˆ x2 t  odhad časově proměnné střední kvadratické

Tp f 1=1 /Tp T fc=1/(2T)

interval stacionárního zápisu snímání v sekundách základní kmitočet stacionárního zápisu snímání v Hz časový interval výběru Nyquistův mezní kmitočet

11.B.2.2 Úvod

Pojmem „soubor“ ("ensemble") se míní soubor záznamů časového průběhu snímání definovaný v konkrétním časovém intervalu.V případě nestacionárního prostředí pouze úplný popis prostředí je stanovený pomocí: a. b.

statistických odhadů všech pravděpodobnostních momentů procesu jako funkce amplitudy a času ze specifikace P(x,t), nebo statistického odhadu časově proměnné autokorelační funkce R(i,t). Obecně P(x,t) a R(i,t) nejsou dostupné buď přímo v nějaké analytické formě nebo prostřednictvím přesné kalkulace založené na omezených v provozu naměřených údajích o odezvě.

Pro praktickou potřebu pro nějaké v provozu naměřené prostředí, odhad veličin (1) časově proměnné střední hodnoty, (2) časově proměnné standardní odchylky, (3) časově proměnné efektivní hodnoty, (4) celkové průměrné spektrální hustoty energie a (5) časově proměnné autokorelace pomáhá při charakterizování nestacionárního náhodného procesu, z něhož se vytváří vzorový soubor. Reprodukce některého nebo všech z těchto odhadů z měřeného souboru v procesu simulace obecně bude poskytovat uspokojivou nestacionární zkušební simulaci provozního prostředí. 11.B.2.3 Předpoklady

Předpokládá se, že zrychlení je veličinou měření odezvy materiálu, ale další veličiny měření, např. zatížení, mohou být zrovna tak užitečné, pokud jsou schopné zachytit typickou amplitudu nebo zájmovou kmitočtovou oblast. Následující základní předpoklady byly vytvořeny pro pomoc profesionálům při rozhodování o tom, zda postupy popsané v této příloze jsou použitelné na nějaká konkrétní měření a zkušební záměry: a. V provozu měřená odezva materiálu se získává z měření v „pevných bodech“ zkoušeného objektu. Pojem „pevný bod“ znamená, že: (1) lokální odezva materiálu specifická pro umístění měřicích přístrojů včetně strukturální nelinearity v měření odezvy materiálu nepřevládá, a

154

b.

c.

d. e.

f.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B (2) ve vybraném bodu je měřená odezva materiálu typická pro celkovou odezvu materiálu. Vzorový časový průběh v provozu měřené odezvy materiálu ukazuje zřetelný časově proměnný stav, který se opakuje v časovém intervalu souvztažném s rychlostí střelby zbraně. Vzorový časový průběh v provozu měřené odezvy materiálu se může rozpadat na nějaký soubor záznamů nebo impulzů s kratším časovým průběhem. Impulzy mají podobnou časově proměnnou charakteristiku v totožných časových intervalech od začátku každého impulzu. Metoda rozpadu časového průběhu vzorkování je odleva do uvážení analytika, obvykle se to může docílit prověřením měřených „časovacích“ nebo „spouštěcích“ impulzů pro opakované případy nebo pomocí metody vzájemné korelace aplikované na vzorový časový průběh. Informace jsou dostupné u uspořádání zkoušeného objektu vztahujícího se k uspořádání materiálu, pro které byly měřeny provozní údaje o odezvě. Funkce frekvenční odezvy pro elektrodynamické nebo servohydraulické zkušební budicí zařízení se může specifikovat způsoby pro Postup I nastíněnými v příloze 11A. Aplikace funkce zkušební kmitočtové odezvy na časový průběh simulované amplitudy se může uskutečnit prostřednictvím: (1) funkce spektrální hustoty energie, kde každý impulz je jednotlivě vyvážen prostřednictvím konvoluce časového průběhu impulzu se systémovou funkcí impulzní odezvy. Impulzy se řetězí do dlouhého časového průběhu výstupního napětí pro vstup do digitálně-analogového rozhraní, nebo (2) konvoluce s dlouhým časovým průběhem, kterou se nejprve generuje nevyvážený dlouhý časový průběh výstupu, a potom svinutý se systémovou funkcí impulzní odezvy, aby se zajistil vyvážený napěťový řídicí signál pro vstup do digitálně-analogového rozhraní. Oba tyto postupy předpokládají, že generování dlouhé vyvážené napěťové křivky má běžet ve vibračním systému s otevřeným regulačním obvodem. Pro toto otevřené uspořádání se navrhuje, aby délka vyváženého tvaru vlny nepřekročila pět vteřin a aby příslušné přerušovací limity byly ve vibračním systému aktivní. Řízení s uzavřeným regulačním obvodem se stane standardem pro postup se zlepšeními v systému řízení vibrací, vedoucími k zvýšenému vytváření spektrální hustoty energie s korekcí průběhu na jednotlivých impulzech. V této době je účelnost tohoto postupu omezena rychlostí procesoru na vstupu a výstupu vibračního systému. Kromě toho se zpracování požaduje pro: (1) zdůvodnění ke kvantitativnímu posouzení „přiměřenosti“ simulace v reálném čase, založené na časově proměnných statistických odhadech, a (2) nástroje pro korekci „nedostatečné“ simulace „v reálném čase“, provedenou v reálném čase.

g.

Přiměřenost simulace pro splnění specifikace rozporů nebo odchylek mezi statistickými údaji o odezvě materiálu měřené v provozu a odezvou zkoušeného objektu měřenou při laboratorní simulaci je založena na využití vzorků stejné velikosti nebo na korekci odchylek měření, vycházejících z rozdílné velikosti vzorků. Stručně řečeno, v současné době je zkušební simulace odezvy materiálu měřené v provozu založena na:

155

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B • předběžném generování nevyváženého zkušebního vzorkovaného časového průběhu; • korekci zkušebního vzorkovaného časového průběhu; • řízení vibračního systému otevřenou regulací; • off-line zpracování vzorkovaného časového průběhu odezvy zkoušeného objektu pro přímé porovnání se vzorkovaným časovým průběhem odezvy materiálu měřeným v provozu. 11.B.2.4 Modelování a statistika pro popis náhodného procesu materiálové odezvy s variací času

Velmi obecný model pro časově proměnný náhodný proces je tzv. „výrobkový model“ („product model“), který ve většině svých základních forem předpokládá, že časově proměnná charakteristika náhodného procesu může být oddělena od kmitočtové charakteristiky náhodného procesu – viz odkaz b. Pro odezvu materiálu na střelbu se může použít taková forma výrobkového modelu, která náležitě popisuje tuto odezvu. Postupy užité při tvorbě modelu vyžadují určité zkušenosti. Naneštěstí toto modelování není určeno pro parametrické předpovědi odezvy materiálu v jiných sestavách měřených dat. Základní statistika, která se má použít pro charakterizování prostředí měřené odezvy s nějakým souhrnným zobrazením, je stanovena níže. Evidence chyb pro simulaci se může založit na vyjádření odchylek pro veličiny ad a. až d.: a. časově proměnná střední hodnota; b. časově proměnná standardní odchylka; c. časově proměnná efektivní hodnota; d. funkce průměrné spektrální hustoty energie může být časově závislá. Následuje definice výrobkového modelu používaná v této souvislosti. Pro diskrétní zpracování se bere t jako proměnná spojitého času; každý prvek souboru se skládá z Nt časových vzorků v časovém intervalu 0 ≤ t ≤ Tp. Pozornost je věnována časově proměnnému charakteru kmitočtu v diskrétních časových intervalech, které se mohou podrobněji zkoumat pomocí nestacionární autokorelační funkce. Odkazy c, d, a e tuto otázku rozebírají podrobněji. Při využití poznámek v odkazu b, terminologie pro u(t), vzorkovaného časového průběhu ze stacionárního náhodného procesu {u(t)}; a deterministických časových průběhů a1(t) a a2(t), pak obecný časově proměnný náhodný proces {x(t)} se může modelovat jako x(t) = a1 (t) + [a2 (t) u (t)]f

(B-1)

a1(t) je deterministický časový průběh, pokud jde o střední odhad provozního časově proměnného souboru, a2(t) je deterministický časový průběh, pokud jde o odhad střední odchylky provozního časově proměnného souboru. Profily funkce a2(t) v časové oblasti, úroveň efektivní hodnoty zbytkových hodnot z provozního souboru po a1 (t) byly z provozního souboru odstraněny. Veličina „f“ za závorkou ukazuje, že zbytkový údaj je funkcí frekvenčního obsahu a v dále uvedeném popisu f představuje časově proměnný frekvenční obsah ve čtyřech diskrétních a časové intervaly úměrné délky. Pro tento model a1 (t), časově proměnná střední hodnota souboru bude nazývána jako „signál“ a [a2(t) (u(t))]f, jako tvarovaná zbytková hodnota nebo „šum“. Jestliže časově proměnný náhodný proces je silně převládající od deterministické časově proměnné střední hodnoty nebo „signál“, tj. amplituda a1 (t) je v porovnání se zbytkovou hodnotou [a2(t) (u(t))]f, značná, pak se dají očekávat srovnatelně malé odchylky v časové oblasti v časově proměnné střední hodnotě, standardní odchylce a efektivní hodnotě. Frekvenční obsah by měl být snadno reprodukovatelný. Zbytkový soubor vytvořený odečítáním časově proměnné 156

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B střední hodnoty z každého vzorkovaného časového průběhu původního souboru je definován, pokud jde o soubor měřený v provozu, následovně: {r(t)}= {x(t) – μ*x (t)}

(B-2)

Tento zbytkový soubor má následující dvě vlastnosti: • časově proměnná střední hodnota {r(t)} je nula; • časově proměnná efektivní hodnota {r(t)} je časově proměnná standardní odchylka z původního souboru {x(t)}. Kritérium časové oblasti pro přezkoušení platnosti simulace je dáno jako odchylka kalkulantů časové oblasti od časově proměnné střední hodnoty, časově proměnné standardní odchylky a časově proměnné efektivní hodnoty. Vyjádření pro tyto kalkulanty a jejich odchylky je uvedeno v rovnicích (B-3) až (B-9). Nestranný odhad časově proměnné střední hodnoty pro soubor {x(t)} k N vzorkům časového průběhu je dán rovnicí μ*x (t)= 1/N Σ N i=1 x i (t)

0 ≤ t ≤ Tp

(B-3)

a odchylka tohoto kalkulantu je dána jako V[μ*x (t)]=E[(μ*x (t)-ux(t))2]

0 ≤ t ≤ Tp

(B-4)

kde μx(t) je skutečná časově proměnná střední hodnota procesu. Odhad časově proměnné standardní odchylky pro tento soubor {x(t)} je dán takto: N

ˆ x (t) =

 x t   ˆ t  . i 1

2

i

x

N 1

0 ≤ t ≤ Tp

(B-5)

a odchylka tohoto kalkulantu ve své teoretické podobě může být dána jako



V ˆ x   E ˆ x t    x t 

2



0 ≤ t ≤ Tp

kde σx(t) je skutečná nestacionární časově proměnná standardní odchylka procesu.

157

(B-6)

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B Nestranný odhad časově proměnné střední kvadratické pro nějaký soubor {x(t)} je dán rovnicí

ˆ x2 t  

1 N 2  xi t  N i 1

0 ≤ t ≤ Tp

(B-7)

0 ≤ t ≤ Tp

(B-8)

A odchylka tohoto kalkulantu je dána jako





V ˆ x t   E ˆ x2 t   x2 t 

2

kde ψx2(t) je skutečná nestacionární časově proměnná střední kvadratická procesu. V kmitočtové oblasti je funkce průměrné spektrální hustoty energie pro soubor {x(t)}



E xx  f   2 E X Tp  f 

2



0
(B-9)

0
(B-10)

a odchylka tohoto kalkulantu v teoretické formě je dána jako









2 V Eˆ xx  f   E  Eˆ xx  f   E xx  f    

Při kalkulování těchto odhadů odchylek nebo kvantitativních měřeních jak „blízko“ je odezva zkoušeného objektu při laboratorní simulaci k provozní odezvě materiálu, „skutečné“ veličiny nejsou známy, ale mohou se vzít jako zpracovaná v provozu měřená odezva materiálu. 11.B.2.5 Typická aplikace modelu na měřenou materiálovou odezvu

Tato část přílohy poskytuje stručný přehled běžného zpracování nezbytného pro uskutečnění úspěšné pravděpodobnostní simulace odezvy materiálu, která má simulovat provozní prostředí měřené odezvy materiálu. Odezva materiálu měřená v provozu, která se má modelovat, je případ padesátipulzové Np=50, střelby s 30 mm náboji znázorněný na obrázku 32a. Rychlost střelby je přibližně 40 ran za vteřinu a stav trvá asi 1,25 s. Tento záznam je digitalizován při 20 480 vzorcích za vteřinu s vyhlazovacím filtrem nastaveným na 2 kHz. Z vizuální revize časového průběhu amplitudy je jasné, že záznam má periodickou časově proměnnou charakteristiku. Tento záznam se rozpadá na soubor 50 impulzů, každý o délce asi 25 milisekund, pro které jsou použitelné klasické časově proměnné statistické postupy. Obrázek 33a obsahuje nákres typického impulzu, impulzu 37 ze souboru a obrázek 34a obsahuje jeho zbytkové hodnoty. Obrázek 35a obsahuje nákres odhadu střední hodnoty pro tento soubor definovaný v rovnici B-3. Odhad standardní odchylky souboru N záznamů definovaný v rovnici B-5 je uveden na obrázku 36a. Je to také efektivní hodnota zbytkového souboru. Obrázek 37a obsahuje nákres efektivní hodnoty pro tento soubor. Zbytkový soubor se získá odečtením střední hodnoty od každého prvku souboru. Tento zbytkový soubor má nulovou střední hodnotu a nenulovou časově proměnnou efektivní hodnotu totožnou se standardní odchylkou původního souboru. Je velmi důležité pochopit charakteristiku tohoto zbytkového souboru. Z výše uvedených obrázků by mělo být zřejmé, že měřený soubor má časově proměnnou střední hodnotu, časově proměnnou střední kvadratickou a časově proměnný kmitočet s vyššími kmitočty v počáteční části záznamu. Spektrální hustota energie vypočítaná na původním měřeném souboru a měřený zbytkový soubor odhaluje vliv odstranění časově proměnné střední

158

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B hodnoty z původního souboru a rozdílnost kmitočtové charakteristiky těchto dvou souborů. Obrázek 38a poskytuje superpozici obou odhadů spektrální hustoty energie. Šířka pásma filtru pro odhady spektrální hustoty energie je 5 Hz. Dramatičtější znázornění časové povahy kmitočtu původního souboru uvádí obrázek 39a, T1 až T4. V této analýze je délka impulzu rozdělena na čtyři shodné časové části trvající každá 6,25 ms a průměrné ESD počítané pro každou část udržuje 20 Hz šířku pásma filtru. Odhady se v souboru zprůměrují bez aplikace zúžení časové oblasti. Jestliže se všechna čtyři spektra superponují jedno na druhé, je jasné, že změna kmitočtu v čase je značná jak pro původní soubor, tak pro zbytkový soubor na obrázku 40. Zbytkový soubor se zkoumá pro svůj druhý řád nebo korelační vlastnosti v odkazech c, d a e. Běžné kroky používané k provedení simulace v souladu s modelem načrtnutým na obrázku 32 a k odhadu odchylek v časově proměnné střední hodnotě, standardní odchylce, efektivní hodnotě a v odhadech částečného a celkového spektra energie jsou obsaženy v odkazu c. Obrázky 41a a 41b znázorňují v uvedeném pořadí deterministickou funkci ai(t) a kalkulační funkci a2(t). Obrázek 42a zobrazuje zbytkové údaje předtím, než se profiltrují a obrázek 42b zbytkové údaje po aplikaci filtrování. Pouze s využitím informací z odkazů a a b se Fourierova základní i inverzní FFT používají pro stanovení simulovaného zkušebního souboru. Segmentování v čase za účelem simulování časově proměnné kmitočtové charakteristiky souboru se zajišťuje pro určité menší nespojitosti v hranicích časového intervalu simulace. Z odkazu e se dá konstatovat, že je také možné rozdělit časově proměnnou charakteristiku v kmitočtové oblasti, která také má za následek určité menší nespojitosti v kmitočtové oblasti. Výsledky simulace zobrazují dále uvedené obrázky tak, aby umožnily profesionálům věnovat pozornost všeobecné věrnosti simulace. Obrázek 32b představuje simulovaný soubor s Np impulzy pro poskytnutí celkového kvalitativního posouzení simulace. Obrázek 33b a obrázek 34b poskytují v uvedeném pořadí náčrty typického impulzu číslo 37 a jeho zbytkové hodnoty z tohoto simulovaného souboru. Obrázek 35b je střední hodnota pro tento soubor, obrázek 36b je standardní odchylka a obrázek 37b efektivní hodnota. Obrázky 38 až 40 zobrazují měřené údaje s odpovídajícími simulovanými údaji. Obrázek 43 obsahuje maximální a střední časově proměnné odhady kořenového rozptylu pro časově proměnnou střední hodnotu pro velikosti vzorků 10, 25 a 50 impulzů. To představuje odchylku, která by se mohla předpokládat v každém časovém bodu jako produkt simulace ze souborů tří velikostí. Příslušné informace pro časově proměnnou standardní odchylku poskytuje obrázek 44 a pro časově proměnnou efektivní hodnotu obrázek 45. Obecně vzato pro nějaký soubor s Np vzorkovanými časovými průběhy je maximální kořenová odchylka menší než 2,5g's se střední hodnotou pod 0,75g's. Tyto průběhy většinou ukazují nějaký stupeň vyrovnanosti přes časový interval. 11.B.2.6 Realizace

Metoda nastíněná výše se může realizovat předběžným zpracováním dat a generováním souboru simulovaných odezev materiálu na hlavním počítači nebo na osobním počítači. V každém případě musí být simulovaný digitální průběh impulzu vhodně kompenzován postupem popsaným v příloze 11A předtím, než je vydán analogový napěťový signál do budiče. Tento postup stochastické simulace je celkem podrobně propracovaný, ale je určen pro skutečnou stochastickou časově proměnnou laboratorní simulaci odezvy materiálu založenou na měřené provozní odezvě materiálu.

159

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11B Metoda je flexibilní v tom, že dokáže vytvořit neomezený počet „impulzů“, všechny mírně odlišné, se zkoušením omezeným pouze délkou času; vibrační regulátor může zajistit náležitou simulaci v režimu řízení s otevřenou regulací. Jestliže se předpokládá, že výstup budiče a odezva zkoušeného objektu se mění lineárně s hlavním ziskem budiče, do stochastické simulace se mohou zavést stupně konzervativnosti zkoušení. 11.B.2.7 Odkazy a souvisící dokumenty

a. Lanczos C.: Pojednání o Fourierových řadách (Discourse on Fourier Series), Hafner Publishing Company, New York, 1966. b. Bendat J. S., Piersol A. G.: Náhodná data: Postupy pro analýzy a měření (Random Data: Analysis and Measurement Procedures), 2. vydání, John Wiley & Sons lne, New York, 1986. c. Merritt R. G.: Simulace souborů pro orientované nestacionární procesy (Simulation of Ensemble Oriented Nonstationary Processes), Část 2, Proceedings of 1994 IES 40th Annual Technical Meeting, Chicago, IL, květen 1994. d. Merritt R. G.: Příklad analýzy vzorkovaného nestacionárního časového průběhu (Example of the Analysis of a Sample Nonstationary Time History), Proceedings of 1994 IES 40th Annual Technical Meeting, Chicago, IL, květen 1994. e. Smallwood D.O.: Charakterizace a simulace střelby s použitím časových momentů (Gunfire Characterization and Simulation Using Temporal Moments), Proceedings of the 65th Shock and Vibration Symposium, Volume 1, San Diego, California, listopad 1994. f. Smallwood D.O.: Charakterizace a simulace střelby s vlnkami (Characterization and Simulation of Gunfire With Wavelets), Proceedings of the 69th Shock and Vibration Symposium, Volume 1, Minneapolis, MN, říjen 1998. g. Merritt R. G.: Poznámka k předpovídání prostředí střelby s využitím impulzní metody (A Note on Prediction of Gunfire Environment Using the Pulze Metod), Proceedings of 1999 IEST 45th Annual Technical Meeting, Ontario, California, květen 1999. 11.B.3 Doporučené postupy 11.B.3.1 Doporučené postupy

Použijte Postup II pro měření jednoduché odezvy na poměrně přirozeně dynamickém materiálu. Tento postup se má použít v případech, ve kterých statisticky správná laboratorní reprodukce prostředí odezev je naprosto nezbytná pro potvrzení provozní a strukturální integrity materiálu v prostředí střelby. 11.B.3.2 Činitele nejistoty

Jediná významná nejistota v tomto postupu vyplývá z míry, jakou se naměřené prostředí odlišuje od skutečného provozního prostředí. Obvykle není možné získat měřené prostředí z každých myslitelných provozních podmínek. Chyby v simulaci jsou nezávislé na proměnlivosti provozního prostředí.

160


(a) Měřené údaje

(b) Simulované údaje

OBRÁZEK 32 – Případ střelby salvy 50 ks 30 mm nábojů



OBRÁZEK 33 – Příklad souboru časového průběhu impulzu (impulz 37)

161




OBRÁZEK 34 – Soubor časového průběhu zbytkových impulzů (impulz 37)



OBRÁZEK 35 – Soubor pro určení časově proměnné střední hodnoty



OBRÁZEK 36 – Soubor časově proměnné standardní odchylky

162




OBRÁZEK 37 – Soubor pro určení časově proměnné efektivní hodnoty

(a) Soubor měřených údajů

(b) Soubor simulovaných údajů

OBRÁZEK 38 – Určení funkce spektrální hustoty energie

a) Soubor měřených údajů


OBRÁZEK 39 – Určení funkce krátkodobé spektrální hustoty energie

163


(a) Měřený zbytkový soubor


OBRÁZEK 40 – Určení funkce krátkodobé spektrální hustoty energie

(a) a1(t) – Deterministický signál

(b) a2(t) – Upravené zbytkové okno

OBRÁZEK 41 – Nestacionární model deterministických funkcí

(a) Před residuální filtrací

(b) Po residuální filtraci

OBRÁZEK 42 – Segmentovaný poměr ESD

164


OBRÁZEK 43 – Vyhlazená simulace základní odchylky pro časově proměnnou střední hodnotu pro fiktivní soubor vzorků o velikosti 10, 25 a 50 a pro časové průběhy maximální a střední

OBRÁZEK 44 – Vyhlazená simulace základní odchylky pro časově proměnnou standardní odchylku pro fiktivní soubor vzorků o velikosti 10, 25 a 50 a pro časové průběhy maximální a střední

OBRÁZEK 45 – Vyhlazená simulace základní odchylky pro časově proměnnou efektivní hodnotu pro fiktivní soubor vzorků o velikosti 10, 25 a 50 a pro časové průběhy maximální a střední

165

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C POSTUP III - SPEKTRUM RÁZOVÉ ODEZVY OPAKOVANÉHO IMPULZU (SRS) 11.C.1 Rozsah platnosti 11.C.1.1 Účel

Tato příloha poskytuje přehled metod laboratorní simulace prostředí střelby založené na formě „impulzní metody“. 11.C.1.2 Použití

Stochastická simulační metoda zde popsaná pro jednoduchý neznámý časově proměnný náhodný proces, pro který je dostupná jednoduchá vzorkovací funkce. Vzorkovací funkce je typická pro jednoduché fyzikální uspořádání střelby, pro které není vymezena extrapolace na jiná uspořádání. Přínosy Postupu III jsou definovány dále. Následující odstavce poskytují přehled metodologie Postupu III a jeho omezení: a. postup je vhodný k realizaci na vibračním řídicím systému s kapacitou rázových spekter odezev (SRS); b. má mnoho znaků analogických s postupem tradiční SRS simulace rázů budiče založené na popisu odhadu SRS; c. je velmi pružný co se týče délky statisticky ekvivalentních záznamů, které dokáže generovat pro laboratorní zkoušky, reprodukující provozní měřené reakční prostředí; d. není omezen na jeden tvar impulzu; e. anuluje minimální počet znaků vyššího řádu z měřeného souboru odezev, přitom nepovažuje za nezbytné zachovávat reprodukci v provozu naměřených údajů o odezvě prostřednictvím laboratorního zkoušení simulace odezvy zkoušeného objektu. 11.C.2 Průběh 11.C.2.1 Úvod

Metoda SRS předpokládá, že časový průběh měřené odezvy materiálu může být rozkládán do souboru jednotlivých impulzů. Hodnoty maximax SRS jsou vypočítány přes soubor impulzů s použitím různých součinitelů útlumu pro pomoc při charakterizaci kmitočtového obsahu jednotlivých impulzů. Střední hodnota SRS se také počítá přes soubor impulzů pro každý součinitel útlumu pro pozdější specifikaci impulzů odezvy materiálu. Při využití dat ze SRS je časový průběh zrychlení syntetizován použitím amplitudově modulovaných sinusových prvků, vlnek nebo tlumených sinusoid. Časový průběh odezvy na zrychlení založený na SRS se pak využívá jako charakteristický impulz odezvy materiálu na střelbu a vstup do zkoušeného objektu v rychlosti střelby zbraně – viz odkazy b a c. Přednosti postupu: a. b. c.

využívá standardní laboratorní zkušební rázové zařízení; metoda kopíruje kmitočtové charakteristiky měřených údajů o odezvě materiálu; SRS může být snadno v dokumentech předepsáno a znovu vytvářeno na různých zkušebních zařízeních.

166

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C Nevýhody postupu: a.

b. c.

povaha časového průběhu generovaná pomocí vlnek nebo tlumených sinusoid se nedá dobře řídit a nemusí svou formou odpovídat impulzům měřené odezvy materiálu; do simulace lze zavést pouze málo nebo žádné statistické variace; reprodukování řady impulzů v rychlosti střelby zbraně může být problémové pro vibrační řídicí systémy, které nejsou konstruované pro takový provozní režim.

Konkrétní příklad simulace odezvy materiálu na střelbu s využitím Postupu III je rozebrán dále. Tento postup je předveden s využitím digitálního systému řízení vibrací se schopností zkoušet SRS, viz odkazy b a c. 11.C.2.2 Uspořádání zkoušky

Zkoušený objekt vybavený přístroji se instaluje do laboratorních vibračních přípravků a připevní k armatuře elektrodynamického budiče. Zkoušený objekt používaný pro laboratorní simulaci má stejné uspořádání jako materiál používaný ke sběru měřených údajů o provozní odezvě. Pro účely měření akcelerační odezvy se dovnitř zkoušeného objektu nainstaluje piezoelektrický snímač zrychlení. 11.C.2.3 Vytvoření digitálního souboru vibrační odezvy na střelbu

Prvním krokem v tomto simulačním procesu je digitalizace v provozu měřených údajů o odezvě materiálu pro získání časového průběhu zrychlení - viz obrázek 46. Digitální zpracování analogových dat se provádí při použitím 2 kHz, 48 dB/oktáva vyhlazovacího filtru s dolní propustí. Digitální soubor je spřažený se stejnosměrným proudem, nefiltrovaný horní propustí, s intenzitou výběru 20 480 vzorků za vteřinu pro dobré výsledky vrcholového časového průběhu. Vyhlazovací filtr by měl mít lineární fázovou charakteristiku. 11.C.2.4 Výpočet spekter rázové odezvy

Pokud zkoumání jednotlivých měřených reakčních impulzů ukazuje podobný charakter impulzů, vybere se pro analýzu typický impulz. SRS je potom vypočítáno přes typický impulz při použití určené analýzy Q v hodnotách 10, 25, 50 a 100. Pro zvýšení statistické jistoty výsledků může být posloupnost impulzů soubor zprůměrovaný v čase. „Střední hodnota“ souboru se bere jako typický impulz a aplikuje se postup výše uvedený. SRS použité v postupu se také může brát jako střední hodnota SRS z neděleného impulzu jednotlivých SRS. Jestliže jsou impulzní charakteristiky velmi rozdílné, potom může být potřebné uskutečnit několik zkoušek závisejících na posouzení nějakého zkušeného analytika. 11.C.2.5 Odhad ekvivalentního půlperiodického obsahu typického impulzu materiálové odezvy při střelbě

Obrázek 47 ukazuje, že typický impulz odezvy materiálu při střelbě obsahuje sedm převládajících kmitočtů na přibližně 80, 280, 440, 600, 760, 1 360 a 1 800 Hz. 2Q půlvlny pro konstantní amplitudovou sinusovou vlnu zajišťují asi 95 % z maximální SRS amplitudy pro nějakou danou SRS Q hodnotu. Odhad ekvivalentního půlperiodického obsahu, který tvoří převládající kmitočty obsažené v měřené odezvě ze střelby, může být stanoven určením takového Q, při kterém vrcholové zrychlení pro konkrétní kmitočet SRS začíná klesat. Q o hodnotě 10 na obrázku 47 charakterizuje půlperiodický obsah 80 Hz složky. Půlperiodický

167

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C obsah dalších převládajících kmitočtů, kromě 1 800 Hz, je zobrazen pomocí Q o velikosti 25. Q o velikosti 50 kvantitativně určuje půlperiodický obsah složky 1 800 Hz. 11.C.2.6 SRS časově závislé generování pro představitele impulzu materiálové odezvy při střelbě

Po odhadu kmitočtového obsahu typického impulzu odezvy materiálu na střelbu, se SRS nestacionární časový průběh impulzu generuje použitím digitálního vibračního řídicího systému, prostřednictvím registrovaného algoritmu slučování vln. SRS impulz s nestálým časovým průběhem je složený z 1/12 oktávových vlnek, s většinou z 1/12 oktávových složek omezených na tři půlperiody, minimum povolené pro vibrační řídicí systém. Sedm převládajících kmitočtů je omezeno kvůli půlperiodickému obsahu buď 25 ms trváním impulzu odezvy na střelbu při 40-Hz rychlosti střelby nebo na půlperiodickou metodou odhadu vysvětlenou v článku 11.C.2.5. Q s hodnotou 10 je určeno pro složku 80 Hz, Q s hodnotou 25 pro složky (280, 440, 600, 760 a 1 360) Hz a Q s hodnotou 50 pro složku 1 800 Hz. Střední hodnota SRS se počítá přes soubor impulzů pro každý součinitel útlumu Q = 10, 25, 50 a 100, aby se charakterizovaly amplitudy SRS. Střední hodnota SRS, která se počítá s využitím analýzy Q s hodnotou 50, se pak vybírá k definování amplitudy SRS pro každou frekvenční složku impulzu simulované odezvy materiálu. Nulová časová prodleva je určena pro každou z 1/12 oktávových vlnek. Tabulka 18 poskytuje definici vlnky pro vytvoření složeného přechodového impulzu a obrázek 48 zobrazuje SRS složený přechodový impulz z odezvy materiálu na střelbu, vytvořený z definice vlnky. 11.C.2.7 Simulace odezvy konstrukčních součástí při střelbě

Konečný krok v simulaci odezvy materiálu na střelbu je zopakování přechodné střelby ze SRS při rychlosti střelby 40 Hz. Vzhledem k omezením intenzity výstupních impulzů v použitém systému řízení vibrací se nemusí dosáhnout 40 Hz rychlosti střelby. Obrázek 49 je nějaký časový průběh zrychlení, který znázorňuje opakující se charakter SRS metody simulace střelby bez omezení intenzity výstupních impulzů vibračním regulátorem. Obrázek 49 byl vytvořen se záměrem vysvětlit SRS přechodový impulz odezvy materiálu při rychlosti střelby zbraně pomocí digitálního rozšíření obrázku 48. Jestliže vibrační řídicí systém neumožňuje tak rychlé opakování, mohl by se na digitálně simulovanou a budičem vyváženou řadu impulzů odezvy materiálu použít postup řízení z přílohy 11A. 11.C.2.8 Odkazy a souvisící dokumenty

a. IES-RP-DTE012.1: Příručka pro získání a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 1995 b. Merritt R.G., S. R. Hertz: Aspekty střelby (Aspects of Gunfire), Část 1. Analýza (Analysis), NWC TM 6648 Part 1, říjen 1990, Naval Weapons Center, China Lake, CA 93555-6100 c. Merritt, R.G., S. R. Hertz: Aspekty střelby, Část 2 Simulace (Aspects of Gunfire, Part 2. Simulation), NWC TM 6648 Part 2, září 1990, Naval Weapons Center, China Lake, CA 93555-6100

168

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C 11.C.3 Doporučené postupy 11.C.3.1 Doporučení

Pro jednobodová měření odezvy materiálu na poměrně jednoduchém dynamickém materiálu použijte Postup III. Tento postup se má použít v případech, kdy je laboratorní reprodukce prostředí odezev nevyhnutelná pro potvrzení provozní a strukturální integrity materiálu v prostředí střelby a jestliže zkušební zařízení není způsobilé pro použití Postupů I a II. 11.C.3.2 Faktory nejistoty

Tento postup nezahrnuje žádnou statistickou nejistotu kromě jakékoli nejistoty v míře srovnání měřeného prostředí s provozním prostředím.

169

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C TABULKA 18 – Stanovení vlnky pro SRS impulz ze střelby Kmitočet Hz 78,75

Amplituda zrychlení 11,995

3

Kmitočet Hz 445,45

Amplituda zrychlení 34,995

83,43 88,39 93,64 99,21

11,803 11,628 11,455 11,285

3 3 3 3

471,94 500,00 529,73 561,23

26,455 19,999 21,232 22,568

3 3 3 3

105,11

11,117

3

594,60

23,988

29

111,36 117,98 125,00 132,43

10,952 10,777 10,617 10,459

3 3 3 3

629,96 667,42 707,11 749,15

18,323 13,996 20,448 29,992

3 3 3 37

140,31

10,304

3

793,70

31,225

3

148,65 157,49 166,86 176,78

10,151 10,000 10,814 11,708

3 3 3 3

840,90 890,90 943,87 1 000,00

32,509 33,845 35,237 36,728

3 3 3 3

187,29

12,662

3

1 059,46

38,238

3

198,43 210,22 222,72 235,97

13,709 14,825 16,051 17,358

3 3 3 3

1 122,46 1 189,21 1 259,91 1 334,84

39,811 41,448 43,152 44,975

3 3 3 49

250,00

18,793

3

1 414,21

37,325

3

264,87 280,62 297,30 314,98

20,324 22,004 18,275 16,901

3 13 3 3

1 498,31 1 587,40 1 681,79 1 781,80

31,010 50,003 80,631 130,017

3 3 3 89

333,71

14,825

3

1 887,75

124,882

3

353,55 374,58 396,85 420,45

13,002 16,653 21,330 27,321

3 3 3 3

2 000,00

119,950

3

Půlperiody

Půlperiody

21

POZNÁMKA k tabulce 18: Definice vlnky je založena na tvaru vlnky v registrovaném SRS softwaru, viz odkaz b.

170

ČAS [s]

MĚŘENÁ ODEZVA PRVKŮ STŘELBY


OBRÁZEK 46 – Digitalizované letové údaje

171


OBRÁZEK 47 – Srovnání typického impulzu střelby při použití Q = 10, 25, 50 a 100

172

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11C ČASOVÝ PRŮBĚH AMPLITUDY

ČAS [s]

OBRÁZEK 48 – SRS impulz střelby generovaný použitím digitálního regulátoru

173


ČASOVÝ PRŮBĚH AMPLITUDY

ČAS [s]

OBRÁZEK 49 – Simulace střelby – impulz SRS

174

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D POSTUP IV - NÁHODNÁ VIBRACE VYSOKÉ ÚROVNĚ, SOR, NBROR A SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY 11.D.1 Rozsah platnosti 11.D.1.1 Účel

Tato příloha poskytuje alternativu užití předpokládaných vibračních dat střelby, když nejsou dostupná žádná měřená data, aby se zajistilo, že materiál namontovaný na nějakém letadle s palubními zbraněmi může odolat vibračním úrovním způsobeným: • impulzními přetlaky emitovanými z hlavně zbraně narážející na nosnou konstrukci materiálu, a • vibracemi nesenými konstrukcí. Tato příloha také poskytuje alternativu užití náhodné vibrace vysoké úrovně, když spektrum měřených dat neprojevuje žádný význačný diskrétní harmonický obsah. 11.D.1.2 Použití

Tato příloha je použitelná pouze na střelbu z letadel a na materiál nainstalovaný na letadlech s palubními zbraněmi. Směrnice v této příloze se má používat jen pokud nejsou k dispozici v provozu naměřené údaje o materiálové odezvě nebo nebudou k dispozici ani v raných etapách vývojového programu. Tato příloha není určena pro ospravedlnění použití sinusové-na-náhodné (SOR) nebo úzkopásmové náhodné-na-náhodné (NBROR) v případech, v nichž měřená data ukazují širokopásmová spektra spolu se složkami v diskrétních kmitočtech. Informace z této přílohy se doporučuje využívat pouze tehdy, je-li to zásadní pro konstrukci materiálu. Pokud je možnost včas získat výsledky měření odezvy materiálu namontovaného na provozní platformě, náročnost rozpracovanou s použitím informací z této přílohy se doporučuje nahradit náročností vypočítanou z odezvy materiálu zjištěné měřením v provozu a jedním z dalších postupů používaných pro zkoušení. Zejména pokud má provozní prostředí, v němž se měřila odezva materiálu, charakter širokopásmové náhodné vibrace vysoké úrovně s žádnými vlastnostmi, které by podpořily použití Postupu II nebo Postupu III, potom: • aplikujte Postup I ve formě přechodových vibrací, nebo • podrobte materiál určené úrovni širokopásmových vibrací vysoké úrovně, založených na ASD odhadech v provozu měřené odezvy materiálu, v časovém intervalu v souladu s předpoklady nízkocyklové únavy ve zrychleném zkoušení nebo jak je určeno ve Směrnici pro zkoušku – viz Metoda 401, Vibrace. 11.D.2 Průběh 11.D.2.1 Úvod

Tato příloha je v podstatě doplňkovou směrnicí založenou na odkazu a. „Impulzní metoda“ v odkazu a 1-4.4.1, která zde není obsažena, ale je pokryta odkazem b, který zajišťuje pochopení užití „Impulzní metody“ společně s předvídanými důvody. Odkazy c, d a e poskytují informace vztahující se ke zdroji vibrací ze střelby pro letadla v odkazu a. Postup IV se odlišuje od tří ostatních postupů v tom, že je výsledkem prognostického postupu rozvinutého na základě nějaké analýzy poměrně malého souboru měřených dat o odezvě materiálu na střelbu. Očekávané spektrum proto poskytuje odhady vibrační odezvy materiálu, které mohou být

175

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D podstatně odlišné od vibrační odezvy konkrétního materiálu měřené v provozu. Pro konkrétní materiál a zbraň nebo pro určité uspořádání materiálu jsou úrovně odezvy materiálu na střelbu obecně náchylné ke značnému stupni nejistoty. Tato nejistota podstatně narůstá v takovém uspořádání střelby, kdy zbraň je blíže než 1 metr od materiálu a materiál je buzen tlakovou nárazovou vlnou. 11.D.2.2 Předpokládané spektrum vibrací při střelbě

Očekávaná spektra střelby se skládají ze širokopásmového spektra představujícího nějaký ASD odhad ze stacionární náhodné vibrace spolu se čtyřmi harmonicky spojenými sinusovými vlnami. Obrázek 50 uvádí zobecněné vibrační spektrum pro vibrace indukované střelbou, které vymezuje očekávanou odezvu materiálu na prostředí střelby. Spektrum charakterizují čtyři jednoduché kmitočty, harmonicky spojené, a sinusové vibrační vrcholy superponované na širokopásmovém spektru náhodných vibrací. Vibrační vrcholy jsou kmitočty, které odpovídají jmenovité rychlosti střelby zbraně a prvním třem harmonickým z rychlosti střelby. Typické hodnoty pro každý z těchto parametrů uvedené na obrázku 50 se mohou stanovit z tabulek 19, 20 a 21 a z obrázků 51 až 57. Navrhovaná zobecněná parametrická rovnice pro tři úrovně širokopásmových náhodných vibrací definující spektrum z obrázku 50 je uvedena v dB pro g2/Hz, s odkazem na 1 g2/Hz takto: 10 log10 Tj = 10 log10 (NF1E) + H + M +W + J + Bj - 53 dB

j = 1, 2, 3

(D-1)

kde parametry jsou definovány v tabulce 19. Navrhovaná zobecněná parametrická rovnice pro čtyři úrovně jednoduchých kmitočtů, sinus, vibrace definující spektrum na obrázku 50 je uvedena v dB pro g2/Hz, s odkazem na 1 g2/Hz takto: 10 log10Pi = 10 log10 T3 + Ki + 17db

i = 1, 2, 3

(D-2)

kde parametry jsou definovány v tabulce 19. Klíčové geometrické vztahy, používané ke stanovení očekávaných vibračních spekter, jsou následující čtyři geometrické činitele: • Vektorová vzdálenost D. Vektorová vzdálenost od hlavně zbraně znamená vzdálenost mezi upevňovacími body materiálu, jak uvádí obrázek 51. Pro uspořádání obsahující více zbraní, počátek vektoru D se stanovuje od těžiště zbraňových hlavní tak, jak uvádí obrázek 52. Obrázky 56 a 57 poskytují pro spektra redukční koeficienty příslušející ke vzdálenosti D pro náhodná spektra a pro diskrétní frekvenční spektra (podle uvedeného pořadí). • Vzdálenost odstupu zbraně, h - kolmá na povrch letadla na obrázku 53. • Hloubkový parametr, Rs. Kolmá vzdálenost od pláště letadla k umístění materiálu uvnitř letadla. Jestliže Rs není známa, použijte Rs = 76 mm; viz obrázek 51. Obrázek 55 poskytuje spektrální redukční koeficienty vztahující se k Rs. • Ráže zbraně, c, v mm nebo palcích. Šířka pásma vibračních vrcholů, shodující se s okénkovým Fourierovým zpracováním, se doporučuje založit na údajích o odezvě materiálu, naměřených v provozu (jsou-li dostupná).

176

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D Pokud takové údaje nejsou dostupné, šířky pásem vibračních vrcholů se mohou vypočítat takto: BW3dB 

 f

pro:

4

BW3dB = šířka pásma na úrovni 3dB, faktor 2, pod vrcholovou úrovní ASD f = základní kmitočet fi nebo jedna z harmonických f1, f2, f3 nebo f4 V případech, kdy se rychlost střelby zbraně během programu vývoje mění, nebo kdy zbraň může střílet v intenzitě rozmítání, je vhodné: a. buď provést sinusové rozmítání v rámci navrhované šířky pásma pro základní a každou harmonickou; b. nebo aplikovat úrovně úzkopásmové náhodné vibrace, které zajistí, že šířka pásma rozmítaného kmitočtu nebude příliš velká. Tento postup může nadhodnotit tyto kmitočty tam, kde se konstrukce upevnění nebo odezva materiálu stávají výrazně nelineární. Podobně pro ty případy, kdy konstrukce upevnění nebo rezonance materiálu se shodují s kmitočty v prostředí střelby, by se měla vibrační odezva materiálu podhodnotit. Profesionál by měl jasně porozumět dostupným alternativám a vnitřním omezením softwaru vibračního řídicího systému. 11.D.2.3 Doba trvání zkoušky

Pro zkoušku vlivu střelby použijte pro každou ze tří os takovou dobu trvání, která se rovná celkové předpokládané době, po kterou bude materiál v provozu vystaven tomuto prostředí. Tato doba trvání se může konzervativně odhadnout vynásobením předpokládaného počtu úkolových letů s výskytem střelby maximální dobou střelby při každém letu. Počet letů s výskytem střelby bude spojený s plánovanou intenzitou výcviku a bojového nasazení letadla, ale obecně bude blízko k rozsahu 200 až 300 letů. Maximální doba střelby během jednoho letu se může stanovit z tabulky 20 vydělením celkového počtu nábojů v letadle rychlostí střelby. Jestliže má zbraň více než jednu rychlost střelby, proveďte zkoušku s použitím obou rychlostí, s dobou trvání zkoušky založenou u každé rychlosti střelby na očekávaném poměru doby v každé rychlosti střelby při provozním nasazení zbraně. Zbraně nesené na letadlech obecně střílí v krátkých dávkách trvajících několik sekund. Zkoušení vlivu prostředí střelby by mělo odrážet druh provozního použití v souladu se Směrnicí pro zkoušku. Například vibrace se doporučuje aplikovat po dobu dvou sekund s následným osmisekundovým časovým úsekem bez aplikace vibrací. Tento cyklus (2 sekundy vibrací, 8 sekund klid) se opakuje tak dlouho, dokud celková doba působení vibrací není rovna době stanovené pro tento typ letadla a jeho provozní nasazení. Toto cyklování zabrání výskytu nerealistických chybových režimů, vznikajícím jako důsledek přehřátí antivibračních vložek nebo náběhu odezvy materiálu do spojité vibrace. Přerušované vibrace se mohou dosáhnout několika způsoby včetně: a. přerušení vstupního signálu budiče; b. využití strategie opakování průběhu dle přílohy 11A pro přechodové vibrace. 11.D.2.4 Metody generování spektra

Odezva materiálu na střelbu je charakterizována širokopásmovou náhodnou vibrací se čtyřmi vibračními vrcholy, které se objevují v prvních třech harmonických a v základním 177

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D kmitočtu rychlosti střelby palubních zbraní. Většina softwarových systémů pro řízení vibrací v balíčku obsahuje předpis pro provádění vibrační zkoušky střelby založené na této formě předpokládaného SOR spektra. Údaje těchto programových souborů jsou obvykle patentované, ale počítá se s tím, že profesionál jasně pochopí možnosti a omezení tohoto softwaru. Příležitostně bylo konstatováno, že dynamický rozsah vyžaduje vytvořit a řídit specifikované spektrum střelby, které je mimo schopnost nějakého dostupného vibračního regulátoru. Způsobem řešení tohoto problému je vložit do vibračního regulátoru širokopásmové náhodné spektrum s výraznými vibračními vrcholy. V těch kmitočtech, které mají silné vibrační vrcholy, se mohou sinusové vlny elektronicky přidávat do vstupu vibračního zesilovače. Zabezpečte, aby amplituda těchto sinusových vln byla taková, že vibrační úroveň vytvářená na těchto kmitočtech bude trochu menší než požadovaná spektrální úroveň. Vibrační regulátor může být nastaven tak, aby se dosáhla potřebná úroveň zkoušení. Je důležité poznamenat, že Pi je v jednotkách g2/Hz. Pozornost je třeba věnovat stanovení amplitudy sinusových vln v a nebo ekvivalentním vstupním napětí odpovídajícím úrovni a. Tento způsob reprodukování prostředí umožňuje, aby se zkouška vlivu střelby provedla v uzavřeném okruhu s běžně dostupným laboratorním zkušebním vybavením a řídicím softwarovým systémem. 11.D.2.5 Odkazy a souvisící dokumenty

a. Merritt, R.G.: Poznámky k předpovídání prostředí střelby s použitím impulzní metody (A Note on Prediction of Gunfire Environment Using the Pulze Method), IEST, 40th ATM, Ontario, CA, květen 1999. b. Sevy, R. W., E. E. Ruddell: Nízké a vysoké kmitočty vibrací při střelbě z leteckých zbraní, předpověď a laboratorní simulace (Low and High Frequency Aircraft Gunfire Vibration and Prediction and Laboratory Simulation), AFFDL-TR-74-123, prosinec 1975, DTIC, číslo AD-A023-619. c. Sevy, R. W., J. Clark: Vibrace při střelbě z letadel (Aircraft Gunfire Vibration), AFFDL-TR-70-131, listopad 1970, DTIC č. AD-881-879. d. Smith, L.G.: Bližší určení vibrací zařízení instalovaných na turbovrtulových letounech (Vibration Qualification of Equipment Mounted in Turboprop Aircraft), Bulletin „Rázy a vibrace“, část 2, květen 1981. 11.D.3 Doporučené postupy 11.D.3.1 Doporučení

V případě vibrací zařízení nainstalovaných na letadle se žádnými dostupnými měřenými daty použijte Postup IV s metodikou předpovídání. 11.D.3.2 Faktory nejistoty

Tento postup zahrnuje značnou nejistotu v obecných úrovních v důsledku citlivosti prostředí střelby na parametry zbraně a geometrické uspořádání. Může být vhodné zvýšit úrovně nebo doby trvání za účelem dodat zkoušení nějaký stupeň konzervativnosti. Změny v úrovních, dobách trvání nebo obojího provedené v zájmu zvýšení konzervativnosti zkoušky musí být podpořeny logickými důvody a dokumentací stanovující prostředí. Protože extrémní úrovně předpokládaných spekter nebudou nezbytně zajišťovat zkušební vstupy, které mají vztah s měřenými údaji pro shodnou geometrickou konfiguraci, nejistota v možném poškození

178

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D podstatně narůstá s nárůstem úrovně předpokládaných spekter, tj. zkoušení tímto postupem může být poněkud nekonzervativní. TABULKA 19 – Navržené obecně parametrické rovnice pro vibrace indukované střelbou 10 log10 Tj = 10 log10 ( N f1 E ) + H + M + W + J + Bj - 53dB 10 log10 Pi = 10 log10 T3 + Ki + 17 dB

pro N = maximální počet hustě rozmístěných zbraní střílejících současně. Pro zbraně, které jsou na hostitelském letadle rozptýlené, jako například na kořenech křídel a na zbraňových podvěsech, se stanovují pro každé umístění zbraně zvláštní vibrační zkušební spektra. Vibrační úrovně pro účely zkoušení se vybírají pro zbraň, která vytváří nejvyšší vibrační úrovně. E = energie nárazové vlny zbraně (viz tabulka 21). H = vliv odstupové vzdálenosti zbraně, h (viz obrázek 53). M = vliv umístění zbraně M = 0, pokud rovina kolmá na osu hlavně zbraně a umístěná v ústí zbraně neprotíná konstrukci letadla, pak M = -6 dB. W = vliv hmotnosti zkoušeného objektu (použijte obrázek 54 ). Jestliže je hmotnost materiálu neznámá, použijte W= 4,5 kg. J=

vliv umístění zařízení vzhledem k vnějšímu povrchu letadla (použijte obrázky 51 a 55). Bj = vliv vektoru vzdálenosti od ústí zbraně k umístění materiálu (viz obrázek 56). fi = rychlost střelby, kde f1 = základní kmitočet z tabulky 20. (f 2 = 2f1, f3 = 3f1, f4 = 4f1) Tj =

zkušební úroveň v g2/Hz, j = 1, 2, 3

Pi =

zkušební úroveň pro kmitočet fj v g2/Hz (kde i = 1 až 4).

Ki =

vliv vektoru vzdálenosti na každý vibrační vrchol, Pi (viz obrázek 57).

POZNÁMKY k tabulce 19: 1 Tyto rovnice jsou v metrických jednotkách. 2 Výsledné hodnoty dB se vztahují k 1 g2/Hz.

179

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D TABULKA 20 – Typické uspořádání zbraní spojené s kategoriemi letadel

A-4

Zbraň (počet) MK 12(2)

A-7D

M61A1 (1)

A-10

Typ letadla

Umístění

Kořen křídla

Rychlost střelby ran/min ran/s 1 000 16,6

Počet nábojů

100/zbraň

4 000 & 6 000

66,6 & 100

1 020

GAU-8/A (1)

Příď, levá t Příď

2 100 & 4 200

35&70

1 175

A-37

GAU-2B/A(1)

Příď

6 000

100

1 500

F-4

M61A1 (1)

Příď

4 000 & 6 000

66,6 & 100

638

F-5E

M39 (2)

Příď

3 000

50

300/zbraň

F-14

M61A1 (1)

Příď, levá strana

4 000 & 6 000

66,6 & 100

676

F-15

M61A1 (1)

Kořen pravého křídla

4 000 & 6 000

66,6 & 100

940

F-16

M61A1 (1)

100

510

F-18

M61A1 (1)

66,6 & 100

570

F-111

M61A1 (1)

5 000

83.3

2 084

MIRAGE

DEFA 554

1 200 & 1 800

20&30

RAFALE

DEFA791B

2 520

42

GEPOD 30

GE430 (1)

Podvěs

2 400

40

350

SUU-11/A

(GAU-8/A) GAU-2B/A(1)

Podvěs

3 000 & 6 000

50 & 100

1 500

SUU-12/A

AN-M3(1)

Podvěs

1 200

19

750

SUU-16/A

M61A1 (1)

Podvěs

6 000

100

1 200

SUU-23/A

GAU-4/A (1)

Podvěs

6 000

100

1 200

Kořen levého 6 000 křídla Příď, nahoře 4 000 & 6 000 uprostřed Spodek trupu

180

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D TABULKA 21 – Technická data zbraní ZBRAŇ

RÁŽE ZBRANĚ mm

ENERGIE TLAKOVÉ VLNY E

GAU-2B/A

7,62

6 700

GAU-4/A

20

74 600

GAU-8/A

30

307 500

AN-M3

12,7

26,000

M3

20

83,000

M24

20

80,500

M39

20

74,600

M61A1

20

74,600

MK11

20

86,500

MK12

20

86,500

DEFA 554

30

125,000

DEFA791B

30

245,000

181

KMITOČET [Hz]

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 11D

OBRÁZEK 50 – Zobecněný tvar vibračního spektra indukovaného střelbou

182


OBRÁZEK 51 – Parametr vzdálenosti (D) a parametr hloubky (Rs)

OBRÁZEK 52 – Skupina úzce seskupených zbraní

183

Parametr odstupu zbraně

HLAVEŇ ZBRANĚ

POVRCH LETADLA


OBRÁZEK 53 – Redukování úrovně zkoušení způsobené parametrem odstupu zbraně

184

Redukce úrovně zkoušení W [dB]


Hmotnost zkoušeného objektu OBRÁZEK 54 – Redukování úrovně zkoušení způsobené zatížením hmotností materiálu

185

Parametr hloubky Rs [cm]


OBRÁZEK 55 – Redukování úrovně zkoušení způsobené parametrem hloubky

186

Vektor vzdálenosti D [cm]


OBRÁZEK 56 – Snížení vibrační úrovně s vektorem vzdálenosti od ústí hlavně zbraně

187

Vektor vzdálenosti D [cm]


OBRÁZEK 57 – Redukování vibračních vrcholů střelby se vzdáleností

188


12

METODA 406 – VOLNĚ LOŽENÝ NÁKLAD OBSAH

12.1

Strana



NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ................................................................................... 190

12.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 190 12.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 190 12.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 190 12.2.4 Výběr zkušebního postupu........................................................................................ 191 12.2.5 Provoz materiálu ....................................................................................................... 191 12.3

NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 191

12.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU.. 191



12.5.1 Tolerance .................................................................................................................. 191 12.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu .................................................................. 192 12.5.3 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 192 12.5.4 Výchozí a konečná ověření........................................................................................ 192 12.5.5 Postupy...................................................................................................................... 192 12.6

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY……………………………….….... 193

12.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY ……………….………………….……193

Přílohy

Příloha 12A VOLNĚ LOŽENÝ NÁKLAD – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY……….………….………………………….... 196 Příloha 12B TECHNICKÝ NÁVOD – POPIS ZKUŠEBNÍHO ZAŘÍZENÍ .…….……. 197 Příloha 12C ODVOZENÍ ROVNIC PRO VÝPOČET ZKUŠEBNÍHO PROSTORU ……………………………………….…………..…….…….. 200

189


ROZSAH PLATNOSTI

12.1.1 Účel

Účelem této zkušební metody je reprodukovat rázové účinky prostředí přepravy vznikající v systémech, subsystémech, součástech a celcích – dále nazývaných „materiál“, během přepravy jako volného nákladu na vozidlech. Tato metoda především vyhovuje kolizím neupoutaného materiálu s podlahou a bočnicemi nákladního ložného prostoru a s ostatním nákladem. 12.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat prostředí volného nákladu bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. AECTP-100 a 200 poskytují další směrnice pro výběr zkušebního postupu pro popisované vibrační a rázové prostředí při přepravě. 12.1.3 Omezení

Tato metoda se netýká vibrací indukovaných přepravou zajištěného nákladu nebo přepravou instalovaného materiálu ani jednotlivých rázů nebo kolizí způsobených během manipulace nebo havárií. 12.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 12.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven prostředí vznikajícímu při přepravě volného nákladu: a. únava materiálu, tvorba trhlin a prasklin; b. deformace, zejména dopředu vyčnívajících částí; c. uvolňování spojů a uzávěrů; d. posunutí součástek; e. odírání ploch. 12.2.2 Využití naměřených údajů

Měřené údaje a provozní data by se měly získat pro přizpůsobení doby trvání zkoušky volného nákladu založené na informacích z LCEP. Tabulkové parametry pro amplitudové řízení zkoušky volného nákladu jsou obecné a nejsou přizpůsobeny konkrétnímu vozidlu nebo přepravní platformě. 12.2.3 Posloupnost

V jakékoli posloupnosti zkoušení se zkouška volného nákladu plánuje tak, aby co nejvěrněji odpovídala profilům projektovaného provozního použití. Avšak pokud se má za to, že tato zkouška by pravděpodobně vytvářela kritické poruchy materiálu, její místo v posloupnosti se doporučuje změnit.

190

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 12.2.4 Výběr zkušebního postupu

Výběr zkušebních postupů je určován uspořádáním zkoušeného objektu. Nabízí se dva postupy. Tyto dva modely se navzájem liší pouze v instalaci zkoušeného objektu. Otáčivý synchronní pohyb se má použít u obou druhů zkoušek. Tyto dva druhy zkoušek jsou: Postup I: Zařízení vhodná ke klouzání (např. objekty s pravoúhlým průřezem) Postup II: Zařízení vhodná k valení (např. objekty s kruhovým průřezem) 12.2.5 Provoz materiálu

Pokud Směrnice pro zkoušku nestanoví jinak, materiál není během zkoušení v provozu. 12.3 NÁROČNOSTI

Úrovně zkoušení jsou výsledkem rychlosti otáčení plošiny pro zkoušení balení ve zkušebním zařízení a mohou záviset na jednotlivých přístrojích a uspořádání zkoušeného objektu. Doba zkoušení se stanoví s využitím profilů projektovaného provozního použití. Náročnosti zkoušení naleznete v příloze 12A. 12.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 12.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h. i. j.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; orientace zkoušeného objektu vzhledem k ose otáčení zkušební plošiny; provozní ověření: výchozí, konečné; údaje požadované k provedení zkoušky; kontrolní body na zkoušeném objektu (pokud jsou); podmínky a doba předběžného kondicionování (pokud se požaduje); stanovení náročnosti zkoušení včetně doby trvání zkoušky; stanovení kritérií závad; uspořádání ohrady u zařízení na zkoušení balení.

12.4.2 Jsou-li požadované 

tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 12.5.1.

12.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 12.5.1 Tolerance

Tolerance rychlosti otáčení je ± 2 otáčky.

191

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 12.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Postup I: Za použití vhodných upevňovacích přípravků popsaných v příloze 12B se zkoušený objekt umístí na ocelovou zkušební stolici pro zkoušení balení (viz příloha 12B). Dřevěné nárazové stěny a bočnice se musí umístit tak, aby umožnily narážení na pouze na jednu stranu ohrazení (bez odrážení) a zabránily otáčení zkoušeného objektu až o 90 stupňů kolem svislé osy. Při zkoušení několika objektů se tyto nesmí oddělovat pomocí postranních desek. Zkoušený objekt se umístí do své nejpravděpodobnější přepravní orientace. Pokud nelze takovou orientaci stanovit, uloží se zkoušený objekt na stolici s nejdelší osou zkoušeného objektu rovnoběžně s podélnou osou stolice. Postup II: Za použití vhodných upevňovacích přípravků popsaných v příloze 12B se zkoušený objekt umístí na ocelovou zkušební stolici pro zkoušení balení (viz příloha 12B). Dřevěné nárazové stěny a bočnice se musí umístit tak, aby vytvořily pravoúhlý zkušební prostor (viz vzorec pro výpočet rozměrů prostoru v příloze 12B). Zkoušený objekt se umístí na zkušební stolici nahodilým způsobem. Protože část poškození, které se vyskytnou při zkoušení těchto objektů, vzniká následkem vzájemného narážení zkoušených objektů, doporučuje se, aby počet zkoušených objektů byl větší než tři. 12.5.3 Příprava zkoušky

Zkouška se nesmí zahájit na ocelové stolici, která je silně poškozena nebo prodřená. Pokud není určeno jinak, doporučuje se v rámci předběžného kondicionování zkoušený objekt stabilizovat na jeho výchozí podmínky stanovené Směrnicí pro zkoušku. 12.5.4 Výchozí a konečná ověření

Tato ověření zahrnují kontroly a prohlídky stanovené Směrnicí pro zkoušku. 12.5.5 Postupy 12.5.5.1 Postup I

Krok 1 Zkontrolujte předběžné kondicionování podle čl. 12.5.3. Krok 2 Proveďte výchozí ověření v souladu s článkem 12.5.4. Krok 3 Umístěte zkoušený objekt na zkušební stolici pro zkoušení balení, jak je stanoveno v článku 12.5.2. Krok 4 Provozujte stolici po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Po uplynutí poloviny určené doby zkoušení se zkouška musí zastavit, zkušební objekt se musí otočit o 90 stupňů kolem zkušební svislé osy (s využitím stejných zkušebních zábran, popsaných výše), a zkouška pokračuje. Krok 5 Proveďte závěrečná ověření podle článku 12.5.4. Krok 6 Vždy zaznamenejte požadované informace.

192

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 12.5.5.2 Postup II

Krok 1 Proveďte předběžné kondicionování v souladu s článkem 12.5.3. Krok 2 Proveďte výchozí ověření v souladu s čl. 12.5.4. Krok 3 Umístěte zkoušený objekt na stolici zařízení na zkoušení balení, jak je stanoveno v článku 12.5.2. Krok 4 Provozujte stolici po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Po uplynutí poloviny z celkové určené doby zkoušení se zkouška musí zastavit, zkušební objekty se musí ještě jednou umístit náhodným způsobem a zkouška pokračuje. Krok 5 Proveďte závěrečná ověření podle čl. 12.5.4. Krok 6 Vždy zaznamenejte požadované informace. 12.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení zkoušky volného nákladu. 12.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. Connon, W.H.: Vibrační tabulky pro volný náklad na pozemních vozidlech (Ground Vehicle Loose Cargo Vibration Schedules), Zpráva USACSTA-6277, AD Number B114819, leden 1987 b. Charles, D., Neale, M.: Alternativy zkoušení volného nákladu (Loose Cargo Test Options), 65. sympozium „Rázy a vibrace“ (65th Shock and Vibration Symposium Proceedings), SAVIAC, díl I, strana 233, 1994. c. White, G.O.: Charakterizace zařízení pro zkoušení balení TECOM (TECOM Package Tester Characterization), US Army Aberdeen Test Center, Report ATC-7883, AD Number B217688, září 1996

193


(VOLNÁ STRANA)

194


PŘÍLOHY

195

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 12A VOLNĚ LOŽENÝ NÁKLAD – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Náročnost obsažená v této příloze je založena na údajích naměřených na objektech náchylných ke klouzání i na objektech náchylných k valení a je vhodná jak pro Postup I, tak pro Postup II. Tato náročnost představuje přepravu volného nákladu na vzdálenost 240 km na taktických kolových vozidlech po nerovném terénu. • Rychlost otáčení zkušební stolice, otáčivý synchronní pohyb: 300 otáček ± 2 otáčky. • Doba trvání zkoušky: 20 minut. Pro účely schvalovacích zkoušek bezpečnosti munice musí být zkoušený objekt zkoušen v horizontální a/nebo vertikální orientaci (je-li to vhodné). Pro postupný zkušební program musí být zkoušený objekt při zkoušce orientován vodorovně po dobu 10 minut a následně po dobu 10 minut svisle. Pro zkušební program jiný než postupný se musí poloviny zkoušených vzorků zkoušet ve vodorovné orientaci po dobu 20 minut a druhá polovina se musí zkoušet ve svislé orientaci.

196

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 12B TECHNICKÝ NÁVOD – POPIS ZKUŠEBNÍHO ZAŘÍZENÍ

Simulace tohoto prostředí vyžaduje použití zařízení pro zkoušení balení nebo rovnocenného hydraulického zkušebního zařízení, které uděluje zkušební stolici rotační pohyb s hodnotou vrchol-vrchol 25,4 mm (1 palec) při kmitočtu 5 Hz. Tento pohyb se uskutečňuje ve svislé rovině. Pojem „hromadné zkoušené objekty“ se týká totožných zkoušených objektů a ne směsice nesouvisících objektů. (1) Typické zkušební zařízení je zobrazené na obrázku 58. Toto zařízení je běžně zmiňováno jak zařízení pro zkoušení balení. Požadované upevňování je takové, jak je zobrazeno a nezajišťuje objekt ke zkušební stolici zkušebního zařízení. Bariéra proti svislému nárazu není určena jak dorazová plocha, ale má zabránit zkoušenému objektu opustit zkušební zařízení. Vzdálenost k této zadržovací bariéře by měla být dostatečná pro zabránění stálému narážení, ale přesto by měla zabránit jednomu nebo více zkoušeným objektům před „pochodováním“ pryč od ostatních. Výška zkušební ohrady (bočnice, dorazová stěna a zadržovací bariéra) má být nejméně o 5 cm vyšší než je výška zkoušeného objektu, aby se zabránilo nerealistickému narážení zkoušeného objektu na horní část ohrady. (2)

Zkušební stolice zkušebního systému se musí zakrýt plechem z oceli válcované za studena tloušťky 5 až 10 mm. Plech se musí zajistit šrouby s horními částmi hlav mírně pod povrchem. Šrouby musí být ve vhodných roztečích kolem čtyř hran a přes střední plochu, aby se zabránilo membránovému chvění ocelového plechu.

(3)

Pro zkušební objekty s kruhovým průřezem musí být dorazové stěny a bočnice umístěny tak, aby vytvořily pravoúhlý zkušební prostor. Velikost zkušebního prostoru se stanovuje pomocí řady rovnic dále uvedených. Odvození těchto rovnic uvádí příloha 12C. Hodnoty SW a SB se určují na základě geometrie zkoušeného objektu tak, aby se zajistilo realistické narážení zkoušeného objektu do dorazových stěn a do jiných zkoušených objektů. Typická hodnota jak pro SW, tak pro SB je 25 mm.

Pro stanovení rozměrů zkušebního prostoru se musí použít následující vzorec: Pro počet zkoušených objektů N > 3 se požadovaný štíhlostní poměr Rr vypočítává z rovnice 1: Rr 

0,767 LN

1/ 2

NL  2SW   N  1S B

Rr = požadovaný štíhlostní poměr L = délka zkoušeného objektu (cm ) D = průměr zkoušeného objektu (cm) N = počet zkoušených objektů Sw = volné místo mezi zkoušeným objektem a stěnou, cm SB = volné místo mezi zkoušenými objekty navzájem, cm

197

Rovnice 1

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 12B Skutečný štíhlostní poměr zkoušeného objektu Ra se vypočítá z: Ra = L/D

Rovnice 2

a je nezávislý na počtu zkoušených objektů N. Jestliže je skutečný štíhlostní poměr zkoušeného objektu Ra větší než požadovaný poměr Rr, vypočtený v rovnici 1, pak: X = 0,767 L N1/2

Rovnice 3

X = délka každé strany pravoúhlého zkušebního prostoru Jestliže je skutečný štíhlostní poměr zkoušeného objektu Ra menší než požadovaný poměr Rr, vypočtený v rovnici 1, pak: X = ND+2S w +(N-l)S B

Rovnice 4

Pro hodnoty N < 3 se požadovaný štíhlostní poměr Rr vypočte z rovnice 5: Rr 

NL 1,5L  2SW   N  1S B

Rovnice 5

Jestliže je skutečný štíhlostní poměr zkoušeného objektu Ra větší než požadovaný poměr Rr, vypočtený v rovnici 5, pak: X≥1,5L

Rovnice 6

Jinak: X se vypočte z rovnice 3. Obecně: pokud je skutečný štíhlostní poměr L/D větší než 4, jsou vhodné rovnice 3 nebo 6 (v závislosti na počtu zkoušených objektů).

198


Úhelník

Borovice 50 mm x 150 mm Dorazová stěna (překližka 25 mm)

Ocelová podlaha tl. 5-10 mm

ZKUŠEBNÍ PROSTOR

Bočnice 50 mm x 150 mm Zadržovací bariéra (borovice 50 mm x 150 mm)

Směr otáčení

OBRÁZEK 58 – Typické zařízení na zkoušení balení

199

ČOS 999902 2. vydání Příloha 12C Oprava 2 ODVOZENÍ ROVNIC PRO VÝPOČET ZKUŠEBNÍHO PROSTORU

Původně byl výpočet velikosti zkušebního prostoru pro více (N > 3) zkoušených objektů s kruhovým průřezem prováděn podle rovnice: X = 0,767 L N1/2

Rovnice 1

X = délka každé strany pravoúhlého zkušebního prostoru, cm L = délka zkoušeného objektu, cm N = počet zkoušených objektů Rovnice byla původně odvozena pro zkoušení štíhlých objektů (např. muničních nábojů) a není vhodná pro objekty s malým štíhlostním poměrem, kde je skutečná štíhlost zkoušeného objektu Ra definována rovnicí: Ra = L/D

Rovnice 2

Ra = skutečný štíhlostní poměr zkoušeného objektu L = délka zkoušeného objektu, cm D = průměr zkoušeného objektu, cm Skutečný štíhlostní poměr je nezávislý na počtu zkoušených objektů, N. Pro jakýkoli zkoušený objekt se může šířka zkušebního prostoru definovat jako: W = N D + 2SW + (N-1)SB

Rovnice 3

W = požadovaná šířka pravoúhlého zkušebního prostoru, cm D = průměr zkoušeného objektu, cm N = počet zkoušených objektů Sw = volné místo mezi zkoušeným objektem a stěnou, cm SB = volné místo mezi zkoušenými objekty navzájem, cm Štíhlostní poměr požadovaný pro stanovení, jestli je zkušební prostor závislý na délce nebo šířce zkoušeného objektu, je možné vypočítat s využitím R určeného z rovnice 2 a jeho prohlášením za požadovanou hodnotu Rr. Rr = L/D

Rovnice 4

D = L/Rr

Rovnice 5

Tedy:

Dosazením do rovnice 3: W = (N L/Rr) + 2SW + (N-1 )SB

Rovnice 6

Řešení pro Rr: Rr 

NL W  2SW   N  1S B

Rovnice 7

200

ČOS 999902 2. vydání Příloha 12C Oprava 2 Průměr zkoušeného objektu se stává kritickým činitelem vždy, když je hodnota W totožná s hodnotou X nebo větší. Protože hodnota Rr je nepřímo úměrná k W, dosáhne maximální hodnoty když W dosáhne ve vztahu k X minimální hodnotu, nebo když W je rovno X. Spojením rovnic 1 a 7:

Rr 

0,767 LN

1/ 2

NL  2SW   N  1S B

Rovnice 8

Jestliže má zkoušený objekt skutečný štíhlostní poměr Ra větší než je požadovaný poměr Rr, ke stanovení zkušebního prostoru se použije rovnice 1. Jinak se zkušební prostor stanovuje pomocí rovnice 3. Odvození se také může provést, jestliže je počet zkoušených objektů N < 3. Pro tento případ byl původní výpočet zkušebního prostoru založen na: X≥1,5L

Rovnice 9

Požadavek na W se může přesto definovat pomocí rovnice 3. Kritická hodnota pro Rr se může vypočítat vložením hodnoty X z rovnice 9 jako hodnoty pro W do rovnice 7. To dává: Rr 

NL 1,5L  2SW   N  1S B

Rovnice 10

Jestliže má zkoušený objekt skutečný štíhlostní poměr Ra větší než je požadovaný poměr Rr, ke stanovení zkušebního prostoru se použije rovnice 9. Jinak se zkušební prostor stanovuje pomocí rovnice 3.

201


(VOLNÁ STRANA)

202


13

METODA 407 – UPEVŇOVÁNÍ MATERIÁLU OBSAH

13.1

Strana




13.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 204 13.2.2 Použití naměřených údajů ......................................................................................... 204 13.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 204 13.2.4 Klimatické kondicionování ....................................................................................... 204 13.3

NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 204

13.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU. 205

13.4.1 Povinné ..................................................................................................................... 205 13.4.2 Jsou-li požadované .................................................................................................. 205 13.5


13.5.1 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 205 13.5.2 Postup ....................................................................................................................... 205 13.6


13.7

ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY ........................................................... 206

Přílohy

Příloha 13A UPEVŇOVÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………….…………..……….. 208

203


ROZSAH PLATNOSTI

13.1.1 Účel

Účelem této zkušební metody je znázornit zatížení, kterým je vystaven materiál včetně kontejnerů po dobu působení předepsaných podmínek přepravy materiálu jako upevněného nákladu. 13.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat během přepravy jako upevněný náklad určeným zatížením bez nepřijatelné degradace svých konstrukčních a/nebo funkčních charakteristik. Je obzvlášť vhodná pro materiál s integrovaným příslušenstvím jako jsou rukojeti, šrouby s okem a třmeny. 13.1.3 Omezení

Tato zkouška se nezaměřuje na charakteristiky materiálu, který je upevňován. 13.2


13.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud jsou materiál a prostředky pro jeho upevnění vystaveny zatížení z upevnění: a. závada na upevňovacích prostředcích; b. závada nebo posunutí konstrukčních prvků materiálu nebo součástek roznášejících zatížení; c. uvolňování šroubů, nýtů atd. 13.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, doporučuje se pro přizpůsobení zkoušky získat měřené provozní údaje. Minimálně jsou potřebné doba působení a kmitočtová data založená na Profilu prostředí životního cyklu. Kromě toho se požadují informace o typických uspořádáních upevněného nákladu, upevňovacích prostředcích a napětí v upevňovacím systému. 13.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace této zkoušky by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. Pokud jsou zjištěna kombinovaná prostředí a má se za to, že mají potenciální vliv na materiál, doporučuje se je zařadit do této zkoušky. Jestliže nejsou dostupná měřená data, lze typické klimatické údaje nalézt v AECTP-230, oddíl 2311. 13.2.4 Klimatické kondicionování

Tuto zkoušku se doporučuje provádět při běžné teplotě vzduchu, jestliže není známo, že materiály použité pro konstrukci materiálu jsou citlivé na široký rozsah teplot nebo vlhkosti; v tom případě se doporučuje použít příslušné klimatické podmínky. 13.3

NÁROČNOSTI

Tuto zkoušku se doporučuje provést ve shodě s náročnostmi uvedenými v příloze 13A. 204



Směrnice pro zkoušku by měla obsahovat následující údaje: 13.4.1 Povinné a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. celková hmotnost zkoušeného objektu; d. druh zkoušky: vývojová, schvalovací; e. vizuální nebo jiné požadované prohlídky a etapa zkoušení, ve které se mají provést; f. stanovení kritérií závad; g. zatížení a podmínky prostředí, ve kterých se má zkoušení uskutečnit; h. tolerance. 13.4.2 Jsou-li požadované 

jakékoli povolené odchylky z této metody zkoušení.

13.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 13.5.1 Příprava zkoušky 13.5.1.1 Nakládací zařízení

Každé nakládací zařízení použité u těchto zkoušek by mělo mít přiměřené bezpečné provozní zatížení (nosnost). 13.5.1.2 Klimatické kondicionování

Pokud se požaduje klimatické kondicionování, doporučuje se zkoušený objekt kondicionovat na požadovaný stav po dobu 16 hodin nebo tak dlouho, až se teplota zkoušeného objektu stabilizuje, podle toho, co trvá kratší dobu (viz AECTP-300, Metoda 301). 13.5.1.3 Ověření

Výchozí, průběžná a konečná ověření se mají provést tak, jak upřesňuje Směrnice pro zkoušku. 13.5.2 Postup

Pokud není ve Směrnici pro zkoušky stanoveno jinak, umístěte zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu a dostatečně ho zajistěte, aby se zamezil jeho pohyb. Aplikujte zkušební zatížení ve směru nebo směrech určených ve Směrnici pro zkoušky. Zkušební zatížení se doporučuje aplikovat staticky na každé upevnění jednotlivě. Jestliže je zkušební zatížení odvozeno z přílohy 13A, zatížení se doporučuje aplikovat kolmo, jak je uvedeno, na každé upevnění jednotlivě. Aplikujte zatížení po stanovenou dobu.

205



Pokud není ve Směrnici pro zkoušky stanoveno jinak, předpokládá se, že upevňovací prostředky přečkají zkoušku bez znehodnocení a budou i po ukončení zkoušky schopné plnit svůj účel. 13.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

MIL-STD 209J: Standardní rozhraní pro zvedání a upevňovací zajištění (Interface Standard for Lifting and Tiedown Provisions), USA Department of Defense, 28. leden 1998

206


PŘÍLOHY

207

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 13A UPEVŇOVÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. TABULKA 22 – Zatížení a doba zkoušení Směr

Předek/záď (podélná osa techniky)

Dolů

Příčný (v každém směru)

Zatížení

Minimální doba trvání zkoušky (min)

4xMSW* N

5

2xMSW N

5

1,5xMSW N

5

Klimatické podmínky

Běžné podmínky v místě zkoušení

POZNÁMKY k tabulce 22: 1 MSW = maximální hmotnost objektu (při zkoušení kontejnerů včetně hmotnosti nákladu). 2 N = počet prostředků účinně bránících pohybu v této ose. 3 Tabulka odvozena z MIL-STD-209.

208


14

METODA 408 – PŘEPRAVA ROZMĚRNÝCH KOMPLETŮ OBSAH

14.1

Strana

ROZSAH PLATNOSTI ......................................................................................... 210


NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ ................................................................................. 210

14.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 210 14.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 211 14.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 211 14.2.4 Zkušební zařízení ...................................................................................................... 211 14.2.5 Úprava popruhů......................................................................................................... 211 14.2.6 Instalace rozměrné sestavy ........................................................................................ 211 14.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 211

14.4




14.5.1 Podmínky instalace zkoušeného objektu.................................................................... 212 14.5.2 Postup ....................................................................................................................... 212 14.6


14.7


Přílohy

Příloha 14A PŘEPRAVA ROZMĚRNÝCH KOMPLETŮ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY………………..….…………214

209

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 14.1 ROZSAH PLATNOSTI 14.1.1 Účel

Účelem této metody je reprodukovat vibrační a rázové prostředí, kterému jsou vystaveny rozměrné komplety materiálu instalované nebo přepravované na kolových nebo pásových vozidlech. V této metodě se určený typ vozidla používá k zajištění mechanického buzení do instalovaného nebo přepravovaného kompletu. 14.1.2 Použití

Tato zkouška je vhodná pro: • materiál obsahující rozměrné sestavy; • materiál tvořící značnou část celkové hmotnosti vozidla; • materiál tvořící integrovanou součást vozidla, u kterého se požaduje, aby prokázal svou přiměřenost odolávat stanoveným podmínkám pohybu v terénu bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Tato zkušební metoda je také vhodná tam, kde laboratorní zkoušky jako například Metoda zkoušení 401 – Vibrace nebo Metoda zkoušení 406 – Volný náklad nejsou účelné nebo nákladově rentabilní. AECTP-100 a 200 poskytují další směrnici pro výběr zkušebního postupu pro podmínky pohybu v terénu. 14.1.3 Omezení

Nejsou stanovena žádná omezení. 14.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven podmínkám pohybu v terénu: a. odírání vodičů; b. uvolňování spojovacích prvků; c. přerušování elektrických kontaktů; d. vzájemný dotyk a krátká spojení elektrických součástek; e. deformace uzávěrů; f. únava konstrukce a konstrukčních prvků; g. optické vychýlení; h. uvolňování součástek; i. nadměrný elektrický šum.

210

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 14.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, doporučuje se použít v polních podmínkách naměřené provozní údaje pro přizpůsobení úrovní zkoušení. Dostačující údaje by se měly získat pro přiměřený popis podmínek, kterým bude materiál vystaven a ve kterých bude hodnocen v každé etapě Profilu prostředí životního cyklu. Získané měřené údaje a informace by měly být jako minimálně dostačující k vysvětlení odchylek dat způsobených rozložením stavu a stáří přepravních platforem, nosnosti a upevňovacího systému, provozního personálu a provozních podmínek prostředí. 14.2.3 Posloupnost

Zkouška se bude skládat z několika částí, zahrnujících různé povrchy cest, přepravní vzdálenosti a rychlosti vozidla a v některých případech různá vozidla. Pořadí aplikace každé části se doporučuje zvážit a učinit ho kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. 14.2.4 Zkušební zařízení

Při přípravě zkoušky se musí vzít do úvahy zkušební povrchy, které jsou k dispozici v konkrétní zkušební lokalitě vybrané k provádění zkoušky. Rovněž výběr zkušebního povrchu a souvisící zkušebních vzdáleností musí odpovídat stanoveným typům vozidel a jejich očekávanému použití. 14.2.5 Úprava popruhů

Během zkoušky je důležité reprodukovat nepříznivější uspořádání než je to, které by mohlo vzniknout při běžném používání. Například nadměrné utažení upevňovacích pásů během přepravy by mohlo zabránit posouvání zkoušeného objektu (objektů) v průběhu zkoušky a takto omezit následky poškození; naopak uvolnění napětí pásů při provozním použití by mohlo vytvářet prostředí opakovaných rázů. 14.2.6 Instalace rozměrné sestavy

Zkoušený objekt se doporučuje instalovat do vozidla nebo na vozidlo v jeho projektovaném uspořádání. Jestliže sestava má být umístěna uvnitř skříně nebo jestliže jsou k sestavě v jejím provozním uspořádání připevněna další zařízení, pak se doporučuje tyto položky také nainstalovat v jejich projektované konfiguraci. 14.3 NÁROČNOSTI

Vojenská vozidla spadají do následujících obecných skupin: a. Pozemní kolová vozidla střední pohyblivosti, která jsou značnou část jejich života provozována na běžných zpevněných silnicích. b. Pozemní kolová vozidla vysoké pohyblivosti, která jsou provozována jak na silnicích, tak v terénních podmínkách. c. Pásová vozidla. Vzdálenosti a rychlosti spolu s jakýmikoli omezeními v oblasti klimatických podmínek se musí formulovat pro každý typ vozidla a musí pokrývat všechny významné druhy povrchů, jako jsou hladké vozovky, silnice s nerovným povrchem a terén. Veškeré takové volby a přípravy pro zkoušení musí odsouhlasit orgán zodpovídající za dodržování požadavků v oblasti vlivů prostředí. Typický soubor podmínek zkoušení uvádí příloha 14A. 211



14.4.1 Povinné a. identifikace objektu (objektů), který se má (které se mají) zkoušet; b. druh zkoušky: vývojová, schvalovací atd.; c. zda se mají provádět provozní ověření a kdy; d. typ vozidla (typy vozidel), které se má (mají) zkoušet a souvisící zatěžovací stav (stavy); e. podmínky zkoušení pro každé vozidlo a souvisící tolerance pro přepravní vzdálenost a rychlost vozidla; f. uspořádání materiálu v průběhu zkoušky; g. klimatické podmínky provádění zkoušky, pokud jsou jiné než okolní podmínky; h. další důležité údaje požadované pro provedení zkoušky a provozních ověření; i. přehled kritérií poruch. 14.4.2 Jsou-li požadované

Žádné se nestanovují. 14.5


14.5.1 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Zkoušený objekt musí být na nebo ve vozidle nainstalovaný tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. 14.5.2 Postup Krok 1 Prohlédněte zkoušený objekt a uskutečněte každé požadované provozní ověření. Krok 2 Vozidlo se zkoušeným objektem vystavte stanoveným podmínkám zkoušení. Krok 3 Proveďte požadovaná provozní ověření. Krok 4 Proveďte předepsanou prohlídku zkoušeného objektu k odhalení jakýchkoli škodlivých následků. Krok 5 Vždy zaznamenejte požadované informace. 14.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku, a to jak v průběhu, tak po ukončení aplikace podmínek zkoušení přepravy rozměrných kompletů. 14.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

Provozní postup zkoušení /Test Operations Procedure (TOP)/ 1-1-011: Zařízení pro zkoušení vozidel na zkušebním polygonu v Aberdeenu (Vehicle Test Facilities At Aberdeen Proving Ground), AD No. A103325, 6. července 1981

212


PŘÍLOHY

213

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 14A PŘEPRAVA ROZMĚRNÝCH KOMPLETŮ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Typické zkušební okruhy pro zkoušku přepravy rozměrných sestav jsou uvedeny dále. Vozidlo s instalovaným zkoušeným objektem musí projet požadovaný zkušební okruh (okruhy) takovou rychlostí, s takovou dobou jízdy nebo na takovou vzdálenost, které jsou stanoveny Směrnicí pro zkoušku. Zajistěte, aby doba trvání zkoušky na každém zkušebním okruhu a rychlost jízdy vozidla byly v souladu s variantami činnosti z Profilu prostředí životního cyklu. Jestliže informace o provozu z LCEP nejsou dostupné, může se použít předem určená standardní náročnost zkoušení. Odkaz a poskytuje popis vhodných zkušebních okruhů. Jestliže není tolerance rychlosti jízdy po zkušebním okruhu stanovena Směrnicí pro zkoušku, je typická tolerance okruhové rychlosti ± 10 % ze stanovené rychlosti vozidla. Standardní náročnost zkoušení – Minimální standardní náročnost zkoušení se definuje při jízdě zkušebního vozidla po každém z pěti dále uvedených zkušebních okruhů stanovenou rychlostí a celou délku okruhu. Rychlost (rychlosti) jízdy vozidla použitá (použité) pro zkoušky je stanovena (jsou stanoveny) níže, ledaže by rychlost překročila podmínky bezpečné jízdy; v takovém případě se maximální bezpečná provozní rychlost dohodne s organizací požadující provedení zkoušky. Požadavek na celkovou ujetou vzdálenost se může doplnit opakovanými jízdami přes kratší úseky zkušebního okruhu. Ale jednotlivé okruhy musí mít přiměřenou délku, aby se působilo na celou délku vozidla a aby se simulovala typická jízda po souvislém povrchu vozovky. Opakované jízdy vozidla přes příliš krátké úseky zkušebního okruhu nejsou přípustné. Celková kumulovaná vzdálenost pro všech pět okruhů je přibližně 10 km. Pokud není Směrnicí pro zkoušku určeno jinak, posloupnost zkoušení na různých okruzích není stanovena. TABULKA 23 – Sekce zkušebního okruhu Rychlost vozidla Délka okruhu Zkušební okruh km/h m Silně zvlněná vozovka (150 mm 8 1 204 vlny, 2 m od sebe) Mírně zvlněná vozovka (50 mm) 16 1 250 Radiální vlny (50 mm až 100 mm) Třípalcové boule (75 mm)

24 32

366 1 158

Belgické pavé (dlážděná dráha)

32

6 005

214


15

METODA 409 – ZVEDÁNÍ MATEIRÁLU OBSAH

Strana

15.1 ROZSAH PLATNOSTI …………………………….………………………..…….. 216

15.1.1 Účel ............................................................................................................................ 216 15.1.2 Použití ........................................................................................................................ 216 15.1.3 Omezení ..................................................................................................................... 216 15.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ .................................................................................... 216

15.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 216 15.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 216 15.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 216 15.2.4 Klimatické kondicionování ....................................................................................... 217 15.2.5 Výběr zkušebních postupů ........................................................................................ 217 15.3 NÁROČNOSTI ......................................................................................................... 217 15.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU.... 217

15.4.1 Povinné ...................................................................................................................... 217 15.4.2 Jsou-li požadované .................................................................................................... 217 15.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ ............................................................... 217

15.5.1 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 217 15.5.2 Postupy...................................................................................................................... 218 15.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY .......................................................... 219 Přílohy

Příloha 15A ZVEDÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY………………….…………………………………………….. 222

215


ROZSAH PLATNOSTI

15.1.1 Účel

Účelem této metody zkoušení je reprodukovat zatížení, kterému je vystaven materiál včetně obalů v průběhu stanovených podmínek zvedání. 15.1.2 Použití

Tato metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat stanoveným zatížením v průběhu zvedání bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Metoda je vhodná pro takové příslušenství materiálu, jako jsou například rukojeti, šrouby s okem a jejich připevnění k materiálu, otvory pro vidlicovou manipulaci, vybrání pro chapadla stejně jako pro materiál, který není opatřen žádným zvláštním příslušenstvím pro zvedání. 15.1.3 Omezení

Tato metoda zkoušení není vhodná pro podmínky zatížení vznikajícího trhem a je použitelná pouze pro jednotlivé položky materiálu. Pokud se má jako jediný náklad manipulovat více položek, musí požadavky na zkoušení stanovit Směrnice pro zkoušku. 15.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 15.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud jsou materiál a jeho zvedací zařízení vystaveny zvedacím zatížením: a. porucha příslušenství pro zvedání; b. porucha nebo posun lokálních konstrukčních prvků nebo prvků roznášejících zatížení; c. uvolňování šroubů, nýtů atd.; d. nebezpečné příslušenství a kování; e. zhoršení klimatické ochrany; f. poškození ochranných nátěrů. 15.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, měly by se v provozu naměřené údaje získat pro přizpůsobení zkoušky zvedání materiálu. Jako minimální se požadují doba působení a informace o četnosti výskytu, založené na LCEP. Kromě toho se doporučuje získat informace o typickém uspořádání nákladu při zvedání, o materiálech a vybavení pro zvedání a o výškách zvedání. 15.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace této zkoušky by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. Pokud jsou identifikována kombinovaná prostředí a má se za to, že mohou mít vliv na materiál, pak se doporučuje je začlenit do této zkoušky. Jestliže nejsou dostupné naměřené údaje, je možné údaje o typických klimatických podmínkách nalézt v AECTP-230, Oddíl 2311.

216

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 15.2.4 Klimatické kondicionování

Pokud je to účelné, měla by se tato zkouška provádět v komoře se zkoušeným objektem stabilizovaným na požadované podmínky. Jestliže to neumožňují rozměrová omezení nebo bezpečnostní rizika, doporučuje se stabilizovaný zkoušený objekt vyjmout z komory, co nejrychleji provést zkoušku a zaznamenat okolní podmínky v místě zkoušky. Následné kondicionování zkoušeného objektu se může opět požadovat, pokud klimatické podmínky zkoušeného objektu během zkoušky překračují tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušky. 15.2.5 Výběr zkušebních postupů

Výběr zkušebních postupů je určován uspořádáním zařízení pro zvedání materiálu. Existuje pět dále uvedených postupů: Postup I Materiál opatřený rukojeťmi Postup II Materiál vybavený příslušenstvím pro zvedání Postup III Materiál opatřený otvory pro vidlicovou manipulaci Postup IV Materiál umožňující použití drapáků Postup V Materiál bez příslušenství pro zvedání 15.3 NÁROČNOSTI

Tuto zkoušku se doporučuje provádět ve shodě s náročnostmi z přílohy 15A, které představují hodnoty odvozené z dat o běžných zařízeních. Jestliže je známo, že materiály použité ke konstrukci zkoušeného materiálu jsou citlivé na široká rozpětí teplot nebo vlhkosti, doporučuje se patřičné klimatické podmínky použít. 15.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 15.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; celková hmotnost zkoušeného objektu; druh zkoušky: vývojová, schvalovací; vizuální nebo jiné požadované prohlídky a etapa zkoušky, kdy se mají provést; stanovení kritérií závad; zavedení podmínek prostředí, ve kterých se má zkoušení provádět; tolerance zkoušení.

15.4.2 Jsou-li požadované 

jakékoli povolené odchylky z této metody zkoušení.

15.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 15.5.1 Příprava zkoušky 15.5.1.1 Zvedací zařízení

Každé zvedací zařízení použité pro tyto zkoušky by mělo mít přiměřené bezpečné provozní zatížení (nosnost).

217

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 15.5.1.2 Klimatické kondicionování

Jestliže se klimatické kondicionování požaduje, doporučuje se zkoušený objekt kondicionovat na požadované podmínky po dobu 16 hodin nebo do té doby, až se stabilizuje teplota zkoušeného objektu – podle toho, co trvá kratší dobu. Viz AECTP-300, Metoda 301. 15.5.1.3 Výchozí, průběžná a konečná ověření

Ověření se mají provádět podle Směrnice pro zkoušku. 15.5.2 Postupy

Postup I - Materiál opatřený rukojeťmi Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky stanoveno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušky. Zkušební zatížení by se mělo co nejrychleji rozložit pro udržení normálního těžiště. Krok 3 Postupně zvedejte zkoušený objekt a volně ho zavěste za každou rukojeť na dobu stanovenou Směrnicí pro zkoušku. Mezi zvedáními vracejte objekt do klidové polohy. Jestliže se zkoušení provádí mimo klimaticky kondicionované prostředí, mezi zvedáními znovu stabilizujte zkoušený objekt v požadovaných klimatických podmínkách. Postup II - Materiál vybavený příslušenstvím pro zvedání Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušky. Zkušební zatížení by se mělo co nejrychleji rozložit pro udržení normálního těžiště. Krok 3 Postupně zvedejte zkoušený objekt a plně ho zavěste za každé příslušenství určené ke zvedání na dobu stanovenou Směrnicí pro zkoušku. Mezi zvedáními vracejte objekt do klidové polohy. Jestliže se zkoušení provádí mimo klimaticky kondicionované prostředí, mezi zvedáními znovu stabilizujte zkoušený objekt v požadovaných klimatických podmínkách. Krok 4 Zvedněte zkoušený objekt a zatěžujte použitím závěsů připojených ve zvedacích bodech a udržujte volně zavěšený zkoušený objekt v této poloze po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Úhly mezi prameny dvoupramenného závěsu a mezi diagonálně protilehlými prameny čtyřpramenného závěsu by neměly být větší než 90 stupňů a menší než 60 stupňů. Zkušební zatížení nesmí zasahovat do příslušenství pro zvedání a nesmí působit v ose závěsu. Postup III - Materiál opatřený otvory pro vidlicovou manipulaci Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušky. Zkušební zatížení by se mělo co nejrychleji rozložit pro udržení normálního těžiště. Krok 3 Zvedněte zkoušený objekt z dosahu země za použití vysokozdvižného vozíku s vidlicemi vloženými nejméně do dvou třetin velikosti spodní strany základny zkoušeného objektu, za níž vidlice uskutečňují zvedání. Udržujte tuto polohu

218

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Vraťte zkoušený objekt do klidové polohy na zem. Postup IV - Materiál umožňující použití chapadel Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušky. Zkušební zatížení by se mělo co nejrychleji rozložit pro udržení normálního těžiště. Krok 3 Zvedněte zkoušený objekt pomocí chapadel s využitím určených vybrání pro chapadla a zavěste zkoušený objekt mimo dosah země po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Vraťte zkoušený objekt do klidové polohy na zem. Postup V – Materiál bez příslušenství pro zvedání Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušku. Zkušební zatížení by se mělo co nejrychleji rozložit pro udržení normálního těžiště. Krok 3 Zvedněte zkoušený objekt dvěma závěsy umístěnými přibližně v jedné šestině délky obalu z každého konce a podržte ho mimo dosah země po dobu stanovenou ve Směrnici pro zkoušky. Úhel mezi diagonálně protilehlými prameny závěsů by neměl být větší než 90 stupňů a menší než 60 stupňů. Vraťte zkoušený objekt do klidové polohy na zem. 15.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu by měly splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení působení zkušebního zatížení a podmínek prostředí. Pokud nestanovuje Směrnice pro zkoušku jinak, předpokládá se, že příslušenství určené ke zvedání přetrvá zkoušku bez znehodnocení a materiál zůstane po ukončení zkoušky bezpečný a schopný plnit svůj účel.

219


(VOLNÁ STRANA)

220


PŘÍLOHY

221

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 15A ZVEDÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Předurčená náročnost zkoušení pro zkoušku zvedání materiálu je stanovena v tabulce 24. TABULKA 24 – Koeficienty zatížení a doba trvání zkoušky zvedání materiálu Postup zkoušení

Koeficient zatížení

Doba trvání Klimatické zkoušky podmínky (min)

I – Materiál opatřený rukojeťmi

3

5

II – Materiál vybavený pro zvedání

2

5

III - Materiál s otvory pro vidlicovou manipulaci

1,25

5

IV – Materiál umožňující použití chapadel

2

5

V – Materiál bez příslušenství pro zvedání

3

5

Běžné podmínky v místě zkoušení

POZNÁMKA k tabulce 24: Zkušební zatížení je celková hmotnost materiálu (hmotnost materiálu + hmotnost obsahu v případě zkoušení obalů) vynásobená koeficientem zatížení.

222


16

METODA 410 – STOHOVÁNÍ MATERIÁLU OBSAH

Strana

16.1 ROZSAH PLATNOSTI ........................................................................................... 224

16.1.1 Účel ........................................................................................................................... 224 16.1.2 Použití ....................................................................................................................... 224 16.1.3 Omezení .................................................................................................................... 224 16.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ .................................................................................... 224

16.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 224 16.2.2 Využití naměřených údajů........................................................................................ 224 16.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 224 16.2.4 Klimatické kondicionování ....................................................................................... 225 16.2.5 Rozložení zatížení ..................................................................................................... 225 16.3 NÁROČNOSTI......................................................................................................... 225 16.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU ... 225


16.5.1 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 226 16.5.2 Postupy...................................................................................................................... 226 16.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY.......................................................... 226 Přílohy

Příloha 16A STOHOVÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………….…….………………..……………. 228

223


Účelem této metody zkoušení je reprodukovat tlaková zatížení, kterým je vystaven materiál včetně obalů v průběhu předepsaných podmínek stohování. 16.1.2 Použití

Tato metoda zkoušení je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsaným tlakovým zatížením v průběhu stohování bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Metoda je vhodná pro ty konstrukční prvky materiálu, které mohou být vystaveny tlakovým zatížením aplikovaným na materiál v dolní části stohu stejného materiálu. Také je vhodná pro materiál, který může být vystaven bočním tlakovým zatížením aplikovaným na materiál zdvihaný pomocí sítě. 16.1.3 Omezení

Tato zkouška není vhodná pro simulaci rychle působících zatížení, které se mohou vyskytnout při pádu materiálu, který může nastat během manipulace s materiálem a při jeho stohování. 16.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 16.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven tlakovým zatížením vznikajícím při stohování: a. porucha nebo posun lokálních konstrukčních prvků nebo prvků roznášejících zatížení; b. uvolňování šroubů, nýtů, upevnění atd.; c. nebezpečné příslušenství a kování; d. zhoršení klimatické ochrany; e. poškození ochranných nátěrů. Určité druhy materiálu se mohou během delších období vyboulit nebo částečně zbortit, pokud se skladují v podmínkách vysoké relativní vlhkosti nebo pokud jsou promáčené vlivem počasí. 16.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, měly by se v provozu naměřené údaje získat pro přizpůsobení zkoušky stohování materiálu. Jako minimální se požadují doba působení a informace o četnosti výskytu, založené na LCEP. Kromě toho se doporučuje získat informace o typických uspořádáních stohování, materiálech a zařízeních pro stohování a stohovacích výškách. 16.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace této zkoušky by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. Pokud jsou identifikována kombinovaná prostředí a má se za to, že mohou mít vliv na materiál, pak se doporučuje je začlenit do této zkoušky. Jestliže nejsou dostupné naměřené údaje, je možné údaje o typických klimatických podmínkách nalézt v AECTP-230, Oddíl 2311. 224

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 16.2.4 Klimatické kondicionování

Pokud je to účelné, měla by se tato zkouška provádět v komoře se zkoušeným objektem stabilizovaným na požadované podmínky. Jestliže to neumožňují rozměrová omezení nebo bezpečnostní rizika, doporučuje se stabilizovaný zkoušený objekt vyjmout z komory, co nejrychleji provést zkoušku a zaznamenat okolní podmínky v místě zkoušky. Následné kondicionování zkoušeného objektu se může opět požadovat, pokud klimatické podmínky zkoušeného objektu během zkoušky překračují tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku. 16.2.5 Rozložení zatížení

Kde je důležité simulovat rozložení zatížení na rozhraní mezi spodní částí materiálu a nejbližší nižší výškovou polohou materiálu, doporučuje se ke zkoušce použít nejméně dva zkušební objekty. Tam, kde je materiál stohován jako paletovaný náklad tak, že nejnižší výšková poloha materiálu je nesena paletou, musí se tato paleta zahrnout do zkoušky nebo se musí nasimulovat její vliv. Tam, kde by mohly během přepravy stohovaného materiálu na nerovných površích vznikat nerovnoměrná tlaková zatížení, doporučuje se tyto podmínky simulovat v rámci zkoušky. Kde by se mohlo v provozních podmínkách vyskytnout stohování bez prokladů, doporučuje se takové uspořádání simulovat v rámci zkoušky. Pokud se předpokládá, že materiál se bude stohovat ve více než jedné orientaci, doporučuje se stohovací zkoušce vystavit všechny strany materiálu příslušející těmto orientacím. 16.3 NÁROČNOSTI

Tuto zkoušku se doporučuje běžně provádět ve shodě s náročnostmi z přílohy 16A. Jestliže je známo, že materiály použité ke konstrukci zkoušeného materiálu jsou citlivé na široká rozpětí teplot nebo vlhkosti, doporučuje se patřičné klimatické podmínky zohlednit. 16.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 16.4.1 Povinné a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. celková hmotnost zkoušeného objektu; d. druh zkoušky: vývojová, schvalovací; e. vizuální a jiná požadovaná ověření a etapa zkoušky, ve které se mají uskutečnit; f. zatěžovací podmínky a podmínky prostředí, ve kterých se má zkouška provést a příslušné doby jejich působení; g. plochy zkoušeného objektu, na které se má zkouška aplikovat; h. stanovení kritérií závad; i. zkušební tolerance.

225

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 16.4.2 Jsou-li požadované a. zkušební plocha, pokud je jiná než pevná a rovná; b. rozložení zatížení, jestliže se mají zkoušet nepříznivé podmínky; c. jakékoli povolené odchylky od této metody zkoušení. 16.5


16.5.1 Příprava zkoušky 16.5.1.1 Klimatické kondicionování

Jestliže se klimatické kondicionování požaduje, doporučuje se zkoušený objekt kondicionovat na požadované podmínky po dobu 16 hodin nebo do té doby, až se stabilizuje teplota zkoušeného objektu – podle toho, co trvá kratší dobu. Viz AECTP-300, Metoda 301. 16.5.1.2 Ověřování

Výchozí, průběžná a konečná ověření se mají provádět podle Směrnice pro zkoušku. 16.5.2 Postupy

Postup I - Svislé zatěžování (simulace stohovacích zatížení) Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Proveďte příslušnou zkoušku stlačování horní plochy zkoušeného objektu s použitím zatížení a doby trvání stanovených ve Směrnici pro zkoušku. Krok 3 Jestliže se zkoušení provádí mimo klimaticky kondicionované prostředí, znovu stabilizujte zkoušený objekt v požadovaných klimatických podmínkách. Krok 4 Opakujte zkoušku od kroku 2 pro další příslušnou orientaci zkoušeného objektu. Krok 5 Opakujte kroky 3 a 4 pro všechny zbývající orientace. Postup II - Boční zatížení a zatížení dna (simulace zatížení od sítě) Krok 1 Krok 2 Krok 3

Tato metoda zkoušení není vhodná pro materiál mající celkovou hmotnost 120 kg nebo vyšší nebo objem 0,28 m3 a větší. Pokud není ve Směrnici pro zkoušky určeno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Vystavte boční plochy a dno zkoušeného objektu zkušebnímu zatížení stanovenému Směrnicí pro zkoušku po dobu stanovenou tamtéž. Jestliže je zkoušený objekt citlivý na orientaci zařízení nebo na účinky zemské přitažlivosti, doporučuje se použít vhodné horizontální zatěžovací zařízení.

16.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu by měly splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení působení zkušebního zatížení a podmínek prostředí. Pokud nestanovuje Směrnice pro zkoušku jinak, předpokládá se, že materiál přetrvá zkoušku bez znehodnocení a materiál zůstane po ukončení zkoušky bezpečný a schopný plnit svůj účel.

226


PŘÍLOHY

227

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 16A STOHOVÁNÍ MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Jestliže není stanovena ve Směrnici pro zkoušku, je předem určená náročnost zkoušení pro zkoušku stohování materiálu definována níže. Zatížení Statické zatížení se doporučuje aplikovat tak, že bude vytvářet pro materiál ekvivalentní podmínky shodné s určitým počtem podobných materiálových položek nastohovaných do celkové výšky nepřesahující 2 m pro obaly o celkové hmotnosti jednoho obalu do 15 kg nebo 6 m pro materiál o celkové hmotnosti jednoho obalu více než 15 kg. Doba trvání Zatížení má působit po dobu 8 dní. Klimatické podmínky Běžné podmínky v místě zkoušení.

228


17

METODA 411 – OHYB MATERIÁLU OBSAH

17.1

Strana


17.1.1 Účel .......................................................................................................................... 230 17.1.2 Použití ...................................................................................................................... 230 17.1.3 Omezení .................................................................................................................... 230 17.2

NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ.................................................................................. 230

17.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 230 17.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 230 17.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 230 17.2.4 Klimatické kondicionování........................................................................................ 230 17.2.5 Rozložení zatížení ..................................................................................................... 231 17.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 231

17.4



PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ ............................................................. 232

17.5.1 Příprava zkoušky ....................................................................................................... 232 17.5.2 Postup ....................................................................................................................... 232 17.6


Přílohy

Příloha 17A OHYB MATERIÁLU - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………….………………………………...….. 234

229


ROZSAH PLATNOSTI

17.1.1 Účel

Účelem této zkoušky je reprodukovat ohybová zatížení vznikající v materiálu včetně obalů během podmínek stanovené přepravy. 17.1.2 Použití

Tato metoda zkoušení je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsaným ohybovým zatížením při přepravě bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Tato metoda je použitelná pro konstrukční prvky materiálu, které mohou být vystaveny ohybovým zatížením způsobeným jejich vlastní hmotností a/nebo zatížením shora vyvolaným jiným materiálem s jinou hmotností a rozměry. 17.1.3 Omezení

Použití této zkoušky je běžně omezeno pouze na materiál, jehož délka přesahuje čtyřikrát nejmenší rozměr průřezu materiálu. 17.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 17.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven ohybovému zatížení. Určité druhy materiálu se mohou za delší období vyboulit nebo částečně zbortit, pokud se skladují v podmínkách vysoké relativní vlhkosti nebo jsou promáčené vlivem počasí. a. b. c. d. e.

porucha nebo posun konstrukčních prvků; uvolňování šroubů, nýtů, upínacích prvků atd.; nebezpečné příslušenství a kování; zhoršení klimatické ochrany; poškození ochranných nátěrů.

17.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, měly by se v provozu naměřené údaje získat pro přizpůsobení zkoušky ohybem. Jako minimální se požadují doba působení a informace o četnosti výskytu, založené na LCEP. Kromě toho se doporučuje získat informace o typických uspořádáních, při kterých vzniká ohyb, bodových zatíženích, o skladování a manipulaci. 17.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace této zkoušky by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. Pokud jsou identifikována kombinovaná prostředí a má se za to, že mohou mít vliv na materiál, pak se doporučuje je začlenit do této zkoušky. Jestliže nejsou dostupné naměřené údaje, je možné údaje o typických klimatických podmínkách nalézt v AECTP-230, Oddíl 2311. 17.2.4 Klimatické kondicionování

Pokud je to účelné, měla by se tato zkouška provádět v komoře se zkoušeným objektem stabilizovaným na požadované podmínky. Jestliže to neumožňují rozměrová omezení nebo 230

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 bezpečnostní rizika, doporučuje se stabilizovaný zkoušený objekt vyjmout z komory, co nejrychleji provést zkoušku a zaznamenat okolní podmínky v místě zkoušky. Následné kondicionování zkoušeného objektu se může opět požadovat, pokud klimatické podmínky zkoušeného objektu během zkoušky překračují tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku. 17.2.5 Rozložení zatížení

Pokud materiál běžně leží na podpěrách a/nebo je během přepravy orientován určitým způsobem, pak se doporučuje tyto situace simulovat při zkoušce. Zkoušený objekt se doporučuje podepřít na každé straně a statické zatížení aplikovat přes plochu středního pole zkoušeného objektu. Plocha středního pole musí zabírat celou příčnou šířku zkoušeného objektu a její plošný obsah musí být totožný s plochou příčného průřezu zkoušeného objektu. Každá strana zkoušeného objektu by se měla podepřít na ploše rovnající se polovině příčného průřezu zkoušeného objektu. Pro materiálové položky v dlouhé pravoúhlé bedně s obdélníkovým příčným průřezem a rozměry d x š x v (délka x šířka x výška) je plocha středního pole š x v. Každá krajní podpěrná plocha tvoří jednu polovinu z plochy š x v. 17.3

NÁROČNOSTI

Tuto zkoušku se doporučuje běžně provádět ve shodě s náročnostmi z přílohy 17A. Jestliže je známo, že materiály použité ke konstrukci zkoušeného materiálu jsou citlivé na široká rozpětí teplot, doporučuje se patřičné klimatické podmínky zohlednit. 17.4


Směrnice pro zkoušku by měla obsahovat následující údaje: 17.4.1 Povinné a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. celková hmotnost zkoušeného objektu; d. druh zkoušky: vývojová, schvalovací; e. vizuální nebo jiné požadované prohlídky a etapa zkoušky, kdy se mají provést; f. zatěžovací podmínky a prostředí, ve kterých se má zkoušení provádět a příslušné doby trvání; g. plochy zkoušeného objektu, na které bude zkouška aplikována; h. stanovení kritérií závad; i. tolerance zkoušení. 17.4.2 Jsou-li požadované a. zkušební podpěry, pokud mají být jiné než pevné a rovné; b. rozložení zatížení, jestliže je potřeba zkoušet nepříznivé stavy; c. jakékoli povolené odchylky z této metody zkoušení.

231

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 17.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 17.5.1 Příprava zkoušky 17.5.1.1 Klimatické kondicionování

Jestliže se klimatické kondicionování požaduje, doporučuje se zkoušený objekt kondicionovat na požadované podmínky po dobu 16 hodin nebo do té doby, až se stabilizuje teplota zkoušeného objektu – podle toho, co trvá kratší dobu. Viz AECTP-300, Metoda 301. 17.5.1.2 Ověřování

Výchozí, průběžná a konečná ověření se mají provádět podle Směrnice pro zkoušku. 17.5.2 Postup

Krok 1 Jestliže není ve Směrnici pro zkoušky stanoveno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na krajní podpěry nebo do provozního stavu na pevnou a rovnou zkušební plochu. Geometrie podpěr je stanovena v čl. 17.2.5. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení, rozložené podle článku 17.2.5, na horní plochu zkoušeného objektu pomocí zátěže a po dobu určenou Směrnicí pro zkoušku. Krok 3 Jestliže se zkoušení provádí mimo klimaticky kondicionované zařízení, znovu stabilizujte zkoušený objekt na požadovanou teplotu. Krok 4 Opakujte zkoušku od kroku 2 pro další příslušnou orientaci zkoušeného objektu. Krok 5 Opakujte kroky 3 a 4 pro všechny zbývající orientace. 17.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu by měly splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení působení zkušebního zatížení a podmínek prostředí. Pokud není ve Směrnici pro zkoušku určeno jinak, předpokládá se, že konstrukce materiálu přečká zkoušení bez znehodnocení a že materiál bude i po skončení zkoušek bezpečný a schopný plnit svůj účel.

232


PŘÍLOHY

233

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 17A OHYB MATERIÁLU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Jestliže není náročnost zkoušení pro zkoušku ohybu materiálu předem určena ve Směrnici pro zkoušky, pak se stanovuje tak, jak je dále uvedeno. Zatížení Přes plochu středního pole materiálu se doporučuje aplikovat statické zatížení o velikosti trojnásobku celkové hmotnosti materiálu; pro rozložení zatížení viz článek 17.2.5. Doba trvání Doporučuje se zatížení nechat působit po dobu nejméně pěti minut. Klimatické podmínky Běžné podmínky v místě zkoušení.

234


18

METODA 412 – UKLÁDÁNÍ MATERIÁLU DO REGÁLŮ OBSAH

Strana

18.1 ROZSAH PLATNOSTI ........................................................................................... 236

18.1.1 Účel

...................................................................................................................... 236

18.1.2 Použití ........................................................................................................................ 236 18.1.3 Omezení ……………………………………………………………………………..236 18.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ .................................................................................... 236

18.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 236 18.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 236 18.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 236 18.2.4 Klimatické kondicionování ....................................................................................... 236 18.2.5 Rozložení zatížení ..................................................................................................... 237 18.3 NÁROČNOSTI......................................................................................................... 237 18.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU ... 237


18.5.1 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 237 18.5.2 Postup ....................................................................................................................... 238 18.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY.......................................................... 238 Přílohy

Příloha 18A UKLÁDÁNÍ MATERIÁLU DO REGÁLŮ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY …….……….………..……. 240

235


ROZSAH PLATNOSTI

18.1.1 Účel

Účelem této zkušební metody je reprodukovat skutečná zatížení, kterým je vystaven materiál včetně obalů v průběhu předepsaných podmínek ukládání do regálů. 18.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsaným krouticím zatížením během ukládání do regálů bez nepřijatelného znehodnocení svých konstrukčních a/nebo funkčních charakteristik. 18.1.3 Omezení

Použití této zkoušky je běžně omezeno pouze na materiál o celkové hmotnosti větší než 225 kg. 18.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 18.2.1 Vlivy prostředí

Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven krouticím zatížením vznikajícím z ukládání do regálů. Určité druhy materiálu se mohou během delších období vyboulit nebo částečně zbortit, pokud se skladují v podmínkách vysoké relativní vlhkosti nebo pokud jsou promáčené vlivem počasí: a. porucha nebo posun konstrukčních prvků; b. uvolňování šroubů, nýtů, upevnění atd.; c. nebezpečné příslušenství a kování; d. zhoršení klimatické ochrany; e. poškození ochranných nátěrů. 18.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, měly by se v provozu naměřené údaje získat pro přizpůsobení zkoušky ukládání materiálu do regálů. Minimálně jsou potřebné doba působení a informace o četnosti výskytu, založené na LCEP. Kromě toho se doporučuje získat informace o typických uspořádáních materiálu v regálech, o postupech manipulace s materiálem a o možných výškách zdvihu. 18.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace této zkoušky by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. Pokud jsou zjištěna kombinovaná prostředí a má se za to, že mají potenciální vliv na materiál, doporučuje se je zařadit do této zkoušky. Jestliže nejsou dostupná měřená data, lze typické klimatické údaje nalézt v AECTP-230, Oddíl 2311. 18.2.4 Klimatické kondicionování

Pokud je to účelné, měla by se tato zkouška provádět v komoře se zkoušeným objektem stabilizovaným na požadované klimatické podmínky. Jestliže to neumožňují rozměrová omezení nebo bezpečnostní rizika, doporučuje se stabilizovaný zkoušený objekt vyjmout

236

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 z komory, co nejrychleji provést zkoušku a zaznamenat okolní podmínky v místě zkoušky. Následné kondicionování zkoušeného objektu se může opět požadovat, pokud klimatické podmínky zkoušeného objektu během zkoušky překračují tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku. 18.2.5 Rozložení zatížení

Pokud je materiál běžně uložen na podpěrách a/nebo je umísťován v určité orientaci, doporučuje se tyto okolnosti simulovat při zkoušce. 18.3

NÁROČNOSTI

Tuto zkoušku se doporučuje běžně provádět ve shodě s náročnostmi z přílohy 18A. Jestliže je známo, že materiály použité ke konstrukci zkoušeného materiálu jsou citlivé na široká rozpětí teplot, doporučuje se patřičné klimatické podmínky použít. 18.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 18.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h. i.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; celková hmotnost zkoušeného objektu; druh zkoušky: vývojová, schvalovací; vizuální nebo jiné požadované prohlídky a etapa zkoušky, kdy se mají provést; podmínky zatížení a prostředí, ve kterých se má zkoušení provádět a příslušné doby trvání; plocha, na které se má provádět zkouška, jestliže zkoušený objekt nemá určenou žádnou základnu; stanovení kritérií závad; tolerance zkoušení.

18.4.2 Jsou-li požadované

a. b. c.

zkušební podpěry, pokud jsou jiné než pevné a rovné; rozložení zatížení, jestliže je potřeba zkoušet nepříznivé situace; jakékoli povolené odchylky z této zkušební metody.

18.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 18.5.1 Příprava zkoušky 18.5.1.1 Klimatické kondicionování

Jestliže se klimatické kondicionování požaduje, doporučuje se zkoušený objekt kondicionovat na požadovaný stav po dobu 16 hodin nebo do té doby, až se stabilizuje teplota zkoušeného objektu – podle toho, co trvá kratší dobu. Viz AECTP-300, Metoda 301. 18.5.1.2 Ověřování

Výchozí, průběžná a konečná ověření se mají provádět tak, jak předepisuje Směrnice pro zkoušku.

237

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 18.5.2 Postup

Krok 1 Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, umístěte kondicionovaný zkoušený objekt na pevnou a rovnou zkušební plochu. Krok 2 Aplikujte zkušební zatížení stanovené ve Směrnici pro zkoušku v souladu se zatěžovacími podmínkami stanovenými v příloze 18A. Krok 3 Jestliže se zkoušení provádí mimo klimaticky kondicionovaný objekt, znovu stabilizujte zkoušený objekt na požadovanou teplotu. Krok 4 Opakujte zkoušku od kroku 2 pro další příslušnou orientaci zkoušeného objektu. Krok 5 Opakujte kroky 3 a 4 pro všechny zbývající orientace. 18.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu by měly splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení působení zkušebního zatížení a podmínek prostředí. Pokud nestanovuje Směrnice pro zkoušku jinak, předpokládá se, že konstrukce zkoušeného objektu přetrvá zkoušku bez znehodnocení a materiál zůstane po ukončení zkoušky bezpečný a schopný plnit svůj účel.

238


PŘÍLOHY

239

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 18A UKLÁDÁNÍ MATERIÁLU DO REGÁLŮ - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, standardní náročnost zkoušení pro ukládání materiálu do regálů je stanovena dále. Podmínky zatěžování a doba trvání U zkoušeného objektu umístěného svojí plochou na pevném a rovném povrchu se musí roh základny zvednout a podepřít ve výšce 300 mm po dobu nejméně 5 minut. Potom se zkoušený objekt spustí a operace se opakuje na úhlopříčně protilehlém rohu. Pak se totéž provede se zbývajícími dvěma rohy. Klimatické podmínky Běžné podmínky v místě zkoušení.

240


19

METODA 413 – AKUSTICKÝ ŠUM KOMBINOVANÝ S TEPLOTOU A VIBRACEMI OBSAH

19.1

Strana




19.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 242 19.2.2 Využití naměřených údajů........................................................................................ 243 19.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 243 19.2.4 Odůvodnění postupu a parametrů ............................................................................. 243 19.2.5 Provoz materiálu ....................................................................................................... 244 19.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 244

19.4


19.4.1 Povinné ..................................................................................................................... 244 19.4.2 Jsou-li požadované .................................................................................................... 245 19.5


19.5.1 Tolerance ................................................................................................................... 245 19.5.2 Řízení ........................................................................................................................ 245 19.5.3 Podmínky instalace.................................................................................................... 245 19.5.4 Účinky zemské přitažlivosti...................................................................................... 245 19.5.5 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 246 19.5.6 Postupy...................................................................................................................... 246 19.6

HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY............................................................. 247

19.7


Přílohy

Příloha 19A

ODVOZENÍ ZKUŠEBNÍCH PARAMETRŮ………………….………… 250

Příloha 19B

POŽADAVKY NA ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ………………….…………. 257

241


Účelem této zkoušky je reprodukovat prostředí indukované ve vnitřním zařízení podvěsů a střel, dále nazývaném „materiál“, jestliže je přepravován vně vysokovýkonných letadel během stanovených provozních podmínek. Pro dosažení přesné simulace kombinuje tato zkušební metoda buzení akustického šumu s mechanickými vibracemi a s prouděním kondicionovaného vzduchu tak, aby se vyvolávaly požadované mechanické a teplotní odezvy ve vnitřních zařízeních zkoušeného objektu. Tato zkušební metoda je také schopná reprodukovat změny ve vibračních a teplotních odezvách, které vznikají v průběhu konkrétních profilů letových úkolů. 19.1.2 Použití

Tato metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat stanovenému prostředí bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Principy této zkušební metody se také mohou využít pro simulaci dalších vibračních prostředí, jako jsou například prostředí vyvolaná za letu střely. AECTP-100 a 200 poskytují doplňující návod pro výběr postupu zkoušení pro konkrétní prostředí. 19.1.3 Omezení

Tam, kde se tato zkouška používá pro simulaci aerodynamických turbulencí, nemusí být vhodná pro zkoušení skořepinových konstrukcí vystavených přímému působení akustického šumu. 19.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven tomuto kombinovanému prostředí. a. odírání kabelů; b. únava součástek; c. porušení propojení součástek vodiči; d. tvoření trhlin na deskách s tištěnými spoji; e. závady na součástech vlnovodů; f. vysokocyklový únavový lom na plochách malých desek; g. vysokocyklový únavový lom malých konstrukčních prvků; h. optické vychýlení; i. uvolňování malých částic, které se mohou usazovat v elektrických obvodech a mechanismech; j. nadměrný elektrický šum.

242

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 19.2.2 Využití naměřených údajů

Pokud je to účelné, měly by se v provozu naměřené údaje využít pro zpracování úrovní zkoušení. Je zvlášť důležité používat provozní údaje tam, kde je cílem přesná simulace. Parametry a profily jsou ovlivněny druhem podvěsu, instalací na letadle, výkonností letadla a podmínkami úkolu. Informace o odvozování profilu podává příloha 19A. Jestliže nejsou dostupná naměřená letová data, dostačující informace pro stanovení profilu a úrovní zkoušení poskytuje příloha 19A. 19.2.3 Posloupnost

Tato zkouška je navržena pro simulování hlavních účinků prostředí, které se indukují v úplně zkompletovaných podvěsech v průběhu vnější přepravy na letounech. Ale pokud vznikne potřeba podrobit zkoušený objekt nějakým dalším zkouškám vlivu prostředí, potom se doporučuje, aby pořadí aplikace zkoušek bylo kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. 19.2.4

Zdůvodnění postupu a parametrů

19.2.4.1 Zdůvodnění zkoušky

Tato zkouška je především určena k reprodukování hlavních odezev měřených za letu na vnitřních zařízeních úplně zkompletovaných podvěsů a k zajištění realistické simulace příslušných letových podmínek prostřednictvím působení akustického šumu, vibrací a teploty. Uspořádání zkoušeného objektu při této zkoušce je uvedeno na obrázku 59. Akustický šum se aplikuje využitím akustického pole dozvukové komory, zatímco nízkofrekvenční buzení podvěsu se vyvolává mechanickým vibračním budičem. To většinou představuje provozní prostředí, v němž nízkofrekvenční buzení (nižší než asi 100 Hz) je běžně výsledkem mechanického vstupu přes upevňovací místa. Ve vyšších kmitočtech jsou převažující zdroje provozního buzení výsledkem aerodynamického proudění nad vnějším povrchem obložení podvěsu a v této metodě zkoušení se simulují pomocí pole akustického šumu. Podrobnější popis požadavků na zkušební zařízení podává příloha 19B. 19.2.4.2 Zkušební parametry

Všechny parametry prostředí se regulují z odezev zkoušeného objektu. Tedy buzení vibrací a akustického šumu se doporučuje regulovat tak, aby docházelo k požadovaným vibračním odezvám vnitřního zařízení. Regulace teploty by se normálně měla dosáhnout na tenkém vnějším segmentu povrchu, protože časové konstanty a ztrátový výkon během výkonu na fázích budou významně ovlivňovat teplotu vnitřních součástek. Tedy parametry požadované k úplnému stanovení podmínek zkoušení jsou: a. b.

Teplotní profil, pokud jde o konstantní teploty, frekvence teplotních změn během přechodných období a dobu trvání pro každý prvek úkolu. Vibrační odezva, pokud jde o spektrum, úroveň rms zrychlení, umístění a dobu trvání pro každý prvek úkolu.

243


TEPLOTY

APARATURA NA TEPLOTNÍ KONDICIONOVÁNÍ

ŘÍZENÍ

DOZVUKOVÁ KOMORA KANÁL

PODVĚS

VIBRACÍ BUDIČ

ŠUMU GENERÁTOR ŠUMU

SLEDOVÁNÍ FUNKCE, VIBRACÍ, TEPLOTY

OBRÁZEK 59 – Typické rozmístění zkušebního zařízení 19.2.4.3 Předběžné zkoušky

Řízení podmínek zkoušení je odvozeno z odezev podvěsu. Proto tedy by měl být typický podvěs použitelný pro předběžné zkoušky za účelem stanovení požadovaných podmínek buzení. Někdy může být nezbytné kontrolovat vibrační odezvu podvěsu z vnějších míst, jako například v opěrných bodech konstrukce. V tomto případě se požaduje, aby charakteristika vnějšího řízení byla stanovena po nastavení referenčních podmínek na vnitřních místech. Předběžná zkouška se doporučuje provádět v souladu s článkem 19.5.6.1. 19.2.5 Provoz materiálu

Jestliže je to stanoveno, zkoušený objekt by měl být během provozních simulací fungující a jeho funkční charakteristiky by se měly měřit a zaznamenávat. 19.3 NÁROČNOSTI

Úrovně a doby trvání zkoušení se doporučuje stanovit s využitím údajů získaných přímo z programu sběru dat o prostředí, z tabulek mezinárodních klimatických standardů (ISA) nebo jejich ekvivalentů, z dalších vhodných měřených letových dat nebo z kritických konstrukčních stavů odvozených z projektovaných Profilů prostředí životního cyklu. Tyto profily zkoušení se doporučuje odvozovat v souladu s postupem uvedeným v příloze 19A. 19.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 19.4.1 Povinné

a. b.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu;

244

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 c. d. e. f. g. h. i.

druh zkoušky: vývojová, spolehlivostní atd.; doba, po kterou má být zkoušený objekt během zkoušky v provozu; požadovaná ověření provozu: výchozí, průběžná, konečná; údaje požadované k provedení zkoušky včetně způsobu instalace zkoušeného objektu; monitorovací a řídicí body nebo postup výběru těchto bodů; stanovení kritérií závad; výchozí klimatické podmínky z AECTP-300 nebo z naměřených dat.


a. b.

vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 19.5.1.

19.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 19.5.1 Tolerance

Tolerance se doporučuje stanovit pro všechny významné vibrační, akustické, teplotní a časové parametry. Jestliže nebudou tolerance dodrženy, musí se zjištěné odchylky zaznamenat v protokolu o provedené zkoušce. 19.5.1.1 Vibrace

Pro širokopásmové náhodné prvky zkoušky by tolerance měly být v souladu s tolerancemi uvedenými v Metodě 401 Vibrace. 19.5.1.2 Akustický šum

Pro dozvukové prvky akustických polí zkoušky by tolerance měly být v souladu s tolerancemi uvedenými v Metodě 402 Akustický šum. 19.5.1.3 Teplota

Pro nepřechodné teplotní prvky zkoušky by tolerance měly být v souladu s tolerancemi uvedenými v Metodě 301 (AECTP-300). Pro teplotní přechodná stádia se doporučuje tolerance stanovit ve Směrnici pro zkoušku. 19.5.1.4 Doba trvání

Doba trvání zkoušky musí být v toleranci ± 2 % nebo jedna minuta z předepsaného požadavku, podle toho, co je menší. 19.5.2 Řízení

Parametry prostředí požadované pro řízení podmínek zkoušení jsou stanoveny v článku 19.2.4.2. Odvození těchto parametrů udává příloha 19A. 19.5.3 Podmínky instalace

Podmínky instalace jsou obsaženy v článku 19.5.6 a podepřeny dalšími údaji v příloze 19B. 19.5.4 Účinky zemské přitažlivosti

Jestliže jsou funkční charakteristiky materiálu ovlivněny gravitací, pak se doporučuje použít při zkoušce takovou orientaci zkoušeného objektu, která je totožná s provozní orientací.

245

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 19.5.5 Příprava zkoušky 19.5.5.1 Kondicionování

Není-li stanoveno jinak, doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat do výchozího stavu stanoveného ve Směrnici pro zkoušku. Viz také AECTP-300, Metoda 301. 19.5.5.2 Prohlídky a ověřování funkce

Prohlídka se může provést před a po zkoušce. Požadavky na tyto prohlídky by měla určit Směrnice pro zkoušku. Jestliže se takové prohlídky vyžadují provést i během zkoušení, pak se doporučuje také stanovit časové intervaly pro jejich provádění. 19.5.6 Postupy 19.5.6.1 Předběžná zkouška

Předběžná zkouška se musí provádět na typickém zkoušeném objektu dále uvedeným způsobem a za účelem stanovení řídicích parametrů: Krok 1 Použijte přiměřeně AECTP-300. Ten stanoví reakční teplotu zkoušeného objektu, která se má použít při zahájení zkoušky. Krok 2 Nainstalujte přístrojové vybavení na nebo do typického zkoušeného objektu, podobně jako u měření používaných ke stanovení provozního prostředí. Krok 3 Nainstalujte typický zkoušený objekt do dozvukové komory, jak je stanoveno v článku 19.5.6.2, kroky 1, 2 a 4. Krok 4 V případě, že přístup dovnitř zkoušeného objektu není možný, vybavte zkoušený objekt přístroji zvenku tak, jak určuje Směrnice pro zkoušku. Spektrální data z těchto vnějších míst se možná budou muset použít jako základ pro řízení vibrací pro skutečný provozní zkoušený objekt. Krok 5 Aplikujte akustický šum s mechanickými vibracemi pro doplnění nízkofrekvenčního buzení, dokud se u přístrojů umístěných uvnitř nedosáhne požadované vibrační spektrum. Krok 6 Zaznamenejte úrovně akustického tlaku a vibrační spektra potřebná k dosažení požadovaných vnitřních vibračních odezev. Krok 7 Vždy zaznamenejte a analyzujte data, jak je stanoveno. Krok 8 Vyjměte zkoušený objekt z komory. 19.5.6.2 Provozní zkouška

Zkoušený objekt musí být vystaven následujícímu postupu: Krok 1 Nainstalujte zkoušený objekt do komory s využitím provozních upevňovacích bodů, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. Krok 2 Upravte propojení ke zkoušenému objektu, jako jsou vodiče, hadice atd. tak, že vyvolají u zkoušeného objektu podobná dynamická omezení a zatížení, jako když je materiál nainstalovaný v provozních podmínkách. Krok 3 Nainstalujte na stanovená místa zkoušeného objektu měřiče zrychlení a teplotní snímače. Krok 4 Nainstalujte teplotní kanál přes zkoušený objekt, zabezpečte stejnoměrnou mezeru a také aby propojení ke zkoušenému objektu příliš neblokovala tuto mezeru. Kanál by neměl vytvářet zkoušenému objektu žádná další omezení.

246

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 5 Připojte kanál pro teplotní kondicionování k přívodnímu kanálu. Krok 6 Uzavřete komoru, uveďte do chodu zařízení pro teplotní kondicionování a stabilizujte zkoušený objekt na požadovanou teplotu. Krok 7 Proveďte zkoušku s použitím parametrů stanovených v článku 19.5.6.1, krok 5 a s požadovanými teplotními profily, jak je určeno ve Směrnici pro zkoušku. Krok 8 Zaznamenejte všechna data, jak je určeno ve Směrnici pro zkoušku. Krok 9 Vyjměte zkoušený objekt z komory a vykonejte kontrolní prohlídku po zkoušce stanovenou ve Směrnici pro zkoušku. 19.6

HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení aplikace zkušebních podmínek. 19.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

IEST RP-DTE040.1: Akustické zkoušení vysoké intenzity (High-Intensity Acoustics Testing), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, leden 2003

247


(VOLNÁ STRANA)

248


PŘÍLOHY

249

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19A ODVOZENÍ ZKUŠEBNÍCH PARAMETRŮ 19.A.1 Rozsah platnosti

Tato příloha definuje postupy, pomocí nichž se mohou stanovit náročnosti zkoušení akustickými, vibračními a teplotními cykly. Hlavní aplikace postupu je odvození náročností zkoušení a zkušebních cyklů pro zkoušení podvěsů, střel a dalších leteckých zbraní. Postup může být také vhodný pro letecký materiál, u něhož jsou hlavním působícím prostředím vibrace nebo kinetické zahřívání vyvolané aerodynamickým prouděním. Náročnosti odvozené s použitím postupu z této přílohy se také mohou převzít pro mechanické vibrace (Metoda 401), pokud se kombinují se zkoušením vlivu teploty. 19.A.2 Datové požadavky 19.A.2.1 Data požadovaná pro stanovení náročnosti zkoušení vibračními a teplotními cykly jsou podrobnější údaje o instalaci v letadle, profily úkolových letů, počet jednotlivých druhů úkolových letů a údaje o výšce nebo teplotních podmínkách.

Machovo číslo

Tlaková výška (stop)

Druh letového úkolu

Čas (min)

VYSVĚTLIVKY: Transit = přeprava; Low-low = přílet v přízemní výšce, odlet po provedení zteče v přízemní výšce; evasion = únik; High-low-high = přílet ve velké výše, provedení zteče v přízemní výšce a po úhybném manévru odlet ve velké výšce.

OBRÁZEK 60 – Letové profily pro šest ilustračních úkolů

250

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19A 19.A.2.2 Profily letových úkolů je nutné definovat pokud jde o rychlost letu, výšku a čas. Vysvětlující profily jsou uvedeny na obrázku 60. Typické profily letových úkolů jsou často vytýčeny ve specifikaci technických požadavků na podvěsy, střely a další letecké zbraně. Další zdroj přiměřených informací je výrobce letadla. Navíc je řada profilů typických úkolových letů, vhodných pro zkoušení spolehlivosti, uvedena v MIL-HDBK-781, odkaz a. Co se týče zdrojových stavů, neměly by překročit kapacitu nosného letadla s požadovanou výzbrojí. TABULKA 25 – Ilustrativní použití podvěsů

Letový manévr

Doba Doba Průměrná trvání trvání doba Počet nejdelšího nejkratšího trvání úkolů úkolu úkolu úkolu za rok (min) (min) (min)

Podíl na celkovém počtu úkolů %

Podíl na celkové době trvání %

Přeprava ve velkých výškách

1

40

40

40

3

2

Útok na pozemní cíl následující po stálém leteckém hlídkování

7

85

65

74

19

18

Útok na pozemní cíl s únikem

7

85

60

69

19

17

Útok na pozemní cíl

8

100

60

74

21

21

Nálet HI-LO-HI s únikem

4

100

60

84

11

12

Nálet HI-LO-HI

10

125

45

83

27

30

VYSVĚTLIVKA: HI-LO-HI – přílet ve velké výše, provedení zteče v přízemní výšce a po úhybném manévru odlet ve velké výšce

19.A.2.3 Podíl každého druhu letového úkolu v rámci provozního života materiálu se musí stanovit, aby se toto rozdělení mohlo odrazit v podmínkách zkoušení. Ilustrativní použití podvěsů poskytuje tabulka 25. Tyto údaje byly odvozeny z britských dat poskytnutých Velitelstvím logistiky RAF. Takové informace jsou běžně obsaženy ve specifikacích technických požadavků na podvěsy, střely a další letecké zbraně. 19.A.2.4 Údaje o jmenovitých výškově-teplotních podmínkách lze získat z tabulek International Standard Atmosphere (ISA). Pro podmínky extrémních výšek a teplot je možné odkázat na AECTP-230, Oddíl 2311. Tento oddíl rovněž udává rozsah teplot na úrovni mořské hladiny, kterým může být vystavena výzbroj při nasazení po celém světě. 19.A.3 Teplotní profil 19.A.3.1 Pro každou etapu profilu letového úkolu výška letu umožní stanovit okolní teplotu. S využitím letové rychlosti v každé výšce je možné vypočítat teplotu izolace pláště z následujících výrazů:

251

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19A  r   1M 2  Tr  Ta 1   2  

Kde:

Tr = adiabatická teplota vnější vrstvy pláště, oK nebo oR Ta = teplota okolního vzduchu jako funkce výšky, oK nebo oR r = izolační faktor γ = koeficient měrného tepla vzduchu (1,4) pro standardní podmínky M = Machovo číslo Druh letového úkolu

Teplota (oC)

Okolní teplota na hladině moře 45 oC

Okolní teplota na hladině moře 15 oC

Okolní teplota na hladině moře -30 oC

Čas (min)


OBRÁZEK 61 – Teplotní profily pro šest ilustračních druhů úkolů

Při nedostatku dalších informací se obvykle může předpokládat hodnota izolačního faktoru 0,9. To redukuje výše uvedený výraz na: Tr = Ta (l + 0,18 M2) 19.A.3.2 Když máme stanovené teplotní podmínky pro každou etapu letového úkolu, je možné nakreslit teplotní profil povrchu materiálu pro celý letový úkol. Teplotní profily pro šest ilustračních letových úkolů jsou zobrazeny na obrázku 61. Protože malé odchylky v teplotě povrchu se nemusí okamžitě projevit na teplotách vnitřních součástek, je možné kombinovat teplotní podmínky a vytvořit letový úkol s kombinovano teplotou, který bude zahrnovat jednak stabilní teplotní situace, jednak doprovodné frekvence změn teploty v každé etapě.

252

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19A 19.A.3.3 Tam, kde se požaduje pokrýt celosvětové provozní podmínky, může být teplotní cyklus vylepšený zavedením cyklických odchylek pro znázornění různých teplot na úrovni mořské hladiny, jak je uvádí obrázek 61. 19.A.3.4 K udržení typických podmínek, především pro účely zkoušení spolehlivosti, nebude základní teplotní cyklus normálně zahrnovat pouze extrémní kladné a záporné teploty na úrovni hladiny moře. Pravděpodobnost provozu mimo venkovní teplotu na úrovni hladiny moře by měla vycházet ze stanovení počtu cyklů v každém stavu. Cykly založené na teplých nebo studených teplotních úrovních by měly být prokládány s cykly vnější teploty tak, že každá situace je pravidelně rozdělena po celém životním cyklu podvěsu. 19.A.4 Vibrační profil 19.A.4.1 Pro každou etapu profilu letového úkolu se mohou tlak, výška a rychlost vzduchu použít pro rozdělování vibračních letových dat do příslušného profilu. Vytvářené vibrační náročnosti jsou určeny k tomu, aby představovaly odezvy podvěsu vznikající za letu. Pro účely laboratorních zkoušek se kombinovaná akustická a mechanická buzení používají ke generování profilu požadované vibrační odezvy. Přesný poměr požadovaného akustického a mechanického buzení bude záviset na dostupných zařízeních. 19.A.4.2 Vibrační náročnosti, kterým je podvěs vystaven, se mění během letového úkolu se změnami v letovém dynamickém tlaku, které mohou sledovat například profily z obrázku 62. Vibrační náročnosti také závisí na počtu kritérií nezávislých na úkolovém letu, jako jsou například geometrie a konstrukce podvěsu, místo a osa měření. Z toho vyplývá, že vhodná měřená letová vibrační data se požadují pro podvěs, jestliže je vystaven zvláštním letovým podmínkám. Naměřené náročnosti pak mohou být proměřeny podle profilů letových úkolů požadovaných pro účely zkoušení, jako jsou ty, které uvádí obrázek 63. Obrázek 64 ukazuje typické vibrační spektrum, které se může vytvořit z ilustračních vibračních dat.

253


Dynamický tlak (kPa) Dynamický tlak (kPa)

Dynamický tlak (psf) Dynamický tlak (psf)


Čas (min)


OBRÁZEK 62 – Ilustrační úkoly ekvivalentní dynamickému tlaku volného proudění

254


Efektivní hodnota zrychlení (g) Efektivní hodnota zrychlení (g)

Spektrální výkonová hustota zrychlení (G2/Hz)


Čas (min)


Spektrální výkonová hustota zrychlení (g2/Hz)

OBRÁZEK 63 – Ilustrační profily náročnosti vibrační zkoušky Měřené letové údaje Zadní přepážka – boční Přímý let Dynamický tlak 1 000 psf rms: 2,4 g (3-3 000 Hz)

OBRÁZEK 64 – Ilustrační spektrum náročnosti vibrační zkoušky

255

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19A 19.A.4.3 Přibližný vztah mezi letovým dynamickým tlakem a náročností vibrací je uveden dále: Zrychlení, efektivní hodnota = B q Zrychlení, ASD = C q 2 kde

B, C = konstanty pro dané uspořádání letadla nebo podvěsu q = letový dynamický tlak

19.A.4.4 Vztah mezi letovým dynamickým tlakem q, rychlostí letadla a výškou je dán vztahem:

dynamický tlak kde

q = ½ ρ0 V2 = ½ γ P M2

ρ0 = atmosférická hustota na úrovni hladiny moře, kg/m3 V = ekvivalentní rychlost vzduchu, m/s P = tlak vzduchu v určené výšce, Pa M = skutečné Machovo číslo letadla γ = koeficient měrného tepla, 1,4 pro standardní podmínky

Pro podmínky dle ISA: q = 70,9 M2 (1 – 2,256 x 10-5h )5,2561 kPa, h = výška v metrech 19.A.4.5 Při nedostatku vhodných měřených dat o letových vibracích, mohou být náhradní informace odvozeny z AECTP-240.

19.A.5 Odkazy MIL-HDBK-781A: Zkoušky spolehlivosti – metody, plánování a prostředí pro technický rozvoj, schvalování a výrobu (Reliability Test Methods, Plans, and Environments for Engineering Development, Qualification and Production), USA Department of Defense, 1. duben 1996.

256

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19B POŽADAVKY NA ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ 19.B.1 Úvod

Tato zkušební metoda je navržena pro poskytnutí věrného přiblížení k vibračnímu a teplotnímu prostředí letu, kterému jsou vystaveny vnitřní součásti materiálu nainstalovaného zvenku na letounech. 19.B.2 Vibrační podmínky

Hlavním zdrojem vibrací při provozu je buzení z aerodynamického proudění působící na celý nechráněný povrch materiálu. V podmínkách laboratorních zkoušek jsou tyto vibrace simulovány akustickým polem dozvukové komory. Akustické buzení v nízkých kmitočtech v dozvukové komoře je obvykle omezeno velikostí komory, nízkofrekvenčním zúžením pásma systému na generování šumu a dosažitelností výkonu. Navíc velmi nízké kmitočty, které vyplývají například z ohybu křídel a vzpěr a torzních módů, jsou mechanicky spřažené prostřednictvím připojení podvěsu. Nízkofrekvenční energii se doporučuje aplikovat na zkoušený objekt pomocí mechanického budiče pracujícího ve jmenovitém kmitočtovém rozsahu 5 Hz až 100 Hz. Mechanické vibrace se aplikují přes lehkou spojku připojenou k pevnému bodu na zkoušeném objektu. Tato jednodílná spojka by měla být tuhá v ose vibrace, ale měla by umožňovat boční pohyb zkoušeného objektu. Akustické a mechanické podněty se regulují pro dosažení požadované složené vibrační odezvy ve stanoveném vnitřním místě (místech). 19.B.3 Teplotní podmínky

Běžný způsob generování šumu o vysoké intenzitě v dozvukové komoře vyžaduje použití poměrně velkého průtoku vzduchu komorou. Za účelem dosažení požadovaných teplotních podmínek na povrchu zkoušeného objektu je nezbytné zkoušený objekt umístit do uzavřeného prostoru a řídit teplotu uvnitř tohoto prostoru. Tento uzavřený prostor musí být fakticky transparentní k akustickému šumu. Pro docílení rychlých teplotních změn na povrchu zkoušeného objektu a pro snížení ztrát z proudění kondicionovaného vzduchu se dává přednost tomu, aby akusticky transparentní kryt byl připojen do uzavřeného okruhu s výměníkem (výměníky) tepla. Řízení teploty bude obvykle zavedeno s teplotním senzorem připojeným k části vnějšího povrchu zkoušeného objektu. Výkon zařízení pro teplotní kondicionování by měl být dostačující k zajištění toho, aby teplotní odezva této části povrchu sledovala nejrychlejší teplotní změny v rámci stanovených tolerancí. 19.B.4 Úvahy o konstrukci zkušebního zařízení

Konstrukce dozvukové komory musí zahrnovat přiměřenou konstrukční hmotnost a tlumení tak, aby spektrum šumu nebylo příliš ovlivněno vibracemi vnitřních ploch komory. Toho se dá dosáhnout tím, že se zabezpečí, aby základní rezonanční kmitočty stěn komory byly nižší než nejnižší požadovaný kmitočet při akustické zkoušce. Buzení v nízkých kmitočtech se aplikuje mechanicky; z toho vyplývá, že nízkofrekvenční odezva komory není tak kritická jako u standardní akustické zkoušky. Minimální velikost komory pro dané spektrum vibračních odezev se může vybrat pro mezní 257

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 19B kmitočet při nebo pod přechodem mezi mechanickým a akustickým buzením. Rozměry komory požadované pro přizpůsobení zkoušeného objektu mohou být omezujícím faktorem a poměr hlavních rozměrů komory musí zajistit přiměřenou modální hustotu v nejnižších kmitočtech akustického šumu. Sekci vedoucí teplotně kondicionovaný vzduch uvnitř komory se doporučuje konstruovat tak, aby odolala dlouhodobé expozici akustického šumu. Navíc může být žádoucí začlenit do vnějšího vedení odhlučnění k minimalizaci přenosu šumu do oblastí mimo komoru.

258


20

METODA 414 – MANIPULACE OBSAH

20.1

Strana


20.1.1 Účel

...................................................................................................................... 260

20.1.2 Použití ...................................................................................................................... 260 20.1.3 Omezení ……. .......................................................................................................... 260 20.2


20.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 260 20.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 260 20.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 260 20.2.4 Postupy zkoušení ...................................................................................................... 260 20.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 261

20.4

INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU . 261



20.5.1 Tolerance .................................................................................................................. 261 20.5.2 Postup I – Přepravní pádová zkouška .................................................................... 261 20.5.3 Postup II – Horizontální ráz ..................................................................................... 262 20.5.4 Postup III - Manipulace na pracovním stole ........................................................... 262 20.6

HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ............................................................. 263

20.7


Přílohy

Příloha 20A MANIPULACE – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY………………………………………….…………….………..266

259


Účelem této zkušební metody je reprodukovat prostředí vznikající v systémech, subsystémech a celcích – dále nazývaných „materiál“ - během nakládky, vykládky a manipulace. 20.1.2 Použití

Tato zkouška je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat stanovenému manipulačnímu prostředí bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. 20.1.3 Omezení

Tato metoda není určena pro simulaci základních rázů, prostředí nárazu vzduchové vlny, přepravy nebo podmínek bezpečného pádu. Pádové zkoušky v této metodě jsou neřízené s výjimkou výšky a orientace pádu. Řízené zkušební postupy rázové odolnosti poskytují Metody 403, 415 a 417. Zkoušky bezpečného pádu pro munici jsou obsaženy ve STANAG 4375. 20.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout během manipulace s materiálem a při jeho pádech: a. strukturální deformace; b. tvorba trhlin a prasklin; c. uvolňování upevňovacích prvků; d. uvolňování dílů nebo součástek. 20.2.2 Využití naměřených údajů

Kde je to účelné, tam se doporučuje získat v provozu naměřené údaje pro přizpůsobení zkoušky manipulace s materiálem. Minimálně jsou potřebné doba trvání expozice a informace o četnosti výskytu založené na LCEP. Navíc se doporučuje získat informace o typických manipulačních uspořádáních a postupech, možných výškách zdvihu a druzích prostředků pro manipulaci s materiálem. 20.2.3 Posloupnost

Pádová a manipulační zkouška může být uskutečněna kdykoli během programu zkoušek. Požadující organizace stanoví její místo v posloupnosti zkoušek. 20.2.4 Postupy zkoušení

Výběr postupu zkoušení se řídí podle účelu zkoušky. Proces přizpůsobení, popsaný v AECTP-100, by měl určit účel zkoušky. Pro simulování provozních prostředí jako jsou nakládka, vykládka a manipulace s materiálem se používají rozdílné postupy zkoušení.

260

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 20.2.4.1 Postup I – Přepravní pádová zkouška

Tento postup je určen pro stanovení, zda je zkoušený objekt schopen odolat rázům běžně vyvolaným nakládkou a vykládkou materiálu z dopravních prostředků nebo jiných zvýšených ploch. Postup není typický pro rázy vznikající během přepravy. 20.2.4.2 Postup II – Horizontální ráz

Tento postup je určen ke stanovení schopnosti materiálu odolat horizontálním rázům vyskytujícím se při nakládce a vykládce materiálu, jako je například nějaký náraz při kývání materiálu zavěšeného na jeřábu. Postup není určen pro simulaci prostředí při přepravě materiálu. 20.2.4.3 Postup III – Manipulace na pracovním stole

Tento postup se musí používat ke stanovení schopnosti materiálu odolat rázu vznikajícímu při operacích jako jsou například údržba, kalibrace a opravy. Tento postup se nepožaduje, jestliže se prokáže, že strukturální odezvy materiálu z Postupu I (Pádová zkouška), zahrnutého do programu zkoušek, mají vyšší úroveň. 20.3

NÁROČNOSTI

Výchozí náročnosti zkoušení poskytuje příloha 19A. 20.4


20.4.1 Povinné a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. definování náročnosti zkoušení; d. druh (druhy) zkoušek: manipulace na pracovním stole, ráz nebo pád; e. podmínky balení, je-li to vhodné; f. osy a směr (směry), ve kterých se aplikuje ráz; g. provozní ověření: výchozí, konečné; h. orientace vztahující se ke gravitaci; i. údaje požadované k provedení zkoušky; j. stanovení kritérií závad. 20.4.2 Jsou-li požadované a. klimatické podmínky během zkoušení; b. přizpůsobené rázové a dopadové podmínky. 20.5


20.5.1 Tolerance

Pokud nestanovuje Směrnice pro zkoušku jinak, jsou tolerance výšky pádu, rychlosti dopadu a úhlu sklonu zkoušeného objektu ± 3 %. 20.5.2 Postup I – Přepravní pádová zkouška

261

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Zkušební zařízení pro zkoušení přepravního pádu by mělo obsahovat nějaký přípravek s rychlospouští, jako například elektronicky nebo vodičem ovládaný hák, na kterém je zavěšen zkoušený objekt. Jestliže to nestanovuje Směrnice pro zkoušku, dopadová plocha pro hmotnosti do 500 kg se doporučuje sestrojit z borového dřeva tloušťky 5 cm a uložit přímo na minimálně 10 cm silnou betonovou plochu. Pro zkušební objekty o větší hmotnosti se doporučuje použít přiměřeně silná betonová základová plocha. Tenké dřevěné nebo betonové podlahy, které se pod dopadovým zatížením ohýbají nebo deformují, nejsou přípustné. Jestliže je zkoušený objekt při provozním použití zabalen, musí být zkoušený objekt během zkoušení v obalu. Jestliže může být materiál přepravován s obalem i bez obalu, musí se zkouška přepravního pádu provést jak v uspořádání s obalem, tak bez obalu. Krok 1 Proveďte výchozí ověření zkoušeného objektu v souladu se Směrnicí pro zkoušku. Krok 2 Jestliže se to požaduje, kondicionujte zkoušený objekt na požadované klimatické podmínky. Pokud klimatický stav zkoušeného objektu překročí mezi jednotlivými pády tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku, může se požadovat provedení dodatečného kondicionování zkoušeného objektu. Krok 3 Nainstalujte zkoušený objekt v orientaci požadované podle druhu zkoušky: v obalu, pouzdru, rámu nebo samostatně. Krok 4 Proveďte pády podle přílohy 20A, odstavec 20.A.2. Krok 5 Po každém pádu vykonejte konečná ověření ve shodě se Směrnicí pro zkoušku a zaznamenejte stav zkoušeného objektu. 20.5.3 Postup II – Horizontální ráz

Zkušební zařízení pro horizontální ráz musí být schopné simulovat horizontální pohyb a nárazové stavy zkoušeného objektu s plochou orientovanou tak, jak požaduje Směrnice pro zkoušku. Jestliže to nestanovuje Směrnice pro zkoušku, dopadová plocha musí mít podobnou tuhost jako je tuhost stanovená v Postupu I. Pokud orientace zkoušeného objektu vzhledem k gravitaci není důležitá, může se použít zkušební postup pro přepravní pádovou zkoušku. Krok 1 Proveďte výchozí ověření v souladu se Směrnicí pro zkoušku. Krok 2 Jestliže se to požaduje, kondicionujte zkoušený objekt na požadované klimatické podmínky. Pokud klimatický stav zkoušeného objektu překročí mezi jednotlivými nárazy tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku, může se požadovat provedení dodatečného kondicionování zkoušeného objektu. Krok 3 Nainstalujte zkoušený objekt v orientaci požadované Směrnicí pro zkoušku. Krok 4 Zkoušený objekt narazí na zkušební plochu v souladu s podmínkami uvedenými v příloze 20A, odstavec 20.A.3. Krok 5 Po každém nárazu vykonejte konečná ověření ve shodě se Směrnicí pro zkoušku a zaznamenejte stav zkoušeného objektu. 20.5.4 Postup III – Manipulace na pracovním stole

Zkouška manipulace na pracovním stole se musí provádět na vodorovné desce pracovního stolu z masivního dřeva o tloušťce nejméně 4 cm. Tloušťka pracovní desky je stanovena pro účely standardizace. Zkoušený objekt nesmí být balen ani umístěn v kontejneru.

262


Krok 1 Proveďte výchozí ověření v souladu se Směrnicí pro zkoušku. Krok 2 Jestliže se to požaduje, kondicionujte zkoušený objekt na požadované klimatické podmínky. Pokud klimatický stav zkoušeného objektu překročí mezi jednotlivými nárazy tolerance uvedené ve Směrnici pro zkoušku, může se požadovat provedení dodatečného kondicionování zkoušeného objektu. Krok 3 Využijte jednu hranu jako osu a zvedejte protější hranu zkoušeného objektu tak dlouho, dokud se neobjeví jeden z následujících stavů, cokoli se vyskytne jako první. a. Zkoušený objekt vytvoří s vodorovnou rovinou pracovní desky úhel 45o nebo b. Zvednutá hrana zkoušeného objektu je 10 cm nad vodorovnou pracovní deskou. Deset centimetrů je průměrná výška jednoho rohu materiálu zvedaného při opravách v provozních podmínkách a používá se pro standardizační účely. Krok 4 Nechte zkoušený objekt volně dopadnout zpátky na vodorovnou desku stolu. Opakujte za použití ostatních hran téže horizontální plochy jako osy otáčení do celkových čtyř pádů. Krok 5 Opakujte kroky 1 až 4 se zkoušeným objektem ležícím na ostatních plochách tak dlouho, až provedete všechny čtyři pády na každé ploše, na které může být zkoušený objekt v provozu reálně umístěn. Krok 6 Po každém nárazu vykonejte konečná ověření ve shodě se Směrnicí pro zkoušku a zaznamenejte stav zkoušeného objektu. 20.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku v průběhu i po ukončení aplikace zkušebních podmínek. 20.7


Náhodné pády, rozsah jejich výšek a pravděpodobná četnost výskytu (Accidental Drops, Their Range of Heights and Probable Frequencies of Occurrence), Sandia Labs report EDB # 341, 31. březen 1952.

263


(VOLNÁ STRANA)

264


PŘÍLOHY

265

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 20A MANIPULACE - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠENÍ

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat naměřená data materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí ze specifických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. 20.A.1 Rozsah platnosti

Tato příloha je určena k tomu, aby zajistila zdůvodnění informacím obsaženým v předchozích postupech a poskytla návod pro výběr zkoušky a její náročnosti. 20.A.2 Postup I – Přepravní pádová zkouška

Standardní rázová zkouška pro balený materiál je přepravní pádová zkouška, při které je zkoušený objekt shazován z předem určené výšky na tuhou plochu. Výška pádu je vymezena druhy manipulačních operací, kterým je materiál při skutečné přepravě vystaven. Například balení s hmotností do 23 kg se mohou považovat za materiál spadající do skupiny "je možno házet jednou osobou". Materiál s takovou hmotností může být snadno házen do stohů nebo je díky své malé hmotnosti vystaven jinému hrubému zacházení. Balení s hmotností mezi 23 kg a 45 kg se může považovat za materiál spadající do skupiny "přenosný jednou osobou". Tato balení jsou poněkud těžká na házení, ale dají se přenášet a shazovat z výšky odpovídající výšce ramen. „Pádový limit pro dvě osoby“ se může týkat rozsahu hmotností od 45 kg do 90 kg. Odpovídající pádová výška pro tento způsob manipulace může být výška pasu osoby. Následující rozsah hmotnosti je od 90 kg do 450 kg. Balení v tomto rozsahu by se měly manipulovat lehkými jeřáby nebo zdvižnými vozíky a mohou být vystaveny rázům vlivem nadměrného zvedání nebo spouštění. Nakonec: velmi těžká balení vážící více než 450 kg by se měla manipulovat těžšími dopravními zařízeními s odpovídající větší kvalifikací. Pády pro tento materiál by se měly realizovat z velmi malých výšek. Podobně velikost balení třídí druhy manipulací na manipulace jednou osobou, dvěma osobami, manipulace s lehkým materiálem, manipulace s těžkým materiálem s příslušnými výškami pádů. Tedy výšky pádů pro tyto zkoušky se odvozují z druhu manipulace, kterému je balení v rámci přepravního řetězce nejpravděpodobněji vystaveno. Druh manipulace závisí na velikosti a hmotnosti balení. Kromě výšky pádu, která se mění s velikostí a hmotností balení, je při manipulačních zkouškách dalším faktorem orientace balení při dopadu. Například malá balení s nízkou hmotností budou pravděpodobně vystavena při volném pádu dopadům na stěny, hrany a rohy balení. Větší a těžší balení manipulovaná jako lehký nebo těžký materiál budou pravděpodobně vystavena takovému druhu pádů, kdy jedna strana leží na podlaze a opačná strana padá, spodní část se otáčí. Použitelné výšky pádu založené na hmotnosti a rozměrech materiálu shrnuje tabulka 26.

266

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 20A TABULKA 26 – Zkoušky manipulačních a přepravních pádů Hmotnost zkoušeného Největší rozměr Viz objektu včetně obalu poznámcm kg ka Méně než 45 Přenosný < 91 1, 4 materiál >91 1, 4

45 až 90 včetně

90 až 450 včetně

Více než 450

Výška pádu cm

Počet pádů

122

Pád na každou stěnu, hranu a roh. Celkem 26 pádů.

76

< 91

1

76

>91

1

61

< 91

1

61

91 až 152

2

61

> 152 Bez omezení

2 3

61 46

Pád na každý roh. Celkem 8 pádů. Pád na každou spodní hranu a dno nebo lyžiny. Celkem 5 pádů.

POZNÁMKY k tabulce 26: 1 Zkoušený objekt musí být orientován tak, že přímka z těžiště zkoušeného objektu do bodu nárazu je kolmá na dopadovou plochu. 2 Nejdelší rozměr zkoušeného objektu musí být rovnoběžný s podlahou. Zkoušený objekt se musí podepřít na rohu jedné strany špalkem o výšce 0,125 m a na druhém konci téže hrany špalkem o výšce 0,30 m. Nejnižší protější strana zkoušeného objektu se musí zvedat do určené výšky v nejnižším nepodepřeném rohu a nechat volně spadnout. 3 Zkoušený objekt v normální poloze se musí podrobit následující zkoušce pádu bokem. Jestliže není normální přepravní poloha známa, zkoušený objekt se musí orientovat tak, že dva nejdelší rozměry jsou rovnoběžné s podlahou. Jedna hrana základny zkoušeného objektu se musí podložit špalkem o výšce 0,15 m. Protější hrana se musí zvedat do stanovené výšky a nechat volně spadnout. 4 26 pádů se může rozdělit mezi ne více než pět zkoušených objektů. 20.A.3 Postup II – Horizontální ráz

Zkouška horizontálním rázem je založena na měřeních síly a rychlosti nárazu pro materiál zdvihaný mostovým jeřábem. Materiál náležející do Postupu II má typicky vyšší hmotnost a může být balený nebo nebalený. Vliv balených položek by se mohl projevit v průběhu vykládky v zásobovacích místech nebo polních skladech. Podobně, nebalená položka může být vystavena horizontálním rázům během vykládky, přepravy nebo instalace. Směrnice pro zkoušku by měla stanovovat požadovanou rychlost nárazu, úhel, plochu a jakékoli zvláštní podmínky pro laboratorní simulaci. Jestliže postrádáte nějaké specifické informace k programu zkoušek, použijte nárazovou rychlost 2,5 m/s. Uskutečněte dva 90o kolmé nárazy na každou plochu materiálu, která by mohla být v provozu vystavena takovému působení. Výška pádu 32 cm se může použít v případech, kdy je přepravní pádová zkouška vhodnou alternativou.

267

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 20A 20.A.4 Postup III – Manipulace na pracovním stole

Článek 20.5.4 zkušebního postupu stanovuje typickou náročnost zkoušení pro manipulaci s materiálem na pracovním stole. Největší předpokládaný úhel pro údržbu a opravy je 45o nebo 10 cm výška hrany materiálu. Tato kritéria jsou pro zkoušku použitelná, pokud Směrnice pro zkoušku nestanovuje jinak.

268


21

METODA 415 – VÝBUCHOVÝ RÁZ OBSAH

21.1

Strana


21.1.1 Účel ...................................................................................................................................271 21.1.2 Použití ...................................................................................................................... 271 21.1.3 Omezení .................................................................................................................... 271 21.2


21.2.1 Úvod ......................................................................................................................... 271 21.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 274 21.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 276 21.2.4 Výběr postupů zkoušení............................................................................................ 276 21.2.5 Okolnosti výběru postupu .......................................................................................... 277 21.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 278

21.3.1 Všeobecná ustanovení................................................................................................ 278 21.3.2 Podmínky zkoušení – Doba trvání a modelování přechodné rázového spektra ….. 278 21.3.3 Konkrétní postupy – Osy zkoušení, doba trvání a počet rázových jevů ………….. 279 21.3.4 Pomocné hodnocení ……………………………………………………………….. 280 21.3.5 Izolační systém ……………………………………………………………………. 281 21.3.6 Zkoušení subsystémů …………………………………………………..………… 281 21.3.7 Uspořádání materiálu ……………………………………………………………… 281 21.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU…281


PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ.............................................................. 283

21.5.1 Tolerance a odhad úrovně zkoušení............................................................................283 21.5.2 Řízení …………………………………………………………................................... 284 21.5.3 Podmínky instalace zkoušeného objektu ……………………………………..…….. 284 21.5.4 Účinky zemské přitažlivosti ……………………………………………..………… 286 21.5.5 Příprava zkoušky ………………………………………………………….….……. 286 21.5.6 Postupy...................................................................................................................... 287 21.6


21.6.1 Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací ....................................................... .291 21.6.2 Postup II - Blízké pole se simulovanou konfigurací ................................................ .291 21.6.3 Postup III - Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením ............................ .291 269

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 21.6.4 Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem ...................................... .291 21.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY ............................................................. 291 Přílohy

Příloha 21A VÝBUCHOVÝ RÁZ – TECHNICKÝ NÁVOD ............................................. 294

270


Účelem této zkušební metody je reprodukovat účinky komplexních přechodných odezev o vysoké amplitudě a vysokém kmitočtu vznikající v systémech, subsystémech, součástech a celcích – dále nazývaných „materiál“ - během stanovených provozních podmínek při vystavení výbuchovým rázům z pyrotechnických výbušnin nebo ze střelivinou aktivovaných zařízení. 21.1.2 Použití

Tato metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat prostředí výbuchových rázů bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Doplňující technický návod je obsažen v odkazech a, b a v příloze 21A. AECTP-100 a 200 poskytují směrnici pro výběr zkušebního postupu pro prostředí výbuchového rázu. 21.1.3 Omezení

Vzhledem k vysoce účelové povaze výbuchových rázů, aplikujte je až po pečlivém zvážení informací obsažených v následujících odstavcích. Obecně není možné simulovat některý ze skutečných provozních prostředí výbuchových rázů, protože omezení daná přípravky a fyzikální omezení mohou zabránit uspokojivé aplikaci výbuchových rázů na zkoušený objekt. a.

b.

c. d. e. f.

Tato metoda nezahrnuje účinky rázů, kterým je materiál vystaven v důsledku nějakých mechanických rázů, přechodných vibrací, rázů při lodní přepravě nebo EMI. Pro tyto druhy rázů vyhledejte vhodné metody v tomto standardu. Tato metoda nezahrnuje vlivy, kterým jsou vystaveny roznětné systémy citlivé na rázy z výbušných zařízení. Rázové zkoušky bezpečnosti a funkce roznětek a jejich prvků se mohou provádět podle jiných vhodných národních nebo mezinárodních standardů výslovně zaměřených na zkoušení vlivů prostředí na roznětné systémy. Tato metoda nezahrnuje zvláštní ustanovení pro provádění zkoušek výbuchových rázů při vysokých nebo nízkých teplotách. Tato metoda není určena k aplikaci pro zkoušení kosmických dopravních prostředků s posádkou, viz odkaz b a přílohu 21A, odkaz I. Tato metoda se netýká druhotných účinků, jako jsou například indukovaná tlaková vlna, EMI a tepelné jevy. Tato metoda se netýká vlivů balistického rázu na materiál.

21.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ 21.2.1 Úvod

Vzhledem k vysoce jedinečné formě prostředí je úvodní diskuze určena k popsání prostředí. 21.2.1.1 Důvody pro zkoušení výbuchového rázu

Zkoušky výbuchového rázu zahrnující pyrotechnická, výbušná nebo střelivinou aktivovaná zařízení se provádějí:

271

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 a. pro stanovení míry jistoty, že materiál může konstrukčně a funkčně odolat málo častým rázovým vlivům způsobeným výbuchem výbušných zařízení na strukturálním uspořádání, ke kterému je materiál upevněn; b.

pro experimentální odhad úrovně křehkosti materiálu vztahující se k výbuchovému rázu, aby se mohly k ochraně strukturální a funkční integrity materiálu použít postupy tlumící rázy.

21.2.1.2 Definice výbuchového rázu

Pyroráz1 je často zmiňovaný jako „pyrotechnický ráz“. Pro účely tohoto dokumentu má iniciace výbušných zařízení za následek nějaký účinek, který je nazýván jako výbuchový ráz. Výbuchový ráz se týká lokalizované intenzivní mechanické přechodné odezvy způsobené výbuchem výbušných zařízení na přilehlé konstrukci. Řada zařízení je schopná přenášet intenzivní přechodné na materiál. Obecně je výbuchový ráz způsoben: (1) výbušným zařízením, nebo (2) střelivinou aktivovaným zařízením, uvolňujícím uloženou deformační energii a přímo spojeným s konstrukcí. Pro objasnění, střelivinou aktivované zařízení zahrnuje položky jako je například držák, který uvolňuje deformační energii způsobující strukturální odezvu větší než je odezva obdržená ze samotného výbuchu střeliviny. Zdroj buzení se může popsat, pokud jde o jejich prostorové rozložení, jako: bodové zdroje, liniové zdroje nebo kombinované bodové a liniové zdroje - viz příloha 21A, odkaz l. Bodové zdroje zahrnují výbušné šrouby, oddělovací matice, vytahovače a zasouvače čepů, odstřihovače šroubů a kabelů a pyrotechnicky aktivované technické systémy. Liniové zdroje zahrnují pružné lineární kumulativní nálože (FLSC), pomalu detonující bleskovice (MDF) a výbušná přenosová vedení. Kombinované bodové a liniové zdroje zahrnují páskové V-svorníky (Marmon). Zatížení z výbušných zařízení může být doprovázeno uvolněním strukturální deformační energie z konstrukčního předpětí mezi konstrukčními prvky nebo jejich nárazem v důsledku aktivace výbušných zařízení. Zkušební metoda se používá k hodnocení materiálu, který má být pravděpodobně vystaven během své životnosti jednomu nebo více výbuchovým rázům. Výbuchové rázy jsou vesměs omezeny na kmitočtový rozsah mezi 100 Hz a 1 000 000 Hz a mají dobu trvání od 50 mikrosekund do ne více než 20 milisekund. Amplitudy akcelerační odezvy na výbuchový ráz mohou být v rozsahu od 300 g do 300 000 g. Časový průběh akcelerační odezvy na výbuchový ráz obecně bude velmi oscilující a bude mít dobu náběhu blížící se k 10 mikrosekundám. Obecně vytváří výbuchové rázy v materiálu napěťové vlny, které vybudí materiál k odezvě do velmi vysokých kmitočtů s vlnovými délkami o velikosti řádově mikroelektronického čipu. Vzhledem k omezené změně rychlosti v konstrukci vyplývající z odpalování výbušných zařízení a k lokalizované povaze výbušných zařízení, nebudou běžně excitovány strukturální rezonance materiálu nižší než 500 Hz. Materiálová soustava bude podrobena velmi malým posunům s drobnými strukturálními poškozeními. Akcelerační prostředí výbuchového rázu v blízkosti materiálu bude obvykle silně závislé na uspořádání materiálu. Materiál nebo jeho části mohou být v blízkém nebo vzdáleném poli od výbušného zařízení; prostředí výbuchového rázu v blízkém poli je nejdrsnější, ve vzdáleném poli je nejslabší. 21.2.1.3 Vlastnosti výbuchového rázu

Výbuchový ráz je fyzikální jev charakterizovaný celkovou materiálovou a mechanickou odezvou v bodech konstrukce. Výbušné zařízení vytváří extrémní lokální tlak 1

Poznámka: V originálu „pyroshock“; v textu ČOS je místo v češtině nepoužívaného pojmu „pyroráz“ nebo pojmu s užším významem „pyrotechnický ráz“ pojem „pyroshock“ překládán jako „výbuchový ráz“.

272

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 s možným vyzařováním tepla a elektromagnetickým vyzařováním v bodech nebo podél nějaké přímky. Tento extrémní lokální tlak vytváří téměř okamžité generování lokálních nelineárních deformací materiálu o velké amplitudě doprovázených přenosem napěťových vln o velké amplitudě a vysokém kmitočtu, které vytváří odezvu s velkým zrychlením, nízkou rychlostí a krátkého trvání dále od bodového nebo liniového zdroje. Vlastnosti výbuchového rázu jsou: a.

b. c. d. e. f. g.

h. i. j.

poblíž zdroje napěťové vlny v konstrukci způsobené rychlým přenosem napětí v materiálu, nelineární materiálové pole, které se rozšiřuje do blízkého pole a mimo něj; vysoké kmitočty 100 Hz - 1 000 000 Hz a značně širokopásmový kmitočtový vstup; vysoké zrychlení 300 g – 300 000 g s nízkou strukturální rychlostí a výchylkou odezvy; krátká doba trvání, typicky < 20 milisekund; vysoká zbytková strukturální akcelerační odezva (po výbuchovém jevu); bodový nebo přímkový vstupní zdroj, který je vysoce lokalizovaný; velmi vysoká impedance strukturálního řídicího bodu P/v, kde P je velká síla nebo tlak výbuchu a v je malá strukturální rychlost. U zdroje může být impedance podstatně menší, jestliže je rychlost materiálových částic velká; časové průběhy odezev vzdálenějších od zdroje jsou přirozeně vysoce náhodné, tj. s malou opakovatelností, a jsou velmi závislé na detailech uspořádání; odezva v bodech na konstrukci je značně ovlivněna nespojitostmi konstrukce; strukturální odezva z ionizace plynů při výbuchových jevech může být doprovázena značným vyzařováním tepla a elektromagnetické energie.

21.2.1.4 Třídění výbuchových rázů podle intenzity

Povaha odezvy na výbuchové rázy naznačuje, že materiál nebo jeho konstrukční prvky se mohou třídit podle umístění v „blízkém poli“ nebo „vzdáleném poli“ vzhledem k výbušnému zařízení. Pojmy „blízké pole“ a „vzdálené pole“ se vztahují k intenzitě rázů v bodě odezvy a intenzita je obvykle neznámá funkce vzdálenosti od zdroje a strukturální konfigurace mezi zdrojem a bodem odezvy. a.

b.

Blízké pole. V blízkém poli výbušného zařízení je odezva určována účinky šíření napěťové vlny v konstrukci materiálu. Materiál nebo nějaká část materiálu je v blízkém poli nějakého silného výbušného zařízení, jestliže je ve vzdálenosti do 15 cm od místa výbuchu zařízení nebo jeho části v případě vedené nálože. Pokud do konstrukce nezasahují žádné trhliny, dá se předpokládat, že materiál podstoupí vrcholová zrychlení více než 5 000 g a podstatnou spektrální kapacitu přes 100 000 Hz. Blízké pole méně silných výbušných zařízení se může uvažovat v rámci 7,5 cm od místa výbuchu zařízení nebo jeho části, s následnou redukcí ve vrcholových úrovních zrychlení a spektrálních úrovních. Vzdálené pole. Ve vzdáleném poli výbušného zařízení je odezva výbuchového rázu určována kombinací účinků šíření napěťové vlny a účinků strukturální rezonanční odezvy. Materiál nebo nějaká jeho část je ve vzdáleném poli nějakého silného výbušného zařízení, jestliže je ve vzdálenosti větší než 15 cm od místa výbuchu zařízení nebo jeho části, v případě vedené nálože. Pokud do konstrukce nezasahují žádné trhliny, dá se předpokládat, že materiál podstoupí vrcholová zrychlení mezi 1 000 g a 5 000 g a podstatnou spektrální kapacitu přes 10 000 Hz. Vzdálené pole méně silných výbušných zařízení se může uvažovat ve vzdálenosti 273

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 větší než 7,5 cm od místa výbuchu zařízení nebo jeho části, s následnou redukcí ve vrcholových úrovních zrychlení a spektrálních úrovních. V případě potřeby je vzdálené pole výbušného zařízení charakterizováno výše uvedenými účinky mechanické strukturální rezonanční odezvy. Pokud do konstrukce nezasahují žádné trhliny, dá se předpokládat, že materiál podstoupí vrcholová zrychlení nižší než 1 000 g a většinu spektrální kapacity do 10 000 Hz. 21.2.1.5 Vlivy prostředí

Následující pojednání není určené k tomu, aby zahrnovalo vše, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, když je materiál vystaven výbuchovému rázu. Obecně má výbuchový ráz potenciál k vytváření nepříznivých účinků na veškerou elektroniku. Úroveň nepříznivých účinků narůstá s úrovní a dobou trvání výbuchového rázu, a klesá s nárůstem vzdálenosti od výbušného zařízení. Doba trvání výbuchového rázu, který vytváří v materiálu napěťové vlny s vlnovou délkou odpovídající vlnové délce přirozeného kmitočtu mikroelektronických součástek uvnitř materiálu bude zvyšovat nepříznivé účinky. Obecně konstrukční uspořádání přenáší pružné vlny a není ovlivněno výbuchovým rázem. Příklady problémů spojených s výbuchovým rázem zahrnují: a. b. c.

d.

závady materiálu jako důsledek zničení strukturální integrity mikroelektronických součástek; závady materiálu jako důsledek přenosu vibrací; závady materiálu jako důsledek chybové funkce nebo poškození obvodové desky a selhání elektronických konektorů; příležitostně mohou nečistoty vymetené výbuchovým rázem na obvodové desce způsobit krátké spojení; závady materiálu jako důsledek trhlin a lomů na krystalických, keramických, epoxidových nebo skleněných povlacích.


Tento oddíl poskytuje podklad a návod pro využití údajů naměřených při zkoušení výbuchového rázu a komentář pro případy, ve kterých nejsou měřené údaje k dispozici. Pro výbuchový ráz jsou výbušná zařízení navrhována do celkové konfigurace materiálu a musí fungovat pro specifické účely. V tomto případě je jednodušší získat měřené údaje během takových příležitostí jako je laboratorní vývoj. V případě potřeby mohou být naměřené údaje o výbuchovém rázu snadno dostupné a měly by být zpracovány a použity k největšímu možnému rozšíření Směrnice pro zkoušku. 21.2.2.1 Měřené údaje o výbuchovém rázu jsou dostupné

a.

Jestliže jsou naměřené údaje dostupné, mohou se data zpracovávat s využitím spektra rázové odezvy (SRS), Fourierova spektra (FS) nebo spektrální hustoty energie (ESD). Pro technické a historické účely se SRS stalo standardem pro zpracování měřených dat. V následující diskuzi se předpokládá, že SRS je nástroj pro zpracování. Obecně je hlavní zájmovou veličinou maximax SRS spektrum, neomezené zrychlení nebo pseudorychlost. Stanovte SRS požadované pro zkoušku z analýzy časového průběhu měřeného zrychlení prostředí. Po pečlivém vymezení dat se ujistěte, že v časových průbězích amplitudy nejsou žádné anomálie a vypočtěte SRS. Příloha 21A, odkaz f poskytuje informaci pokud jde o vymezování údajů o výbuchovém rázu. Analýzy se budou provádět pro Q = 10 v posloupnosti přirozených kmitočtů v intervalech nejméně 1/6 oktávy a ne s větším rozlišením než 1/12 oktávy, odstup kroků

274

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 nejméně 100 Hz až do 20 000 Hz a nepřekročí 100 000 Hz. Když je dostupný dostačující počet typických rázových spekter, využijte vhodnou statistickou metodu, obecně obalování, ke stanovení požadovaného zkušebního spektra. Metoda 417, příloha 23D popisuje statistické metody.

b.

c.

Parametrická statistika se může využít, jestliže se data mohou předvést jako dostatečně vhodná pro předpokládané základní pravděpodobností rozložení. Například úroveň zkoušení se může založit na maximálním předvídaném prostředí stanoveném jako totožné nebo větší než 95percentilní úroveň v nejméně 50 % času, to je pojetí tolerančního intervalu. Pokud se může zformátovat normální nebo logaritmickonormální rozložení, Metoda 417, příloha 23D, odvozená z přílohy 21A, odkaz g, poskytuje metodu pro kalkulaci úrovně zkoušení. Jestliže nejsou k dispozici dostatečná data pro statistickou analýzu, použijte nějaké navýšení přes maximum z dostupných spektrálních dat k zohlednění variability prostředí a vytvořte zkušební spektrum. Navýšení je založeno na odborných posudcích a mělo by se podpořit zdůvodněním pro posouzení. Je často výhodné obalit SRS výpočtem maximax spekter přes vzorová spektra a přidáním + 6 dB růstové rezervy k maximax obálce SRS. Při využití zkoušky výbuchového rázu stanovte z časového průběhu dobu trvání efektivních přechodných Te. Pro všechny postupy časový průběh amplitudy výbuchového rázu použitý pro analýzy SRS bude mít trvání Te. Navíc měřená data se budou shromažďovat pro trvání Te před výbuchovým rázem a trvání Te po výbuchovém rázu pro následné analýzy. Obecně každá jednotlivá osa ze tří kolmých os bude mít přibližně stejné rázové zkušební SRS a průměrnou účinnou dobu trvání jako důsledek všesměrových vlastností výbuchového rázu v Postupu I a Postupu II. Pro Postup III se může tvar rázového zkušebního SRS měnit s osami. Při použití Postupu IV se musí použít metoda rázového buzení složených přechodných SRS. Klasické impulzní tvary rázu nejsou přijatelnou náhradou za žádný zkušební postup založený na SRS.

21.2.2.2 Měřené údaje o výbuchovém rázu nejsou dostupné

Jestliže není dostupná žádná databáze pro konkrétní uspořádání, zkoušející se musí při předepisování výbuchové zkoušky spolehnout na konfigurační podobnost a jakékoli přidružené měřené údaje. Vzhledem k citlivosti výbuchového rázu na uspořádání soustavy a široké proměnlivosti obsažené v měřeních výbuchových rázů, musí zkoušející postupovat opatrně. Jako základní návod pro zkoušení výbuchových rázů poskytuje obrázek 74 odhady SRS pro čtyři typické aplikace výbušných zařízení s bodovým zdrojem ve vzdušném prostoru. Obrázek 75 podává informace o útlumu vrcholů SRS a rampy SRS se vzdáleností od zdroje pro bodové zdroje z obrázku 74. Informace na obrázku 74 a na obrázku 75 pocházejí z přílohy 21A, odkaz n. Odkaz n také doporučuje, aby útlum vrcholu SRS přes spoje se bral pro každý spoj 40 %, až do tří spojů a aby zde nebyl žádný útlum rampy SRS. Obrázek 76 poskytuje stupeň útlumu časového průběhu vrcholové odezvy jako funkce vzdálenosti přenosové cesty rázu od zdroje pro sedm konstrukčních uspořádání pro vzdušný prostor. Tyto informace jsou shrnutím z přílohy 21A, odkaz o. Zákon podobnosti SES nebo zákon podobnosti RLDS mohou poskytovat návod - viz článek 21.3.2.2. Ve většině případů jsou buď Postup II nebo Postup III optimálními postupy pro zkoušení s minimálním rizikem ať už nedostatečného prozkoušení nebo nadměrného zkoušení. Jestliže Postup I není volitelnou možností, musí zkoušející opatrně postoupit k postupu II nebo Postupu III podle směrnic pro každou tuto metodu. Další užitečné informace týkající se zkušebních 275

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 postupů obsahuje odkaz a. Ve skutečnosti se zkušební přechodová považuje za vyhovující, pokud je SRS totožné nebo větší než stanovený požadavek na SRS přes minimální kmitočtový rozsah 100 Hz až 20 000 Hz a doba trvání zkušební přechodové je v rámci 20 % z doby trvání normální odezvy výbuchového rázu pro ostatní uspořádání. 21.2.3 Posloupnost

Výbuchový ráz obvykle působí těsně u konce životního cyklu, s výjimkou případů uvedených v Profilu životního cyklu. Normálně plánujte zkoušky výbuchového rázu na závěr posloupnosti zkoušek, ledaže by materiál musel být konstruován k tomu, aby odolal mimořádně vysokým úrovním výbuchových rázů, u nichž se vibrace a další rázová prostředí považují za jmenovitá. Zkoušky výbuchového rázu se mohou považovat za nezávislé na ostatních zkouškách vzhledem k jejich jednoznačně a přesně vymezené povaze a důvody pro provádění zkoušek kombinovaným prostředím budou vzácné. Je dobrou praxí vystavit jednotlivý zkoušený objekt postupně všem příslušným podmínkám prostředí, jestliže nezávislost ostatních zkoušek se nedá přesvědčivě zdůvodnit. Kromě toho provádějte zkoušky při okolní teplotě v místě zkoušení, pokud není stanoveno jinak nebo pokud zde není důvod se domnívat, že buď vysoká nebo nízká provozní teplota může zvýšit úroveň prostředí výbuchového rázu. Tato metoda nezahrnuje poučení souvisící s posloupností zkoušek pro neplánovaná přerušení zkoušky v důsledku selhání výbušného zařízení nebo mechanického zkušebního zařízení v případech, kdy se výbuchový ráz simuluje mechanicky. Obecně platí, že při selhání výbušného zařízení nebo při přerušeních, které se vyskytnou během mechanického rázového impulzu, je třeba opakovat tento rázový impulz. Je nutné věnovat pozornost tomu, aby napětí vyvolaná přerušeným rázovým impulzem neznehodnotila výsledky následných zkoušek. Především zkontrolujte funkčnost materiálu a prověřte celkovou integritu materiálu, aby se zajistila stejná integrita jako před zkouškou. Zaznamenejte a analyzujte údaje o tomto přerušení předtím, než budete pokračovat v realizaci programu zkoušek. 21.2.4 Výběr postupů zkoušení

Výběr zkušebního postupu je určován mnoha činiteli včetně provozního prostředí a druhu materiálu. O těchto a dalších činitelích se pojednává ve všeobecných požadavcích AECTP-100 a v definici prostředí v AECTP-240. Tato metoda zahrnuje čtyři zkušební postupy. 21.2.4.1 Postup I – Blízké pole se skutečnou konfigurací

Reprodukování výbuchových rázů pro prostředí blízkého pole s použitím skutečného materiálu a přiřazeného výbušného zařízení v provozním uspořádání (Postup I) je určeno ke zkoušení materiálu včetně mechanického, elektrického, hydraulického a elektronického, v provozním režimu a ve skutečném uspořádání. Fyzická návaznost zkoušeného objektu a výbušného zařízení se udržuje v laboratorní zkoušce. Při Postupu I je materiál nebo některá jeho část umístěna v blízkém poli výbušného zařízení (výbušných zařízení). 21. 2.4.2 Postup II – Blízké pole se simulovanou konfigurací

Reprodukování výbuchových rázů pro prostředí blízkého pole s použitím skutečného materiálu, ale s přiřazeným výbušným zařízením izolovaným od zkoušeného objektu (Postup II) je určeno ke zkoušení včetně mechanického, elektrického, hydraulického a elektronického, v provozním režimu, ale se simulovaným konstrukčním uspořádáním. Obvykle to bude minimalizovat náklady na zkoušení, protože bude poškozeno méně uspořádání materiálu a/nebo platforem spojených se zkoušeným objektem. Zkušební sestava se může použít pro

276

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 opakované zkoušky při měnících se úrovních. Měl by se využít každý pokus uplatnit tento postup pro reprodukování skutečné platformy nebo konstrukčního uspořádání materiálu prostřednictvím skutečné zkoušky. Jestliže by to bylo příliš nákladné nebo nepraktické, použijte modelované zkoušky s ohledem na detaily uspořádání v procesu modelování. Především – pro zkoušku je potřebná pouze ta část konstrukce, na kterou se přímo působí, při jejím provádění se může předpokládat, že zbytek konstrukce nebude mít vliv na materiálovou odezvu. V případě potřeby se pro zkoušení materiálu mohou využít zvláštní výbušná zařízení, jako jsou například rovná ocelová deska, k níž je připevněn materiál a pyrotechnická nálož je připojená. Při Postupu II se předpokládá, že materiál nebo některá jeho část je umístěna v blízkém poli výbušného zařízení (výbušných zařízení). 21.2.4.3 Postup III – Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením

Postup III je reprodukování výbuchového rázu pro prostředí vzdáleného pole s mechanickým zařízením simulujícím amplitudy vrcholového zrychlení výbuchového rázu a kmitočtový obsah. Výbuchový ráz se může aplikovat použitím konvenční amplitudy velkého zrychlení nebo zařízení pro frekvenční buzení. Odkaz a poskytuje popis zařízení pro rázový vstup, jejich výhod a omezení. Postup III typicky vylučuje elektrodynamické budiče vzhledem k jejich omezenému kmitočtovému rozsahu. V Postupu III se předpokládá, že všechny části materiálu leží ve vzdáleném poli výbušného (výbušných) zařízení. 21.2.4.4 Postup IV – Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem

Postup IV je reprodukování výbuchového rázu pro prostředí vzdáleného pole s použitím elektrodynamického budiče pro simulaci poměrně nízkých kmitočtů strukturálních rezonantních odezev na výbušné zařízení. Ve všech případech je nezbytné s pomocí provozních měření ověřit, že simulace využívající budič je typická pro samotnou rezonantní odezvu platformy. V Postupu IV se předpokládá, že všechny části materiálu leží ve vzdáleném poli výbušného (výbušných) zařízení. Samotný materiál je vystaven rezonantní odezvě konstrukční platformy. 21.2.5 Okolnosti výběru postupu

Na základě požadavků na výsledky zkoušky stanovte, který zkušební postup je vhodný. Zaznamenejte jakékoli strukturální nespojitosti, které mohou posloužit ke zmírnění účinků výbuchového rázu na materiál a zvolte postup založený na skutečném provozním uspořádání materiálu. V některých případech bude výběr postupu ovlivněn uskutečnitelností zkoušky. Zvažte všechna prostředí výbuchových rázů, očekávaná během životního cyklu materiálu, a to jak v logistických, tak v provozních režimech. V každém případě jedna zkouška bude považovaná za dostačující pro odzkoušení přes celou amplitudu a celý kmitočtový rozsah expozice materiálu. Nerozbíjejte měřenou nebo očekávanou odezvu na výbuchový ráz do jednotlivých amplitud nebo kmitočtových rozsahů a aplikujte na každou jednotlivou amplitudu nebo kmitočtový rozsah odlišné zkušební metody. Při výběru postupu zvažte následující: a.

b.

Provozní účel materiálu. Z dokumentů, obsahujících požadavky na materiál, vymezte, jaké funkce má materiál vykonávat buď během nebo po expozici prostředím výbuchového rázu. Umístění ve vztahu k výbušnému zařízení. Stanovte, zda je materiál nebo jeho část umístěn v blízkém nebo vzdáleném poli výbušného zařízení – viz definici v článku 21.2.1.4.

277

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Jestliže je materiál nebo jeho část umístěna v blízkém poli výbušného zařízení, bez izolování od materiálu a jestliže neexistují žádná měřená provozní data, aplikujte pouze Postup I nebo II. Jestliže je materiál umístěn v blízkém poli výbušného zařízení a měřená provozní data existují, aplikujte Postup III, pokud zpracovávaná data podporují amplitudovou a kmitočtovou kapacitu zkušebních zařízení. Jestliže je materiál umístěn ve vzdáleném poli a je vystaven výhradně strukturální odezvě, aplikujte Postup IV, pokud zpracovávaná data podporují rychlost, výchylku a kmitočtový rozsah elektrodynamického budiče. Jestliže data nepodporují omezení elektrodynamického budiče, aplikujte Postup III. c. Provozní účel. Zkušební data požadují, aby se stanovilo, zda provozní účel materiálu byl splněn. 21.3 NÁROČNOSTI 21.3.1 Všeobecná ustanovení

Pokud je to účelné, úrovně a doba trvání zkoušení budou přizpůsobeny nebo stanoveny s využitím projektovaných profilů provozního použití a dalších významných údajů. Případy výbuchových rázů jsou navrhovány do celkového uspořádání materiálu s dobře vymezenou posloupností výskytu. Pokud nejsou měřené údaje dostupné, podívejte se na přílohu 21A nebo na poskytované odkazy. Veškeré informace by se měly používat ve spojení s příslušnými informacemi uvedenými v AECTP-240. Jakmile budete mít na základě dokumentů stanovujících požadavky na materiál a na základě procesu přizpůsobení vybraný jeden ze čtyř postupů výbuchového rázu; dokončete proces přizpůsobení identifikováním příslušných úrovní parametrů, vhodných podmínek zkoušení a zkušebních metod použitelných pro tento postup. U zkoušení výbuchového rázu věnujte mimořádnou péči zvažování detailů v procesu přizpůsobení. Založte tyto volby na dokumentech, stanovujících požadavky na materiál, na LCEP, na dokumentaci o provozním prostředí a na informacích týkajících se tohoto postupu. Při výběru úrovní zkoušení berte ohled na následující. 21.3.2 Podmínky zkoušení – Doba trvání a modelování přechodového rázového spektra

SRS a účinné trvání přechodné Te odvoďte z měření provozního prostředí materiálu nebo, pokud je to k dispozici, z dynamicky modelovaných měření podobného prostředí. Vzhledem k průvodnímu velmi vysokému stupni nahodilostí spojených s odezvou na výbuchový ráz, musí se věnovat mimořádná pozornost dynamickému modelování podobných jevů. U výbuchových rázů existují dva známé zákony podobnosti pro použití s odezvou z výbuchového rázu, které mohou být užitečné, jestliže se využívají opatrně – viz odkaz b a příloha 21A, odkaz l. 21.3.2.1 Modelování zdrojové energie výbuchového rázu (SES)

První zákon podobnosti je Modelování zdrojové energie (SES), kde se SRS proměřuje ve všech kmitočtech podílem celkového uvolňování energie ze dvou různých zařízení. Pro Er a En jako celkové energie ve dvou výbuchových rázových zařízeních je vztah mezi upravenými úrovněmi SRS v daném přirozeném kmitočtu fn, a vzdálenosti D1 dán následujícím výrazem: SRS n  f n E n  D1   SRS r  f n E r  D1 

En Er

278

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Při použití tohoto vztahu se předpokládá, že buď nárůst nebo pokles celkové energie výbuchových rázových zařízení se bude propojovat do konstrukce přesně stejným způsobem. Nadměrná energie z jednoho zařízení přejde do konstrukce na rozdíl od energie rozptýlené nějakým jiným způsobem, například vzduchem. 21.3.2.2 Distanční modelování odezvy výbuchového rázu (RLDS)

Druhý zákon podobnosti je Lokační distanční modelování odezvy (RLDS), kde se SRS modeluje ve všech kmitočtech pomocí empiricky odvozené funkce vzdálenosti mezi dvěma zdroji. Pro D1 a D2 jako vzdálenosti od výbuchového rázového zařízení je vztah mezi upravenými úrovněmi SRS při daném přirozeném kmitočtu fn dán následujícím výrazem:







0 ,105 SRS  f n D2   SRS  f n D1 exp  8  10  4 f n2, 4 f n  D2  D1 

Při využívání tohoto vztahu se předpokládá, že D1 a D2 lze snadno definovat jako v případě výbuchového zařízení s bodovým zdrojem. Obrázek 73 z odkazu b zobrazuje poměr SRS(fn|D2) k SRS(fn|D1) jako funkci přirozeného kmitočtu fn, pro vybrané úrovně členu (D2 - D1). Z tohoto grafu je jasné, že jakmile přirozený kmitočet stoupá, je výrazný pokles v poměru pro určité (D2 - D1) > 0, a jakmile (D2 - D1) vzrůstá, útlum se stává podstatným. Pokud se tento modelový vztah použije pro předpověď mezi dvěma uspořádáními, velmi se spoléhá na (1) podobnost uspořádání a na (2) podobnost druhu výbuchového zařízení. Odkaz 1 v příloze 21A a příklad uvedený v tomto odkazu se doporučuje konzultovat předtím, než se tento modelový vztah aplikuje. 21.3.3 Konkrétní postupy – Osy zkoušení, doba trvání a počet rázových jevů 21.3.3.1 Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací

Pro Postup I podrobte zkoušený objekt dostatečnému počtu přiměřených rázů tak, aby se splnily stanovené podmínky zkoušení. Mohou se využít následující směrnice. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům pouze zřídka, proveďte jeden ráz pro každé podmínky příslušného prostředí. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům častěji, a existuje málo dostupných dat pro zdůvodnění počtu výbuchových rázů, aplikujte tři nebo více rázů v podmínkách každého prostředí, založeného na očekávaném provozním použití. Přiměřený zkušební ráz pro každou osu je jeden, který dává nějaké SRS, jenž je totožné nebo větší než požadované zkušební SRS přes stanovené kmitočtové pásmo, pokud použijeme pro časový průběh zkušebního rázu dobu trvání na stanovené úrovni Te a pokud účinná doba trvání rázu je v rámci 20 % ze stanovené úrovně Te. Určete SRS pro Q = 10 a pro alespoň 1/6-oktávové kmitočtové intervaly. Účelem zkoušky je přezkoušet fyzikální a funkční integritu materiálu ve skutečném uspořádání v blízkém poli výbuchového rázového zařízení. 21.3.3.2 Postup II – Blízké pole se simulovanou konfigurací

Pro Postup II podrobte zkoušený objekt dostatečnému počtu přiměřených rázů tak, aby se splnily stanovené podmínky zkoušení. Mohou se využít následující směrnice. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům pouze zřídka, proveďte jeden ráz pro každé podmínky příslušného prostředí. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům častěji, a existuje málo dostupných dat pro zdůvodnění počtu výbuchových rázů, aplikujte tři nebo více rázů v podmínkách každého prostředí, založeného na očekávaném provozním použití. Přiměřený zkušební ráz pro každou osu je jeden, který dává nějaké SRS, jenž je totožné nebo větší než požadované zkušební spektrum přes stanovené kmitočtové pásmo, pokud použijeme pro časový průběh zkušebního rázu dobu trvání na 279

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 stanovené úrovni Te a pokud účinná doba trvání rázu je v rámci 20 % ze stanovené úrovně Te.Určete maximax SRS pro Q = 10 a pro alespoň 1/6-oktávové kmitočtové intervaly. Účelem zkoušky je přezkoušet fyzikální a funkční integritu materiálu v simulovaném pyrotechnickém uspořádání v blízkém poli výbuchového rázového zařízení. 21.3.3.3 Postup III - Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením

Pro Postup III podrobte zkoušený objekt dostatečnému počtu přiměřených rázů tak, aby se splnily stanovené podmínky zkoušení. Mohou se využít následující směrnice. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům pouze zřídka, proveďte jeden ráz pro každé podmínky příslušného prostředí. Pro materiál, který bude pravděpodobně daným výbuchovým jevům vystaven častěji, a existuje málo dostupných dat pro zdůvodnění počtu výbuchových rázů, aplikujte tři nebo více rázů v podmínkách každého prostředí, založeného na očekávaném provozním použití. Zkušební požadavky na měřenou odezvu lze uspokojit podél více než jedné osy s jednoduchým uspořádáním rázové zkoušky. Proto tedy je možné si představit, že nejméně tři opakování zkušebního rázu vyhoví požadavkům pro všechny směry všech tří ortogonálních os. Při druhé krajnosti se požaduje celkem devět rázů, jestliže každý ráz vyhoví pouze zkušebním požadavkům v jednom směru jedné osy. Pokud se požadované spektrum zkoušení uspokojí současně ve všech směrech, opakování tří rázů požadavkům zkoušky vyhoví. Jestliže požadavek může být uspokojen pouze v jednom směru, je povoleno změnit uspořádání zkoušky a využít tři dodatečné rázy ke splnění spektrálního požadavku v dalším směru. Přiměřený zkušební ráz je jeden, který dává nějaké SRS, jenž je totožné nebo větší než požadované zkušební spektrum přes stanovené kmitočtové pásmo. Určete maximax SRS pro Q = 10 a pro alespoň 1/6-oktávové kmitočtové intervaly. Účelem zkoušky by mělo být přezkoušet fyzikální a funkční integritu systému při pyrotechnickém rázu ve vzdáleném poli výbuchového rázového zařízení. 21.3.3.4 Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem

Pro Postup IV podrobte zkoušený objekt dostatečnému počtu přiměřených rázů tak, aby se splnily stanovené podmínky zkoušení. Mohou se využít následující směrnice. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům pouze zřídka, proveďte jeden ráz pro každé podmínky příslušného prostředí. Pro materiál, který bude pravděpodobně vystaven daným výbuchovým jevům častěji, a existuje málo dostupných dat pro zdůvodnění počtu výbuchových rázů, aplikujte tři nebo více rázů v podmínkách každého prostředí, založeného na očekávaném provozním použití. Měřená odezva nebude všesměrová. Pro Postup IV se to může povolit, ale je vysoce nepravděpodobné současně plnit zkušební požadavky podél více než jedné osy s jednoduchým uspořádáním rázové zkoušky. Proto tedy je možné si představit, že nejméně tři opakování zkušebního rázu vyhoví požadavkům pro všechny směry všech tří ortogonálních os. Při druhé krajnosti se požaduje celkem devět rázů, jestliže každý ráz vyhoví pouze zkušebním požadavkům v jednom směru jedné osy. Pokud se požadované spektrum zkoušení může uspokojit současně ve všech směrech, opakování tří rázů požadavkům zkoušky vyhoví. Jestliže požadavek může být uspokojen pouze v jednom směru, je povoleno změnit uspořádání zkoušky a využít tři dodatečné rázy ke splnění spektrálního požadavku v dalším směru. Přiměřený zkušební ráz je jeden, který dává nějaké SRS, jenž je totožné nebo větší než požadované zkušební spektrum přes stanovené kmitočtové pásmo. Určete maximax SRS pro Q = 10 a pro alespoň 1/6-oktávové kmitočtové intervaly. Účelem zkoušky by mělo být přezkoušet fyzikální a funkční integritu systému při výbuchovém rázu, kde nízkofrekvenční strukturální odezva platformy je primárním vstupem do materiálu.

280

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 21.3.4 Pomocné hodnocení

Je třeba poznamenat, že vybraný postup zkoušení nemůže poskytnout dostačující simulaci úplného prostředí a v důsledku toho mohou být pro doplnění výsledků zkoušky nezbytné nějaké pomocné hodnocení. V případě výbuchového rázu to může být obtížné, protože metodika předvídání pro toto prostředí je v plenkách. Existující metodika předvídání je založena v první řadě na výsledcích empirických zkoušek s několika náležitými analytickými modely. 21.3.5 Izolační systém

Materiál určený pro použití s protirázovými izolačními systémy nebo ve speciálním konstrukčním izolačním uspořádání se doporučuje normálně zkoušet s izolátory nebo tlumiči rázů na svém místě nebo ve speciálním konstrukčním izolačním uspořádání. Zkoušený objekt se doporučuje zkoušet bez izolátorů, jestliže provádění zkoušek výbuchového rázu s příslušnými izolátory není účelné, nebo jestliže vysokofrekvenční dynamické charakteristiky instalace materiálu jsou vysoce proměnlivé. Další možnost je zkoušet zkoušený objekt v konstrukčním uspořádání při upravené náročnosti stanovené ve Směrnici pro zkoušku. Určování upravené náročnosti je problematický postup, jestliže není uspořádání materiálu velmi standardní a zákony podobnosti se nedají použít. 21.3.6 Zkoušení subsystémů

Pokud je to stanoveno ve Směrnici pro zkoušku, subsystémy materiálu se mohou zkoušet odděleně a mohou být vystaveny různým úrovním výbuchových rázů. Jestliže je zvolen tento postup, mimořádná pozornost se musí věnovat správnému definování hraničních podmínek subsystému vzhledem k citlivosti úrovní výbuchového rázu na upevňovací body na hranicích subsystému. 21.3.7 Uspořádání materiálu

Uspořádejte zkoušený objekt pro zkoušku výbuchového rázu tak, jak se předpokládá v provozních podmínkách a věnujte zvláštní pozornost detailům montáže materiálu k platformě. Proměnlivost odezvy výbuchového rázu je obzvlášť citlivá na detaily uspořádání materiálu a platformy. 21.4


21.4.1

Povinné

21.4.1.1 Před zkouškou

Následující informace se požadují pro správné provedení zkoušky výbuchového rázu. Všeobecné informace: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; druh zkoušky: vývojová, schvalovací atd.; zda má být zkoušený objekt během zkoušky v provozu nebo ne; podmínky balení, je-li to vhodné; prováděná provozní ověření, kdy provádět (je-li to vhodné); strategie řízení; stanovení kritérií závad. 281

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Konkrétně pro tuto metodu: (1) Zkušební sestava (uspořádání zkoušený objekt/platforma) – její podrobné uspořádání včetně: (a.) umístění výbuchového zařízení; (b.) umístění materiálu vzhledem k výbuchovému zařízení; (c.) strukturální přenosové cesty mezi výbuchovým zařízením a materiálem a každého obecného vazebního uspořádání mezi výbuchovým zařízením a platformou a mezi platformou a materiálem včetně stanovení konstrukčních míst připojení; (d.) vzdálenosti nejbližších částí materiálu k výbuchovému zařízení. (2) Výbuchové prostředí včetně: (a.) druhu výbuchového zařízení; (b.) velikosti nálože výbuchového zařízení - jestliže je nálož relevantní; (c.) akumulované energie vnitřních sil v základních zařízení - jestliže působí nábojový jev; (d.) prostředků pro iniciaci výbuchového zařízení; (e.) očekávaných EMI nebo teplotních působení. (3) Doba trvání výbuchového rázu, pokud se používá Postup III nebo Postup IV nebo velikost a rozložení nálože výbuchového zařízení, pokud se používá Postup I nebo Postup II. (4) Obecné uspořádání materiálu včetně měřicích bodů na materiálu nebo poblíž něj. 21.4.1.2 Během zkoušky

Pro účely vyhodnocení zkoušky zaznamenejte odchylky od plánovaných nebo předběžných postupů nebo od úrovní parametrů, včetně každé procedurální odchylky, která se vyskytne. 21.4.1.3 Po zkoušce

Po zkoušce zaznamenejte následující informace. Obecné: Informace dříve uvedené. Konkrétně u této metody: (1) předchozí metody zkoušení, kterým byl konkrétní zkušební objekt vystaven; (2) doba trvání každé expozice nebo počet konkrétních expozic; (3) každý neobvyklý jev v naměřených údajích, např. vysoká úroveň šumu přístrojů atd.; (4) stav zkoušeného objektu při každé vizuální kontrole; (5) úrovně zkoušení s pomocnou analýzou měření; (6) výsledky provozních ověření. 21.4.2 Jsou-li požadované

Počet současných tolerancí zkoušeného materiálu, jestliže se liší od tolerancí v čl. 21.5.1.

282



21.5.1 Tolerance a odhad úrovně zkoušení

Dále jsou uvedeny směrnice pro zkušební tolerance výbuchového rázu pro čtyři postupy. Veškeré tolerance jsou stanoveny na maximax zrychlení SRS. Jakékoli tolerance určené na pseudorychlost SRS musí být odvozeny z tolerancí na maximax zrychlení SRS a musí být shodné s těmito tolerancemi. Zkušební tolerance se stanovují pokud jde o tolerance jednotlivých měření. Pro jakoukoli řadu měření definovanou z hlediska "zóny" (viz příloha 21A, odkaz g) může být tolerance stanovena z hlediska průměru měření v rámci "zóny". Je třeba poznamenat, že jakkoli to je ve skutečnosti uvolnění z tolerancí jednotlivého měření a že jednotlivá měření mohou být podstatně mimo tolerance, i když průměr je v rámci tolerance. Obecně při stanovování zkušebních tolerancí založeném na zprůměrování více než dvou měření uvnitř zóny, nemělo by toleranční pásmo překročit 95/50 horní hranice jednostranné normální tolerance vypočítané pro logaritmicky přeměněné odhady SRS, ani nemá být menší než střední hodnota minus 1,5 dB. Jakékoli použití zónových tolerancí a průměrování musí mít pomocnou dokumentaci připravenou školeným analytikem. Je nutno připomenout, že podle odkazu b je běžná praxe v letectví udávat tolerance na maximax SRS jako + 6 dB a -6 dB pro fn < 3 kHz a +9 dB a - 6 dB pro fn > 3 kHz s tím, že nejméně 50 % hodnot SRS bude překračovat jmenovité podmínky zkoušky. 21.5.1.1 Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací

Jestliže jsou k dispozici předešlé měřené údaje nebo řada výbuchových rázů byla realizována, všechna akcelerační maximax SRS vypočítaná s 1/12-oktávovým kmitočtovým rozlišením mají být v rozsahu -3 dB až +6 dB přes minimálně 80 % celkové šířky kmitočtového pásma od 100 Hz do 20 kHz. Pro zbývající 20% část kmitočtového pásma mají být všechna SRS v rozsahu –6 dB až +9 dB. 21.5.1.2 Postup II - Blízké pole se simulovanou konfigurací

Jestliže jsou k dispozici předešlé měřené údaje nebo řada výbuchových rázů byla realizována, všechna akcelerační maximax SRS vypočítaná s 1/12-oktávovým kmitočtovým rozlišením mají být v rozsahu -3 dB až +6 dB přes minimálně 80 % celkové šířky kmitočtového pásma od 100 Hz do 20 kHz. Pro zbývající 20% část kmitočtového pásma mají být všechna SRS v rozsahu -6 dB až +9 dB. 21.5.1.3 Postup III - Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením

Jestliže jsou k dispozici předešlé měřené údaje nebo řada výbuchových rázů byla realizována, všechna akcelerační maximax SRS vypočítaná s 1/12-oktávovým kmitočtovým rozlišením mají být v rozsahu -1,5 dB až +3 dB přes minimálně 80 % celkové šířky kmitočtového pásma od 100 Hz do 10 kHz. Pro zbývající 20% část kmitočtového pásma mají být všechna SRS v rozsahu -3 dB až +6 dB. 21.5.1.4 Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem

Jestliže jsou k dispozici předešlé měřené údaje nebo řada výbuchových rázů byla realizována, všechna akcelerační maximax SRS vypočítaná s 1/12-oktávovým kmitočtovým rozlišením mají být v rozsahu –1,5 dB až +3 dB přes minimálně 90 % celkové šířky kmitočtového pásma od 10 Hz do 2 kHz. Pro zbývající 10% část kmitočtového pásma mají být všechna SRS v rozsahu -3 dB až +6 dB.

283

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 21.5.1.5 Data dostačující pro odhad úrovní zkoušení

Pokud je dostupný dostatečný počet typických rázových spekter, využijte pro stanovení požadovaného zkušebního spektra nějakou vhodnou statistickou metodu (obecně metodu obálek křivek). Odpovídající statistické metody popisuje Metoda 417, příloha 23D. Obecně se parametrická statistika může využít, pokud se data jeví jako dostatečně vhodná pro předpokládané základní pravděpodobnostní rozložení. Například v určitých standardech jsou zkušební úrovně založeny na maximálním očekávaném prostředí určeném jako stejné nebo větší než 95percentilní úroveň s koeficientem jistoty nejméně 0,50. Toto je přístup využívající úroveň horních tolerancí. Jestliže se může zdůvodnit normální nebo logaritmickonormální rozložení, potom postup pro kalkulaci takové úrovně zkoušení poskytuje příloha 21A, odkaz g. 21.5.1.6 Data nedostačující pro odhad úrovní zkoušení

Pokud nejsou pro statistickou analýzu dostupná dostatečná data, využijte pro stanovení požadovaného zkušebního spektra odpovídajícího proměnlivosti prostředí zvýšení nad maximální hodnotu z dostupných spektrálních dat. Míra navýšení je založena na technickém posouzení, které by mělo být zdůvodněno. V takových případech je často výhodné vytvořit obálku SRS vypočítáním maximax spektra přes vzorová spektra a přidat k obálce maximax SRS rezervu +6 dB. 21.5.2 Řízení

Strategie řízení je závislá na druhu zkoušky a uspořádání materiálu. Obecně je to zkoušení s otevřeným regulačním obvodem z dříve konfigurovaných zkoušek používané k porovnávání úrovní zkoušení. 21.5.3 Podmínky instalace zkoušeného objektu 21.5.3.1 Zkušební zařízení Výbuchový ráz se může aplikovat s použitím skutečných výbuchových zařízení v projektovaném nebo simulovaném uspořádání, konvenčních zkušebních vstupních jednotek vytvářejících vysokou amplitudu a kmitočet zrychlení nebo elektrodynamického budiče. Výbuchové rázové zařízení může obsahovat rázovou trubici s tlakovým plynem, spojení kov na kov, simulátor výbuchových rázů pracující na principu výbuchu, elektrodynamický budič, skutečné výbuchové zařízení ve zmenšeném modelu, skutečné výbuchové zařízení v provozním modelu nebo zařízení s jiným druhem aktivace. Pro Postup I nebo Postup II se musejí odkazy příslušné k zbrojním zařízením konzultovat. Pro Postup III je třeba se řídit pokyny uvedenými v postupu. Odkaz a poskytuje informace o alternativních zkušebních vstupních jednotkách, jejich výhodách a omezeních. V tomto postupu se předpokládá, že všechny části materiálu leží ve vzdáleném poli výbuchového zařízení.

Využijte pokyny v této metodě; odkaz a poskytuje doplňující informace pro zdůvodnění takového zkoušení. Pro Postup IV se předpokládá, že všechny části materiálu leží ve vzdáleném poli výbuchového zařízení a že měřená nebo očekávaná data jsou v souladu s kmitočtovým omezením elektrodynamického budiče 2 000 Hz navíc k omezením amplitudy zrychlení. Je také důležité vzít na vědomí, že pro rozměrnější materiál může rychlost vstupu z budiče překročit rychlost z materiálu ve skutečném prostředí výbuchového rázu. Pro materiál citlivý na rychlost to může představovat nadměrné zkoušení. V následujících odstavcích ta část zkušebního zařízení, která odpovídá za předání výbuchového rázu do materiálu bude nazývána rázové ústrojí. Takové rázové ústrojí zahrnuje v Postupu I a II výbuchové rázové zařízení

284

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 a upevňovací sestavu, v Postupu III mechanický budič a upevňovací sestavu a v Postupu IV elektrodynamický budič a upevňovací sestavu. 21.5.3.2 Kalibrace

Zabezpečte, aby rázové ústrojí bylo pro dosažení shody se stanovenými požadavky na zkoušení podle vybraného postupu kalibrováno. Postup I se může použít bez předběžné rázové kalibrace v případech, kdy jsou detaily uspořádání v souladu s plánem zkoušek. Avšak Postup I se doporučuje použít s předběžnou rázovou kalibrací v případech, kdy jsou technické prostředky postradatelné a dodatečné náklady na zkoušku nejsou přehnané, zajistěte pro materiál přesnou zkušební simulaci. Pro Postup II bude nezbytné ještě předtím, než se zkoušený objekt upevní na rezonanční desku, připevnit simulovaný zkoušený objekt a získat měřená data za podmínek zkoušení pro porovnání s očekávanou zkušební odezvou. Musí se postupovat opatrně tak, aby předzkušební rázy neznehodnotily uspořádání rezonanční desky. Pro Postup III je kalibrace rozhodující. Předtím, než připevníte zkoušený objekt k rázovému ústrojí, bude nezbytné připevnit simulovaný zkoušený objekt a získat měřená data za podmínek zkoušení pro porovnání s očekávanou zkušební odezvou. Pro Postup IV, využívající metodu SRS s odpovídajícími omezeními účinné doby trvání přechodových jevů, je kalibrace nezbytná. Předtím, než připevníte zkoušený objekt k rázovému ústrojí, bude nezbytné připevnit simulovaný zkoušený objekt a získat měřená data za podmínek zkoušení pro porovnání s očekávanou zkušební odezvou. Pro Postup II, Postup III a Postup IV odstraňte kalibrační zatížení a potom uskutečněte rázovou zkoušku na skutečném zkoušeném objektu. 21.5.3.3 Přístrojové vybavení

Obecně pro výbuchové rázy platí, že zrychlení bude veličina měřená pro splnění směrnice, přitom je nutné zajistit, aby provedená měření zrychlení poskytovala smysluplná data, tj. aby měřená data byla náležitě potvrzena - viz příloha 21A, odkaz f. V případě nutnosti se mohou použít propracovanější zařízení, jako například laserový rychloměr. V těchto případech věnujte zvláštní pozornost přístrojové amplitudě a požadavkům na kmitočtový rozsah, aby se učinilo zadost požadavkům na měření a analýzu. Snímač zrychlení a. b. c.

d.

Příčná citlivost menší nebo rovna 5 %. Amplitudová linearita do 10 % z rozsahu 5 % až 100 % špičkové amplitudy zrychlení požadované pro zkoušení. Pro všechny postupy výbuchového rázu je přímá kmitočtová odezva v rámci +10 % napříč kmitočtovým rozsahem 10 Hz až 20 000 Hz. Zařízení mohou být buď piezoelektrického typu nebo piezoodporového typu. (Zkušenosti ukazují, že platná měření výbuchového rázu v blízkém poli výbuchového zařízení se provádějí velmi obtížně.) Použijte měřicí zařízení odpovídající požadavkům a držte se pokynů poskytnutých ve výše uvedených odstavcích.

Zlepšení přenosových vlastností signálu Použijte zlepšení přenosových vlastností signálu kompatibilní s požadavky na přístrojové vybavení materiálu. Zejména filtrování bude souhlasné s požadavky na časový průběh odezev. Využijte požadavky na zlepšení přenosových vlastností signálu slučitelné s požadavky a směrnicemi uvedenými v odstavcích výše. Zejména věnujte mimořádnou pozornost filtrování akceleračních signálů buď (1) přímo v upevňovacím bodu, tj. mechanické filtrování k redukci velmi vysokých kmitočtů přiřazených k výbuchovému rázu, nebo (2) na výstupu zesilovače. Signál do zesilovače by se nikdy neměl filtrovat kvůli obavě z filtrování špatně 285

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 naměřených dat a neschopnosti zjistit špatně naměřená data. Signál získaný po zlepšení přenosových vlastností signálu se musí před digitalizací filtrovat anti-alias filtrem. 21.5.3.4 Analýza dat

Digitalizovaný analogový napěťový signál nebude zkreslen (aliasing jev) víc než je 5% chyba měření v zájmovém kmitočtovém pásmu (100 Hz až 20 kHz). Filtry použité pro splnění požadavků na digitalizaci dat musí mít lineární charakteristiku fázového posuvu. Filtry použité pro splnění požadavků na digitalizaci dat musí mít plochost propustného pásma v rozmezí jednoho dB napříč kmitočtovým rozsahem stanoveným pro měřič zrychlení (viz článek 21.5.3.3). Analytické postupy budou v souladu s požadavky a pokyny, uvedenými v odstavcích této metody; doplňující informace je možné najít v příloze 21A, odkaz f. Zejména časové průběhy amplitudy zrychlení výbuchového rázu budou vymezeny v souladu s postupy poskytnutými v odstavcích této metody. Každý časový průběh amplitudy bude začleněn do detekce jakýchkoli anomálií v měřicím systému, například lom vodičů, překročení rychlosti otáčení zesilovače, potlačené zobrazení dat, nevysvětlitelné odchylky měřiče zrychlení atd. Časové průběhy ucelené amplitudy se porovnají s kritérii uvedenými v odstavcích této metody. Pro Postup I a Postup II ke zjišťování emisí z vnějších zdrojů uspořádejte měřič zrychlení bez čidla a upravte jeho odezvu stejným způsobem jako pro měřené odezvy jiných měřičů zrychlení. Jestliže tento snímač zrychlení měří něco jiného, než šum velmi nízké úrovně, je jisté, že měření zrychlení byla zkreslena neznámým zdrojem šumu. 21.5.3.5

Zkušební sestava

Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací V tomto postupu se materiál zkouší ve skutečném celkovém uspořádání. Pro instalaci zajistěte, aby se dodržely podmínky provozního upevnění. Postup II - Blízké pole se simulovanou konfigurací V tomto postupu namontujte materiál na rovnou desku (nebo jiné vhodné simulační zařízení) buď v izolovaném nebo v neizolovaném uspořádání v závislosti na provozních podmínkách. Postup III - Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením V tomto postupu se držte postupů a instrukcí pro instalaci materiálu pro rázovou zkoušku. Podrobnosti instalačních postupů budou záviset na uspořádání zkušebního zařízení. Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem V tomto postupu se držte postupů a instrukcí pro instalaci materiálu pro rázovou zkoušku s elektrodynamickým budičem. 21.5.4 Účinky zemské přitažlivosti

Vzhledem k teoreticky možným vysokým úrovním zrychlení při výbuchových rázech, nemá zemská přitažlivost žádný vliv na zkušební sestavu nebo na analýzu zkušebních dat. Pouze v případech, kdy je samotný materiál citlivý na zemskou přitažlivost a provoz materiálu závisí na směru zemské přitažlivosti ve vztahu k orientaci materiálu, se doporučuje uvažovat o vlivu zemské přitažlivosti.

286

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 21.5.5 Příprava zkoušky 21.5.5.1 Úvodní kroky

Před zahájením jakéhokoli zkoušení, přezkoumejte informace k přípravě zkoušky ve Směrnici pro zkoušku, aby bylo možné vymezit detaily zkoušky (například postupy, uspořádání zkoušeného objektu, úrovně výbuchových rázů, počet výbuchových rázů): a.

Vyberte vhodný zkušební postup.

b.

Stanovte odpovídající úrovně výbuchových rázů pro zkoušku ještě před kalibrací pro Postup II, Postup III a Postup IV z dříve zpracovaných dat (jsou-li dostupná). Zabezpečte, aby zlepšení signálu výbuchového rázu a záznamové zařízení měly příslušný amplitudový rozsah a šířku kmitočtového pásma. Odpovídající odhad vrcholového signálu a přístrojového rozsahu může být obtížný. Obecně neexistují žádná data znovu získaná z potlačeného signálu, ale pro zlepšení přenosových vlastností přetíženého signálu je obvykle možné získat smysluplné výsledky pro signál 20 dB nad úrovní šumu měřicího systému. V některých případech mohou být vhodná redundantní měření, jedno měření nad rozsah a jedno měření nacházející se v nejlepším odhadu pro vrcholový signál. Šířka kmitočtového pásma většiny záznamových zařízení je obyčejně snadno dostupná, ale je třeba se ujistit, že vstupní filtr zařízení neomezuje kmitočtovou šířku pásma signálu.

c.

21.5.5.2 Ověřování před zkouškou

Veškeré zkoušené objekty vyžadují ověření před zkouškou ve standardních okolních podmínkách k zajištění základních dat. Ověření provádějte následujícím způsobem: Krok 1 Proveďte kompletní vizuální prohlídku se zvláštní pozorností na každou oblast mikroelektronických obvodů. Konkrétně věnujte pozornost uspořádání jejich připevnění k platformě a možným přenosovým cestám napětí. Krok 2 Doložte výsledky ověření shody se Všeobecnými požadavky. Kde je to účelné, instalujte zkoušený objekt do zkušebního přípravku. Krok 3 Proveďte provozní ověření podle schváleného plánu zkoušek společně s jednoduchými testy pro zjištění, že měřicí systém reaguje správně. Doložte výsledky ověření shody se Všeobecnými požadavky. Krok 4 Pokud zkoušený objekt funguje uspokojivě, přistupte k první zkoušce. Pokud nefunguje, vyřešte problém a začněte znovu krokem 1. Vyjměte zkoušený objekt a pokračujte kalibrací (s výjimkou v případě Postupu I bez kalibrace). 21.5.6 Postupy

Následující postupy poskytují základ pro sběr nezbytných informací týkajících se platformy a zkoušeného objektu při výbuchovém rázu. Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací Krok 5

Při výběru podmínek zkoušení se držte pokynů k této metodě zkoušení. Namontujte (1) zkoušený objekt, jestliže se nepředpokládá žádná kalibrace, do skutečného uspořádání materiálu použitého v tomto postupu, nebo (2) nějaký dynamicky podobný zkoušený objekt, jestliže se má před zkouškou provést 287

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 kalibrace. Zvolte měřič zrychlení a analytické metody splňující kritéria, načrtnutá v předchozích odstavcích k této metodě; doplňující informace obsahuje příloha 21A, odkaz f. Krok 6

Proveďte funkční ověření zkoušeného objektu.

Krok 7

Podrobte zkoušený objekt (v jeho provozním režimu) přechodným prostřednictvím výbuchového zařízení.

Krok 8

Zaznamenejte nezbytné údaje, které ukazují, že rázové přechodné splňují nebo překračují očekávané zkušební úrovně. To zahrnuje fotografie zkušebního uspořádání, záznamy o zkoušce a grafy skutečných rázových přechodných. Pro sestavy s rázovou izolací jako součástí zkoušeného objektu proveďte měření a/nebo prohlídky pro ujištění, že tyto sestavy tlumí výbuchové rázy.

zkušebním

Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Zaznamenejte údaje o výkonu. Jestliže se pro kalibraci zkušebního uspořádání použije dynamicky podobný zkoušený objekt, opakujte kroky 3, 4 a 5, a to pro statistickou jistotu minimálně třikrát. Pokud se splní požadované zkušební tolerance, zaměňte náhradní zkoušený objekt za skutečný zkoušený objekt a opakujte kroky 3, 4 a 5, jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. Zdokumentujte zkušební cyklus. Postup II - Blízké pole se simulovanou konfigurací Krok 9

Řiďte se pokyny uvedenými v této metodě (další informace viz odkaz a), vyberte podmínky zkoušení a kalibrujte rázové ústrojí následovně:

a.

volte měřiče zrychlení a analytické metody, splňující kritéria nastíněná v předchozích odstavcích k této metodě; doplňující informace jsou obsaženy v příloze 21A, odkaz f. b. Namontujte kalibrační zátěž (skutečný zkoušený objekt, vyřazený zkoušený objekt nebo nějakou tuhou pomocnou hmotu) na zkušební zařízení podobným způsobem, jako skutečný zkoušený objekt. Jestliže je zkoušený objekt normálně montován na rázových tlumičích k utlumení výbuchového rázu, zabezpečte funkčnost tlumičů v průběhu zkoušky. c. Provádějte kalibrační rázy až do doby, kdy dvě po sobě jdoucí rázové aplikace do kalibračního zatížení vytváří křivky, které po zpracování algoritmem SRS splňují nebo překračují očekávané zkušební podmínky pro nejméně jeden směr jedné osy. d.. Vyjměte kalibrační zátěž a nainstalujte na rázové ústrojí skutečný zkoušený objekt, přitom věnujte značnou pozornost detailům upevnění. Krok 10

Proveďte funkční ověření zkoušeného objektu.

Krok 11 Vystavte zkoušený objekt v jeho provozním režimu zkušebním výbuchovým rázům. Krok 12

Zaznamenejte nezbytná data, která ukazují, že rázové přechodné splňují nebo překračují očekávané zkušební úrovně. Jestliže jsou požadavky dány pokud jde o více než jednu osu, prověřte odezvy v ostatních osách, aby se zajistilo splnění podmínek zkoušky. Zahrňte sem také fotografie zkušebního uspořádání, záznamy o zkoušce a záznam skutečných rázových přechodných.

288

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Pro sestavy s rázovou izolací jako součástí zkoušeného objektu proveďte měření nebo prohlídky pro ujištění, že tyto izolátory tlumí výbuchové rázy. Krok 13 Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Zaznamenejte údaje o výkonu. Krok 14 Jestliže se pro kalibraci zkušebního uspořádání použije dynamicky podobný zkoušený objekt, opakujte kroky 3, 4 a 5, a to pro statistickou jistotu minimálně třikrát (pro každou ze tří os). Pokud se splní požadované zkušební tolerance, zaměňte náhradní zkoušený objekt za skutečný zkoušený objekt a opakujte kroky 3, 4 a 5 (pro každou ze tří os), jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. Krok 15 Zdokumentujte zkušební cyklus. Postup III – Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením Krok 16 Řiďte se pokyny uvedenými v této metodě, další informace viz odkaz a. Vyberte podmínky zkoušení a kalibrujte rázové ústrojí následovně: a.

Zvolte měřiče zrychlení a analytické metody, splňující kritéria nastíněná v předchozích odstavcích k této metodě; doplňující informace jsou obsaženy v příloze 21A, odkaz f.

b.

Namontujte kalibrační zátěž (skutečný zkoušený objekt, vyřazený zkoušený objekt nebo nějakou tuhou pomocnou hmotu) na zkušební zařízení podobným způsobem, jako u skutečného materiálu. Jestliže je materiál normálně montován na rázových tlumičích k utlumení výbuchového rázu, zabezpečte funkčnost tlumičů v průběhu zkoušky. Provádějte kalibrační rázy až do doby, kdy dvě po sobě jdoucí rázové aplikace do kalibračního zatížení vytváří křivky, které po zpracování algoritmem SRS splňují nebo překračují očekávané zkušební podmínky pro nejméně jeden směr jedné osy. Vyjměte kalibrační zátěž a nainstalujte na rázové ústrojí skutečný zkoušený objekt, přitom věnujte značnou pozornost detailům upevnění.

c.

d.

Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Vystavte zkoušený objekt v jeho provozním režimu zkušebním výbuchovým rázům. Zaznamenejte nezbytná data, která ukazují, že rázové přechodné splňují nebo překračují očekávané zkušební úrovně. Jestliže jsou požadavky dány pokud jde o více než jednu osu, prověřte odezvy v ostatních osách, aby se zajistilo splnění podmínek zkoušky. Zahrňte sem také fotografie zkušebního uspořádání, záznamy o zkoušce a záznam skutečných rázových přechodných. Pro sestavy s rázovou izolací jako součástí zkoušeného objektu proveďte měření a/nebo prohlídky pro ujištění, že tyto izolátory tlumí výbuchové rázy. Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Zaznamenejte údaje o výkonu. Jestliže se pro kalibraci zkušebního uspořádání použije dynamicky podobný zkoušený objekt, opakujte kroky 3, 4 a 5, a to pro statistickou jistotu minimálně třikrát. Pokud se splní požadované zkušební tolerance, zaměňte náhradní zkoušený objekt za skutečný zkoušený objekt a opakujte kroky 3, 4 a 5, jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. Zdokumentujte zkušební cyklus. 289

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem Krok 17 Řiďte se pokyny uvedenými v této metodě, doplňující informace viz odkazy v příloze 21A. Vyberte podmínky zkoušení a kalibrujte rázové ústrojí následovně: a.

b.

c. d.

e.

Zvolte měřiče zrychlení a analytické metody, splňující kritéria nastíněná v předchozích odstavcích k této metodě; doplňující informace jsou obsaženy v příloze 21A, odkaz f . Namontujte kalibrační zátěž (skutečný zkoušený objekt, vyřazený zkoušený objekt nebo nějakou tuhou pomocnou hmotu) na elektrodynamický budič podobným způsobem, jako u skutečného materiálu. Jestliže je materiál normálně montován na rázových tlumičích k utlumení výbuchového rázu, zabezpečte funkčnost tlumičů v průběhu zkoušky. Vytvořte vlnku SRS nebo časový průběh tlumené sinusově kompenzované amplitudy založené na požadovaném zkušebním SRS. Provádějte kalibrační rázy až do doby, kdy dvě po sobě jdoucí rázové aplikace do kalibračního zatížení vytváří křivky, které po zpracování algoritmem SRS splňují nebo překračují odvozené zkušební podmínky pro nejméně jeden směr jedné osy. Vyjměte kalibrační zátěž a nainstalujte na elektrodynamický budič skutečný zkoušený objekt, přitom věnujte značnou pozornost detailům upevnění. Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Vystavte zkoušený objekt v jeho provozním režimu zkušební elektrodynamické simulaci výbuchových rázů. Zaznamenejte nezbytná data, která ukazují, že rázové přechodné splňují nebo překračují odvozené zkušební úrovně. Jestliže jsou požadavky dány pokud jde o více než jednu osu, prověřte odezvy v ostatních osách, aby se zajistilo splnění podmínek zkoušky. Zahrňte sem také fotografie zkušebního uspořádání, záznamy o zkoušce a záznam skutečných rázových přechodných. Pro sestavy s rázovou izolací jako součástí zkoušeného objektu proveďte měření a/nebo prohlídky pro ujištění, že tyto izolátory tlumí výbuchové rázy. Vykonejte funkční ověření zkoušeného objektu. Zaznamenejte údaje o výkonu. Jestliže se pro kalibraci zkušebního uspořádání použije dynamicky podobný zkoušený objekt, opakujte kroky 3, 4 a 5, a to pro statistickou jistotu minimálně třikrát. Pokud se splní požadované zkušební tolerance, zaměňte náhradní zkoušený objekt za skutečný zkoušený objekt a opakujte kroky 3, 4 a 5, jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. Zdokumentujte zkušební cyklus.

21.6


Kromě směrnic uvedených výše se pro pomoc při vyhodnocování výsledků zkoušky poskytují následující informace. Analyzujte každou závadu na zkoušeném objektu, aby se splnily požadavky na technická data systému a vezměte v úvahu dále uvedené informace.

290

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 21.6.1 Postup I - Blízké pole se skutečnou konfigurací

Proveďte pečlivé vyhodnocení každé závady v konstrukčním uspořádání zkoušeného objektu, například v připevnění nebo upínání, které nemohou přímo způsobit funkční selhání materiálu, ale které by mohly vést k poruchám v podmínkách jeho provozního nasazení. Pečlivě vyšetřete všechny závady, které jsou výsledkem emisí EMI. 21.6.2 Postup II - Blízké pole se simulovanou konfigurací

Proveďte pečlivé vyhodnocení každé závady v konstrukčním uspořádání zkoušeného objektu, například v připevnění nebo upínání, které nemohou přímo způsobit funkční selhání materiálu, ale které by mohly vést k poruchám v podmínkách jeho provozního nasazení. Pečlivě vyšetřete všechny závady, které jsou výsledkem emisí EMI. 21.6.3 Postup III - Vzdálené pole s mechanickým zkušebním zařízením

Mechanická simulace rázů bude obecně vytvářet drsnější nízkofrekvenční prostředí s poměrně velkou rychlostí a výchylkou, než je u skutečných případů výbuchových rázů, a z toho vyplývá, že jakékoliv konstrukční závady mohou spíše souviset se závadami, konstatovanými v předepsaných rázových zkouškách SRS popsaných v Metodě 417. Zřetelně rozpoznejte konstrukční závady, které mohou být výsledkem pouze nadměrného zkoušení v nízkofrekvenčním prostředí. 21.6.4 Postup IV - Vzdálené pole s elektrodynamickým budičem

Elektrodynamická rázová simulace bude obecně vytvářet drsnější nízkofrekvenční prostředí s poměrně velkou rychlostí, než je u skutečných případů výbuchových rázů, a z toho vyplývá, že jakékoliv konstrukční závady mohou spíše souviset se závadami, konstatovanými v předepsaných rázových zkouškách SRS popsaných v Metodě 417. Zřetelně rozpoznejte konstrukční závady, které mohou být výsledkem pouze nadměrného zkoušení v nízkofrekvenčním prostředí. 21.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. IES-RP-DTE032.1: Metody zkoušení výbuchového rázu (Pyroshock Testing Techniques), Institut pro environmentální vědy a technologie (Institute of Environmental Sciences and Technology), USA, 1. září 2002 b. NASA-STD-7003: Kritéria zkoušení výbuchového rázu (Pyroshock Test Criteria), Americký národní letecký a vesmírný správní úřad (USA National Aerospace and Space Administration), 18. květen 2003.

291


(VOLNÁ STRANA)

292


PŘÍLOHY

293

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A VÝBUCHOVÝ RÁZ – TECHNICKÝ NÁVOD 21.A.1 Rozsah platnosti

Tato příloha je vytvořena pro poskytnutí technického návodu k všeobecným úvahám a terminologii existující v oblasti zkoušení výbuchových rázů během několika posledních let, jenž je podpořen odkazy v této příloze. 21.A.1.1 Jednotlivě měřená prostředí

Obecně bude zrychlení odezvy experimentální měřicí proměnná pro výbuchové rázy. Tento výběr měřicí proměnné nevylučuje další měřicí veličiny, jako například rychlost, výchylku nebo napětí, aby nemohly být v analogovém režimu měřeny a zpracovávány, pokud jsou interpretace, způsobilosti a omezení měřených veličin jasné. Zvláštní pozornost je třeba věnovat vysokofrekvenčnímu prostředí, vytvářenému výbuchovým zařízením a způsobilosti měřicí soustavy přesně zaznamenat materiálové odezvy. Příloha 21A, odkaz f podrobně uvádí porovnání postupů měření výbuchových rázů a doporučuje se ho realizovat. Následující pojmy budou užitečné v diskuzi vztahující se k analýze měření odezev ze zkoušení výbuchových rázů. Pro usnadnění definování těchto pojmů je každý z pojmů vysvětlen na nějakém typickém měření výbuchových rázů. Obrázek 65 poskytuje graf časového průběhu amplitudy zrychlení z měřeného výbuchového rázu vzdáleného pole s přístrojovým šumovým prahem zobrazeným před výbuchovým rázem, při výbuchovém rázu a s následným šumovým prahem po výbuchovém rázu. Je důležité získat měřená data včetně jak měření šumu před výbuchovým rázem, tak kombinovaného šumu po výbuchovém rázu a nízkoúrovňové zbytkové strukturální odezvy. První a poslední svislá čára představují shodné časové intervaly pro dobu trvání před výbuchovým rázem, při výbuchovém rázu a po výbuchovém rázu vybrané pro analýzu. Časový interval před výbuchovým rázem obsahuje šumový prah přístrojové soustavy a slouží jako referenční úroveň měřeného signálu. Časový interval výbuchového rázu zahrnuje všechny významné energie odezev případu. Časový interval po výbuchovém rázu má stejnou dobu trvání jako časový interval před výbuchovým rázem a zahrnuje šum měřicí soustavy kromě jistého zbytkového šumu výbuchového rázu nepatřícího k energii odezvy na výbuchový ráz. V některých případech, kdy amplitudové úrovně před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu jsou v porovnání s výbuchovým rázem podstatné, výbuchový ráz byl zmírněn nebo šum měřicí soustavy je vysoký, může identifikace výbuchového rázu vyžadovat kritické technické posouzení, vztahující se k zahájení a ukončení případu výbuchového rázu. V každém případě je analýza naměřených údajů o prostředí před a po výbuchovém rázu ve spojení s naměřenými údaji o výbuchovém rázu nevyhnutelná. Ověřujte si veškerá data shromážděná o výbuchovém rázu. Příloha 21A, odkaz f poskytuje vodítka. Jedním z nejpřirozenějších a nejcitlivějších kritérií pro ověření platnosti je sjednocení časové historie signálu po odstranění malých zbytkových odchylek. Jestliže má výsledný sjednocený signál nulová křížení a nemá snahu se stát neohraničeným, pak výbuchový ráz složil první validační zkoušku. Obrázek 66 poskytuje graf rychlosti pro výbuchový ráz z Obrázku 65. a. Účinná doba trvání přechodného jevu. Pro výbuchový ráz je “účinná doba trvání přechodového jevu“ Te minimální časový úsek obsahující všechny významné hodnoty časového průběhu amplitudy. Te začíná na šumovém prahu přístrojové soustavy, právě před výchozím nejvýznamnějším měřením a pokračuje k bodu, kde časový průběh amplitudy je kombinací měřeného šumu a podstatně utlumené strukturální odezvy. Pro 294

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A stanovení relevantního měřeného údaje pro definování případu výbuchového rázu je potřebný zkušený analytik. Čím je doba trvání výbuchového rázu delší, tím více nízkofrekvenčních údajů se uchovává, což může být důležité pro úvahy o zkouškách ve vzdáleném poli. Pro úvahy o zkouškách v blízkém poli bude vzhledem k vyššímu rozsahu měřicí soustavy účinná doba trvání přechodné mnohem kratší. Amplitudové kritérium vyžaduje, aby obálka časového průběhu amplitudy po výbuchovém rázu nebyla více než 12 dB nad šumovým prahem měřicí soustavy znázorněné v časovém průběhu amplitudy před výbuchovým rázem. Metoda 417, příloha 23E poskytuje další popis Te. Na obrázku 65 se zdají být nejméně dva logické okamžiky, v nichž by mohl být výbuchový ráz ukončen. První okamžik je bezprostředně po ukončení vysokofrekvenčního údaje, druhý je svislá čára na obrázku 65 přibližně 3,5 ms po začátku výbuchového rázu. Druhý okamžik je dán třetí svislou čarou na obrázku 65, nějakých 6,6 ms po začátku výbuchového rázu a poté, co byla část zdánlivých nízkofrekvenčních strukturálních odezev utlumena. Tato posouzení, založená na zkoumání časového průběhu amplitudy, využívají amplitudové kritérium a kmitočtové kritérium. Obrázek 67 obsahuje graf amplitudy absolutní hodnoty výbuchového rázu v dB versus čas. Tento obrázek zobrazuje obtížnost přijít s přesnými kritérii pro stanovení účinné doby trvání výbuchového rázu. Výchozí prahová úroveň šumu není v záznamu nikdy obsažena. Obrázek 65 zobrazuje rozdíl mezi zpracováním dvou rozdílných výbuchových rázů se SRS, tj. výbuchového rázu krátkého trvání a výbuchového rázu dlouhého trvání. Je jasné, že jediný významný rozdíl je poblíž 100 Hz. Hodnota SRS v nižších přirozených kmitočtech může být docela citlivá na účinnou dobu trvání přechodné, zatímco SRS ve vyšších přirozených kmitočtech je obecně necitlivé na účinnou dobu trvání přechodné. b. Analýza spektra rázových odezev (SRS). Příloha 21A, odkaz k definuje absolutní akcelerační maximax SRS a poskytuje příklady SRS vypočítaných pro klasické impulzy. Hodnota SRS v daných netlumených přirozených oscilačních kmitočtech fn je definována jako absolutní hodnota maxima pozitivních a negativních akceleračních odezev nějaké hmoty pro daný základní vstup do tlumeného jednoduchého intervalu nezávislého systému. Základní vstup je měřený ráz stanoveného trvání (stanovené trvání by mělo být účinné trvání). Pro zpracování dat odezvy výbuchového rázu se absolutní zrychlení maximax SRS stalo základním analytickým deskriptorem. V tomto popisu měření výbuchového rázu jsou hodnoty maximax absolutního zrychlení vynášeny na souřadnici y, s netlumeným přirozeným kmitočtem jednoho stupně nezávislého systému se základním vstupem vynášeným podél úsečky. Úplnější popis výbuchového rázu a potenciálně užitečnější pro porovnávání poškození způsobených výbuchovým rázem ve vzdáleném poli se může získat vymezováním pseudorychlostního spektra odezev. Toto spektrum se kreslí na čtyřsouřadnicový papír, kde na dvojici kolmých os je pseudorychlostní spektrum odezev představováno souřadnicí y s netlumeným přirozeným kmitočtem na úsečce a s maximax absolutním zrychlením společně s pseudovýchylkou kreslenou na dvojici kolmých os. Všechny grafy mají stejnou úsečku – viz příloha 21A, odkaz k. Pseudorychlost v konkrétním oscilátorem netlumeném přirozeném kmitočtu se uvažuje jako typičtější na ničivý potenciál rázu, protože má vztah k zatížení a napětí v prvcích systému s jedním stupněm volnosti, viz příloha 21A, odkaz b. Pseudorychlostní spektrum odezev se může vypočítat buď (1) vydělením spektra odezev maximax absolutního zrychlení netlumeným přirozeným kmitočtem systému s jedním stupněm volnosti, nebo (2) vynásobením relativní výchylky netlumeným přirozeným kmitočtem systému s jedním 295

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A stupněm volnosti. Oba tyto způsoby výpočtu poskytují v podstatě stejná spektra s možnou výjimkou v oblasti nižších kmitočtů; v tomto případě je druhá metoda výpočtu pro stanovení pseudorychlostního spektra odezev elementárnější. Obrázek 69 poskytuje odhad maximax absolutního zrychlení SRS pro záznam výbuchového rázu na obrázku 65 a obrázek 70 poskytuje odhad pseudorychlosti, pseudovýchylky a maximax absolutního zrychlení pro tento záznam na čtyřsouřadnicovém papíru. Obecně vypočítejte SRS přes trvání případu výbuchového rázu a přes měření doby trvání pro případy před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu s 1/12-oktávovým intervalem a s Q = 10 (Q = 10 odpovídá systému s jedním stupněm volnosti s 5% kritickým tlumením). Obrázek 69 také poskytuje odhady maximax absolutního zrychlení SRS pro jevy před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu. Obrázek 70 poskytuje odhady pseudorychlostního spektra odezev pro jevy před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu. Jestliže se zkoušení má použít pro laboratorní simulace, použijte při zpracování druhou hodnotu Q = 50 (Q = 50 odpovídá systému s jedním stupněm volnosti s 1% kritickým tlumením). Doporučuje se, aby maximax absolutní zrychlení SRS bylo základní metodou zobrazení pro výbuchové rázy s pseudorychlostním spektrem odezev jako druhotnou metodou zobrazení, užitečnou v případech, kdy je žádoucí schopnost sladit poškození jednoduchých systémů s výbuchovým rázem. c. Spektrální hustota energie. Příloha 21A, odkaz l stanovuje odhad Spektrální hustoty energie (ESD) pro výbuchový ráz s dobou trvání T. V tomto popisu je správně modelovaná hodnota Fourierovy transformace celkového výbuchového rázu vypočítána v jednotném souboru kmitočtů a zobrazena jako dvourozměrný graf amplituda versus kmitočet. Jednotky amplitudy jsou (jednotka2 - s )/Hz. Při stanovování odhadu ESD je důležité, aby (jestliže se použije rychlá Fourierova transformace) byla velikost bloku vybrána tak, že všechny případy výbuchových rázů byly obsaženy v bloku, ale nadměrný šum mimo dobu trvání přechodných byl odstraněn doplněním nul do bloku Fourierovy transformace. Popis ESD je užitečný pro srovnávání rozložení energie v rámci kmitočtového pásma mezi několika výbuchovými rázy. Ale pokud prvky sousedících kmitočtů nejsou zprůměrovány, celkové procento normalizovaných náhodných chyb na souřadnici y je 100 %. Po zprůměrování n sousedních souřadnic y poklesne celkové procento normalizovaných náhodných chyb jako 1/√n se sníženým kmitočtovým rozlišením. Výpočet odhadů ESD pro jevy před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu poskytují užitečné informace vztahující se k odlišné kmitočtové povaze výbuchového rázu při porovnání s kmitočtovou povahou šumu před výbuchovým rázem a s kombinovaným šumem a strukturální odezvou po výbuchovém rázu. Obrázek 71 poskytuje odhady ESD pro jevy při výbuchovém rázu, před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu z obrázku 65 (v uvedeném pořadí). d. Fourierova spektra. Příloha 21A, odkaz l stanovuje odhad Fourierova spektra (FS) pro výbuchový ráz s dobou trvání T. V tomto popisu je správně modelovaná druhá odmocnina hodnoty Fourierovy transformace úplného výbuchového rázu vypočtena v jednotném souboru kmitočtů a zobrazena jako dvourozměrný graf amplituda versus kmitočet. Jednotky amplitudy jsou (jednotky - s). Při stanovování odhadu FS, jako v případě odhadu ESD, je důležité, aby (jestliže se použije rychlá Fourierova transformace) velikost bloku byla vybrána tak, že všechny přechodné jsou obsaženy v bloku, nadměrný šum mimo dobu trvání přechodných byl odstraněn doplněním nul do bloku Fourierovy transformace. Tento popis je užitečný pro zaznamenání vyčnívajících kmitočtových prvků v rámci

296

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A celého kmitočtového pásma mezi výbuchovými rázy. Jestliže nejsou sousední kmitočtové prvky zprůměrované, celkové procento normalizovaných náhodných chyb na souřadnici y je 100 %. Po zprůměrování n sousedních souřadnic y poklesne celkové procento normalizovaných náhodných chyb jako 1/√n se sníženým kmitočtovým rozlišením. Výpočet odhadů FS pro jevy před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu poskytují užitečné informace vztahující se k odlišné kmitočtové povaze výbuchového rázu při porovnání s kmitočtovou povahou šumu před výbuchovým rázem a s kombinovaným šumem a strukturální odezvou po výbuchovém rázu. Obrázek 72 poskytuje odhady FS pro jevy při výbuchovém rázu, před výbuchovým rázem a po výbuchovém rázu z obrázku 65 (v uvedeném pořadí). e. Ostatní metody. Během posledních několika let byly navrženy nejméně dvě další metody potenciálně užitečné při zpracování údajů o výbuchových rázech. Příloha 21A, odkaz h popisuje využití časové oblasti nebo časových okamžiků pro srovnávání vlastností výbuchových rázů v různých kmitočtových pásmech. Užitečnost této metody spočívá ve skutečnosti, že jestliže lze výbuchový ráz znázornit jednoduchým nestacionárním momentovým modelem, okamžiky časové oblasti musí být přes šířku vybraného filtračního pásma konstantní. Tedy výbuchový ráz se dá charakterizovat modelem s potenciální užitečností pro stochastické simulace. Příloha 21A, odkaz pod písmenem i zkoumá tuto úvahu pro mechanický ráz. Už bylo naznačeno v příloze 21A, odkaz j, že "vlnkové" zpracování může být prospěšné pro popis výbuchového rázu, obzvláště když výbuchový ráz obsahuje informace v časových intervalech přes trvání rázu v různých časových měřítkách, tj. v různých kmitočtech. Je pravděpodobné, že tento způsob zpracování se může stát v budoucnu převládající, protože úroveň zkoumání přechodných se stává propracovanější, i když „vlnkové“ zpracování se zdá být užitečnější pro popis jevů se značnou mírou nahodilosti. 21.A.1.2 Kombinace měření

Obecně je při zkouškách výbuchových rázů získáván záznam jednoduché odezvy. Občas může být výhodné nebo dokonce nezbytné spojit ekvivalentní zpracované odezvy nějakým vhodným statistickým způsobem. Příloha 21A, odkaz g a Metoda 417, příloha 23D tohoto standardu pojednávají o určitých alternativách statistického shrnutí zpracovaných výsledků z řady zkoušek. Obecně jsou zpracované výsledky buď z SRS, ESD nebo FS logaritmicky přeměněny za účelem provedení propočtů, které jsou pravidelněji rozloženy. Je to důležité, protože často je ze zkušebního cyklu k dispozici velmi málo údajů a pravděpodobnostní rozložení nepřeměněných propočtů se nemůže považovat za normálně rozložené. Ve všech případech bude kombinace zpracovaných výsledků spadat do kategorie malých vzorových statistik a musí se brát v úvahu s pečlivým užitím parametrických nebo méně výkonných neparametrických metod statistické analýzy. Metoda 417, příloha 23D se týká některých vhodných postupů pro statistickou kombinaci zpracovaných výsledků zkoušek z omezeného počtu zkoušek.

297

Amplituda (G)


Krátké trvání

Dlouhé trvání Čas (s)

Amplituda (in/s)

OBRÁZEK 65 – Úplný časový průběh amplitudy výbuchového rázu

Výbuchový ráz (dlouhého trvání)

Čas (s)

OBRÁZEK 66 – Časový průběh rychlostní amplitudy výbuchového rázu

298

Amplituda dB (Re f = 1 g)


Čas (s)

Amplituda (G)

OBRÁZEK 67 – Časový průběh hodnoty amplitudy

Výbuchový ráz (krátkého trvání) Výbuchový ráz (dlouhého trvání)

Přirozený kmitočet (Hz)

OBRÁZEK 68 – Zrychlení maximax SRS

299

Amplituda (G)


Následný výbuchový ráz

Výbuchový ráz

Předběžný výbuchový ráz


Pseudorychlost (in/s)

OBRÁZEK 69 – Zrychlení maximax SRS – Úplný rázový jev

Výbuchový ráz (založený na relativním posunu)

Výbuchový ráz

Předběžný výbuchový ráz

(založený na absolutním zrychlení)

(před šumem)

Následný výbuchový ráz (po šumu)


OBRÁZEK 70 – Spektrum pseudorychlostních odezev

300

Amplituda (G**2-s/Hz)


Kmitočet (Hz)

Amplituda (G-s)

OBRÁZEK 71 – Odhad spektrální hustoty energie zrychlení

Předběžný výbuchový ráz Výbuchový ráz Následný výbuchový ráz

Kmitočet (Hz)

OBRÁZEK 72 – Odhad Fourierovy transformace zrychlení

301

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A ΔD = 0 m

SRS (D2)/SRS (D1)

ΔD = 0,5 m

ΔD = 1,0 m

ΔD = 1,5 m ΔD = D2 – D1. Pokud je ΔD záporné, pak je osa y SRS (D1)/SRS (D2)

ΔD = 2,0 m

1 000

10 000


SRS zrychlení, g

OBRÁZEK 73 – Korekce spektra rázové odezvy podle vzdálenosti od výbuchového zdroje

Vytahovače čepů Odstřihovače Oddělovací matice Ventily

Kmitočet (Hz)

OBRÁZEK 74 – Spektrum rázové odezvy pro různá výbuchová zařízení s jednobodovým zdrojem

302

Podíl zbytkových zdrojových hodnot (%)


Spektrální křivka

Spektrální vrchol

Přenosová vzdálenost rázu od zdroje rázu (m)

Podíl zbytkových zdrojových hodnot (%)

OBRÁZEK 75 – Spektrum rázové odezvy v závislosti na vzdálenosti od výbuchového zdroje

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

voštinová struktura hlavní nosník nebo výztuha hlavní příhradový prut válcová skořepina kruhová přepážka upevnění složitých zařízení úplný drak

Přenosová vzdálenost rázu od zdroje rázu (m)

OBRÁZEK 76 – Časový průběh vrcholové odezvy výbuchového rázu v závislosti na vzdálenosti od výbuchového zdroje

303

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A 21.A.2 Odkazy a souvisící dokumenty Dále uvedené odkazy jsou použity v textu pro definování terminologie a poskytnutí informací o metodách používaných při zkoušení výbuchových rázů. a. Harris, Cyril M.: Příručka pro rázy a vibrace (Shock and Vibration Handbook), 3. vydání, NY, McGraw-Hill, 1988. b. Gaberson, H. A., Chalmers R. H.: Modelová rychlost jako kritérium náročnosti rázu (Model Velocity as a Criterion of Shock Severity), Shock and Vibration Bulletin 40, Pt. 2, 1969, strana 31-49. c. ANSI/ASTM D3332-77: Standardní metody pro lámavost výrobků využívající strojové zpracování (Standard Methods for Fragilitv of Products Using Machines), 1977. d. Gaberson, H. A., Chalmers R. H.: Zdůvodnění pro prezentaci rázového spektra s rychlostí na pořadnici (Reasons for Presenting Shock Spectra with Velocitv as the Ordinate), 66th Shock and Vibration Symp., Vol. II, str. 181-191, říjen-listopad 1995. e. Piersol, A.G.: Analýza strukturální odezvy střel Harpoon na odpalování z letadel, přistávání, upoutaný let a střelbu (Analysis of Harpoon Missile Structural Response to Aircraft Launches, Landings and Captive Flight and Gunfire). Naval Weapons Center Report #NWC TP58890. leden 1977. f. IES-RP-DTE012.1: Příručka pro získávání a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), Institute of Environmental Sciences and Technology, USA, leden 1995 g. Piersol, Allan G.: Postupy pro výpočet maximálních strukturálních odezev z prognóz nebo měření ve vybraných bodech (Procedures to Compute Maximum Structural Responses from Predictions or Measurements at Selected Points), Shock and Vibration Journal, Vol. 3, Issue 3, 1996, str. 211-221. h. Smallwood, David O.: Charakterizace a simulace přechodných vibrací s použitím pásmově omezených časových okamžiků (Characterization and Simulation of Transient Vibrations Using Band Limited Temporal Moments), Shock and Vibration Journal, Volume 1, Issue 6, 1994, str. 507-527. i. Merritt, Ronald G.: Poznámka k detekci modelů přechodných vibrací (A Note on Transient Vibration Model Detection), IES Proceedings of the 42nd ATM 1995, Institute of Environmental Sciences, Mount Prospect, lllinois. j. Newland, D. E.: Úvod do náhodných vibrací, spektrální a vlnková analýza (An Introduction to Random Vibrations, Spectral & Wavelet Analysis), John Wiley & Sons, lne, New York 1995. k. Kelly, Ronald D., Richman G.: Principy a metody analýzy rázových dat (Principles and Technigues of Shock Data Analysis), The Shock and Vibration Information Center, SVM-5, United States Department of Defense. i. NASA-HDBK-7005: Kritéria dynamického prostředí (Dynamic Environmental Criteria), USA National Aerospace and Space Administration, 13. březen 2001. m. Zimmerman, Roger M.: Oddíl 32, VII. Metody zkoušení rázů (Section 32, VII. Shock Test Techniques), 3) Pyroshock-Bibliography, Experimental Mechanics Division I, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 19. duben 1991

304

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 21A n. Barrett, S.: Vývoj požadavků na zkoušení výbuchových rázů pro komponenty přistávacího modulu Viking (The Development of Pyro Shock Test Requirements for Viking Lander Capsule Components), Proceedings of the 21 st ATM, Instutite of Environmentatal. Sciences., str. 5-10, duben 1975 o. Kacena, W. J., McGrath, M. B., Rader, W. P.: Údaje o výbuchových rázech leteckých systémů (Aerospace Svstems Pvrotechnic Shock Data), NASA CR-116437, -116450, -116401, -116402, -116403, -116406 a -116019, Vol. I-VII, 1970.

305


(VOLNÁ STRANA)

306


22

METODA 416 – RÁZY V ŽELEZNIČNÍ PŘEPRAVĚ OBSAH

22.1

Strana




22.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 308 22.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 308 22.2.3 Výběr postupů zkoušení............................................................................................ 308 22.2.4 Posloupnost ............................................................................................................... 309 22.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 309

22.4




22.5.1 Tolerance .................................................................................................................. 309 22.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu.................................................................... 310 22.5.3 Podmínky zkoušení ................................................................................................... 310 22.6


22.7


307


Účelem této zkušební metody je reprodukovat podmínky nárazů železničních vozů, které se vyskytují během železniční přepravy systémů, subsystémů a zařízení, dále nazývané „materiál“ a jejich upevňovacích zařízení během stanovených logistických podmínek. Zkoušky železničních rázů se také provádí kvůli vystavení rozměrného materiálu stanoveným podélným a/nebo příčným rázům, aby se prokázala pevnost materiálu. 22.1.2 Použití

AECTP-240 poskytuje směrnici pro výběr postupu zkoušení pro specifické prostředí rázů na železnici. Další popis postupů pro železniční nakládku a přepravu je uveden v odkazu d. Zkušební postup I (Americké odpružené vozy se samočinnými spřáhly) je vhodný tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat stanovenému rázovému prostředí železničních vozů bez nepřijatelného znehodnocení svých funkčních a/nebo konstrukčních vlastností. Tato zkouška je povinná pro materiál, který se má přepravovat po železnicích v USA. Zkušební postup II (Evropské železnice) je vhodný pro generování nízkoúrovňových rázů s dlouhým trváním na rozměrných zkoušených objektech a je požadován Správou evropských železnic (European Railway Administration). Zkušební postup III (Laboratorní simulace) je laboratorní simulace použitelná u objektů připevněných ke kolejových vozidlům nebo jimi přepravovaných. 22.1.3 Omezení

Tato metoda není určena pro podmínky havárií železničních vozů nebo pro malá jednotlivá balení, která by se normálně měla přepravovat upevněná na paletě. 22.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud je materiál vystaven prostředí rázů na železnici. a. b. c. d.

uvolňování upevňovacích pásů; závady na příslušenství, vytvářející bezpečnostní riziko; posouvání materiálu na železničním voze; závady na materiálu.


Pro Postupy I a II jsou v provozu naměřená rázová data obecně užitečná pouze jako základní reference po dobu zkoušení. Naměřené údaje se mohou využít pro úpravu průběhu amplitudy klasického rázu v Postupu III nebo pro zajištění časového průběhu rázu pro laboratorní simulační zkoušky.

308

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 22.2.3 Výběr postupů zkoušení

Postup I – Americké odpružené vozy se samočinnými spřáhly – je povinný pro zkoušené objekty přepravované po železnicích na území USA. Postup I je odvozen z MIL-STD-810 a odkazu e. Postupy II a III nejsou přijatelnou náhradou za Postup I. Navíc analytický počítačový model tvořící základ simulace, jako například metody konečných prvků, neodstraňuje požadavek na vykonání laboratorní zkoušky podle Postupu I. Postup II – Evropské železnice – je výhradně pro účely rázových zkoušek a je požadován Správou evropských železnic (European Railway Administration). Postup II je odvozen z odkazu c. Postup III – Laboratorní simulace – je laboratorní rázová zkouška používaná k simulaci rázového prostředí na železnici a je založena na úrovních zrychlení z odkazů a a b. 22.2.4 Posloupnost

Pořadí zkoušení železničních rázů bude stanoveno požadující organizací a zvláštní požadavky na pořadí zkoušek by měla určovat Směrnice pro zkoušku. 22.3

NÁROČNOSTI

Podmínky zkoušení jsou stanoveny v článku 22.5.3. 22.4


22.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; stanovení náročnosti zkoušek; podmínky pro upevnění; osa a směr, ve kterém je ráz na zkoušený objekt aplikován; podrobnosti vyžadované k provedení zkoušky; měření rychlosti; stanovení kritérií závad.


a. b. c. d. 22.5

tolerance rychlosti železničního vozu, pokud se liší od požadavku čl. 22.5.1; tolerance na amplitudě zrychlení a šířce impulzu (Postup II); tah upevňovacích řetězů nebo lan a požadavky na přístrojové vybavení nebo na měření zatížení; požadavky na přístrojové vybavení pro měření zrychlení zkoušeného objektu nebo síly spřáhel železničních vozů.


22.5.1 Tolerance

Tolerance rychlosti nárazu železničního vozu u Postupu I je +0,8, -0,0 km/h pro všechny rychlosti nárazu železničního vozu a všechny následné nárazy.

309

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 22.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Zkušební postup I vyžaduje, aby zkoušený objekt byl namontován na železniční vůz v přímém dotyku s ložnou plochou a zajištěn s použitím schválených způsobů upevnění nebo způsobů stanovených ve Směrnici pro zkoušku. Zkušební postup II vyžaduje, aby zkoušený objekt byl na železničním voze zajištěn takovým způsobem, který odpružení zkoušeného objektu učiní z největší míry neúčinné. Zkušební postup III vyžaduje, aby zkoušený objekt byl připevněn k rázovému zařízení tak, jak popisuje Metoda 403, čl. 9.5.2 . 22.5.3 Podmínky zkoušení

Existuje několik způsobů, jak pro účely zkoušení vyměřit úsek železniční trati a monitorovat rychlost železničního vozu, jako například radar, měření času nebo značení na trati. Zkoušky se typicky provádějí na rovném úseku trati s minimální délkou zkušebního úseku 61 m. Lokomotiva se používá k uvedení železničního vozu (vozů) do pohybu. Pro uvedení železničního vozu (vozů) do pohybu je také možné využít traťový úsek na svahu. Pro zajištění opakovatelnosti zkoušky je žádoucí u Postupů I a II provést měření napínacích sil upevňovacího systému a síly spřáhel železničních vozů. Kromě toho použití prázdných železničních vozů jako stacionární nebo pohyblivé nárazové masy železničních vozů zlepší opakovatelnost zkoušky vyloučením hodnoty nárazové energie přeměněné na kinetickou energii pohybu hmot umístěných na těchto železničních vozech. Zvýšení hmotnosti narážených železničních vozů pomocí nějaké pomocné zátěže je dovoleno, ale tato hmotnost se musí bezpečně připevnit k železničnímu vozu, aby se zabránilo jejímu relativnímu pohybu během zkoušení. 22.5.3.1 Zkušební postup I – Americké odpružené vozy se samočinnými spřáhly

Zkoušený objekt se musí namontovat na odpruženém vozu se samočinnými spřáhly. Železniční vůz s objektem, který se má zkoušet, se doporučuje rozjet na stanovenou rychlost a nechat narazit do nehybného železničního vozu (vozů) s minimální celkovou brutto hmotností 114 000 kg. Jedna pětina stacionárních železničních vozů se může ke splnění 114 000 kg odečíst. Před nárazem se brzdy nepohybujících se vozů (vozu) musí nastavit do pohotovostní polohy a spřáhla musí být stlačená. Jestliže může být zkoušený objekt přepravován pouze v jedné orientaci, pak musí železniční vůz narazit jednou při rychlostech 6,4; 9,7 a 13,0 km/h v jednom směru a při rychlosti 13,0 km/h v opačném směru (celkem 4 nárazy). V průběhu zkoušek postupnými rychlostmi se povolené upevňovací prostředky nesmí znovu napínat. Jestliže může být zkoušený objekt přepravován ve více než jedné orientaci, musí se zkouška opakovat pro každou přepravní orientaci. Stanovené rychlosti jsou závazné pro materiál, který se má přepravovat po železnicích v USA. Zarážky, upevnění a zkoušený objekt se musí prohlédnout po každém nárazu. Zarážky a upevnění se musí při poškození opravit a zkouška se musí opět začít na nejnižší rychlosti nárazu. Poškození upevňovacího zařízení včetně vestavěných částí se musí zaznamenat jako závada. Požaduje se oprava a opakování zkoušky. 22.5.3.2 Zkušební postup II – Evropské železnice

Zkoušený objekt je umístěn na nepohyblivý zkušební železniční vůz, do kterého narazí jiný železniční vůz (nárazový vůz), který je uveden do pohybu lokomotivou na výchozí rychlost 5,0 km/h. Rychlost nárazu se postupně zvyšuje, dokud se nedosáhne požadované amplitudy zrychlení a šířky impulzu. Maximální povolená rychlost je 10,0 km/h. Jestliže není stanovené zrychlení dosaženo ani při nárazové rychlosti 10,0 km/h, musí se zvýšit hmotnost nárazového

310

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 vozu. Požadované měřené úrovně zrychlení zkoušeného objektu pro Postup II jsou stanoveny v tabulce 27. TABULKA 27 – Postup II – Měřené amplitudy rázového zrychlení zkoušeného objektu Osa

Vrcholové zrychlení g

Šířka impulzu ms

Podélná

4,0

50

Příčná

0,5

50

Svislá

0,3

50

Je nepravděpodobné, že zrychlení a šířka impulzu pro příčnou a svislou osu budou splněny současně s parametry podélné osy. Proto se doporučuje u tolerancí stanovených ve Směrnici pro zkoušku počítat s touto nejistotou. 22.5.3.3 Zkušební postup III – Laboratorní simulace

Zkušební postup III je laboratorní rázová simulace vhodná pro objekty upevněné na železničních vozidlech nebo na nich přepravované. Pro náročnosti zkoušení viz Metoda 403, Ráz s klasickým průběhem, příloha 9A. Zkušební postupy definované v Metodě 417, SRS ráz, se také mohou použít pro laboratorní simulační zkoušky, pokud jsou pro potřeby simulace dostupné příslušné provozní údaje. 22.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku, a to jak během železniční nárazové zkoušky, tak po jejím ukončení. 22.7


a. Náhodné vibrace a rázové zkoušky zařízení pro použití na železničních vozidlech (Random Vibration and Shock Testing of Equipment for Use on Railway Vehicles), IEC TC9 WG 21, Návrh 12. revize, 1996 (9/1371). b. Magnuson, C.F., Wilson L.T.: Rázové a vibrační prostředí pro velké přepravní kontejnery na železničních vozech a nákladních automobilech (Shock and Vibration Environments for Large Shipping Containers on Rail Cars and Trucks), Sandia Laboratories, Report SAND76- 0427, červenec 1977. c. RIV, Příloha II: Předpisy pro nakládku, svazek I a II (RIV Anlg II Verladevorschriften Band I und II) /převzato ze Směrnic/požadavků Správy evropských železnic - European Railway Administration/ d. TM 55-2200-001-12: Přepravní směrnice, Používání zarážek, rozpěr a upevňovacích prostředků pro železniční přepravu (Transportability Guidance, Application of Blocking, Bracing, and Tiedown Materials for Rail Transport), US Department of Army, 18. listopad 1992 e. Test Operation Procedure (TOP) 1-2-501: Železniční nárazové zkoušky (Rail Impact Testing), AD Number A295441, 10. říjen 2001

311


(VOLNÁ STRANA)

312


23

METODA 417 – RÁZ SRS (SPEKTREM RÁZOVÝCH ODEZEV) OBSAH

23.1

Strana

ROZSAH PLATNOSTI.......................................................................................... 315



23.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 315 23.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 316 23.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 316 23.2.4 Výběr zkušebního postupu ....................................................................................... 316 23.2.5 Všeobecné informace pro simulaci rázu SRS ........................................................... 316 23.2.6 Odvození zkušebního průběhu ................................................................................. 318 23.2.7 Strategie řízení a tolerancí ........................................................................................ 318 23.2.8 Řídicí, monitorovací, připevňovací a referenční body................................................ 321 23.2.9 Provoz materiálu ....................................................................................................... 321 23.3

NÁROČNOSTI ....................................................................................................... 321

23.3.1 Všeobecná ustanovení ............................................................................................... 321 23.3.2 Podpůrné hodnocení .................................................................................................. 321 23.3.3 Tlumicí systém .......................................................................................................... 321 23.3.4 Zkoušení subsystémů ................................................................................................ 322 23.4




23.5.1 Tolerance .................................................................................................................. 322 23.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu.................................................................... 323 23.5.3 Příprava zkoušky a kondicionování .......................................................................... 324 23.5.4 Provozní ověřování ................................................................................................... 324 23.5.5 Postup ....................................................................................................................... 324 23.6


23.7


313

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Přílohy

Příloha 23A RÁZ SRS – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠENÍ ......................................................................................................... 328 Příloha 23B TECHNICKÝ NÁVOD PRO ODVOZENÍ NEKONVENČNÍCH ZKUŠEBNÍCH PRŮBĚHŮ............................................................................. 329 Příloha 23C TECHNICKÝ NÁVOD K PROVÁDĚNÍ RÁZOVÝCH ZKOUŠEK ……… 336 Příloha 23D STATISTICKÉ DŮVODY PRO OMEZENÍ PŘI ZPRACOVÁNÍ OČEKÁVANÝCH A UPRAVOVANÝCH DAT ........................................... 354 Příloha 23E ÚČINNÁ DOBA TRVÁNÍ RÁZU .................................................................... 360

314


Účelem této zkušební metody je reprodukovat účinky komplexních přechodných odezev, které se vyskytují u systémů, subsystémů a zařízení, dále nazývaných „materiál“, během předepsaných podmínek provozních rázů. Zkušební metoda se soustřeďuje na použití spektra rázových odezev (SRS) a na postupy souvisící se SRS. 23.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat předepsaným komplexním přechodným odezvám bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Je obzvlášť užitečná pro úpravu rázových odezev tam, kde jsou měřená data časového průběhu dostupná pro provozní prostředí a při použití k tomuto účelu je tato zkušební metoda upřednostňovanou alternativou ke zkoušení klasickým průběhem rázu. Tato zkušební metoda je založena především na využití nějaké elektrodynamické nebo servohydraulické vibrační zkušební soustavy se sdruženým řídicím systémem používaným jako rázové zkušební zařízení. Tato metoda vylučuje použití tradičnějších rázových zkušebních zařízení, jako je například rázová pádová stolice. Jestliže lze prokázat, že rázy, kterým je materiál vystaven, mají spíše klasický tvar, například půlsinusový, pilovitý s vrcholem na konci nebo lichoběžníkový, doporučuje se Metoda 403 „Ráz s klasickým průběhem“. AECTP-240 poskytuje doplňující směrnici pro výběr zkušebního postupu pro zvláštní rázová prostředí. 23.1.3 Omezení

Tato metoda zkoušení není určena ke zpracování prostředí v těsné blízkosti tlakové vlny výstřelu, prostředí jaderného výbuchu, podvodního výbuchu nebo bezpečného pádu. Na výbuchové rázy se zaměřuje Metoda 415 „Výbuchový ráz“. Někdy není možné simulovat některé provozní odezvy s velkou amplitudou a vysokým kmitočtem, protože výkonová omezení vibrační zkušební soustavy nebo omezení při upevnění mohou znemožnit uspokojivou aplikaci rázových impulzů SRS na zkoušený objekt. 23.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, pokud materiál reaguje na komplexní rázová prostředí: a) selhání desek elektronických obvodů, zničení desek elektronických obvodů, přerušení elektronických spojů; b) změny v dielektrické pevnosti materiálu, ztráta izolačního odporu, kolísání intenzity magnetického a elektrostatického pole; c) trvalé mechanické/konstrukční deformace materiálu jako důsledek přepětí strukturálních a nestrukturálních konstrukčních dílů materiálu; d) zborcení mechanických prvků materiálu jako důsledek překročení meze pevnosti prvků; e) závady na materiálu jako důsledek narůstajícího nebo klesajícího tření mezi součástmi nebo obecného vzájemného působení součástí;

315

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 f) únava materiálu (nízkocyklická únava); g) přerušování elektrických kontaktů; h) tvorba trhlin a lomů v materiálu. 23.2.2 Využití naměřených údajů

Měřené údaje o časovém průběhu z typického provozního prostředí se doporučuje používat pro zpracování úrovní náročnosti zkoušení. Je nevyhnutelné použít naměřené údaje tam, kde se požaduje přesná simulace materiálové odezvy. Přiměřené měřené údaje by se měly získat pro postačující popis podmínek prostředí, kterým bude materiál vystaven. Je-li to možné, doporučuje se naměřené údaje použít pro vytvoření statistického popisu prostředí, se kterým by se mohly porovnat statistické údaje o materiálové odezvě, získané při zkoušení; viz také AECTP-240, Oddíl 2410. V každém případě použití naměřených údajů pro stanovení úrovní náročnosti zkoušení se musí řídit pokyny pro logické zpracování dat, aby se zajistily obálky prostředí atd. 23.2.3 Posloupnost

Vliv zatížení materiálu vyvolaného rázem může ovlivňovat funkční charakteristiku materiálu při působení podmínek dalších prostředí, jako jsou například vibrace, teplota, výška, vlhkost, tlak, magnetický rozptyl, EMI/EMC atd., nebo při jakékoli kombinaci podmínek těchto prostředí. Jestliže je materiál pravděpodobně citlivý na kombinaci prostředí, je nezbytné, aby se materiál zkoušel současně v kombinaci příslušných podmínek. Pokud se má za to, že zkouška kombinovaným prostředím není nevyhnutelná nebo je nepraktické ji provádět a přitom se požaduje vyhodnotit účinky odezvy materiálu na rázy společně s odezvou materiálu na ostatní prostředí, potom se doporučuje tentýž zkoušený objekt vystavit podmínkám všech příslušných prostředí. Pořadí aplikace zkoušek prostředí by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. 23.2.4 Výběr zkušebního postupu

Pro zkoušení rázu SRS existuje pouze jeden postup. 23.2.5 Všeobecné informace pro simulaci rázu SRS 23.2.5.1 Obecný návod

Doporučené postupy pro zpracování zkušebních průběhů ze SRS poskytují přílohy 23B až 23E. Je třeba poznamenat, že neexistuje žádný specifický amplitudový časový průběh impulzu spojený s daným SRS a výběr jakéhokoliv uměle generovaného časového průběhu impulzu z daného SRS (1) se musí podobat měřené odezvě materiálu v amplitudě a obecném tvaru a (2) musí mít dobu trvání přesně odpovídající době trvání měřené odezvy materiálu. Organizace požadující zkoušky zodpovídá za ověření, že časový průběh použitý ke generování SRS ve zkušební laboratoři je z hlediska amplitudy a doby trvání slučitelný s časovým průběhem naměřeným za provozních podmínek. Ve všech případech je nezbytné, aby každý zkušební průběh vytvořený ze SRS byl odsouhlasen požadující organizací. Jestliže nemá zkušební laboratoř přístup k těmto datům z provozní časové oblasti, prohlášení o tom se musí zahrnout do zkušebního protokolu. 23.2.5.2 Průběhy klasického rázu

316

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Mnoho provozních rázových prostředí vyvolává materiálovou odezvu komplexní povahy. K posouzení strukturální integrity a provozní charakteristiky je nezbytné podrobit materiál věrnému znázornění předpokládaného provozního prostředí materiálu. Pouze v určitých velmi zvláštních případech bude odezva materiálu dostatečně reprodukována použitím klasických impulzů, jako jsou půlsinusové, pilovité s vrcholem na konci, lichoběžníkové atd. na tradičních rázových zkušebních zařízeních. Realistická reprodukce měřených nebo očekávaných prostředí rázové odezvy materiálu na vibračních zkušebních zařízeních je možná s vibračními počítačovými řídicími systémy. Zkušební metody se mohou uplatnit, pokud použití takových zařízení umožní přizpůsobit reprodukování odezvy materiálu na provozní rázová prostředí. S nástupem moderních vibračních zkušebních zařízení schopných reprodukovat většinu v provozu naměřených nebo očekávaných časových průběhů komplexní amplitudy se používání klasických rázových zkoušek stává méně vhodným způsobem zkoušení vzhledem k tomu, že tradiční rázové stroje mají sklon k potenciálnímu nadměrnému nebo nedostatečnému zkoušení v určitých kmitočtových pásmech a jejich správná kalibrace vyžaduje značné úsilí. Obecné informace v této kapitole jsou v první řadě adresovány ke zkušební reprodukci komplexní odezvy materiálu na moderních vibračních zkušebních zařízeních. 23.2.5.3 Omezení daná zařízením

Schopnost soustavy budiče aplikovat rázové nebo přechodové průběhy na zkoušený objekt je omezena energií, zrychlením, rychlostí a schopnostmi výchylky použitého vibračního zkušebního zařízení. Je důležité konfigurovat zkoušky tak, aby rychlost a schopnosti výchylky vibračního zkušebního zařízení nebyly překročeny. Často je nezbytné nastavit amplitudu nebo fázi nízkofrekvenčních prvků komplexního průběhu tak, aby se zajistilo, že rychlost a požadavky na výchylku pro zkoušku zůstanou v přijatelných mezích. Existuje několik metodik pro kompenzaci časového průběhu impulzu pro omezení výchylky a rychlosti budiče. Také existují podstatné rozdíly v rozsazích nestálé odezvy v různých kmitočtových pásmech mezi elektrodynamickými a servohydraulickými vibračními zkušebními zařízeními. Obecně jsou elektrodynamická vibrační zařízení schopná zkoušet až do 2 000 Hz se sníženou schopností nízkofrekvenční výchylky. Servohydraulická vibrační zařízení jsou schopná zkoušet až do asi 1 000 Hz, ale se značnou schopností nízkofrekvenční výchylky. Příloha 23C poskytuje další informace o zkušebních zařízeních SRS. 23.2.5.4 Předběžné zkoušení

Protože rázové zkoušky se provádějí v režimu s otevřenou regulací vibračních řídicích systémů, je nezbytné, aby vstupní napěťový signál se nastavil před zkouškou. Je také důležité si uvědomit, že cílem zkoušky je věrné reprodukování očekávané nebo měřené odezvy materiálu. K tomu, aby vibrační řídicí systém docílil požadovaného zkušebního průběhu, je skoro vždy nezbytné aplikovat na zkoušený objekt několik předběžných impulzů s výrazně sníženou amplitudou. Vztah mezi napětím vibračního řídicího systému a měřenou odezvou u těchto předběžných impulzů se pak využije k nastavení vstupního napěťového signálu tak, aby se dosáhl požadovaný průběh odezvy materiálu. Aby se zabránilo zbytečnému zatěžování zkoušeného objektu, doporučuje se dynamické znázornění zkoušeného objektu použít k eliminování výstupního průběhu vibračního řídicího systému. Ale dynamická charakteristika odezvy v tomto znázornění musí být velmi podobná té charakteristice skutečného zkoušeného objektu, na kterou má být aplikován průběh s úplnou amplitudou. Jestliže žádné dynamické znázornění není k dispozici, musí Směrnice pro zkoušku stanovit počet předběžných impulzů, které se mají aplikovat bez vyvolání nepřijatelné únavy materiálu, a maximální úroveň zkušební amplitudy, která se nesmí překročit. Jestliže se pro

317

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 kompenzaci využije funkce zprůměrování odezev, obvykle budou pro zajištění minimální odchylky od požadavku na plnou úroveň odezvy dostačující tři předběžné impulzy. V případech, kdy zkoušený objekt reaguje na úroveň odezvy nelineárně, kompenzace průběhu není možná a výchozí zkoušení se musí provádět při plných zkušebních úrovních za použití dynamického znázornění zkoušeného objektu nebo skutečného zkoušeného objektu. 23.2.6 Odvození zkušebního průběhu

Směrnici pro odvozování zkušebního průběhu z měřených dat časové oblasti poskytují přílohy 23B až 23E. 23.2.7 Strategie řízení a tolerancí 23.2.7.1 Obecné postupy

Aby řídicí systém reprodukoval požadovaný průběh odezvy materiálu v referenčním bodě zkoušeného objektu, řídící průběh aplikovaný na vibrační zkušební zařízení se nastavuje automaticky využitím metod Fourierova zpracování. Pro ověřování správné aplikace průběhu na materiál se doporučuje provádět následující porovnání: a.

b.

Porovnejte časový průběh měřený v referenčním bodu materiálové odezvy se skutečným časovým průběhem – viz článek 23.2.7.4. Obecně jde o vizuální kontrolu vrcholových úrovní amplitud průběhu a obecného tvaru průběhu. Porovnejte SRS měřené v referenčním bodu materiálové odezvy se SRS stanoveným ve Směrnici pro zkoušku.

Obecná metoda používaná pro kontrolu podmínek zkoušení využívající jak kontrolu časové oblasti, tak porovnání SRS je znázorněna na obrázku 77.

Definování zkušebního časového průběhu z Přílohy B

Porovnání s požadavky a aktualizovaným řídicím průběhem je nezbytné Požadovaný zkušební průběh

Zkušební vzorek

Odezvové SRS Systém F.R.F. Generátor signálů k měřícímu bodu

Zdroj vibrací

Řídicí počítač

Časový průběh řídicího signálu

Kmitočet (Hz)

OBRÁZEK 77 – Obecná metodika zkoušek rázu SRS

318

Průběh odezvy

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 23.2.7.2 Jednoduché průběhy

Pro relativně jednoduché měřené průběhy s několika nulovými kříženími je nejvhodnějším přístupem přímé porovnání tvaru průběhu v časové oblasti. Tolerování takových jednoduchých průběhů jako u klasického rázu je v podstatě stejné jako u půlsinusových, pilovitých s vrcholem na konci a lichoběžníkových impulzů, jak je stanoveno v Metodě 403. Toleranční meze jsou umístěny nad a pod požadovaným průběhem. Průběh odezvy zkoušeného objektu, jak je měřen v referenčních bodě, by měl být uvnitř těchto mezí. Pro případy, kdy jsou poměrně jednoduché průběhy použity ve spojení s vibračním řídicím systémem, je metodika takových kontrol a ověřování zkoušky znázorněna na obrázku 78. 23.2.7.3 Komplexní průběhy

Pro komplexní průběhy s mnoha nulovými kříženími je použití SRS jako základu pro srovnávání a ověřování materiálové odezvy vhodnější. Příklad typického komplexního průběhu ukazuje obrázek 6 v AECTP-240, Oddíl 249/1. Tolerance se docílí umístěním mezí nad a pod požadované SRS. Horní mez je často stejná jako požadovaná úroveň SRS materiálu (ale nemá ji překročit), která je obecně konzervativním odhadem provozního prostředí SRS. SRS odvozené z průběhu snímaného v referenčním bodě odezvy materiálu by mělo být mezi horní a dolní mezní tolerancí. Metodika pro zkoušku řízenou tímto způsobem je zobrazena na obrázku 79. Zkušební časový průběh

Přenosová funkce měřicí soustavy (FRF nebo IRF)

Časový průběh řízení počítačem

Použij řídicí časový průběh

Uprav řídicí časový průběh

Měřený časový průběh v referenčním místě

Stanovená tolerance časového průběhu

Je odchylka mezi měřeným a zkušebním časovým průběhem v toleranci?

Ne

Ano

Konec

OBRÁZEK 78 – Metodika rázové zkoušky SRS řízené pomocí parametrů časové oblasti

319

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Urči zkušební časový průběh Vypočti SRS ze zkušebního průběhu

Přenosová funkce měřicí soustavy (FRF nebo IRF)

Stanovená tolerance SRS

Vypočti řídicí časový průběh Použij řídicí časový průběh

Uprav řídicí časový průběh

Měřený časový průběh v referenčním místě Vypočti SRS pro referenční místo Je odchylka mezi vypočteným a určeným SRS v toleranci?

Ne

Ano

Podmínky porovnání

Jsou měřený a zkušební průběh srovnatelné?

Ne

Ano Konec

OBRÁZEK 79 – Metodika rázové zkoušky SRS řízené pomocí SRS 23.2.7.4 Doba trvání

Jak bylo uvedeno v článcích 23.2.5.1 a 23.2.7, jestliže se SRS použije pro řídicí a toleranční účely, musí se na parametry časové oblasti aplikovat dodatečná omezující kritéria. Potřeba dodatečných omezení je důsledkem skutečnosti, že jednotlivé SRS se může reprodukovat mnoha tvary časového průběhu impulzů. Nesprávná reprodukce původního časového průběhu může mít za následek proměnlivost vyvolaných způsobů porušení materiálu. Při výběru těchto dodatečných omezení zvažujte vlastnosti původního průběhu odezvy materiálu. Dvě nejčastěji používaná omezení jsou rozložení vrcholové amplitudy a/nebo doba trvání účinného impulzu. Obecně je omezení vrcholové amplitudy použitelné, když by se závada na zkoušeném objektu mohla vyskytnout jako důsledek nadměrného zatížení. Doba trvání účinného impulzu je použitelná, jestliže se dotýká nízkocyklické únavy. V každém případě by doba trvání průběhu zkušebního impulzu neměla překročit ani by neměla být kratší než naměřený průběh odezvy materiálu o více než 15 % z celkové doby trvání. Příloha 23E poskytuje další směrnice pro stanovení odpovídající účinné doby trvání. Pokud jste na pochybách, doporučuje se použít vrcholovou amplitudu jako základní omezení s vrcholovou amplitudou reprodukovaného průběhu v rámci 25 % vrcholových amplitud měřeného nebo očekávaného zkušebního průběhu. Tato dvě omezující kritéria nevylučují použití alternativních metod k zajištění toho, aby parametry zkušebního impulzu byly typické pro očekávanou nebo měřenou charakteristiku odezvy materiálu. Komplexnější alternativní omezení mohou využívat buď Fourierova spektra, spektrální hustotu energie nebo energetická

320

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 měření časové/kmitočtové oblasti. Jestliže se taková alternativní omezující kritéria použijí, přístup by měla jasně stanovit Směrnice pro zkoušku společně s doprovodnou dokumentací a zdůvodněním použití alternativních kritérií. 23.2.8 Řídicí, monitorovací, připevňovací a referenční body

Pro účely této zkoušky jsou definice připevňovacích, monitorovacích, řídicích a referenčních bodů následující: a.

b.

c. d.

Připevňovací bod je definován jako část zkoušeného objektu, která je spojená s montážním přípravkem nebo s vibrační stolicí v místě, kde je obvykle připevněn v provozu. Řídicí bod je místo, v němž se provádí měření k tomu, aby se umožnilo řídit přechodné buzení ve stanovených mezích. Obecně se řídicí bod na zkoušeném objektu vybírá tak, aby lokální rezonance materiálu byly na minimu, ale celková odezva zkoušeného objektu byla dobře popsána. Pokud se lokální rezonance neudrží na minimu, může být obtížné kompenzovat zkušební průběh. Monitorovací bod je místo, v němž se provádí měření k tomu, aby se získaly údaje o odezvovém chování zkoušeného objektu. Referenční bod je bod, v němž se materiálová odezva buď měří nebo odvozuje pro ověření, zda požadavky Směrnice pro zkoušku jsou splněny. Referenční bod by měla stanovit Směrnice pro zkoušku. Může to být monitorovací bod, řídicí bod nebo jakýsi „koncepční bod“, vytvořený manuálním nebo automatickým zpracováním signálů z několika řídicích bodů.

23.2.9 Provoz materiálu

Doporučuje se, aby zkoušený objekt byl v provozu; a aby se jeho funkční charakteristiky měřily a zaznamenávaly tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku nebo příslušný předpis. 23.3

NÁROČNOSTI

23.3.1 Všeobecná ustanovení

Pokud je to účelné, náročnosti zkoušení se stanoví s využitím předpokládaných nebo měřených údajů získaných s uvažováním projektovaných profilů provozního života a dalších významných dostupných dat. Obecně neexistují pro komplexní impulzy žádné výchozí náročnosti zkoušení, týkající se typických provozních prostředí pro tuto zkušební metodu. Další informace o vlastnostech odezvy na typická provozní prostředí podává AECTP-240. 23.3.2 Podpůrné hodnocení

Vybraná zkouška nemusí představovat dostačující simulaci úplného prostředí a v důsledku toho může být nezbytné pro doplnění výsledků zkoušky a pro ospravedlnění důvodů výběru zkoušky nějaké podpůrné hodnocení. 23.3.3 Tlumicí systém

Materiál určený pro použití se systémy pro tlumení rázů se obyčejně doporučuje zkoušet s nainstalovanými rázovými tlumiči. Jestliže není účelné provádět rázovou zkoušku s příslušnými tlumiči nebo jsou-li dynamické vlastnosti materiálu proměnlivé, doporučuje se zkoušet zkoušený objekt bez tlumičů při upravené náročnosti stanovené ve Směrnici pro zkoušku.

321

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 23.3.4 Zkoušení subsystémů

Pokud tak stanovuje Směrnice pro zkoušku, mohou se subsystémy materiálu zkoušet samostatně a mohou být vystaveny odlišným úrovním rázů. V tomto případě by Směrnice pro zkoušku měla stanovit náročnost rázů zvlášť pro každý subsystém. 23.4


23.4.1 Povinné a. identifikace zkoušeného objektu; b. definování zkoušeného objektu; c. náročnosti zkoušení včetně všech os a směrů; d. typické SRS; e. přiřazený časový průběh; f. počet impulzů, které se mají aplikovat; g. druh zkoušky: vývojová, schvalovací atd.; h. způsob upevnění včetně rázových tlumičů (jsou-li použity); i. zda má být zkoušený objekt při zkoušce v provozu nebo mimo provoz; j. podmínky balení, je-li to vhodné; k. mezní hodnoty pohybu v příčné ose, je-li to vhodné; i. požadavky na provozní ověřování, je-li to vhodné; m. referenční, řídicí a monitorovací body, které se mají použít; n. tolerance, které se mají dodržet; o. podrobnosti vyžadované k provedení zkoušky; p. stanovení kritérií závad, je-li to vhodné. 23.4.2 Jsou-li požadované a. klimatické podmínky, jestliže jsou rozdílné od standardních laboratorních podmínek; b. účinky zemské přitažlivosti a následná opatření; c. tolerovaná úroveň magnetického pole během zkoušky; d. tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v článku 23.5.1, případně doplňkové tolerance. 23.5


23.5.1 Tolerance

Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, průběh nebo SRS měřené v referenčním bodu (bodech) nesmí vybočit z tolerančních podmínek o více než o stanovené hodnoty. 23.5.1.1 Průběhy jednoduchých přechodových dějů

Pro zkušební průběhy jednoduchých přechodových dějů řízených v časové oblasti má být 90 % z kladných a záporných vrcholů amplitud průběhu v rozmezí ±10 % amplitudových předepsaných kladných a záporných vrcholů v uvedeném pořadí. Kromě toho pořadí kladných a záporných vrcholů řízeného průběhu musí být v pořadí originálního průběhu a trvání přechodné v rozmezí ±20 % z účinné doby trvání průběhu.

322

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 23.5.1.2 Průběhy komplexních přechodových dějů

Pro zkoušky řízené pomocí parametrů průběhu SRS musí být maximax SRS amplituda vypočítaná s 1/12 oktávovým kmitočtovým rozlišením v rozmezí od –1,5 dB do +3 dB přes 90 % stanovené zkušební šířky řídicího pásma a od –3 dB do +6 dB přes zbývajících 10 % kmitočtové šířky pásma. Minimální zkušební šířka pásma řízení pro elektrodynamická a servohydraulická zkušební zařízení je 10 Hz až 2 000 Hz. Doplňková omezení parametrů časové oblasti, vrcholové amplitudy a/nebo účinné doby trvání jsou obvykle nezbytná pro ujištění, že se dosáhla dostačující simulace. Tato doplňková omezení jsou popsána v článcích 23.2.5.1 a 23.2.7.4, jejich osvojení musí být uvedeno ve Směrnici pro zkoušku. Tolerance implicitní doby trvání řízení komplexní přechodné je ± 20 % z účinné doby trvání průběhu. Následující směrnice se poskytují pro aplikaci s pseudorychlostním spektrem odezev nebo s vícebodovým řízením měření, aby se stanovilo rázové prostředí. Všechny tolerance jsou vymezeny na maximax akcelerační SRS. Tolerance vymezované na pseudorychlostní spektrum odezev se musí odvodit z tolerancí na maximax SRS a musí být shodné s těmito tolerancemi, včetně tolerance doby trvání průběhu. Zkušební tolerance se stanovují z hlediska tolerance pro jednoduché měření. Pro matici měření definovaných z hlediska „zóny“ může být tolerance amplitudy určena z hlediska průměru měření uvnitř zóny. Prakticky je to uvolnění tolerance jednotlivých měření; jednotlivá měření mohou být podstatně mimo toleranci, zatímco průměr je v rámci tolerance. Obecně když blíže určujeme zkušební tolerance založené na zprůměrování více než dvou měření v rámci zóny, toleranční pásmo by nemělo překročit 95/50 horní hranice jednostranných normálních tolerancí vypočítané pro logaritmicky upravené odhady SRS, ani by nemělo být menší než střední hodnota minus 1,5 dB - viz příloha 23D. Jakékoli povolené použití "zónových" tolerancí a průměrování se musí stanovit ve Směrnici pro zkoušku. Tolerance doby trvání impulzu se musí také použít na dobu trvání vstupního impulzu do měřicího pole. 23.5.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Pokud není pro materiál ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, platí následující: a.

Za použití běžných upevňovacích prostředků musí být zkoušený objekt mechanicky připevněn k vibračnímu/rázovému zkušebnímu zařízení prostřednictvím přípravku. Je třeba se vyvarovat použití jakýchkoliv dalších kotevních lan nebo popruhů.

b.

Montážní uspořádání musí umožnit, aby byl zkoušený objekt vystaven stanovenému SRS. Zakotvení zkoušeného objektu by se mělo posouvat, pokud je to účelné, fázově a po přímce rovnoběžně s čárou pohybu. Může být nezbytné použít pro každou zkušební osu jiný zkušební přípravek. Každé připojení ke zkoušenému objektu, jako například lanka, potrubí nebo vodiče se musí uspořádat tak, aby vyvolávaly podobná dynamická a hmotnostní omezení jako při provozním uspořádání. Jakákoliv vnější připojení pro účely měření musí přidávat jen minimální omezení a hmotnostní zatížení. Kde je důležitý vliv zemské přitažlivosti nebo pokud jsme z hlediska jejího vlivu na pochybách, musí se zkoušený objekt namontovat tak, že přitažlivá síla působí v témže směru, v jakém by působila při provozním používání.

c.

d.

323

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 e.

V závislosti na směrnice uvedené v článku 23.3.3 se materiál určený pro použití s rázovými tlumiči musí běžně zkoušet s tlumiči nainstalovanými na zkoušeném objektu.

23.5.3 Příprava zkoušky a kondicionování

Pokud se to požaduje, musí být jakékoliv zkoušky strukturálních dynamických vlastností prováděny a zaznamenávány tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. Počet zkušebních aplikací rázového impulzu je obvykle nutný předtím, než je řídicí systém schopen získat přijatelnou odezvu v referenčním bodu. Je to předběžná činnost, obyčejně prováděná na dynamickém znázornění zkoušeného objektu – viz čl. 23.2.5.4. Pokud se to požaduje, musí se zkoušený objekt stabilizovat na výchozí klimatické a jiné podmínky tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. 23.5.4 Provozní ověřování

Veškerá provozní ověřování včetně vizuálních prohlídek se musí provádět v souladu se Směrnicí pro zkoušku. Konečná provozní ověření se doporučuje realizovat, když je materiál mimo provoz a byly u něj dosaženy podmínky kondicionování včetně teplotní stability. 23.5.5 Postup

Proveďte předběžné úlohy a kondicionování zkoušeného objektu tak, jak stanovují články 23.5.2. a 23.5.3. Realizujte strategii řízení včetně referenčních, řídicích a monitorovacích bodů, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku a směrnice daná v článcích 23.2.5, 23.2.6 a 23.2.7. Proveďte výchozí provozní ověření, jak je stanoveno v článku 23.5.4. Aplikujte na zkoušený objekt přechodový impulz plné úrovně v osách a směrech stanovených ve Směrnici pro zkoušku. Proveďte konečná provozní ověření. Jestliže program zkoušek vyžaduje několik různých SRS spekter pro odlišné druhy rázových nebo vibračních prostředí, může být vhodné dokončit celou posloupnost zkoušek na jedné ose za předpokladu, že je tak stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. 23.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku během rázové zkoušky SRS i po jejím ukončení. 23.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. Harris, Cyril M.: Příručka pro rázy a vibrace (Shock and Vibration Handbook), 4. vydání, NY, McGraw-Hill Professional Publishing, 1995. b. Gaberson, H. A., Chalmers, R.H.: Modelová rychlost jako kritérium náročnosti rázů (Model Velocity as a Criterion of Shock Severity), Shock and Vibration Bulletin 40, Pt. 2, 1969, str. 31-49. c. ANSI/ASTM D3332-77: Standardní metody pro lámavost výrobků využívající strojové zpracování (Standard Methods for Fragility of Products Using Machines), 1977.

324

d.

e.

f.

g.

h

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Piersol, A.G.: Analýza strukturální odezvy střel Harpoon na odpalování z letadel, přistávání, upoutaný let a střelbu (Analysis of Harpoon Missile Structural Response to Aircraft Launches, Landings and Captive Flight and Gunfire). Naval Weapons Center Report NWC TP 58890, leden 1977. Příručka pro získávání a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), IEST-RP-DTE012.1, Institute of Environmental Sciences and Technology, Mount Prospect, IL, 1995. Bendat, J. S., Piersol, A.G.: Náhodná data: Postupy analýz a měření (Random Data: Analysis and Measurement Procedures), 3rd Edition, John Wiley & Sons lne, New York, 2000. Schock, R. W., Paulson, W. E.: Přeprava, Průzkum rázového a vibračního prostředí ve čtyřech hlavních způsobech přepravy (Transportation, A Survey of Shock and Vibration Environments in the Four Major Modes of Transportation), Shock and Vibration Bulletin #35, Part 5, únor 1966. Ostrem, F. E.: Přeprava a balení, Průzkum rázů a vibrací vstupujících do přepravovaného nákladu (Transportation And Packaging A Survey of the Transportation Shock and Vibration Input to Cargo), Shock and Vibration Bulletin #42, Part 1, leden 1972.

325


(VOLNÁ STRANA)

326


PŘÍLOHY

327

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23A RÁZ SRS – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠENÍ

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí z typických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. V současné době výchozí náročnosti zkoušení pro spektrem rázových odezev (SRS) řízené zkoušky nejsou definovány. Směrnice pro vypracování upravených náročností zkoušení viz přílohy 23B, 23C a 23D.

328

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B TECHNICKÝ NÁVOD PRO ODVOZENÍ NEKONVENČNÍCH ZKUŠEBNÍCH PRŮBĚHŮ 23.B.1 Definice zkušebního průběhu 23.B.1.1 Všeobecná ustanovení

Současná zařízení a metody umožňují odvození zkušebních průběhů z měřených dat a z údajů o prostředí pomocí několika odlišných metod. Nejběžnější přístupy zahrnují odvození zkušebních průběhů: a. b. c.

z přímého záznamu měřených provozních údajů; ze spektra rázových odezev (SRS); z úpravy nějakého analyticky popsaného průběhu.

23.B.1.2 Zkušební průběhy odvozené z analogových záznamů

Zařízení pro záznam přechodných vhodné pro většinu počítačových řídicích systémů se může použít přímo k získání přechodného průběhu. Nicméně využití průběhů získaných tímto postupem může být omezeno následovně: a. b.

požadavky na zkušební průběh, které mohou být mimo fyzikální možnosti vibračního zkušebního zařízení z hlediska buď síly, rychlosti nebo výchylky; statistickou nejistotou spojenou s jednotlivě měřenými případy.

První omezení se dá někdy vyřešit úpravou zkušebního průběhu, která zajistí, že rychlost zkušební soustavy a omezení výchylky se splní. Toho se obvykle dosáhne modulováním naměřených provozních údajů s nízkofrekvenčním průběhem tak, aby konečná rychlost a výchylka byly nulové. Druhé omezení se může překonat, jestliže se u zkušebních dat může dosáhnout dostačující spolehlivosti. 23.B.1.3 Zkušební průběhy odvozené ze SRS

Odvození zkušebního průběhu ze SRS může být vhodné tam, kde měřené údaje jsou vztažené ke konkrétnímu rázovému prostředí, ale v důsledku složitosti dat nejsou vhodná jako zkušební kritéria. Bohužel mnoho zkušebních časových průběhů se může odvodit z jediného typického SRS. Příslušná pozornost by se měla věnovat povaze originálního časového průběhu jako takovému. Za těchto okolností se doporučuje odvozený průběh vždy nechat odsouhlasit požadující organizaci. O vhodné metodě pro odvozování zkušebního průběhu ze SRS je pojednáno níže v čl. 23.B.2 „Generování zkušebních průběhů ze SRS“. Postup se používá k vytvoření zkušebního průběhu popsaného jako nějaká analytická funkce. Odvozování SRS z provozních dat je popsáno v článku 23.B.3 „Stanovení SRS z provozních dat“. 23.B.1.4 Zkušební průběhy popsané analytickými funkcemi

Pokud měřená data projevují v časové oblasti opakovatelnou formu nebo mají zjednodušenou povahu, lze pro definování časového průběhu rázů upravit nějakou matematickou nebo analytickou funkci. Při využití tohoto postupu k modelování požadovaného průběhu může být nezbytné zajistit, aby průběh řízení zkoušky byl v rámci fyzikálních možností vibračního zkušebního zařízení.

329

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B 23.B.2 Generování zkušebních průběhů ze SRS

Využití sčítání impulzů oscilačního typu bylo uznáno jako přijatelná metoda pro zobrazování určitých druhů rázových prostředí. S rozvojem metod digitálního řízení je možné reprodukovat komplexní časové průběhy. Poměrně širokého využití dosáhly dva druhy oscilačních impulzů. Jsou to jednak tlumená sinusoida, mající formu: A = Ao e-ζωt sin (ω t)

Rovnice 1

jednak impulz vlnkového typu mající formu: A = Ao sin (ω t) sin (ψt)

Rovnice 2

A, ω, ψ, ζ jsou amplituda, cyklické kmitočty a část kritického útlumu (rychlost útlumu) oscilačních impulzů. Přijatelné výsledky lze získat při použití kteréhokoliv z těchto impluzů. Zde uvažovaný postup je aplikace rozpadajících se sinusoid. Komentáře jsou nicméně do značné míry použitelné pro oba druhy oscilačních impulzů. Základní postup pro odvození odpovídajícího průběhu ze stanoveného SRS, zobrazeného na obrázku 80, je následující: a. b.

za prvé – výchozí odhad se provádí z charakteristiky požadovaného průběhu; za druhé – tento odhad se vylepší použitím nějaké iterační metody.

Má se za to, že získávání výchozích odhadů zkušebního průběhu může mít tři stránky, a sice zjištění kmitočtů významných sinusových složek, stanovení rychlosti rozpadu pro každou složku a vymezení amplitudy každého rozpadajícího se sinusoidu. Pro SRS, která projevují zřetelně identifikovatelné vrcholy, je počáteční výběr kmitočtových prvků poměrně jasně daný. Ale tam, kde neexistují žádné zřetelné vrcholy, může odkaz na Fourierovo spektrum nebo na spektrální hustotu energie provozních dat pomoci proniknout do podstaty vhodného výběru výchozích kmitočtů. Rychlost rozpadu každé sinusové složky se může stanovit buď z revize časového průběhu odezvy nebo z přidruženého SRS. Rychlosti rozpadu lze získat z časového průběhu odezvy využitím takových metod jako je například logaritmický úbytek. Tvar SRS, jak ukazuje obrázek 81, může také napomáhat výběru rychlostí rozpadu. Amplitudy sinusoid se mohou odhadnout z obrázku 82. Obrázek 82 představuje normalizovanou maximální odezvu systému s jedním stupněm volnosti na rozpadající se sinusový vstup jako funkci rychlosti rozpadu sinusoidy. Graf je pro různé úrovně útlumu v systému s jedním stupněm volnosti. Obrázek 83 je graf inverzní k obrázku 82, to jest úroveň vstupu pro maximální odezvu systému s jedním stupněm volnosti s útlumem. Amplituda sinusových složek může být tudíž určena vynásobením hodnoty zkušebního SRS v kmitočtu rozpadající se sinusoidy vstupní úrovní odpovídající příslušné rychlosti rozpadu z obrázku 83. Znaménko amplitudy sinusových složek může být buď kladné nebo záporné. Volba znaménka nemá žádný vliv na absolutní maximax SRS kombinovaného průběhu. Jestliže spektrum obsahuje diskrétní vrcholy, potom bude superpozice soufázových průběhů zdůrazňovat kladné a záporné vrcholy spektra. Jestliže je však spektrum bez výrazných

330

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B vrcholů, slučování průběhů složek kombinované alternativně fázově a fázově posunuté bude konvergovat k vyhlazení spektra. Je důležité poznamenat, že konečná rychlost a výchylka odvozeného časového průběhu nesmí být nulové. Za účelem překonání možných problémů s řízením vibračního budiče se ke sloučenému časovému průběhu běžně přidává vyrovnávací impulz. V některých registrovaných programech pro rázovou syntézu se tento vyrovnávací impulz přidává bez zásahu uživatele. Ale u jiných programů se musí kmitočet a rychlost rozpadu vyrovnávacího impulzu zvolit. Obecně se doporučuje používat vyrovnávací impulz s kmitočtem o velikosti přibližně od jedné poloviny do jedné třetiny minimálního kmitočtu v SRS s rychlostí rozpadu dosahující 100 % z kritického útlumu. Použití odpovídajících hodnot kmitočtu vyrovnávacího impulzu (ωm) a rychlosti útlumu (£m), amplitudy vyrovnávacího impulzu (Am) a doby zpoždění (τ), se mohou vypočítat (s využitím rovnic 3 a 4) pro účely řízení zbytkové rychlosti a výchylky (v uvedeném pořadí). V tomto případě je doba zpoždění dobou mezi počátkem vyrovnávacího impulzu a následným spuštěním rozpadající se sinusoidy. Am

n

 

Ai

2  m   1 i 1  i  i  1 n Am 2 m Am 2 m Am    2 2 2 2 2  m  m  1  m  m  1 i 1 i  i2  12 2 m

Rovnice 3 Rovnice 4

Pozn.: Ai, ωi, ζi jsou amplituda, cyklická frekvence a rychlost útlumu i-té sinusové části

Je důležité poznamenat, že výše uvedený postup bude vytvářet SRS založené na předpokladu, že jednotlivé sinusové složky působí nezávisle. Potom se vyžaduje iterační zpracování, pomocí něhož se amplitudy a rychlost rozpadu složek mění tak, aby se získalo lepší přizpůsobení SRS. Tento postup je obecně součástí registrovaných počítačových programů pro rázovou syntézu.

331

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B Určete SRS

Proveďte prvotní odhad sinusových kmitočtů

Odhadněte rychlost rozpadu sinusoid

Odhadněte amplitudy sinusoid

Přidělte sinusoidám znaménka

Vytvořte kompenzaci

Ne

Analyzujte amplitudy sinusoid

Jsou zbytková výchylka a rychlost v rozsahu možností budiče? Ano Vypočtěte SRS

Tolerance určeného SRS

Je odchylka mezi vypočteným a určeným SRS v toleranci?

Ne

Ano Data o časovém průběhu

OBRÁZEK 80 – Generování zkušebního průběhu ze SRS

332

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B ζ = 0,001 ζ = 0,01 Normalizovaná vrcholová odezva

ζ = 0,05 ζ = 0,1 ζ = 0,5

Útlum oscilátoru η = 0,05

0,1 0,1 Normalizovaný kmitočet (ωn/ω)

OBRÁZEK 81 – Normalizovaná maximální odezva η = 0,01 Skutečný podíl vrcholové odezvy

η = 0,03 η = 0,05 η = 0,1

Útlum oscilátoru η

0,1 0,001

0,1

0,01

Rychlost rozpadu sinusoidy (ζ)

OBRÁZEK 82 – Odezva na jednotkový vstup

333


Úroveň sinusové amplitudy pro jednotkovou velikost odezvy

Útlum oscilátoru η

η = 0,1 0,1

η = 0,05 η = 0,03 η = 0,01

0,01 0,001

0,1

0,01

Rychlost rozpadu sinusoidy (ζ)

OBRÁZEK 83 – Vstup na jednotkovou odezvu 23.B.3 Stanovení SRS z provozních dat

Tento oddíl poskytuje směrnici pro generování SRS pro řízení zkoušky z naměřených provozních údajů o časovém průběhu přechodového zrychlení. Obecně bude mít každá osa provozních dat pro konkrétní umístění rozdílné SRS. SRS požadované pro stanovení SRS pro řízení zkoušky se může získat z redukování měřeného časového průběhu přechodového jevu. Doba trvání časového průběhu rázového vstupu používaná pro výpočet spektra odezev by měla být dvojnásobek účinné doby trvání impulzu začínajícího v okamžiku obsahujícím nejvýznamnější data před a/nebo po účinné době trvání. Analytické parametry SRS – útlum, kmitočtový interval a kmitočtový rozsah se doporučuje vybírat se zřetelem na průběh rázu a materiál, který se má zkoušet. Nicméně efektivní počáteční hodnoty jsou míra útlumu 5 % z kritického útlumu (Q = 10) v posloupnosti rezonantních kmitočtů v intervalech 1/6-ové oktávy nebo menších, do rozpětí alespoň 5 Hz až 2 000 Hz. Spektrum použité k vymezení SRS pro řízení zkoušky by mělo být kombinací pozitivních a negativních směrů všeobecně nazývanou maximax spektrem. Měla by to být nejvyšší hodnota získaná jak ze základních, tak ze zbytkových odezev. Jestliže je k dispozici dostačující počet spekter, doporučuje se pro stanovení požadovaného zkušebního SRS využít nějakou vhodnou statistickou bázi. Směrnici pro statistickou analýzu naleznete v příloze 23D. Jako obecné vodítko pro zkoušku s klasickým průběhem rázu platí, že je obvykle pro většinu aplikací vhodné použít 95,5% omezení statistického souboru. Avšak pro určité druhy zkoušek (především pro posuzování funkce a spolehlivosti) může být přiměřenější použití menších omezení statistického souboru (typicky 68,3 %). Pro některé zkoušky k prokázání bezpečnosti se mohou požadovat omezení statistického souboru 99,7 % nebo vyšší. Pro určitý

334

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23B materiál mohou konstrukční požadavky vymezovat přijetí náhradních hodnot. Výběr těchto omezení statistického souboru musí být v souladu s statistickými postupy použitými v příloze 23D. Pokud nejsou pro statistickou analýzu dostupná dostačující data (použití výše uvedených směrnic je kvůli použití méně než pěti vzorků nedůvěryhodné), doporučuje se použít pro stanovení požadovaného zkušebního spektra za účelem zohlednění proměnlivosti prostředí zvětšenou obálku maximálních dostupných spektrálních dat.

335

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C TECHNICKÝ NÁVOD K PROVÁDĚNÍ RÁZOVÝCH ZKOUŠEK 23.C.1 Rozsah platnosti

Tato příloha je určena k poskytnutí směrnic a definic, které jsou užitečné pro uspořádání a provádění rázových zkoušek. 23.C.2 Omezení

Zkoušení rázů se může provádět na zkušebním zařízení konstruovaném výhradně pro tento účel, jako jsou například zkušební zařízení s mechanicky nebo explozivně generovanými rázovými přechodnými. Eventuálně je možné použít vibrační zkušební zařízení s určitými mechanickými a elektrickými omezeními. Popisy v příloze 23C se v první řadě vztahují k simulaci SRS na zařízeních s elektrodynamickými a servohydraulickými budiči. 23.C.2.1 Výchylka

Směrnice pro zkoušku definuje buď prostřednictvím přechodového časového průběhu nebo prostřednictvím SRS, jaké maximální zrychlení se má dosáhnout v daném čase. To má za následek přechodovou výchylku, jejíž okamžitá hodnota by měla setrvat v rámci omezení zkušebního zařízení. Obecně řečeno simulace přechodového časového průběhu vyžaduje větší výchylku než SRS simulované oscilačními přechodovými. Elektrodynamické budiče Tyto budiče jsou běžné vibrační zkušební budiče, obvykle buď s maximální výchylkou vrchol-vrchol rázu 25 mm nebo u určitých novějších přístrojů 50 mm. Některé rázové zkoušky je možné provádět s takovými omezeními zařízení a s odchylkami před a po impulzu povolenými Směrnicí pro zkoušku. Neutrální poloha kotvy budiče se může nastavit tak, aby se vzaly v úvahu možné asymetrie ve výchylce přechodných. Překmit kotvy v energetických úrovních rázové zkoušky může značně poškodit budič. Servohydraulické budiče Použití vhodných servohydraulických budičů pro rázové zkoušky s klasickým impulzem obchází omezení výchylky elektrodynamických budičů. Základním omezením servohydraulických budičů je menší šířka pásma vysokofrekvenční odezvy, ačkoliv progresivní zařízení jsou schopné provozu až do šířky pásma 1 kHz. Dovolené zatížení servohydraulických zařízení (tedy zrychlení) často překračuje zatížení využitelná u elektrodynamických zařízení. 23.C.2.2 Rychlost

Rychlostní omezení elektrodynamického budiče Maximální rychlost těchto budičů je omezena hranicemi zrychlení a výchylky danými elektrickými a mechanickými konstrukčními parametry zařízení. Typická provozní mezní hodnota je maximální rychlost 1,8 až 2,5 m/s.

336

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Rychlostní omezení servohydraulického budiče Rychlostní omezení vyplývají z omezení hydraulického proudění a liší se zařízení od zařízení. Zařízení konstruovaná pro rázové zkoušky mohou mít souběžné servoventily a zásobník tlakového oleje, což dává širší hranice rychlosti a šířce kmitočtového pásma. 23.C.2.3 Zrychlení

Omezení zrychlení elektrodynamického budiče Zrychlení je omezeno množstvím elektrické energie, které může být dodáváno přes kotvu, mechanickou pevností kotvy a zkušební stolice, celkovým zatížením včetně vlastní hmotnosti a vnitřních ztrát a mechanickými a elektrickými celkovými odpory zkušebního zařízení a zatížení. Výše uvedený pojem „celkový mechanický odpor“ zkušebního zařízení zahrnuje antirezonanční vlivy v kmitočtové oblasti, které mohou pohlcovat nepřiměřené množství využitelné energie. Typické omezení mechanické pevnosti kotvy je maximální úroveň do 100 g. Omezení zrychlení servohydraulického budiče Protože v rámci dalších omezení těchto budičů se mohou zkoušky řídit pomocí metod výchylka/čas nebo síla/čas, mají antirezonanční účinky zkušebního zařízení při zkoušce mnohem menší význam. Vzhledem k tomu, že tyto budiče při uzavření servoventilů přestanou pracovat, existuje zde menší riziko poškození zařízení následkem jeho přetížení a může se tedy bezpečně dosáhnout vyšších zrychlení. 23.C.2.4 Kmitočtový rozsah

Kmitočtový rozsah elektrodynamického budiče Použitelný kmitočtový rozsah těchto budičů je na nízkých kmitočtech limitován omezenou amplitudou jejich výchylek a na vysokých kmitočtech modální hustotou. Modální hustota zkoušeného objektu, jeho upevnění, hlavy a kotvy budiče určují, že pohlcování energie při vytváření antirezonancí bude uvažováno v přiměřeném rozsahu, pro libovolný vhodný dostupný výkon, při ovládání z řadiče funkce kmitočtové odezvy tvarově orientovaného pulzu, jak je tomu u většiny současných řadičů rázových budičů. Výkony elektrodynamických zařízení typicky dosahují až 2 000 Hz, avšak při zvážení dalších rezonancí upevňovacích přípravků může být problém dosáhnout úrovně přes 500 Hz. Kmitočtový rozsah servohydraulického budiče Existuje malé omezení v nízkofrekvenčním okraji spektra jiné než vyvolané tlakem a parametry proudění hydraulických prvků zařízení, užitečným zdvihem pístu a mechanickou pevností zařízení. Ve vysokých kmitočtech existuje konečná provozní hranice spojená jak s hmotností/hustotou hydraulického média, tak s rychlostí spínání servoventilů. Tyto vlivy jsou minimalizovány u velmi kvalitních zařízení použitím souběžných hydraulických akumulátorů a servoventilů s malou výškou hydraulického sloupce mezi akumulátorem a pístem. Zesilovač výkonu elektrodynamického budiče Kombinování okamžitého napětí a výstupního proudu použitelné pro elektrodynamická zkušební zařízení je omezeno zesilovačem výkonu a prvky pole/kotvy a závisí na konstrukci zesilovače (trubicový nebo typ s pevným obvodem), třídě zesilovače, poli budiče a energetickém výkonu kotvy.

337

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Energetická soustava servohydraulického budiče Tento druh budiče nečerpá svou energii přímo z hydraulického potrubí, pouze vyžaduje dostačující tlak a průtočnou rychlost pro dobíjení hydraulických akumulátorů na požadovaný tlak v dostatečně krátkém čase, úměrném připravenosti k provedení dalšího požadovaného rázu. Tam, kde je budič poháněn z hlavní hydraulické tlakové soustavy obsluhující celé zkušební zařízení, je nezbytné pro minimalizaci kolísání tlaku v potrubí při rázové zkoušce použít lokální akumulátory. 23.C.3 Generování průběhu rázu 23.C.3.1 Všeobecné zásady

V průběhu rázové simulační zkoušky je zkoušený objekt před a po přechodném časovém průběhu úplného rázu nepohyblivý, tudíž změna celkové rychlosti je nulová. Tato skutečnost vyvolává potřebu před stanoveným přechodovým průběhem nebo souběžně s ním aplikovat další impulzy. Tyto předchozí a následné impulzy se musí vybírat tak, aby (aniž by změnily výsledky zkoušky) akumulovaly a/nebo rozptylovaly energii takovým způsobem, aby jak výchozí, tak konečná rychlost byly nulové. Například v případě půlsinusového průběhu nejsou výchozí ani konečná rychlosti nulové: Parametry a(t), t, D, v(t), A jsou zrychlení, čas, doba trvání rázu, rychlost a rázová amplituda. 0≤t≤D  t  a t   A  sin    D 

  t  cos    D  kde t=0

vt   

DA

vt   

DA



0

kde t=D vt  

DA



0

23.C.3.2 Půlsinusový případ

Ve skutečnosti může být půlsinusová jeden ze tří rozdílných typů: • impulz (půlsinusová s následným impulzem); • náraz s dokonalým odrazem (půlsinusová s předběžným a následným impulzem); • náraz bez odrazu (půlsinusová s předběžným impulzem).

338

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C V následujících příkladech se představí první dva nejpoužívanější případy. Dále uvedený výpočet je vytvořen pro půlsinusový ráz. Stejnou metodu je možné použít pro ostatní průběhy. Impulz (půlsinusový s následným impulzem) Parametry a(t), V(t), d, t, D, A, p jsou zrychlení, rychlost, výchylka, čas, doba trvání rázu, rázová amplituda a konstanta předběžného/následného impulzu. zrychlení

Amplituda

posun rychlost

Čas, t

OBRÁZEK 84 – Impulz (půlsinusový s následným impulzem)

Od 0 do D obdržíme: a t   A  sin   t 

vt    d t  

A



cost   1

A  sin t   t     

od D do t1 obdržíme:

pro  

 D

pro v(0)=0

pro t=0, d(t)=0

a (t) = - pA

celková doba trvání je:  2  t1  D1    p  vt    pAt  D   2

A



pro v(t1)=0

339

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Podle spojitosti pro výchylku do t = D, potom: d t    pA

t2 p 2 1   At  D  p    AD  D   2 2  

Maximální výchylka je pro t = t1 d max

2  A  2    D 2   p  2  p   

Jestliže se relativní hmotnosti pohyblivé části (Mm) a tělesa (Mc) budiče berou v úvahu, hodnota zrychlení je:

G

A  M  g n  1  m  Mc  

(Použijte pouze když Mm je nehybná hmotnost bez tlumičů) Náraz s odrazem (půlsinusová s předběžným a následným impulzem) Parametry a(t), V(t), d, t, D, A, p jsou zrychlení, rychlost, výchylka, čas, doba trvání rázu, rázová amplituda a konstanta předběžného/následného impulzu.

Amplituda

zrychlení posun

rychlost

Čas, t

OBRÁZEK 85 – Náraz s odrazem (půlsinusová s předběžným a následným impulzem)

Od 0 do t 1

a(t) = -pA v(t) = -pAt

když t = 0, v(t) = 0

d(t) = -pAt2/2

když t = 0, d(t) = 0

340

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Mezi t1 a t2 a(t) = A sin ω (t – t1)

s t 2 - t1 = D

a ω = π/D

stejnost plochy křivky zrychlení vytváří: t1 p = 1 / ω v(t) = -A / ω cos ω (t – t1) + cte rychlost by měla být nulová s: ωt = π/2 vt   

A



cos  t  t1 

potom d t   

A

2

sin  t  t 2   cte

pro t = t1 d t   

A 1    sin  t  t 2   2    2 p 

výchylka je maximální, když ωt = π/2 d max 

A 1   1  2    2 p 

Od t2 do t3  2  t 3  t1  t 2  D1   , celkové trvání je t 3 , D = t 2 – t 1  p  a(t) = -pA v(t) = -pA( t -t2) + cte, v(t3) = 0 2  vt   A pD  t      Potom   t 2 d t   At  p D      cte 2    

341

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C když t = t3, d(t) = 0, pak:

  2  t  2  Ap    D  d t   At  p D      2   2  p   

2

Jestliže se relativní hmotnosti pohyblivé části (Mm) a tělesa (Mc) budiče berou v úvahu, hodnota zrychlení je: G

A  M  g n  1  m  Mc  

(Použijte pouze když Mm je nehybná hmotnost bez tlumičů) Závěr Maximální výchylka v průběhu rázové simulace porovnávaná s klidovou polohou před rázem je nejméně čtyřikrát menší pro náraz s odrazem než pro impulzní ráz. Tento poměr je u rychlosti dvakrát menší. Tedy půlsinusové rázové zkoušky se obvykle aplikují využitím metody nárazu s odrazem Je určitou výhodou, když se nějaká rázová zkouška provádí na vibračním zkušebním zařízení. Nastavení zkušební soustavy k vydávání předepsaného impulzu se doporučuje provádět s dynamickým znázorněním zkoušeného objektu. Odezva zkoušeného objektu bude ovlivňovat impulz vydávaný zkušebním zařízením. Poměr mezi hmotností zkoušeného objektu a hmotností zkušební stolice by měl být dostatečně malý, aby se zajistilo, že zkreslení průběhu nepřekročí toleranční meze. Pokud zkoušíte metodou SRS a zejména pokud zkoušíte metodami, které ke stanovenému impulzu přidávají předběžné a/nebo následné impulzy, jestliže zkoušený objekt zahrnuje rázové tlumiče, doporučuje se platnost relativního pohybu uvnitř tlumičů ověřit během nastavování zkušebního zařízení před zkouškou. 23.C.4 Parametry SRS 23.C.4.1 Definice

Spektrum rázových odezev (SRS) je obálkou odezvy lineárního systému s jedním stupněm volnosti (SDOF) na přechodný vstup jako funkce přirozené frekvence fn systému SDOF. Systém je obecně považován za netlumený nebo lehce tlumený jak je blíže určeno koeficientem kvality tlumení Q. Viz systém SDOF definovaný na obrázku 86. Parametr odezvy SRS může být definován v několika formách: • • •

buď je to maximální poměrná výchylka hmoty ve vztahu k podložce (maximum ze z); nebo jde o maximální absolutní rychlost hmoty (maximum z ỷ); nebo je to absolutní maximální zrychlení hmoty (maximum z ÿ).

342

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C fn ωn c k m ξ Q x y z

= vlastní frekvence = cyklický kmitočet = koeficient tlumení = pružinová konstanta = hmotnost = část kritického tlumení = činitel jakosti (Q) = výchylka ve vztahu k podložce = absolutní výchylka = relativní výchylka

OBRÁZEK 86 – Lineární systém s jedním stupněm volnosti

Relativní výchylka je přesněji spojená s omezujícími podmínkami (možné poškození), rychlost k energii, absolutní zrychlení k silám (možné zničení) následkem rázu. Rovnováha sil aplikovaných na systém s jedním stupněm volnosti na obrázku 86 poskytuje diferenciální rovnici pohybu. Rovnice 1 my  c y  x   k  y  x   0 Derivací této rovnice jednou, dvakrát a jejím redukováním na relativní výchylku získáme následující rovnice: d 2 y dy dx Rovnice 2  2 nn  n2 y  2 nn  n2 x  2 nn x  n2 x 2 dt dt dt d 2 y dy dx Rovnice 3  2 nn  n2 y  2 nn  n2 x 2 dt dt dt Rovnice 4 z  2 nn z  n2 z   x Porovnání rovnic 3 a 4 ukazuje, že pokud je systém s jedním stupněm volnosti netlumený ( n = 0), SRS se z absolutního zrychlení získá vynásobením SRS z relativní výchylky hodnotou -ωn2Spektra jsou tedy identická, když jsou vytvořena vydělením veličin faktory: •

absolutní maximální zrychlení z množiny ÿm , dělené maximálním zrychlením xm ze základu, ym / xm ;

•

relativní maximální výchylka hmoty z m , dělená relativní maximální statickou výchylkou.

Pro lehce tlumený systém (Q > 10) se mohou standardizovaná spektra absolutních zrychlení a relativních výchylek považovat za shodná.

343

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C zS  

x z z m xm  m2 ; m   n2 m xm k n z S

Rovnice 5

Na druhé straně porovnání rovnic 2 a 4 ukazuje, že v případě nějakého netlumeného systému nemůže být rychlost odezvy na rázové spektrum jednoduše odvozena z odezvy relativní výchylky na rázové spektrum vzhledem k tomu, že pokud  n2 x   n x , pak existuje fázový posun /2 mezi rychlostí a zrychlením. Rychlost získaná zápisem  n2 x   n x v rovnici 2 se uvádí jako "pseudorychlost" (Z). Pseudorychlost je v netlumeném systému totožná s relativní rychlostí ż. Tyto úvahy vyžadují definovat: •

SRS relativních výchylek Sd;

• •

SRS relativních rychlostí nebo pseudorychlostí Sv = ωnSd; SRS absolutních zrychlení Sy = -ωn2Sd.

Tato tři spektra jsou identická tehdy, když jsou standardizována v uvedeném pořadí relativní výchylkou, maximální pseudorychlostí a maximálním zrychlením z s , xm /  n , xm a když je systém lehce tlumen, Q > 10. Obecně je ráz znám z časové oblasti signálu absolutního zrychlení xt  upevňovacích prvků materiálu na jeho provozní platformu. Tedy simulační řízení budiče se uskutečňuje použitím měřičů zrychlení pro řízení absolutního zrychlení. Hlavním účelem simulace je odzkoušet odolnost materiálu proti destruktivnímu potenciálu rázu. S výjimkou zvláštních případů je proto SRS spektrem absolutního zrychlení. V případě, v němž mechanický systém nelze modelovat diferenciálními rovnicemi druhého řádu se stálými součiniteli, není koncepce SRS použitelná (například když délka rázové vlny není ve vztahu k rozměrům předmětného materiálu velká). 23.C.4.2 Hlavní, zbytkové a maximax spektrum odezev

SRS se skládá ze čtyř spekter: • základní odezva s kladným a záporným spektrem, což jsou body maximální kladné a záporné odezvy vyskytující se po dobu základního vrcholu rázové přechodné (kladný směr je směr kladné polarity zrychlení rázu xt  ; •

zbytková odezva s kladným a záporným spektrem, což jsou body maximální kladné a záporné odezvy vyskytující se po základním vrcholu rázové přechodné. Pro lehce tlumené systémy s Q>10 jsou amplitudy dvou zbytkových spektrálních bodů obecně v absolutní hodnotě shodné.

Maximax SRS je obálkou maximálních absolutních hodnot z těchto čtyř spekter SRS. Obecně není materiál symetrický a rázová odezva závisí na směru aplikace rázu. Ráz odpovídající skutečným údajům není jednoduchý a jak záporné, tak kladné hodnoty přispívají k absolutní maximální odezvě SRS. Z tohoto důvodu je ráz s maximax spektrem odezev aplikován podél každé kladné a záporné osy. Určené řídicí SRS je tudíž maximax spektrum absolutního zrychlení.

344

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Zbytkové SRS zrychlení AR (ωn) je spojeno s absolutní hodnotou Fourierova rázového spektra |F(ωn)|, pokud je tlumení systémů s jedním stupněm volnosti nulový. Jestliže |F(ωn)| je Fourierův transformační modul časového signálu rázového zrychlení, rovnice 6 F  n  

AR  n 

Rovnice 6

n

popisuje veličiny. V tomto vztahu má |F(ωn)| rozměry rychlosti, tj. zrychlení v rad/s. Spektra všech rázů s totožným tvarem impulzu se mohou standardizovat ve vztahu k vrcholové amplitudě zrychlení A a době trvání impulzu D. Souřadnicová soustava asi bude následující: • •

pořadnice amax / A; vodorovná souřadnice fnD nebo 2π fnD.

23.C.4.3 Popis SRS klasických rázových impulzů

Obrázek 87 ukazuje kladné SRS pro tři klasické rázové impulzy – pilovitý s vrcholem na konci, půlsinusový a lichoběžníkový impulz v případě nízkého tlumení, Qn > 10. V nízkofrekvenčním rozsahu až do fnD = 0,4 je obálka SRS ovládána zbytkovými spektry a odezva je v poměru k rychlosti změny impulzu. Maximální odezva se přibližuje odezvě z impulzu a je přibližně stejná jako odezva následkem funkce Diracova impulzu, jehož změna rychlosti je změna rozsahu z časové oblasti akceleračního rázu. V rozsahu středních kmitočtů 0,4 < fnD< 1 základní spektra poskytují rozdílnosti v amplitudách, které závisí na době náběhu impulzu. Pilovitý impulz s vrcholem na konci s nejdelší dobou náběhu má nejnižší odezvu pro danou vrcholovou amplitudu impulzu. Lichoběžníkový impulz má největší odezvu následkem velmi malé doby náběhu a vrcholové prodlevy. Pro vyšší kmitočty fnD > 5/2 zůstává odezva přibližně konstantní.

345


Lichoběžníkový impulz

Půlsinusový impulz

Pilovitý impulz

OBRÁZEK 87 – Klasický průběh kladného SRS

Obrázek 88 ukazuje základní (plné čáry) a kladné zbytkové (přerušované čáry) SRS ze tří klasických průběhů impulzu. Záporné základní spektrum pro tyto impulzy je v důsledku kladné polarity průběhu téměř nulové a není zobrazeno. Půlsinusové a lichoběžníkové impulzní spektrum mají pravidelně se opakující nulové hodnoty v důsledku symetrie průběhu impulzu. Amplitudy základního a kladného zbytkového pilového spektra s vrcholem na konci spektra jsou podobné, ale jdou napříč širším rozsahem pásem nižších kmitočtů než sinusový a lichoběžníkový průběh. Doba poklesu od konečného vrcholového maxima k nulové amplitudě ovlivňuje spektrální charakteristiku SRS. Pro nulovou dobu poklesu je záporné zbytkové spektrum v absolutní hodnotě totožné s kladným zbytkovým spektrem. Účinek nenulové doby poklesu snižuje amplitudu zbytkového spektra ve vyšších kmitočtových pásmech se střídavými nulovými hodnotami. SRS spektrum je také výrazně funkcí součinitele tlumení.

346

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Normalizovaná maximální odezva Půlsinusový Lichoběžníkový Pilovitý

Kmitočet (Hz)

OBRÁZEK 88 – Základní (plná čára) a zbytkové (přerušovaná čára) SRS Normovaná odezva

Max. odezva pro A=490 m/s2

zrychlení

Základní impulz A=490 m/s2 D=11 ms Tlumená vlnka Q=5 Čas t Vlnka 440 Hz amplituda 10 %

Kmitočet pro D=0,011 s

Normovaný kmitočet f0

OBRÁZEK 89 – Základní (plná čára) a zbytkové (přerušovaná čára) SRS pro půlsinusovou s vlnkou 23.C.4.4 Účinek vlnění časového průběhu Oscilační systémy s nepatrným tlumením jsou vysoce citlivé na vlnky superponované na průběh rázu. Například účinky vyvolané na půlsinusovém SRS ukazuje obrázek 89. Vlnka s amplitudou na 10 % z půlsinusové amplitudy a s kmitočtem 440 Hz je superponována na průběhu. Ve srovnání s obrázkem 88 průběh vlnky vytváří značné rozdíly ve spektru SRS, především poblíž kmitočtu vlnky, tj. 440 Hz. Obecně je nezbytné vlnku eliminovat, aby se zachovala opakovatelnost zkoušky.

347

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C 23.C.4.5 Výhody metody SRS ve srovnání s klasickou rázovou metodou a. b. c. d. e. f.

přesné reprodukování reálného prostředí je snažší; SRS metody podporují hodnocení rizika poškození hlavních módů; přesná SRS zkouška se snadněji definuje; reprodukovatelnost úplné přechodové je možná; SRS poskytuje srovnání relativních náročností různých rázů a umožňuje syntézu obálky rázů; tolerance řízení SRS se aplikují jednodušeji než tolerance časových signálů.

23.C.4.6 Omezení použití metody SRS ve srovnání s klasickou rázovou metodou

a.

SRS je nezávislé na časovém signálu;

b. c. d.

pro jednotlivé SRS se může definovat nekonečný počet časových signálů; fázová data a rekombinace režimu odezvy jsou ztracené; mezní hodnoty rázové amplitudy se mohou stanovit a správně analyzovat pouze s časovým signálem; jestliže není časový ráz přesně stanoven, jsou možné významné chyby; v reálných systémech, které jsou spíše komplexními než jednoduchými modely, existují vazby, nelinearity, n stupňů volnosti a odchylky ve srovnání s jednoduchým DOF systémem.

e. f.

23.C.4.7 Upozornění pro použití metody SRS

a. b.

může být obtížné stanovit nejvhodnější formu vyrovnání předběžného a následného průběhu; při generování přechodných, které nejsou impulzivního typu, může nastat nadměrné zkreslení průběhu řídicího systému.

23.C.4.8 Systémy s mnoha stupni volnosti

Za účelem výpočtu SRS ze systému s více stupni volnosti je nezbytné reprodukovat působení rázu pomocí matice celkových sil spojených se stupni volnosti systému. Tento postup se může uskutečnit aplikováním pohybových rovnic pro síly v podobě zrychlení v bodech upevnění materiálu k nosiči; například v čl. 23.C.4.1 rovnice 1 a 3, napsané ve tvaru matrice s n stupni volnosti. V případě, kdy je hmotnost materiálu vyšší a vyžaduje důkladné spojení s nosnou konstrukcí, měl by analyzovaný systém zahrnovat i část nosné konstrukce. K provedení těchto výpočtů by program vibrační zkoušky měl rozpracovat nebo mít k dispozici funkci transferu kmitočtů systému podle odpovídajících budicích sil. Ve většině případů se mohou typické módy systému superponovat, oddělit a několik SRS přepočítat na hodnoty tlumení těchto módů. V rámci tohoto postupu je možné definovat požadavky na zkušební ráz tak, aby (když je skutečný součinitel tlumení menší než používaný teoretický součinitel) nedošlo k nadměrnému zkoušení, ani v opačném případě k nedostatečnému zkoušení.

348

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C 23.C.5 Generování předepsaných rázů 23.C.5.1 Ráz předepsaný průběhem

Mechanické rázové zařízení Předepsaný průběh se získá použitím nějakého rázového programu k řízení pohybu zkoušeného objektu a rázové zkušební stolice. Je to opakovací postup, který závisí na druhu použitého zařízení a je vytvořen experimentálně s pomocí dynamického modelu zkoušeného objektu. Vibrační zkušební zařízení - Analogové řízení Metoda analogového řízení zkoušky je znázorněna na obrázku 90. Řídicí řetězec zahrnuje: •

•

programovatelný elektrický generátor impulzů s proměnným ziskem a nastavitelnou dobou impulzu, vytvářející impulz e(t), popsaný pomocí souboru časových hodnot; vyrovnávač funkce transferu; toto (H1) je nastavitelné pomocí zařízení na vyrovnání zisku v několika kmitočtových rozsazích a axiálních zařízeních na vyrovnání rezonančních kmitočtů.

Funkce transferu (H2) zkoušeného objektu v uspořádání s vibračním zesilovačem a řídicím řetězcem se měří aplikováním buď sinusového rozmítání impulzu nebo bílého šumu s dostatečným počtem statistických stupňů volnosti. Vyrovnávač je souprava využívající progresivní amplitudy, aby se pro rovnici 7 stanovil výstupní signál s(t). s(t) = H1 · H2 e(t) = ke(t)

kde k = H1 · H2 H1 

k H2

Rovnice 7

Analogové řízení se stává obtížně použitelným, jestliže funkce transferu H2 se nedá simulovat déle než funkce odděleného systému; digitální řízení je potom potřebné. Zkoušený objekt

Zdroj

Kompenzátor

Řídicí měřič zrychlení

Zesilovač

Budič kmitů

OBRÁZEK 90 – Uspořádání analogového řízení pro metodu průběhu

349

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Vibrační zkušební zařízení - Digitální řízení Uspořádání zahrnuje řídicí systém programovaný k přizpůsobení referenčního vstupního rázu funkci transferu,která se může symbolicky zapsat jako H2(f) = s(f)/e(f). Platnost funkce transferu H2 se doporučuje kontrolovat pomocí koherenční funkce μ(f) mezi výstupním signálem s(t) a vstupním signálem e(t), zprůměrovaná přes soubor zkušebních rázů, jinak je koherenční funkce pro jeden soubor impulzů 1,0. Pokud:

G11  f 

Přímá Fourierova transformace e(t)

G22  f 

Přímá Fourierova transformace s(t)

G12  f 

Křížová Fourierova transformace mezi s(t) a e(t)

G12  f 

H2 f  

 f   kde

~ Gˆ ij

Sdružená transformace G12(f)

G22  f  G11  f 

Funkce transferu

G12  f  G12  f   G11  f  G22  f 

Koherenční funkce

představuje odhadovaný průměr přes několik impulzů.

Vstupní řídicí signál je korigován převrácenou Fourierovou transformací v postupných amplitudách. Korekční obvod může obsahovat optimalizační algoritmy závislé na určeném průběhu a kompenzaci před rázem a po rázu nezbytné k redukování požadovaného výkonu vibračního zařízení, i když setrvává ve stanovených tolerancích průběhu. 23.C.5.2 Ráz předepsaný tvarem SRS

Mechanické rázové zařízení Tvar časového průběhu se generuje, pokud má nějaké SRS, které „obálkuje“ tak věrně jako je to možné, přes stanovené kmitočtové pásmo, do vymezeného řídícího SRS. Aplikují se pravidla založená na vlastnostech SRS: • •

„statická“ amplituda SRS ve vysokých kmitočtech zajišťuje maximální zrychlení průběhu; doba průběhu impulzu je předepsána hodnotou prvního bodu na souřadnici x, který dosáhne maximálního zrychlení průběhu.

Převezme se průběh dosažitelný co nejtěsněji k průběhu takto určenému, nejlépe koncový vrchol pilovitého průběhu, jehož SRS je nejlépe „nasyceno“ v každém směru. Vibrační zkušební zařízení - Analogové řízení Princip analogového generování a řízení rázů ukazuje obrázek 91.

350

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Zkoušený objekt

Impulzový generátor

Baterie filtrů

Zesilovač

Nastavení zisku filtrů

Periferní zobrazovací jednotka

Analyzátor SRS

OBRÁZEK 91 – Analogové uspořádání pro generování SRS

Vibrační zkušební zařízení - Digitální řízení Program pro digitální řídicí systém může syntetizovat dané SRS. Řídicí systém generuje soubor přechodných, obecně tlumených sinusoid s kmitočtem fn, logaritmickým útlumem n a zpožděním n tak, že SRS každé sinusoidy se shoduje se SRS určeným v kmitočtu fn. Různé parametry jsou nastavovány nahodile na spektrum odezvy získané z vibračního zařízení, zkoušeného objektu a řetězce řídicího měřiče zrychlení. Obrázek 92 ukazuje obecný vývojový diagram postupů požadovaných ke generování a řízení buď časového průběhu nebo rázové zkoušky předepsané SRS. V obou případech postup vyžaduje několik pokusných zkoušek s náhradním nebo typickým zkoušeným objektem, a proces je omezený provozním napětím e(t), proudem i(t) a konstrukčními omezeními vibračního zkušebního zařízení.

351

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Určené rázové spektrum odezev (SRS)

Určený časový průběh

Snižte impulz g

ne

|g(t)| max. možné?

Syntetizujte referenční časový průběh s algoritmem systému řízení

ano

Stanovte {1}

Doplňte ke g(t) předbíhající a následný impulz pomocí algoritmu systému řízení

ne

ano

Stanovte {1}

Zbytkové v=0 ? ano

ne

|d(t)| max. možné?

ano

Vraťte se na start

Snižte úroveň zrychlení

Zbytkové v=0 ?

ne Snižte nízkofrekvenční úroveň SRS

Stanovte {2}

ano

Stanovte {3}

ano

Určete E(f)/G a I(f)/G pro budič s daným hmotnostním zatížením

ne

Zvyšte délku impulzu n nebo snižte max. hodnotu SRS

Stanovte {2}

Nastavte tvary a úrovně hlavního, předbíhajícího a následného impulzu

|g(t)| max. možné?

G(f) je v rámci šířky pásma budiče

|d(t)| max. možné?

ne

ano

ne Snižte vysokofrekvenční obsah impulzu

ne

Porovnejte všechny dvojice e(t), i(t) s provozní oblastí zesilovače

Přineslo přidání přizpůsobovacího transformátoru nebo změna poměru body v rámci mezí?

ne

Jsou všechny body v rámci mezí?

Stanovte {4}

ano

ano ne

Vraťte se na start Je v systému přizpůsobovací transformátor?

Snižte nízkofrek-venční úroveň SRS nebo obsah impulzu

ne

ano Stanovte {5}

Uvnitř meze nasycení jádra transformátoru?

ano

OBRÁZEK 92 – Postup obecné rázové zkoušky

352

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23C Vysvětlivky k obr. 92 {1}



 g t dt 0

{2}

  vt dt 0

{3}

F  g t   G  f 

{4}

  B f   F 1  g  f    et   G   

{5}

  I  f   F 1  g  f    i t   G   



 et dt 0

max

353

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D STATISTICKÉ DŮVODY PRO OMEZENÍ PŘI ZPRACOVÁNÍ OČEKÁVANÝCH A UPRAVOVANÝCH DAT 23.D.1 Rozsah platnosti 23.D.1.1 Účel

Tato příloha poskytuje informace vztahující se k statistické charakterizaci souboru dat pro účely definování obálky nebo horní a dolní hranice souboru dat. 23.D.1.2 Používání

Informace z této přílohy jsou obecně použitelné v kmitočtové oblasti spektra, která je buď předpokládaná na základě daných informací nebo zpracovaná z časové oblasti měřených dat. Odpovídající zpracování dat časové oblasti poskytuje kmitočtové spektrum, které může mít podobu spektrální hustoty zrychlení (ASD), spektra rázových odezev (SRS), spektrální hustoty energie (ESD) nebo Fourierova spektra (FS). Například soubor ASD je vytvořen pro ustálené náhodné vibrace nebo soubor SRS, ESD, FS pro přechodné s velmi krátkým trváním. Vzhledem k souboru spektra kmitočtové oblasti umožňují informace v této příloze zřízení obálek dat pomocí statistických metod. Kmitočtová spektra a obálka jsou ve statistických pojmech „odhady“ skutečného dynamického prostředí a požadují se pro analytické nebo zkušební účely. 23.D.2 Zpracování 23.D.2.1 Základní předpoklady

Očekávané nebo naměřené spektrum a smíšené kombinace se mohou brát v úvahu stejným způsobem. Usuzuje se, že nejistota v jednotlivých měřeních (chyby při zpracování) neovlivňuje faktory obálkování. Pro měřená provozní data digitálně zpracovaná tak, že SRS, ESD, FS, nebo ASD jsou platné pro jednotlivé vzorové záznamy, je užitečné prověřit a shrnout celkovou statistiku „podobného“ spektra vybraného způsobem nezkreslujícím souhrnné statistické údaje. K zajištění nezkreslené obálky spektra by se měřicí místa mohla vybrat náhodně, v souladu se záměry měření. Soubor podobného kmitočtového spektra se obvykle získá následujícím způsobem: a.

spektra v jednotlivých místech na materiálu, která byla obdržena z opakovaných zkoušek v podstatě identických zkušebních podmínkách; b. spektra, která byla obdržena z jedné zkoušky, kde se měření snímala: (1) v několika sousedních místech zobrazujících stupeň stejnorodosti odezvy, nebo (2) v „zónách“ nebo bodech s podobnou odezvou v odlišných místech; c. nebo nějakou kombinací výše uvedených způsobů a. a b. Předpokládá se, že existuje jistý stupeň homogenity mezi spektry napříč zájmovým kmitočtovým pásmem. Posledně zmíněný předpoklad obecně vyžaduje, aby za prvé spektra pro daný kmitočet neobsahovala žádné významné „extrémní hodnoty“, které mohou způsobit značné odchylky a za druhé, aby větší vstupní podněty do systému, z nichž se snímá měření, obsahovaly větší hodnoty odezev amplitudového spektra.

354

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D 23.D.2.2 Základní souhrnné předběžné zpracování

Existují dvě metody, ze kterých lze získat souhrnnou obálku. První metoda je použít nějaké „obálkové“ schéma na základní spektra, aby se dospělo ke konzervativnímu odhadu prostředí a k nějakému kvalitativnímu odhadu spektrálního rozložení vztahujícího se k této obálce. Tento postup je závislý na posouzení analytika a může vytvářet rozporné výsledky od různých analytiků. Druhá metoda má kombinovat jednotlivé spektrum vhodným statistickým postupem a odvozovat statistický význam dat založený na teorii statistické distribuce. Odkaz a shrnuje současný stav znalostí ve vztahu k tomuto přístupu a jeho vztah k obálkování. Obecně vzato předmětná spektra a jejich statistické údaje se vztahují ke stejnému kmitočtovému pásmu, ve kterém se uskutečňuje zpracování. Bohužel pro dané kmitočtové pásmo statistické údaje za souborem spektra nejsou snadno přístupné vzhledem k neznámé distribuční funkci amplitud pro zájmové kmitočtové pásmo. Ve většině případů se může distribuční funkce považovat za normální, jestliže se jednotlivá spektra přemění do nějaké „normalizované“ podoby vypočítáním dekadického logaritmu spektra. Pro ESD a FS průměrování sousedících komponent (předpokládá se, že statisticky nezávislých) zvyšuje počet stupňů volnosti ve spektrech, zatímco snižuje kmitočtové rozlišení s možným zavedením statistického zkreslení do spekter. Pro ASD je to také případ zajišťující, že zkreslující odchylka ve spektru je malá, tj. že šířka pásma rozlišovacího filtru je velmi malou částí celkové šířky pásma spektra. Protože spektrum SRS je založeno na maximální odezvě systému s jedním stupněm volnosti když jeho přirozený kmitočet kolísá, sousední spektrum má sklon být statisticky závislé a tudíž ne dobře uhlazené s průměrovacími filtry, ledaže by se SRS počítalo pro velmi úzké kmitočtové intervaly. V takových případech je vyhlazování spekter SRS spíše dosaženo pomocí přepracování původních dat o časovém průběhu v širších intervalech přirozených kmitočtů, např. 1/6-oktávový na rozdíl od 1/12-oktávového. Neexistuje žádný zjevný způsob matematického vyhlazení závislých spekter SRS, pokud se nemůže provést nové zpracování; přijatelnou možností je nějaká forma obálkování spektra. V každém případě čím větší je velikost vzorku, tím bližší je logaritmická transformace spektra k normálnímu rozložení, pokud neexistuje měřený výběr nevyvážených chyb v experimentu. Konečně obálky horních limitů získané v dále uvedených odstavcích jsou obecně vyhlazené pomocí segmentů přímek protínajících se ve spektrálních „bodech zlomu“ před konečným použitím obálkových dat. Tato příloha neposkytuje žádný návod pro postup konečného „vyhlazování“, například zda by se spektrální vrcholy měly „přistřihnout“ nebo obalit, vztah šířky datového pásma k míře „střihání“ atd. Takové vyhlazování se doporučuje provádět pouze zkušeným analytikem; dále uvedený odkaz a o tom pojednává. 23.D.2.3 Úvahy o statistických odhadech parametrických horních mezí

Ve všech vzorcích pro odhad statistické horní meze souboru N předpovědí nebo měření, je jednotlivé spektrum označováno jako xi, vytvářející soubor od 1 do N . { x i } = {x1, x2, .......... xN}

i = 1, 2, ......... ,N

Má se za to, že spektra se budou logaritmicky transformovat, aby přenesla úplný soubor měření blíže ke spektrům vybíraným z normálního rozdělení a že zkreslení dané výběrem měření je zanedbatelné. Protože normální a „Student t“ rozdělení jsou symetrická, dále uvedené vzorce se používají pro snížení hranice změnou znaménka mezi velikostí střední odchylky a směrodatné odchylky na minus. Předpokládá se, že celé spektrum je v jediném kmitočtu nebo jediné šířce pásma a že spektra mezi šířkami pásem jsou nezávislá tak, 355

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D že každá uvažovaná šířka pásma se může zpracovávat jednotlivě a výsledky se mohou sumarizovat do jednoho grafu přes celou šířku pásma jako funkci kmitočtu. Logaritmická přeměna je dána rovnicí 1. yi = log 1 0 (x i ) i = 1,2, ..........,N Rovnice 1 Střední odhad my, pro skutečnou střední hodnotu μy je dán rovnicí 2. 1 N m y   yi N i 1

Rovnice 2

Nezkreslený odhad směrodatné odchylky sy pro skutečnou směrodatnou odchylku σy je dán rovnicí 3.

 y N

sy 

i 1

 my 

2

i

Rovnice 3

N 1

Horní mez normální jistoty (NCL) Horní mez intervalu jistoty na skutečné střední hodnotě μy se součinitelem jistoty 1 - α (nebo jistota 100 (1 - α) %) je dána rovnicí 4, kde (tN-1; α ) je NCL N ,    10

my 

S y t N 1 ; N

Rovnice 4

procentový bod rozdělení „Student t“ s N-1 stupni volnosti. NCL je označovaný jako horní 100(1-α) procentní mez jistoty na skutečné střední hodnotě souboru, ze kterého byl odebrán vzorek {X1, X2, ..., XN}. NCL je sem zahrnut pro účely odvolávek a obecně není platný pro stanovování horních mezí, ledaže by N > 50. Horní mez normální jednostranné tolerance (NTL) Horní mez normální jednostranné tolerance na poměrné části β z hodnot souboru, které budou převyšovat součinitel jistoty (γ je dáno v rovnici 5 pro NTL(N, β, γ), NTL N ,  ,    10

m y  s y k N ,  , 

Rovnice 5

kde kN,β,γ je jednostranný normální toleranční faktor uvedený v tabulce 28 pro vybrané hodnoty N, β a γ. NTL je označovaný jako horní jednostranný normální toleranční interval pro který (100 β procent hodnot bude níže než mez s (100 γ procent jistoty. Pro β = 0,95 a γ = 0,50, je zmiňována jako mez 95/50. Obecně se nedoporučuje odhad NTL používat pro malá N s hodnotami β a γ blízko 1, protože je pravděpodobné, že předpoklad normality logaritmické transformace spekter bude porušen. Pro velká N > 50 je NCL (N) = NTL (N, β, γ) pro a = (1 - β) a γ = 0,50. Horní mez normální předpovědi (NPL) Horní mez normální předpovědi je hodnota x pro soubor původních dat, která překročí další očekávané nebo měřené hodnoty se součinitelem jistoty γ, a je daná rovnicí 6. 1 NPL (N, γ) = 10 Rovnice 6 m y  s y 1 t N  1; N

356

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D kde α = (1 - γ). Veličina tN-1; je proměnná „Student t“ s N-1 stupni volnosti při 100 α = 100(1-γ) procentovém bodu rozdělení. NPL vzhledem k předpokladům jejího odvozování vyžaduje pečlivý výklad vztahující se k měřením uskutečněným v daném místě nebo přes zónu. TABULKA 28 – Normální toleranční faktory pro horní toleranční mez γ = 0,50 N

β=0,90

3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 50 ∞

1,50 1,42 1,38 1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,32 1,31 1,31 1,30 1,30 1,30 1,29 1,29 1,29 1,29 1,28

β =0,95 1,94 1,83 1,78 1,75 1,73 1,72 1,71 1,70 1,69 1,68 1,68 1,67 1,67 1,67 1,66 1,66 1,66 1,65 1,64

γ = 0,90

β =0,99 2,76 2,60 2,53 2,48 2,46 2,44 2,42 2,41 2,40 2,39 2,38 2,37 2,37 2,36 2,35 2,35 2,35 2,34 2,33

β =0,90 β =0,95 4,26 3,19 2,74 2,49 2,33 2,22 2,13 2,06 1,97 1,90 1,84 1,80 1,76 1,70 1,66 1,62 1,60 1,56 1,28

γ = 0,95

β =0,99

5,31 3,96 3,40 3,09 2,89 2,76 2,65 2,57 2,45 2,36 2,30 2,25 2,21 2,13 2,08 2,04 2,01 1,96 1,64

7,34 5,44 4,67 4,24 3,97 3,78 3,64 3,53 3,37 3,26 3,17 3,11 3,05 2,95 2,88 2,83 2,79 2,74 2,33

β =0,90 β =0,95 6,16 4,16 3,41 3,01 2,76 2,58 2,45 1,36 2,21 2,11 2,03 1,97 1,93 1,84 1,78 1,73 1,70 1,65 1,28

7,66 5,14 4,20 3,71 3,40 3,19 3,03 2,91 2,74 2,61 2,52 2,45 2,40 2,29 2,22 2,17 2,13 2,06 1,64

β =0,99 10,55 7,04 5,74 5,06 4,64 4,35 4,14 3,98 3,75 3,58 3,46 3,37 3,30 3,16 3,06 2,99 2,94 2,86 2,33

23.D.2.4 Předpoklady statistických odhadů neparametrických horních mezí

Jestliže je důvod se domnívat, že logaritmicky transformovaná spektra nebudou dostatečně normálně rozložená k použití výše definovaných parametrických mezí, potom se musí věnovat pozornost neparametrickým mezím, tj. mezím, které nejsou závislé na předpokladech týkajících se rozložení spektrálních hodnot. V tomto případě nejsou jednotlivá spektra logaritmicky transformována. Veškeré předpoklady týkající se výběru spekter se dají použít pro neparametrické odhady. S dalším zpracováním se mohou dolní meze vypočítat s využitím informací z článků 23.D.2.3.1., 23.D.2.3.2. a 23.D.2.3.3. Horní mez (ENV) Maximální obálková mez se stanovuje výběrem maximálních odhadovaných hodnot v souboru dat, rovnice 7. ENV (N) = max {x 1 , x2 , …… x N }

Rovnice 7

Hlavní nevýhodou tohoto postupu je to, že statistické distribuční vlastnosti spekter jsou tak opomíjeny, že není stanovena žádná pravděpodobnost překročení této maximální

357

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D hodnoty. V případě výskytu extrémních hodnot ve spektrech může být ENV (N) mnohem konzervativnější. ENV (N) je také citlivá na šířku pásma spekter. Horní nerozložená toleranční mez (DFL) Nerozložená toleranční mez, která využívá původní netransformované vzorové hodnoty, je definována jako horní mez, pro kterou část β ze všech vzorkových hodnot bude menší než maximum očekávané nebo naměřené hodnoty se součinitelem jistoty γ. To je založeno na ordinálních statistických úvahách, kde v rovnici 8 je xmax maximální hodnota souboru dat, DFL (N, β,γ) = x max

γ = 1 – βN

Rovnice 8

β je zlomková část pod xmax, a γ je součinitel jistoty. Dané N, β a γ nejsou nezávisle volitelné, ale jsou: a. dané N a předpokládaná hodnota β, 0 ≤ β ≤ 1, součinitel jistoty γ se musí stanovit; b. dané N a γ, poměr β se musí stanovit; c. dané β a γ, počet vzorků N se musí stanovit tak, že poměr a jistota budou vyhovující (pro statistický pokusný návrh). DFL (N, β, γ) nemůže být významný pro malé datové vzorky N ≤ 13 a poměrně velká β >0,95. DFL (N, β, γ) je citlivá na odhad šířky pásma. Horní empirická toleranční mez (ETL) Empirická toleranční mez používá původní netransformované typové hodnoty a předpokládá, že předpokládaný nebo měřený soubor je složen z N měřicích bodů přes M kmitočtově rozlišených šířek pásma pro sumu NM odhadovaných hodnot. To je soubor bodů xij, kde M je průměr v j-té šířce pásma přes všech N měřicích bodů.

x   x ij

11

, x12 ,, x1M  x21 , x22 ,, x2 M  xN 1 , xN 2 , xNM 1

mj 

1

1 N  xij N i 1



j  1,2,, M

Rovnice 9

Rovnice 9 pro mj se používá k vytvoření odhadu souboru normalizovaného přes jednotlivou kmitočtově rozlišenou šířku pásma pro body:

u   u ij

kde:

11

uij 

, u12 ,, u1M , u21 , u22 ,, u2 M , u N 1 , u N 2 ,u NM 

xij mj

i  1, 2,, N ;

j  1, 2,, M

Rovnice 10

Normalizovaný odhadovaný soubor {u} je řazen od nejmenších k největším a uβ=u(k), kde u(k) je definováno jako k-tý prvek souboru {u} pro 0 < β = k/MN ≤ 1. Pro každý kmitočet nebo kmitočtové pásmo je ETL dáno rovnicí 11. ETL   u m j  xj

j  1, 2,, M

358

Rovnice 11

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23D Použití mj znamená, že hodnota ETL(β) v j překračuje β procent hodnot s 50% jistotou. Jestliže se vybere jiná hodnota než mj, úroveň jistoty může narůst. Je důležité, aby soubor spektra byl homogenní pro použití ETL, tj. aby spektrum mělo ve všech kmitočtových pásmech přibližně stejný rozptyl. Obecně pro použití postupu výpočtu ETL by měl počet měřicích bodů N být větší než 10. 23.D.3 Doporučené postupy 23.D.3.1 Doporučené statistické postupy pro odhad horní meze Odkaz a poskytuje pojednání o výhodách a nevýhodách odhadování horních mezí. Směrnice v tomto odkazu jsou zde doporučovány. Ve všech případech se doporučuje data pečlivě zmapovat s jasným udáním metody stanovení horní meze a předpokladů pro použití metody. a.

b.

c.

Když N je dostatečně velké, N > 6, stanovte horní mez využitím výrazu pro DFL pro vybrané β > 0,90 tak, že γ > 0,50. Jestliže N není dostatečně velké pro splnění kritéria uvedeného v bodu a., stanovte horní mez využitím výrazu pro NTL. Vyberte β a γ≥0,50. Změny β budou vymezovat stupeň konzervativnosti horní meze. Pro N>10 a součinitel jistoty 0,50 může být horní mez stanovená na základě ETL náhradou za horní mez stanovenou pomocí DFL nebo NTL. To je důležité, pokud se ETL používá k ověřování a schvalování stejnorodosti odhadů přes kmitočtové pásmo.

23.D.3.2 Koeficienty nejistoty

Koeficienty nejistoty se mohou připočítat k výsledným obálkám, jestliže důvěryhodnost údajů je nízká nebo datový soubor je malý. Přidat se mohou koeficienty v řádu od 3 dB do 6 dB. Odkaz a doporučuje koeficient nejistoty 5,8 dB, založený na sledování nejistot let po letu a bod za bodem a přidávaný k měřeným letovým údajům pro stanovení maximálního očekávaného prostředí s použitím normální toleranční meze. Je důležité, aby všechny nejistoty byly jasně definovány a aby nejistoty nebyly superponovány na odhadované spektrum, které již nejistoty obsahuje. 23.D.4 Odkazy

a. Piersol, Allan G.: Stanovení maximálních strukturálních odezev pro předpovídání nebo měření ve vybraných bodech (Determination of Maximum Structural Responses From Predictions or Measurements at Selected Points), Proceedings of the 65th Shock and Vibration Symposium, Volume I, SAVIAC, 1994. b. Conover, W.J.: Praktická neparametrická statistika (Practical Nonparametric Statistics). NewYork; Wiley, 1971, Chapter 3.

359

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23E ÚČINNÁ DOBA TRVÁNÍ RÁZU 23.E.1 Rozsah platnosti 23.E.1.1 Účel

Tato příloha poskytuje základ a zdůvodnění pro volbu definice účinné doby trvání rázu Te. 23.E.1.2 Použití

Informace v této příloze jsou orientovány směrem k volbě účinné doby trvání rázu pro laboratorní zkoušení založené na měřených datech. Reprodukování při provozu naměřených prostředí v laboratoři využitím syntetizovaných komplexních přechodných na vibračních řídicích systémech vyžaduje shodu s amplitudou STS naměřenou v provozních podmínkách a vzájemný vztah mezi trváním v provozu naměřených přechodných a laboratorně syntetizovaných přechodných. V jistých případech může být zřejmé, že jeden ráz dlouhého trvání s proměnnou amplitudou může ve skutečnosti být dvěma nebo více zvláštními rázy v celkové době trvání. Požadavky na rozhodování, jestli se mají v provozu naměřená data reprodukovat v laboratoři jako jednotlivý nebo vícenásobný ráz (rázy) jsou v první řadě jasné pochopení fyzikálních jevů měřeného provozního prostředí a pochopení kmitočtových charakteristik zkoušeného objektu. Rozhodnutí se také doporučuje založit na posouzení zkušeným analytikem. 23.E.2 Zpracování 23.E.2.1 Předpoklad pro zpracování rázové obálky

Doba trvání rázu se určuje formou obálky absolutní hodnoty měřených vrcholů v rázovém časovém průběhu. To předpokládá, že pro rázový časový průběh je rozdělení kladných a záporných vrcholů v podstatě stejné; rázový časový průběh je symetrický pokud jde o polaritu kolem časové osy. Mělo by být jasné, že obálka takových vrcholů je obecně komplexní po částech spojitá funkce, která nemá jednoduchý analytický popis. Obrázek 93 zobrazuje typický rázový časový průběh společně s jeho obálkou a dvěma soubory svislých čar. Jedna čára udává účinnou dobu trvání rázu Te, a druhá čára alternativní trvání TE. TE je kratší doba trvání vymezená jako trvání se všemi hodnotami dat přesahujícími 1/3 z vrcholové hodnoty. Obrázek 94 znázorňuje krátkodobý průměr efektivní hodnoty společně s jedním souborem svislých čar udávajících dobu trvání Te. V následujícím zpracování se předpokládá, že rozložení měřených rázových přechodových vrcholů v čase má nějaký výchozí sektor charakterizovaný dobou nárůstu tr a následný sektor charakterizovaný časem rozpadu td, kde obecně td > tr. Předpokládá se, že obálka výchozího rozložení vrcholových amplitud normalizovaná až k absolutní hodnotě maximálního vrcholového zrychlení Ap, je mnohočlenem třetího řádu z rovnice 1. t er t   a1   tr pro

 t   a2    tr

2

 t   a3    tr

  

3

0 ≤ t ≤ tr a ( ai + a2 + 3) = 1

360

Rovnice 1

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23E Předpokládá se, že obálka výstupního sektoru je charakterizována jednoduchou exponenciální rozpadající se funkcí normalizovanou do Ap jako v rovnici 2. pro t r ≤ t ≤ (t r + t j )

Rovnice 2

Amplituda (jednotek)

1,000

e j t   e

 t  1   tr 

 

-1,000

0,1000

Čas (s)

0,0

Amplituda (jednotek)

1,000

OBRÁZEK 93 – Typický rázový časový průběh s obálkou T E a T e

0,0

Čas (s)

OBRÁZEK 94 – Typický rázový časový průběh RMS s obálkou a Te

361

0,1000

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23E Výchozí sektor má tři stupně volnosti pro aproximaci křivky, zatímco výstupní sektor má jeden stupeň volnosti. Sektory budou obecně mít komplexnější formu než se dá zobrazit jednoduchými výrazy er(t) a ej(t). Povšechně vzato jsou amplitudy SRS v oblasti vysokých kmitočtů citlivější na formu výchozího sektoru než na formu výstupního sektoru a nízkofrekvenční amplitudy SRS jsou citlivé jak na dobu trvání, tak na formu výstupního sektoru. 23.E.2.2 Porovnání Te a TE

0,1000

Doba trvání TE byla původně vymezena v MIL-STD-810E jako „minimální doba obsahující všechny datové hodnoty překračující 1/3 vrcholových hodnot spojených s rázovým jevem“. V tomto dokumentu je Te zrevidováno a definováno jako minimální doba obsahující nejméně 90 % efektivní hodnoty (RMS) časového průběhu amplitud překračujících 10 % z vrcholových RMS hodnot spojených s rázovým jevem. Obrázek 95 poskytuje rozptylový graf hodnot TE proti Te pro rázy simulované podle výše uvedených obálkových tvarů a dává k dispozici vizuální vzájemný vztah mezi dvěma dobami trvání. Z této statistické simulace, na tomto konkrétním jednoduchém tvaru impulzu, lze učinit závěr, že střední poměr mezi Te a TE je 2,62; přitom 95 % poměrů leží mezi 1,71 a 5,43. Obecně se může hodnota Te uvažovat přibližně 2,5 TE.

0,0

Te (s)

Střední poměr Te/TE = 2,62 95 % poměrů je mezi 1,71 a 5,43

0,0

TE (s)

0,1000

OBRÁZEK 95 – Rozptylový graf TE versus Te 23.E.3 Doporučené analytické postupy

Výpočet doby trvání SRS Pokud jsou dostupné měřené časové průběhy, doporučuje se SRS kalkulaci nebo syntézu pro laboratorní zkoušku založit na nějaké vhodné době trvání přechodné.

362

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 23E Požadovaná délka trvání Te by se měla stanovit pomocí zkušebních měření typického časového průběhu. Doba trvání Te by měla trvat od prvního významného bodu časového průběhu odezvy do nějakého analyticky odvozeného Te nebo do šumového prahu přístrojového vybavení, podle toho, co je kratší. Maximální doba trvání Tmax se může pro potřeby simulace definovat z minimálního SRS kalkulačního kmitočtu fmin : Tmax 

1 2 f min

Jestliže je doba trvání Te založená na měřených datech menších než Tmax, Te < Tmax , doba trvání pro laboratorní simulaci SRS se může překročit až k Tmax. Nebo podobně, laboratorní SRS simulace se doporučuje založit na maximální době trvání Te nebo Tmax. Jestliže se to požaduje, měřená data se musí okénkovat, aby se rázový jev zúžil k nulové amplitudě a splnil výše uvedenou dobu trvání pro výpočty SRS. Okno se musí vybrat tak, aby se udržela výchozí vrcholová amplituda přechodné. Pokud je k dispozici dostatečný počet typických rázových spekter, doporučuje se pro stanovení požadovaného zkušebního SRS spektra se statistickou bází použít vhodnou statistickou obálkovou metodu - viz příloha 23D. Statistické postupy se doporučuje používat k obalování dostupných naměřených dat, jestliže není k dispozici dostatek měřených údajů.

363


(VOLNÁ STRANA)

364


24

METODA 418 – POHYBLIVÁ PLATFORMA OBSAH

24.1

Strana



NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ ................................................................................. 366

24.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 366 24.2.2 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 366 24.2.3 Posloupnost ............................................................................................................... 366 24.2.4 Výběr zkušebních postupů ........................................................................................ 366 24.2.5 Druhy pohybu ........................................................................................................... 367 24.2.6 Strategie řízení .......................................................................................................... 367 24.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 367

24.4




24.5.1 Druhy pohybu ........................................................................................................... 367 24.5.2 Zkušební zařízení ...................................................................................................... 368 24.5.3 Tolerance .................................................................................................................. 368 24.5.4 Postup ....................................................................................................................... 368 24.6


Přílohy

Příloha 24A PŘEPRAVNÍ PLATFORMA – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………………………………... 370

365


Účelem této zkušební metody je reprodukovat podmínky přepravní platformy, kterým jsou vystaveny systémy, subsystémy a zařízení, dále nazývané „materiál“, během stanovených provozních podmínek. 24.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat stanovenému prostředí přepravní platformy bez nepřijatelného znehodnocení svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Nejběžnější prostředí pro indukovaný pohyb platformy je velká loď během plavby na rozbouřeném moři. Pro kombinované osy a pohyb s více stupni volnosti viz Metoda 421. 24.1.3 Omezení

Tato zkouška není určena k tomu, aby představovala jakýkoli pohyb platformy k upevnění materiálu jiný než pohyb tuhého tělesa. 24.2



Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které se mohou vyskytnout, jestliže je materiál vystaven prostředí přepravní platformy: a. b. c. d.

strukturální deformace; tvorba trhlin a prasklin; uvolňování upevňovacích prvků; uvolňování dílů nebo součástek.


Je-li to účelné, měřená polní provozní data se doporučuje využít pro přizpůsobení úrovní zkoušení. Přiměřené údaje by se měly získat pro dostačující popis podmínek, které se mají hodnotit a kterým se má materiál vystavit v každé etapě LCEP. Získaná měřená data a informace by měly sloužit jako postačující minimum pro objasnění odchylek dat v důsledku rozložení stavu a stáří přepravních platforem, nosnosti a upevňovacího systému, provozního personálu a provozních podmínek prostředí. 24.2.3 Posloupnost

Pořadí aplikace zkoušky se doporučuje zvažovat ve vztahu k ostatním zkouškám a učinit ho kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. 24.2.4 Výběr zkušebních postupů

Existuje pouze jeden postup – viz článek 24.5.4.

366

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 24.2.5 Druhy pohybu

Pokud není stanoveno jinak, pohyb by měl být sinusový. Měřená provozní data se mohou použít pro laboratorní sinusové simulační zkoušení, pro reprodukci časového průběhu nebo pro další podobné postupy. 24.2.6 Strategie řízení

Tento pohyb se může řídit s nějakým úhlovým snímačem nebo je možné použít nějaký lineární snímač připevněný ke stolu. V posledně zmíněném případě je nezbytné provést korekci mezi lineárním a úhlovým pohybem. 24.3

NÁROČNOSTI

Je-li to účelné, úroveň a doba trvání zkoušky se stanoví s využitím projektovaných profilů provozního použití a dalších příslušných dostupných dat. Pokud nejsou data dostupná, výchozí náročnosti zkoušky poskytuje příloha 24A. Tyto náročnosti se doporučuje použít ve spojení s odpovídajícími informacemi z AECTP-240. 24.4


24.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; stanovení náročnosti zkoušek; orientace zkoušeného objektu ve vztahu k osám zkoušení; provozní ověřování: výchozí, konečná; podrobnosti vyžadované k provedení zkoušky; stanovení kritérií závad; klimatické podmínky zkoušky.


a. b. 24.5

tolerance, pokud se liší od požadavku článku 24.5.3; zvláštní znaky zkušebního zařízení.


24.5.1 Druhy pohybu

Pro nějakou loď jsou definovány čtyři pohyby se svislou, příčnou a podélnou osou v tomto pořadí označené v, t a I. Svislá je kolmá na zemský povrch. Příčná je přes krátký rozměr lodě a je kolmá na osy v a I. Podélná je rovnoběžná s délkou lodě a je kolmá na osy v a t. Tedy: •

houpání je kývavý otáčivý pohyb lodi kolem podélné osy;

• • •

kymácení je kývavý otáčivý pohyb lodi kolem příčné osy; vybočení je kývavý otáčivý pohyb lodi kolem svislé osy; vzdouvání je kývavý posuvný pohyb lodi ve svislé ose.

367

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 24.5.2 Zkušební zařízení

Zkušební zařízení je typicky velký stůl, který může oscilovat kolem vodorovné osy. Běžné jsou dva druhy zkušebních zařízení. •

Vodorovný stůl na obou koncích spojený se dvěma nebo více svislými hydraulickými budiči. Řídicí systém generuje pohyb budičů pro simulaci pohybu houpání nebo kymácení řízením naklánění stolu kolem vodorovné osy. Eventuálně může být řízením svislého pohybu stolu simulován pohyb vzdouvání. Vodorovný stůl s uloženími tvořícími pevnou vodorovnou závěsovou osu. Stůl kmitá použitím jednoho nebo několika hydraulických budičů. Toto uspořádání stolu nesimuluje pohyb vzdouvání.

•

24.5.3 Tolerance

Tolerance pro kmitočet zkušebního zařízení a úhlovou výchylku jsou udány níže. Tyto úrovně se musí aplikovat pro laboratorní zkoušení, jestliže nejsou toleranční hodnoty stanoveny ve Směrnici pro zkoušku. a.

b.

Kmitočet: (1) ± 0,05 Hz od 0 Hz do 0,5 Hz; (2) ± 10 % od 0,5 Hz do 5 Hz. Úhlová výchylka: (1) ± 15 % při řídicím signálu.

24.5.4 Postup

Jestliže není známa orientace zkoušeného objektu při provozu na palubě přepravní platformy a není ani stanovena ve Směrnici pro zkoušku, bude se objekt zkoušet ve všech třech hlavních osách. Směrnice pro zkoušku musí stanovit, zda zkoušený objekt musí být během zkoušky v provozu. Krok 1 Krok 2 Krok 3 Krok 4

Je-li to vhodné, proveďte kondicionování zkoušeného objektu. Zaveďte strategii řízení včetně řídicích a snímacích bodů. Proveďte výchozí provozní ověření. Aplikujte určený pohyb a uskutečněte požadovaná provozní a funkční ověření. Krok 5 Proveďte závěrečná provozní ověření. Krok 6 Opakujte kroky 1 až 5 pro další požadované osy. Krok 7 Zaznamenejte údaje požadované Směrnicí pro zkoušku. 24.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku, a to jak během zkoušky vlivu přepravní platformy, tak po jejím ukončení.

368


PŘÍLOHY

369

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 24A POHYBLIVÁ PLATFORMA - SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí z typických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Zkoušený objekt bude vystaven řízenému pohybu houpání a kymácení definovanému na vhodné provozní platformě v tabulce 29 po určenou dobu trvání zkoušky. Náročnost zkoušení není stanovena pro vybočení a osový pohyb vzdouvání, protože provozní úrovně jsou obvykle nízké. Tabulka 29 poskytuje náročnost zkoušení pro stav moře 5/6 a je odvozena z četných zdrojů NATO. TABULKA 29 – Pohyblivá platforma - Výchozí náročnost zkoušení Houpání

Platforma

Kymácení

Kmitočet Hz

Úhel stupňů

Kmitočet Hz

Úhel stupňů

Letadlová loď

0,065

+/- 20,0

0,143

+/- 5,0

Fregata

0,091

+/- 30,0

0,196

+/-10,0

Ponorka

0,143

+/- 30,0

0,100

+/-10,0

370


30 min/osu


25

METODA 419 – HODNOCENÍ A ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ OBSAH

25.1

Strana

ROZSAH PLATNOSTI …………………………………………………………. 372

25.1.1 Účel ……………………………………………………………………………….. 372 25.1.2 Použití ……………………………………………………………………………. 372 25.1.3 Omezení ................................................................................................................... 380 25.2


25.2.1 Vlivy prostředí ......................................................................................................... 381 25.2.2 Využití naměřených údajů ....................................................................................... 384 25.2.3 Výběr postupů zkoušení .......................................................................................... 384 25.2.4 Posloupnost .............................................................................................................. 387 25.3


25.3.1 Povinné .................................................................................................................... 387 25.3.2 Jsou-li požadované ................................................................................................. 387 25.4


25.4.1 Tolerance ................................................................................................................. 388 25.4.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu................................................................... 388 25.4.3 Podmínky zkoušení .................................................................................................. 389 25.4.4 Kalibrace .................................................................................................................. 389 25.5

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY ……………………………….….. 389

25.6


Přílohy

Příloha 25A PROCES HODNOCENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ ………………..... 392 Příloha 25B DŮVODY HODNOCENÍ A ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ …………………………………………………..……….……. 408 Příloha 25C ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ S POUŽITÍM METOD SRS ………………………………………..…………..….……… 418 Příloha 25D ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO ZKOUŠKY PODVODNÍCH VÝBUCHŮ ……………………………………………………..…….…….. 424

371


Postupy této zkušební metody se dají použít na systémy, subsystémy a zařízení, dále nazývané „materiál“, které musí přečkat jev bezkontaktního podvodního výbuchu nebo fungovat po takovém výbuchu. Účelem této zkušební metody je poskytnout nějakou metodu hodnocení výbuchů pod vodou, která využívá víceoborový přístup k tvorbě materiálové bezpečnosti a zjišťování provozní použitelnosti. Metoda kombinuje jak analytické rozbory, tak fyzické zkoušení, aby se zajistilo, že materiál používaný nebo přepravovaný na moři může odolat prostředí podvodního výbuchu. Základní cíle této zkušební metody jsou následující: a.

b.

c. d.

e.

Odvodit postup hodnocení materiálu tak, aby bezpečnost a vhodnost pro provozní kritéria se mohla prokázat s nějakou přijatelnou a vhodnou hranicí bezpečnosti, která bude v rovnováze s rizikem následků poruch. Stanovit bezpečnost jako hlavní požadavek jakéhokoli hodnocení a poskytnout směrnici pro provozní spolehlivost v porovnání s aktuálními zvyklostmi a praxí, pokud jde o konstrukční kritéria lodí. Začlenit hodnocení podvodních výbuchů do současných postupů pro hodnocení dynamického chování materiálu. Poskytovat strategii pro hodnocení odolnosti materiálu proti podvodním výbuchům, aby se dala možnost položit přiměřené otázky a určit směr hodnocení pro účely nezávislého hodnocení. Umožnit využití stávajících vibračních a rázových zkušebních zařízení pro reálné zkoušení odolnosti materiálu na podvodní výbuchy.

25.1.2 Použití

Námořní přeprava je pravděpodobně součástí nějaké etapy životního cyklu většiny materiálu. Je to zejména případ období narůstání napětí nebo nepřátelství, kdy je potřebné dopravit velké množství materiálu do frontových základen a na bojiště. Námořní zbraně jsou zvláštní případ v tom, že jsou také nasazeny na palubách námořních plavidel a často mají rozdílné balicí a skladovací uspořádání. Důsledkem je, že zde existuje potřeba posoudit účinky jevů podvodních výbuchů, když je materiál skladován, nasazen nebo přepravován na námořním plavidle. Problémy jsou širší než jen provozuschopnost materiálu v tom, že jakýkoli kompromis v bezpečnosti má širší důsledky pro bezpečnost celého plavidla a posádky. Narůstající strukturální komplexnost materiálu a trend nakupovat komerčně dostupné hotové výrobky (COTS) ze třetí strany také vyžaduje zdokonalování metod hodnocení a hodnotících dat pro zajištění odpovídající bezpečnosti a přiměřenosti pro provozní parametry. Ucelené a „na míru ušité“ hodnocení, využívající na podporu zkoušek modelování a historické databáze, poskytuje vhodnou příležitost pro vyladění procesu hodnocení. To je především závažné u hodnocení materiálu vystaveného působení podvodních výbuchů. V současné době je materiál vystavený účinkům podvodních výbuchů běžně zkoušen s využitím schématu rázové směrné křivky, a kde je to nezbytné, odborného jednorázového hodnocení. Protože schéma směrné křivky není použitelné pouze pro materiál, který projevuje komplexní dynamickou odezvu, požaduje se přizpůsobené víceoborové pojetí hodnocení využívající modelování, zkoušení a korelaci z historických dat. Tudíž, existuje potřeba formalizovat proces hodnocení „šitý na míru“ (dále „přizpůsobené hodnocení“), aby vyhovoval schématu rázové směrné křivky.

372

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Směrné křivky jsou empirické a symbolické objekty vystavené nějakému rozsahu podvodních výbuchů jak v blízkém, tak ve vzdáleném poli. Mohou se přímo aplikovat na materiál, který se může považovat za tuhé těleso s přísnými omezeními pro složenou munici. Rázové směrné křivky předpokládají typickou strukturu, která je dále rozdělena na rázová prostředí nebo třídy. Je to pokus dále rozdělit, ačkoli hrubě, loď na prostory s rozdílnou dynamickou povahou rázového vstupu, kde různá místa budou zažívat při tomtéž podvodním výbuchu výrazně odlišné podmínky dynamického vstupu. Kromě toho bude rozdílná i přenosová cesta mezi lodním prostorem a místy provozního nasazení, mající za následek modifikované úrovně dynamických vstupů. Například na úrovni paluby bude existovat buzení v nižších frekvencích (desetiny Hz), zatímco uvnitř trupu lodi bude kmitočtové spektrum v rozsahu stovek Hz. Schéma rázové směrné křivky v podstatě poskytuje předepsaný postup pro stanovení odezvy tuhého tělesa, pevně připevněného k sedadlu uvnitř plavidla. Toto tuhé těleso se snadno může považovat za přirozený paušální hmotnostní model. Ale nedostatky koncepce „celková hmotnost“ a prosté využití základní přirozené frekvence je důvodem, proč se nemohou brát v úvahu rázový vstup do jednotlivých prvků a jejich odezva, modifikovaná konstrukcí zařízení. Tato zkušební metoda definuje přizpůsobenou metodu hodnocení podvodních výbuchů, která je postavena na schématu rázové směrné křivky a rozšiřuje schopnost dynamicky pokrýt složitý materiál. Popisuje logický základ a metodu hodnocení vhodnou pro široký rozsah materiálu a využívající obsáhlou a přizpůsobenou strategii hodnocení vytvořenou pro použití na podporu bezpečnosti a přiměřenosti pro provozní hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Kde zkoušení rázového spektra odezev (SRS) tvoří část procesu hodnocení, tam se doporučuje použít metodiku z Metody 417 a Metodu 403 tam, kde jsou blíže určeny klasické rázy. 25.1.2.1 Prostředí podvodního výbuchu

Všude v tomto dokumentu je pojem „podvodní výbuch“ (v originálu – Underwater Explosion /UNDEX/) používán k popisu dynamického zatížení vznikajícího při výbuchu výbušniny pod vodou. Historicky byla označení „podvodní ráz“ a „rázové zatížení“ používána nesprávně jako obecné pojmy. Ráz je právě jeden jev, který nastává v případě podvodního výbuchu a tedy vytváří jednu část celkového indukovaného zatížení podvodního výbuchu, jak je dále popsáno. Krátký přehled fyziky a parametrů jevu podvodního výbuchu je poskytnut níže. Obrázek 96 znázorňuje tento případ. Jev podvodního výbuchu se skládá z prvního rázu a z jevů kmitavých plynových bublin. Po výbuchu ponořené výbušné nálože nebo bojové hlavice se přibližně jedna třetina výbušné energie šíří v okolní kapalině ve formě akustických tlakových impulzů. Vrcholový tlak a rychlost rozpadu jsou funkcemi velikosti nálože, druhu výbušniny a vzdálenosti od místa výbuchu. Podobně veličiny jako například impulz a hustota energetického toku, které jsou odvozené z tlakových časových údajů, jsou závislé na těchto veličinách. Tlakový impulz je typicky charakterizován velmi rychlou dobou náběhu (několik milisekund), tlakový vrchol je následován pomalejším tlakovým rozpadem. Rozpad je obecně modelován jako exponenciální, s vrcholovým tlakem nepřímo úměrným vzdálenosti od místa výbuchu, P ~ 1 / vzdálenost. Poblíž místa výbuchu je rychlost šíření impulzní rázové vlny 1 500 m/s typicky tři až pětkrát větší než rychlost zvuku ve vodě. Tlakový vrchol pro jmenovitou vzdálenost od výbuchu je v rozsahu 5 až 25 MPa, s účinnou dobou trvání 1 ms.

373

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 V místě výbuchu výbušný jev také iniciuje do vody množství plynu pod vysokým tlakem a teplotou. Tento plyn se rozpíná proti vnějšímu hydrostatickému tlaku. Bublinové rozpínání dosahuje značné vnější síly, která přesahuje rovnovážný stav a tudíž následuje kmitání plynových bublin. Základním účinkem plynových bublin je značné nestlačitelné proudění vody paprskovitě ven z místa výbuchu, přitom proud mění směr, jak se kmitání bublin vyvíjí. Pokaždé když bublina dosáhne minimálního stavu, objeví se odrazový jev, pomocí něhož se tlakový impulz šíří v kapalině. Působení pohybu plovoucích bublin a rozptylu energie z každého cyklu zajišťuje, že bublina zřídka kmitá přes dva nebo tři cykly.

Plynová bublina

Hladinová vlna

Vzdušná nárazová vlna

Bublina odražená od hladiny Kmitání

Rázová vlna Odraz od dna

OBRÁZEK 96 – Vlastnosti rázové vlny podvodního výbuchu 25.1.2.2 Nástin metody hodnocení podvodního výbuchu

Hodnocení podvodního výbuchu v souvislosti s lodním materiálem je víceoborová činnost v oblasti hodnocení bezpečnosti a provozní vhodnosti materiálu vystaveného účinkům podvodního výbuchu. Při hodnocení podvodního výbuchu se uvažuje minimálně se třemi variantami: • • •

přeprava; uložení ve skladu; provozní nasazení (např. v odpalovacím zařízení).

Přepravní varianta se vyskytuje tam, kde námořní plavidlo přepravuje materiál. Přeprava se může uskutečnit námořní lodí nebo komerčně pronajatým dopravním plavidlem. Námořní přeprava se potenciálně využívá u materiálu pro všechny tři složky ozbrojených sil. Obal nebo balení materiálu se může značně lišit podle uspořádání provozního uložení. Pro materiál, který je určen pro použití u námořnictva, je hodnocení podmínek uskladnění v lodních

374

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 prostorech nezbytné. Avšak materiál se shodností pro další druhy sil může být také skladován v lodních skladech válečných lodí. Podmínky těchto válečných plavidel mohou mít stejnou úroveň hodnocení jako lodní výzbroj, protože jsou pravděpodobně stejnou měrou plně vystaveny působení kritického zatížení podvodních výbuchů. Provozní rozmístění materiálu bude pro materiál znamenat vyjmutí z prostředí skladu a umístění do odpalovacího nebo jiného provozního zařízení, kde materiál může strávit významnou část nebo možná celou dobu své služby na moři. Existují tři úrovně schopnosti přežití týkající se materiálu přepravovaného na námořních válečných plavidlech; tři úrovně činnosti jsou shrnuty dále. Samotné plavidlo a veškerá zařízení byla konstruována, aby zcela naplnila směrnice pro konstrukci zařízení odolných proti rázům. Proto existuje požadavek na racionalizaci konstrukčních úrovní plavidla ve vztahu k podvodním výbuchům s úrovněmi pro materiál. Typicky je válečná loď konstruována ke splnění úrovně funkce při nějaké konkrétní síle napadení. To je vyjádřeno pojmem „rázový faktor“. Funkce může být schopnost udržet si životaschopné zbraňové platformy nebo pouze schopnost udržet pohon a řiditelnost. Předefinování této závažnosti útočných kritérií je nejnáročnější úroveň, která stanovuje bod, kdy se na lodi objevuje nekontrolovatelné zaplavení, běžně zmiňovaná jako „plout“. Úroveň I

Bojovat -

Schopnost udržet určité provozní funkce.

Úroveň II

Manévr, pohyblivost -

Schopnost bojovat je ztracena, ale schopnost pohybu a řízení se zachovala a dostačuje k návratu do přístavu.

Úroveň III

Plout -

Narušená vodotěsnost nebo místo, kde se objevilo nekontrolovatelné zaplavení.

Pro každou variantu hodnocení a konstrukční kritéria lodi je nezbytné stanovit, zda materiál je bezpečný a provozuschopný a určit, co je podstatou nepřijatelné poruchy. Na Úrovni III je to nutné pro materiál, aby si udržel bezpečnosti a nepředstavoval hrozbu pro neporušenou vodotěsnost plavidla iniciací závažných výbuchů nebo požáru. Předčasné vznícení nebo výbuch se považuje za případ nejhorších podmínek a je samozřejmě nepřijatelný. Veškerý materiál musí být schopný splnit toto kritérium selhání a musí být způsobilý pro bezpečnou likvidaci následující po vystavení nějakému jevu z konstrukčních kritérií Úrovně III. Provozuschopnost může být subjektivní a může být obtížné ji uvádět ve vztah s konstrukčními úrovněmi lodi. Například jednotlivá položka materiálu, jako je granát, může být sporná pokud jde o provozuschopnost, ale jiné granáty a zařízení pro jejich odpalování, dělo, mohou zůstat provozuschopná a schopna boje. Ale protivzdušná zbraň, jestliže je odpalována, musí mít zaručenou provozuschopnost. Typické úrovně provozní spolehlivosti se musí posuzovat případ od případu. Další požadavek může být vznesen ve vztahu k Úrovni I kritérií pro konstrukci lodí. Doporučuje se ověřit, že uskladněný nebo rozmístěný materiál na úrovni, na které se má udržovat bojeschopnost plavidla, nebude mít vliv na celkovou bojeschopnost plavidla. Například ačkoli porázový stav materiálu může být sám o sobě bezpečný, umístění materiálu ve skladovém regálu může zabraňovat manipulaci s jinými zbraněmi, tedy zahrnuje bojovou funkci platformy, ve které je skladován. Bezpečnostní kritéria a kritéria provozní způsobilosti jsou uvedena na obrázku 97. Podmínky bezpečnosti se musí udržet pro všechny tři úrovně kritérií pro konstrukci lodí včetně bezpečné likvidace. Kritéria provozní způsobilosti se mění podle požadavků. Je často obtížné stanovit, kdy je provozní způsobilost

375

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 ztracená, protože by to mohl být pozvolný proces vedoucí k rychlé nebo katastrofické ztrátě funkčnosti. V praxi je nutné stanovit oblasti, kde by se provozní způsobilost mohla zpochybňovat, ale obecně by se provozní způsobilost měla udržovat minimálně na Úrovni I. Provozuschopnost

Bezpečnost

Pravděpodobnostní oblast Bezpečný pro použití

Provozní úroveň

Level I

Postupná ztráta provozuschopnosti

Bezpečný

Schopný likvidace

Level II

Level III

Hranice nepoužitelnosti

OBRÁZEK 97 – Diagram bezpečnosti a přiměřenosti materiálu

25.1.2.3 Komplexnost hodnocení

Různá kritéria poskytují základ pro diferencování potřeb pro zjednodušené nebo komplexnější hodnocení výbuchů pod vodou. Příloha 25B také poskytuje souhrn obecných úvah pro plánování týkající se hodnocení podvodních výbuchů. Hlavní oblasti pro posuzování jsou: a

b.

Konstrukční přizpůsobivost – Je charakterizována vícemodálním chováním. Obecně se všeobecné empirické modely nebo data mohou použít pouze na tuhá tělesa a na tělesa představovaná modely s prostou celkovou hmotností, kde pouze první postup je zajímavý. Tam, kde se stupeň konstrukční přizpůsobivosti, balení nebo zabezpečení nemůže náležitě znázornit pomocí celkových hmotností nebo kde se požaduje multimodální odezva, tam se doporučuje zvážit použití přizpůsobeného hodnocení podvodních výbuchů. Rozdělené systémy – Materiál, jeho obal nebo konstrukce, ve které je skladován, mohou zabírat významnou část objemu konstrukce plavidla. Obecně materiál, který je dlouhý a štíhlý, spadá do této kategorie a z toho důvodu vyžaduje samostatné hodnocení. Dlouhý a štíhlý materiál, jako například torpédo, umístěné v pružném uložení nebo uspořádané v množství lodních nebo ponorkových rámů, vyžaduje přizpůsobené hodnocení. V tom případě bude konstrukce projevovat vícemodální

376

c.

d.

e.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 chování a bude vystavena zatížení z podvodního výbuchu, které bude konstantně odlišné ve fázi kolem délky materiálu. Tato odezva má za následek komplexní dynamické chování materiálu nebo obalu, které se také musí přiměřeně znázornit při hodnocení podvodních výbuchů. Dynamické chování materiálu může být také ovlivněno blízkostí jiného materiálu v místě uložení. Tento stav se může měnit, protože materiál se spotřebovává; to dokládá potřebu zvažovat oblast uspořádání nákladu při hodnocení podvodních výbuchů. Instalace protirázové izolace – Instalace materiálu s protirázovou izolací jsou obecně vysoce nelineární, umožňující výskyt velké deformace a představující obtížný problém pro modelování, co se týče dosažení požadované míry přesnosti. Přesto se doporučuje opěrnou konstrukci a upevnění považovat za nedílnou součást materiálu a podle toho je modelovat a zkoušet. Upevnění materiálu poskytují určitý stupeň ochrany před jevem podvodního výbuchu a jsou proto důležitým prvkem při přenosu zatížení. Komplex dynamicky reagujícího materiálu a jeho opěrných bodů bude vyžadovat přizpůsobené hodnocení podvodních výbuchů. Balení – Balení se stává nedílnou součástí konstrukce materiálu a může mít výrazný vliv na dynamické chování materiálu; bude potřebné ho začlenit do dynamického modelu i do hodnocení výbuchů pod vodou. Odlišná balení a prostředí je nezbytné zvažovat ve vztahu k materiálu při přepravě, skladování a v provozním stavu. Náklady – Zkoušení, analýzy a hodnocení v oblasti vlivu podvodních výbuchů mohou být nákladné. To si vynucuje, aby byla zpracována analýza efektivnosti nákladů jako pomoc pro rozhodovací proces vztahující se k požadavku na provedení přizpůsobeného hodnocení vlivu podvodních výbuchů. To je v protikladu s jednoduchým zkoušením materiálu aplikováním obecných empirických modelů nebo dat. Avšak náklady na hodnocení podvodních výbuchů se doporučuje zvažovat na základě optimalizace celého procesu hodnocení pomocí redukování množství variant vyžadujících laboratorní zkoušení k prokázání bezpečnosti a vhodnosti z pohledu provozních požadavků.

25.1.2.4 Plánování hodnocení podvodních výbuchů v programu zkoušek

Hodnocení vlivu podvodních výbuchů se obecně nepovažuje za rozhodující při konstrukci materiálu. Objevuje se až na konci konstrukčního procesu před schvalováním, po navržení vhodného skladování, balení, uložení do regálů a upevnění. Je nejvhodnější v etapě schvalování, protože vyžaduje, aby bylo smysluplné, zdokonalenou konstrukci a nějaký prototyp nebo plně promyšlený materiál. To nevylučuje zahrnutí informací z hodnocení vlivu podvodních výbuchů do procesu funkčního návrhu, s podmínkou, že omezení jsou pochopena a přijatelná. Hodnocení vlivu podvodních výbuchů bude charakteristické pro vybudovanou platformu a zůstává platné během provozního života. Avšak pokud dojde během životního cyklu k nějakým konstrukčním změnám, které ovlivní prostředí podvodního výbuchu, tj. nová platforma, odpalovací zařízení nebo uložení, potom se může požadovat další hodnocení. Tam, kde se hodnocení vlivu podvodních výbuchů nebralo v úvahu v etapě schvalování, se doporučuje, aby se provedlo zpětné hodnocení. To je zvlášť významné, když se zvažuje prodloužení provozního života, kde by hodnocení vlivu podvodních výbuchů mohlo hrát důležitou roli a pokud už jedno hodnocení existuje, minimálně by se mělo přezkoumat. Obecně se doporučuje hodnocení vlivu podvodních výbuchů provést tam, kde přínosem může být posílení jistoty co se týče bezpečnosti provozního života. Bezpečnostní případ shrnuje všechny bezpečnostní argumenty do jediného strukturovaného, detailního a prověřeného dokumentu. 377

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Pro hodnocení vlivu podvodních výbuchů je významné, že rozhodujícím způsobem závisí na kvalitě, kvantitě a časové přístupnosti příslušných informací. Zadavatel hodnocení musí být při získávání těchto informací v patřičném okamžiku projektu nebo akvizičního cyklu průbojný a iniciativní. Pokud uvažujeme akvizici COTS, doporučuje se požadavek na data souvisící s hodnocením vlivu podvodních výbuchů uplatnit včas a začlenit ho do akviziční smlouvy tak, aby se zajistila jejich dostupnost. Příklady požadovaných údajů jsou: • • • • • • • •

konstrukční profil materiálu; rozložení hmotnosti nebo hmotnost součástek; způsob uložení; konstrukční materiály a postupy; údaje o bojových hlavicích, výbušných náplních, pohonných látkách a pyrotechnice; prostředí, ve kterém se bude materiál posuzovat, tj. třída lodi, odpalovací zařízení, sklad atd.; existující výsledky vibračních nebo statických konstrukčních zkoušek; existující údaje ze skutečných pádových zkoušek.

Hodnocení vlivu podvodních výbuchů v průběhu životního cyklu materiálu a ekvivalentní prvky pro proces homologace konstrukce jsou uvedeny na obrázku 98. Etapy životního cyklu materiálu se pohybují od požadavků štábu nebo služby přes konstrukci, výrobu a schvalování, provozní používání, prodloužení životnosti až k bezpečné likvidaci. U mnoha vývojových programů může hodnocení a dokumentace vlivu podvodních výbuchů jednoduše tvořit část konstrukční schvalovací dokumentace. Pro komerční výrobky budou informace vztahující se ke konstrukci, výrobě, schvalování a homologaci pro používání a zavedení do výzbroje nezbytné a měly by být upřesněny v etapě akviziční smlouvy. Srozumitelné sledování podmínek životního cyklu a provozní záznamy vytvářejí důležitý požadavek na posouzení měnících se provozních podmínek a potřeb a na stanovení prodloužení životnosti a bezpečné likvidace.

378

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Životní cyklus munice Uživatelské a provozní požadavky Souhrnné technické požadavky

Vytvořte požadavky

Činnosti v rámci hodnocení podvodních výbuchů

Stanovte požadavky na hodnocení

Stanovte strategii hodnocení

Plán zajištění návrhu Propracujte strategii

Podrobný rozpis úloh v rámci hodnocení Pozn.: Zajišťované systémy vyžadují data z hodnocení

Plán kvalifikace Stanovte úkoly a pracovní program Proces konstrukce Vykonejte stanovené úkoly

Konstrukční zprávy a hodnocení

Údaje pro hodnocení podvodních výbuchů z různých zdrojů Dokumenty o ověření a zajištění kvality

Prohlášení o shodě konstrukce Prokažte shodu

Proces hodnocení podvodních výbuchů Hodnocení podvodních výbuchů, bezpečnosti a provozuschopnosti

Prohlášení o shodě – podvodní výbuch Certifikáty pro použití a zavedení do používání

Provozní použití – může zahrnovat nějaké změny vyvolané provozními omezeními a měřeními

Provozní záznamy a údaje z kontrol

Analýza hodnocení v závislosti na změně provozních podmínek

Trvalá bezpečnost a provozuschopnost

Opakované hodnocení Prodloužení životnosti

Zdrojové konstrukční, provozní a kontrolní údaje

Hodnocení podvodních výbuchů založená na průběžných podmínkách a budoucích provozních požadavcích

Trvalá bezpečnost a provozuschopnost Konec technického života a bezpečná likvidace

OBRÁZEK 98 – Vztah mezi hodnocením vlivu podvodních výbuchů a životním cyklem materiálu

379

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 25.1.2.5 Využití hodnocení vlivu podvodních výbuchů Výsledky nějakého hodnocení vlivu podvodních výbuchů tvoří klíčový prvek k víceoborovému bezpečnostnímu případu uvedenému na obrázku 99. Obecně bezpečnostní případ bere v úvahu různé vstupy z každé technické disciplíny, aby zformuloval souhrnný závěr tam, kde je případ posuzován na základě předností a slabých stránek každé přispívající disciplíny. Typicky může teorie bezpečnostního případu dostávat kombinované vstupy z laboratorních zkoušek, z přizpůsobeného hodnocení, ze simulačních metod, všeobecných norem a z historických databází. Tyto informační zdroje se spojují, aby poskytly bezpečnostnímu případu sílu a hloubku. Hodnocení rázové bezpečnosti

Zkoušení

Přizpůsobené hodnocení

Obecné standardy

Počítačové modely materiálu

Historická databáze

Provozní Zkoušení Laboratorní

Modelování a simulace prostředí

OBRÁZEK 99 – Víceoborové hodnocení rázové bezpečnosti při podvodním výbuchu

Kombinace postupů využívaných k dosažení závěrů bude záviset na komplexnosti materiálu, na závažnosti poruch a vhodnosti pro provozní potřeby. Kromě toho tam, kde se využívají analytické metody, je potřebné prokázat ověření a platnost základní teorie. Například dělostřelecké granáty by vyžadovaly rázovou kvalifikační zkoušku ve spojení se všeobecnými empirickými modely nebo daty, aby se stanovila úroveň zkoušení a prokázala bezpečnost a vhodnost pro použití. Balený, polopružný materiál na pružném upevnění by vyžadoval modelování celkové hmotnosti a aplikaci všeobecných empirických modelů nebo dat a zkoušení. Komplexnější pružný materiál může ospravedlnit použití nelineárního modelu konečných prvků a kde je to možné, skutečných rázových zkoušek využívajících pro zařízení typická kritéria poruch. Jestliže se uvažuje o celkovém hodnocení vlivu podvodních výbuchů, pak se doporučuje využít metod postupného vystupňování, způsobilosti pro daný účel, přístupů využívajících víceoborový bezpečnostní případ v souladu s vnímatelným rizikem následkem selhání, požadované úrovní spolehlivosti a nákladů. 25.1.3 Omezení

Laboratorní nebo provozní simulace a provozní měření prostředí podvodních výbuchů je komplexní úkol. Jev podvodního výbuchu je funkcí vzdálenosti odstupu lodi od explosivní nálože, měnící se od nízkofrekvenčního buzení s velkou výchylkou a zrychlením k blízkému pyrotechnickému rázu s vysokým kmitočtem buzení. Zařízení pro laboratorní simulaci obecně nemůže obsáhnout celý rozsah požadavků.

380

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 K simulaci možných módů buzení je potřebná řada zařízení. Další návod na vhodné zkušební postupy a zařízení poskytují následující oddíly a příloha 25D. Postupy analytického modelování mají také omezení následkem nelineární odezvy a mnohonásobných přenosových cest buzení. Model a hraniční podmínky se doporučuje vybírat pečlivě k porovnání následků uvažovaných poruch. Omezení jsou shrnuta níže: • • • 25.2

laboratorní simulační zkoušky a zařízení mohou mít schopnost zhodnotit pouze jednu část prostředí podvodního výbuchu nebo očekávaných následků poruch; analytické modely podvodního výbuchu se doporučuje použít k ověření zkoušení a očekávané dynamické odezvy; použití naměřených provozních dat je rozhodující pro přesnost hodnocení a zkoušení podvodních výbuchů. NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ

V současné době je hodnocení materiálu vystaveného prostředí podvodních výbuchů obvykle prováděné s využitím rázových metod založených buď na datech všeobecného empirického modelu, nebo kde je to nezbytné na jednorázovém specializovaném hodnocení. Všeobecné empirické rovnice jsou založené na druhu plavidla, na místě uskladnění v rámci plavidla a na požadavcích na provozuschopnost nebo bezpečnost dotyčného materiálu. Ale tyto metody jsou velmi omezené tam, kde je materiál dynamicky pružný nebo je uložen takovým způsobem nebo na takovém místě, kde se empirické rovnice nedají použít. Tyto případy vyžadují postupy přizpůsobeného hodnocení vlivu podvodních výbuchů. 25.2.1 Vlivy prostředí

Obvyklé metody spočívající v zaměření hodnocení podvodních výbuchů na přímé vlivy rázové vlny a zavedené konstrukční metody byly vyvinuty pro zvažování této fáze zatížení. Ačkoli je pravda, že rázová vlna je potenciálně silné poškozující zatížení, je to poměrně lokální jev a zahrnuje pouze jednu třetinu z celkové energie výbuchu. Zbytek energie je rozptýlen společně se sekundárními kmitavými plynovými bublinkovými efekty, které mohou vytvářet silnější zatížení než původní rázové buzení. Kmitající bublinky plynu mohou zapříčinit buzení základních ohybových režimů nosníků trupu lodi nebo ponorky. Další strukturální zatížení nastává z interakce plynových bublin s trupem lodi. Kde je podvodní výbuch v blízkém sousedství konstrukce trupu, tam jsou konstrukce trupu, vnitřní zařízení a materiál vystaveny přechodovému zatížení o mimořádně vysoké intenzitě. To se vyskytuje při soustřeďování energie plynových bublin do jevu tvarového zatížení, vytvářejícího proud, který s trupem na sebe vzájemně působí. Následkem je lokalizované impulzivní zatížení, které může být mimořádně silné. Na rozdíl od počáteční rychlé přechodné rázové vlny je ohybové chování, běžně zmiňované jako bičování (v originálu „whipping“), v podstatě nelokální, vyskytující se po dobu několika vteřin, vytvářející velké posuny a může představovat nejhorší případ stavů zatížení. Proces stanovený v této metodě prosazuje vyvážený přístup ke zvažování buzení vztahujícího se k podvodním výbuchům, které zahrnují druhotné účinky bublin, kde je to vhodné. V tomto ohledu se považuje za přiměřenější pojmenovat jakékoli hodnocení tohoto typu „hodnocení podvodního výbuchu“ na rozdíl od označení „rázové hodnocení“.

381

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Není účelné zajišťovat bezpečnost a vhodnost pro nasazení pro počáteční rázové zatížení, když o několik vteřin později působí na materiál buzení charakteru „bičování“ nebo „proudové“. Předmětem hodnocení je materiál, tudíž důležitý problém je interakce různých zatížení z podvodních výbuchů s materiálem. Toto zatížení je závislé na následujících faktorech: • •

•

• • •

nízká a vysoká frekvence interakce rázové vlny a bublin plynu s trupem lodi; pro rázové zatížení funkce přenosu mezi trupem a místem uložení materiálu. Základní cesta přenosu přes trup, lodní přepážky a konstrukci lodního prostoru bude postupně modifikovat dynamický vstup z případu výbuchu; pro zatížení typu „bičování“ funkceschopnost materiálu, která je vymezena velkými ohybovými parametry nosníků trupu plavidla, konstrukční hmotností a rozložením tuhosti; materiál a konstrukce plavidla; započítání jakýchkoli protirázových nebo antivibračních izolačních materiálů nebo zařízení; uspořádání uložení materiálu.

25.2.1.1 Mechanizmy poruch

Podvodní výbuch je považován za jev osamělého zatížení, skládající se z rázových prvků a prvků „bičování“. Mechanické závady se obyčejně objevují z důvodu vysokého setrvačného zatížení zejména tam, kde existuje nějaká inerční neshoda, jako například nosná raketa připevněná k nějaké střele. Rázové zatížení může způsobit lokální plastičnost, plastické zborcení nebo vrásnění. Navíc „bičování“ by mohlo mít za následek velké deformace a nízkocyklovou únavu materiálu. Přehled běžných mechanizmů poruch vyvolaných podvodními výbuchy je uveden dále: a. b. c. d. e. f.

přerušení nebo deformace těsnění; tvorba trhlin na součástkách; vyvolání puklin na výbušninách; tvorba prášku z výbušného materiálu; natřepání sypkého výbušného materiálu do puklin nebo závitů šroubů; lokální ohřev chvěním součástek jedna o druhou nebo třením o obalové materiály nebo držáky; g. deformace, tedy stlačování výbušnin buď v nákladu, trhlinách nebo v závitech šroubů; h. rozbití nebo poškození mechanických částí výzbrojních mechanizmů, tedy vytváření vyřazených zásob; i. vytváření nebo přerušení elektrických obvodů poškozením elektroinstalace nebo součástek; j. vyvolání poškození, které je nezjistitelné dokud se někdo nepokusí zásoby použít nebo dokud se neobjeví další závada a jev nízké úrovně nemá za následek pozorovatelnou závadu nebo osudnou závadu; k. uvolňování upevňovacích prvků; i. přerušení elektrického spojení; m. vzájemný dotyk a krátké spojení elektrických součástek;

382

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 n. o. p. q.

závady nebo lomy na konstrukci nebo součástkách; optické vychýlení; tvorba trhlin a prasklin; uvolňování součástek, které mohou uváznout v obvodech nebo mechanizmech.

25.2.1.2 Druhy poruch

Druhy poruch je nutné spojovat se vstupním buzením a s jistotou ověřit příčinu teoreticky možných poruch. Dále uvedený seznam není vyčerpávající, ale objasňuje rozmanitost okolností, při nichž mohou poruchy vznikat a úzkou interakci s mechanizmy mechanických poškození. Obecně budou poruchy spadat do následujících kategorií: a. b. c.

d.

e.

f. g.

h.

Výbuch – tento druh závady je považován za všech okolností za nepřijatelný a je základní záležitostí hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Explozivní hoření, pomalé hoření – tento druh závady se považuje za všech okolností za nepřijatelný a je základní záležitostí hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Únava materiálu, především ve svarech nebo v základním kovu – za působení cyklického zatížení vady, které byly vyvolány jevem podvodního výbuchu nebo dřívějšími okolnostmi mohou narůstat, dokud není dosažena předem stanovená velikost trhliny. To může ohrozit integritu materiálu nebo jeho součástí a může zahájit mechanizmus další poruchy. Křehký lom – doporučuje se zabránit používání křehkých materiálů tam, kde bude materiál vystaven silnému rázovému zatížení. Ale pro úplnost: křehký lom se objevuje, když hybná síla na konci trhliny se stane větší než je mez pevnosti materiálu. Závada je charakterizována rychlým šířením trhliny a úplným selháním součástky následkem stavu osamělého mezního zařízení. V některých případech v závislosti na konstrukci a vlastnostech materiálu se šíření trhliny zastaví. Lom – lom může být kvantitativně určen využitím mechanizmů lineárních pružných lomů, mechanizmů pružně-plastických lomů a kombinovaných metod. Vlastnosti lomové houževnatosti jsou stanovené z experimentálních měření a měly by odrážet materiál, teplotu a zatížení (deformační rychlost), kterým se má materiál nebo zkoumaná konstrukce vystavit. Pro rázová zatížení je materiál vystavený přechodným dynamickým silám, jenž by měly vyžadovat stanovení pevnostních vlastností dynamického materiálu. Plastické zborcení a pevnost si vyžadují mechanické vlastnosti materiálu. Plastická selhání – může se lokalizovat plastičnost, jako například deformace nebo velká plastická selhání, např. vytváření plastických kloubů. Netěsnost – vystihuje poruchový stav pro těsné lodě, kdy je způsobilost plavidla pro daný účel zkompromitována výskytem přenosové cesty z vnitřního do vnějšího prostoru. Labilita (vzpěr) – v každém příčném profilu by měly být celková úhrnná plocha a poloha jakýchkoli poškození takové, aby se vzpěrná síla součástí nesnížila na úroveň maximálních užitých zatěžovacích stavů nebo pod tuto úroveň.

383

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 i. Poruchy z počátečních vad – počáteční geometrické vady mohou způsobit soustředění zatížení mající za následek zrychlenou nebo zvýšenou pravděpodobnost poruchy vzniklé z vad umístěných v těchto oblastech. Hodnocení vlivu podvodních výbuchů pro ostatní režimy poruch by proto mělo uvažovat o takových vyšších zatíženích. j. Řídicí a provozní omezení (meze posunu) – rázy vyvolaná porucha elektronických součástek a řídicích systémů má za následek nesplnění kritérií provozuschopnosti a v některých případech může znamenat ústupky v bezpečnosti. k. Režimy kombinovaných poruch – jsou to kombinace výše uvedených druhů poruch, u kterých se mohou vyskytnout složené interakce. Typické příklady zahrnují: kombinovaná trhlina s plastickým zborcením, začátek praskliny následovaný únavou materiálu a lomem nebo plastické zborcení, vzpěr následovaný lomem. i. Kolize a obálka přiměřeného prostoru – prostorová obálka obklopující uložený materiál by měla přiměřeně zabránit kolizi během jevu podvodního výbuchu. Kolize s jiným materiálem nebo s konstrukčními díly stojanů může představovat významný případ rázu nebo spontánního vstupu s následným poškozením materiálu nebo konstrukce stojanů. 25.2.2 Využití naměřených údajů

Aplikování a potřeba použití naměřených provozních údajů se projednává všude v této zkušební metodě. Metoda zkoušení podvodních výbuchů se spoléhá na naměřené údaje, protože měření jsou nákladná, je obtížné získat přesná data, potřebná jako základ pro laboratorní simulační zkoušky a vyžadovaná pro ověření modelu. Zkoumání stávajících historických databází měřených odezev, očekávaných odezev a skutečných odezev jak pro platformu, tak pro zkoušený objekt by mělo být stanoveno jako úkol v rámci procesu hodnocení vlivu podvodních výbuchů. 25.2.3 Výběr postupů zkoušení

Hodnocení a zkoušení vlivu podvodních výbuchů se opírá jak o laboratorní experimenty, tak o analytické a simulační metody. Výběr zařízení a analytických metod samozřejmě záleží na druhu materiálu a simulace nebo na zkoumání druhu závad. Volby zařízení a modelování se různí od skutečných experimentálních zkoušek až po měření odezev v laboratorním měřítku. Pro pojetí laboratorního zkoušení potřebné zařízení závisí v první řadě na požadovaném posunu, zrychlení, rychlosti a kombinovaných prostředích požadovaných pro zkoušku. Dále uvedený článek „Metody laboratorních zkoušek“, přílohy 25C a 25D poskytují informace o způsobech použití zařízení. Příloha 25C podává informace o použití SRS postupů pro horní a dolní tlumené uložení při laboratorní rázové simulaci. Příloha 25D poskytuje podrobnější informace o různých druzích zkušebních zařízení. Je-li to vhodné, doporučuje se využít další metody a postupy zkoušení, uvedené v tomto standardu. Pro pojetí analytické, hodnotící nebo simulační poskytují další informace dále uvedený článek „Analytické metody“ a přílohy 25A a 25B. Příloha 25A poskytuje návod pro zpracování hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Příloha 25B poskytuje uspořádání „otázka – odpověď“ pro stanovení požadavků a postupů.

384

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 25.2.3.1 Metody laboratorních zkoušek

Pro jiné než nárazové zkoušky a ve zvláštních případech rázové zkoušky s elektrodynamickým budičem je pro laboratorní rázové zkoušky skutečného materiálu v současné době k dispozici velmi omezený sortiment zařízení. Laboratorní zkoušky nečinného materiálu se mohou provádět s využitím rázových strojů, nákladních člunů a podvodní výstroje. Zkoušky podvodních výbuchů využívající typické segmenty platformy a stávající účelově postavené nákladní čluny se mohou provádět s využitím velkých náloží, jako například výbušniny ekvivalentu 450 kg TNT. Schvalovací zkoušky se v současné době většinou provádí porovnáním očekávané nebo měřené odezvy nějakého inertního materiálu na podvodní výbuch s výsledky pádových zkoušek. Tento přístup opouští značný rozsah nejistoty, protože existuje obecná domněnka, že porovnání se může uskutečnit na bázi vrcholového zrychlení. Pro přísnější porovnání, i když ne ideální, se musí porovnat dvě zkoušky v časové a spektrální oblasti s využitím běžných mechanizmů, jako například SRS. Avšak směrem kupředu je další rozvoj výše uvedené SRS metody využívající techniky modelování užité ve spojení s vibračními zkušebními zařízeními v současné době vyvíjenými. Má se za to, že významný podíl zkoušení podvodních výbuchů pro dynamicky složitý materiál by se mohl provádět tímto způsobem. Souhrn běžných laboratorních zkušebních metod je uveden dále: • • • •

•

•

•

Zkoušení inertního materiálu na nákladním člunu. Zkoušení inertního materiálu na rázové stolici (stroj pro lodní rázy a dvoutunový stroj). Zkoušení na zařízení typu kyvadlové kladivo pro skutečný a inertní materiál. Rázové zkoušení s elektrodynamickým nebo hydraulickým budičem inertního a skutečného materiálu. Tam, kde je SRS pro horní uložení známé, se může časový průběh rázových vstupů experimentálně stanovit, pokud se hmotnost materiálu a vlastnosti dynamické odezvy udrží v rámci rázového limitu budiče. Volný pád – programovatelné klasické rázové impulzy. Metoda obecně použitelná pro zkoušení skutečného materiálu do hmotnosti 1 350 kg a špičkového zrychlení 3000 Gs, v malých šířkách impulzu použitá pro „bezpečné a vhodné“ rázy. Korelace do hodnocení vlivu podvodních výbuchů je sporná. Pádové zkoušky jak inertního, tak skutečného materiálu. Metoda obecně využitelná pro zkoušení skutečného materiálu, ale korelace do hodnocení vlivu podvodních výbuchů je sporná. „Bičování“- v současné době není definovaná žádná jiná zkouška „bičování“, než zařízení s modelem ve skutečném měřítku a přístup do historických dat z předchozích zkoušek celých lodí. Zkoušení na nákladním člunu pro „bičování“ nepřipadá v úvahu.

Stroje pro lodní rázy a dvoutunové zkušební rázové stroje se běžně používají pro inertní materiály. Rázové stroje typu kyvadlové kladivo jsou použitelné pro zkoušení zařízení podle MIL-STD-901D, odkaz e. Pokud je spektrum rázové odezvy pro horní uložení známé a rázové úrovně spadají do stanovených mezí rázové simulace na vibračních zkušebních zařízeních, SRS nabízí pro skutečný a inertní materiál vhodnější a realističtější rázovou zkušební metodu. Programovatelné rázové stroje na volný pád poskytují doplňkovou formu pádových zkoušek, typickou v případě, že se požadují klasické rázové impulzy. Tato metoda je především vhodná pro konstrukčně jednoduché materiály a tam, kde je zkoušení skutečných objektů nevyhnutelné. Pádové zkoušky se používají jako kompromis ve spojení s nějakým hodnocením chování při podvodním výbuchu. Zkušební zařízení a postupy jsou popsány později v příloze 25D. 385

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 25.2.3.2 Analytické metody

Ověřený teoretický model poskytuje možnost zredukovat počet kvalifikačních zkoušek. Hodnocení využívající výsledky experimentální zkoušky buď ze zvláštního zkoušení „šitého na míru“ nebo z historické rázové databáze je nevyhnutelné. Věrohodnost numerického modelování a hodnotícího úsilí je úměrné hloubce a přesnosti informací, na kterých jsou založeny. Dobře ověřený model nabízí možnosti provést hodnocení mnoha případů zatížení a takto stanovit nejhorší případy, které mohou tvořit bázi programu zkoušení. Také modelování může poskytnout vstupní informace o horním uložení potřebné pro umožnění rázového zkoušení využívajícího elektrodynamické budiče, které mohou v mnoha případech nabídnout vhodnější alternativu k pádovým zkouškám. Ale modelování nenahrazuje potřebu kvalifikačních zkoušek jako potvrzení bezpečnosti a vhodnosti pro provozní nasazení. Analytické metody mohou sahat od analytických metod prosté celkové hmotnosti až ke komplexním nelineárním numerickým metodám, jako jsou například metoda konečných prvků a metoda hraničních prvků. Rozsáhlé simulační možnosti jsou nezbytné k provádění přizpůsobeného hodnocení vlivu podvodních výbuchů; některé z metodik obsahují: • • •

•

Nelineární strukturální dynamické modelování. Používá komerční kódy včetně ABAQUS, NASTRAN, ASAS, DYNA atd. Model pro hydrodynamické a rázové zatížení. Používá buď rozhraní BE nebo nějaké eurelovské hydrodynamické modely. Modelování interakce mezi kapalinou a konstrukcí. Používá buď nějakou přibližnou metodu (DAA2) nebo vyspělejší metody, jako například metodu hydrokódů s plnou volnou vazbou LaGrange - Euler (ALE). Analýza přechodných odezev. Použije se metoda konečných prvků s dynamickým vstupem podvodního výbuchu aplikovaným jako funkce zatížení buď z přímo naměřených údajů o podvodním výbuchu nebo využitím nějakého přibližného vstupu odvozeného z obecné empirické rovnice.

Modelování se porovnává s realistickou řadou zatěžovacích případů a provádí se rozsáhlé hodnocení přechodných a vibrací, které typicky zahrnuje hodnocení statické modální kmitočtové odezvy, úplné rázové přechodné, kmitočtové a časové oblasti a akcelerační spektrální hustoty (ASD) s experimentálními výsledky. Klíč k dosažení takových výstupů analýzy, které získají důvěru, je založen na následujících bodech: • •

•

Přísné ověřování a hodnocení využívající experimentální údaje, národní archívy a databáze rázových zkoušek. Odpovídající úroveň komplexnosti aplikovaná na analýzu, stanovená případ od případu. Je zde neustálá potřeba zabránit použití metody „roztloukat oříšky palicí“, kdežto zajistit, aby se neobjevovalo přílišné zjednodušení, které by mohlo pokazit hodnocení. Je to především případ, kde se příklady komplexních modelů konečných prvků použily s impulzem z obecného empirického modelu odezev jako dynamickým vstupem. Vzhledem k předpokladům obsaženým v empirické rovnici, úroveň přiblížení vstupu k úrovni komplexnosti modelu nelze spravedlivě posoudit. Této situaci je třeba zabránit a vkládat přesnější data stanovená přímo z experimentálních dat nebo použít metodu interakce kapalina – objekt. Zajištění toho, aby zkušební programy zahrnovaly vstupní informace z analýzy pro optimalizaci použitelnosti.

•

386

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 • •

•

Hodnocení vlivu podvodních výbuchů je specializovaná oblast vyžadující technického odborníka, který je dobře obeznámený se zkouškou, analýzou, platformou a s aplikací přísných postupů pro zajištění kvality. Využívání národních historických databází podvodních výbuchů.

25.2.4 Posloupnost

Účinek rázu vyvolaného podvodním výbuchem může ovlivnit funkční charakteristiku materiálu v podmínkách jiných prostředí, jako jsou například vibrace, teplota, výška, vlhkost, netěsnost, nebo EMI/EMC. Rovněž je nevyhnutelné, aby materiál, který je pravděpodobně citlivý na kombinovaná prostředí, byl zkoušen současně v příslušných kombinacích. Jestliže se má za to, že zkouška v kombinovaném prostředí není nutná nebo není účelné ji konfigurovat, a pokud se požaduje vyhodnotit účinky podvodních výbuchů spolu s dalšími prostředími, doporučuje se jeden zkoušený objekt vystavit podmínkám všech příslušných prostředí. Pořadí aplikace zkoušek vlivu prostředí by mělo odpovídat Profilu prostředí životního cyklu. 25.3


Požadavky na všeobecné informace jsou stanoveny níže. Tyto požadavky je potřeba přizpůsobit laboratorním nebo analytickým postupům používaným pro hodnocení vlivu podvodních výbuchů nebo programu zkoušek. 25.3.1 Povinné

a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; stanovení náročnosti zkoušení včetně amplitudy, doby trvání a počtu impulzů, které se mají aplikovat; druh zkoušky: vývojová, kvalifikační atd.; postup montáže včetně izolátorů (je-li to vhodné) a dolní a horní tlumené uložení; zda má být zkoušený objekt během zkoušky v klidu nebo v provozu; podmínky balení (pokud to připadá v úvahu); požadavky na provozní ověření (je-li to vhodné); strategie řízení (tvar impulzu, časový průběh atd.); tolerance a řídicí meze; podrobnosti požadované k provedení zkoušky; stanovení kritérií poruch (je-li to vhodné).


a. b. c.

klimatické podmínky, pokud se vyžadují jiné než standardní laboratorní podmínky; vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; tolerovaná úroveň rušivých magnetických polí.

387



Hodnocení a zkoušení vlivu podvodních výbuchů se částečně opírá o jiné zkušební metody z tohoto standardu, aby se stanovily podrobné postupy zkoušení vzhledem k četným přenosovým cestám materiálového buzení. Metody pro klasický ráz (Metoda 403), výbuchový ráz (Metoda 415), ráz SRS (Metoda 417), pohyblivá platformu (Metoda 418) a pro rázy a vibrace s více budiči (Metoda 421) společně podporují simulaci částí prostředí podvodního výbuchu. Postupy v těchto zkušebních metodách se doporučuje aplikovat jako vhodné do programů konkrétních zkoušek. Směrnice pro zkoušku musí stanovovat hierarchii dokumentů a standardů k prokázání souladu s požadavky. Tato zkušební metoda poskytuje doplňující vysvětlivky nezbytné pro prostředí podvodního výbuchu k příslušné zkoušce. V případech analytických hodnocení se doporučuje použít podobné validační postupy. 25.4.1 Tolerance

Pokud jsou klasické rázy zkušebním požadavkem, jsou tolerance dány v Metodě 403. Jestliže jsou stanoveny komplexní tvarové průběhy neuvedené ve Směrnici pro zkoušku, rázová odezva měřená v referenčním bodu se nesmí odchýlit od určených požadavků více než o dále stanovené hodnoty: Pro zkoušky řízené pomocí parametrů SRS by měly tolerance na amplitudě SRS být ±1,5 dB přes stanovený kmitočtový rozsah. Mimo tento ohraničený kmitočtový rozsah je povolena tolerance ± 3 dB. Další omezující podmínky na parametrech časové oblasti, vrcholové amplitudě a/nebo účinné době trvání jsou obvykle nezbytné pro zajištění toho, aby se dosáhlo nějaké dostačující simulace. Tyto další omezující podmínky jsou popsány v Metodě 417, přílohy 23D a 23E. Použité tolerance musí stanovit Směrnice pro zkoušku. 25.4.2 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Následující se bude aplikovat tam, kde zkoušení podvodních výbuchů tvoří součást hodnocení, pokud Směrnice pro zkoušku nestanoví jinak. Směr zemské přitažlivosti nebo nějaký součinitel zatížení následkem mechanizmů nebo rázového tlumení se musí brát v úvahu při kompenzaci nebo vhodné simulaci. •

•

• •

Zkoušený objekt musí být mechanicky připevněn k rázovému stroji nebo k budiči, a to přímo pomocí normálních prostředků pro provozní upevnění nebo pomocí upínacích přípravků. Montážní uspořádání musí umožňovat vystavení zkoušeného objektu zatížením z podvodního výbuchu v různých stanovených osách a směrech. Vnější připojení potřebná pro účely měření by měla přidávat minimální omezení a hmotnost. Je třeba vyloučit jakékoli přídavné upevňovací prostředky nebo popruhy. Jestliže se během zkoušky vyžadují nějaké vodiče, roury nebo jiná propojení, tyto se doporučuje nainstalovat tak, aby přidávaly podobná omezení a hmotnost jako při provozní instalaci. Materiál určený pro použití s izolátory se musí zkoušet s nainstalovanými izolátory, pokud ráz podvodního výbuchu vstupující horním uložením nebyl stanoven. Rázové izolátory mohou vyžadovat přístrojové vybavení a sledování pro ověření, že teplotou vyvolané závady jsou vytvářeny následkem dynamického buzení. Doporučuje se používat po sobě následující fáze zkoušení a klidu v případech, kdy se objeví zahřívání izolátoru.

388

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 25.4.3 Podmínky zkoušení

Obecně se bude předběžné zkoušení pro program zkoušek podvodních výbuchů vyžadovat. Jakékoli zkoušky strukturální charakterizace musí být provedeny a zaznamenány tak, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku. •

•

Počet aplikací zkušebních impulzů se obvykle vyžaduje předtím, než je řídicí přístroj schopen dosáhnout nějakou přijatelnou odezvu v referenčním bodu. Předběžné zkoušení se obyčejně provádí na dynamickém modelu zkoušeného objektu. Doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat na jeho výchozí klimatické a ostatní podmínky, jak stanovuje Směrnice pro zkoušku.

25.4.4 Kalibrace

Doporučuje se zkušební zařízení kalibrovat a nastavit tak, aby se zajistilo, že požadované zkušební parametry se dají v průběhu skutečné zkoušky reprodukovat. Nejlépe se toho dosáhne při použití dynamicky reprezentativního zkoušeného objektu. 25.5


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné požadavky Směrnice pro zkoušku během zkoušení v prostředí podvodních výbuchů a po jeho aplikaci. 25.6


Všeobecné odkazy: a. STANAG 4137: Standardní způsoby testování odolnosti hladinových plavidel (lodí a člunů) proti podvodním výbuchům (Standard Underwater Explosion Test for Surface Ships and Underwater Craft), 17. únor 1976. b. STANAG 4141: Rázové zkoušky vybavení (materiálu) pro hladinová plavidla (Shock Testing of Equipment for Surface Ships), 15 December 1976. c. STANAG 4142: Analýza odolnosti vybavení (materiálu) hladinových plavidel proti nárazům (Shock Resistance Analysis of Equipment for Surface Ships), 8. březen 1977. d. STANAG 4150: Rázové (nárazové) testování těžkého vybavení plavidel v plovoucích testovacích zařízeních (Shock Testing of Heavyweight Ship Equipment in Floating Shock Vehicles), 24. duben 1979. e. MIL-S-901D: Rázové zkoušky (Silný ráz). Požadavky na lodní strojové vybavení, zařízení a systémy (Shock Tests H.l. (High Impact) Shipboard Machinery, Equipment, and Systems, Requirements For) , USA Department of the Navy, 17. březen 1989. f. SVM-17: Analýza a projektování lodních rázů (Naval Shock Analysis and Design), Scavuzzo, Rudolph J. and Pusey, Henry C, ISBN 0-9646940-4-2, Shock And Vibration Information Analysis Center (SAVIAC), 2000. Britské odkazy z oblasti prostředí podvodních výbuchů: a. BR 8541: Bezpečnostní požadavky na výbušniny pro námořní zásoby výzbroje (Explosive Safety Requirements For Armament Stores For Naval Use), září 1996, 3rd Edition.

389

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 b. BR 8472: Lodní standardní škála montáží pro instalaci zařízení (pro utlumení mechanických rázů nebo vibrací) - Naval Standard Range Mounts For Equipment Installation (To Attenuate Mechanical Shock or Vibration) c. BR 3021: Rázová příručka (metrická) /Shock Manual (Metric)/, březen 1975 d. BR8470: Příručka k rázům a vibracím (Shock and Vibration Manual) e. CB 5012: Rázová příručka (metrická) /Shock Manual (Metric)/, prosinec 1974

390


PŘÍLOHY

391

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A PROCES HODNOCENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ 25.A.1 Nástin hodnocení

Tato příloha poskytuje podrobný přehled o tom, jak se mohou jednotlivé technické činnosti nebo disciplíny, spojené s hodnoceními podvodních výbuchů, zkombinovat pro vytvoření sjednocené metodiky k provádění hodnocení vlivu podvodních výbuchů na materiál. Dále vymezuje základní strukturu pro jakékoli hodnocení podvodních výbuchů a běžné kroky nezbytné ke splnění požadavků. Proces je typicky zaměřen na kvalifikaci materiálu, aby splňoval bezpečnostní kritéria a kritéria vhodnosti k provoznímu nasazení, ale může zahrnovat i prodloužení provozního života a likvidaci materiálu, jak popisuje STANAG 4570. Základní dokument pro tuto zkušební metodu také poskytuje úvodní informace o prostředí podvodních výbuchů a důvody pro zkoušení. Existují tři typické etapy procesu hodnocení vlivu podvodních výbuchů uvedené na obrázku 100. Tyto tři etapy se mohou pro zdokonalení procesu opakovaným způsobem kombinovat, když je možné využít více informací. Etapa 1 – Definování rozsahu platnosti. Přehled kombinovaný s definováním akceptačních kritérií a úloh, včetně stanovení příslušných technických informací a disciplín. To fakticky definuje strategii a požadavky na hodnocení. Etapa 1 je zakončena přezkoumanou a schválenou dokumentací, která má podobu plánu hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Etapa 2 – Zpracování hodnocení. V souladu se stanovenými úlohami se přijme vhodný směr hodnocení. Potom se realizuje podrobná analytická nebo experimentální analýza, založená na tomto směru hodnocení. Výsledky jsou vysvětleny a porovnány s vybranými, dříve stanovenými akceptačními kritérii. Etapa 3 – Závěry hodnocení. Na základě podrobných výsledků hodnocení se s ohledem na bezpečnost a vhodnost pro provozní nasazení učiní rozhodnutí. 25.A.2 Etapy hodnocení podrobněji 25.A.2.1 Etapa 1 – Definování rozsahu platnosti

Jde o specifikaci potřeby hodnocení z důvodu stávajících a požadovaných informací. Jako východisko je nezbytné mít dobře ujasněné cíle hodnocení vlivu podvodních výbuchů společně s vyžadovanou úrovní spolehlivosti hodnocení. V této fázi prací se mohou stanovit čtyři kroky: • • • •

přehled úloh; definování akceptačních kritérií; definování úloh; plánovací dokumentace hodnocení vlivu podvodních výbuchů.

392

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Zkoušení Přehled úkolů

Směrnice atd. AECTP-240 a 400 Def Stan 00 35 MIL-STD-810 GAM-EG-13

Stanovení kritérií přijatelnosti

Etapa 1 Definování účelu

Definování úkolu

Technické disciplíny Směrné křivky Přizpůsobené hodnocení Zkoušení a analýzy: - směrné křivky - pseudostatické - dynamické - konečné prvky

Doložení strategie hodnocení (včetně analýzy a schválení)

Sběr a zpracování dat)

Etapa 2 Podrobné hodnocení

Jsou kritéria přijatelnosti splněna?

Ne

Opakuj postup

Ano

Etapa 3 Závěr

Závěry hodnocení podvodních výbuchů včetně doporučení/činností pro pojetí bezpečnostního případu – dokládající bezpečnost a provozuschopnost

OBRÁZEK 100 – Obecné etapy hodnocení vlivu podvodních výbuchů

Obrázek 101 ukazuje, jak tyto kroky na sebe vzájemně působí. Příloha 25B poskytuje souhrnný seznam otázek a návodných poznámek na pomoc při definování rozsahu platnosti hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Rozsah platnosti by měl stanovit a zahrnout dosažitelnost všech důležitých informací. Například komerční přímo nakupovaný materiál (COTS) nemusí být podporován přiměřenými technickými informacemi k provedení hodnocení vlivu podvodních výbuchů; dostupnost typických zkušebních vzorků může být

393

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A omezená. Využití otázek ve spojení s plánem uvedeným na obrázku 105 umožňují, aby rozsah platnosti hodnocení byl dobře definován. Přehled úloh Cílem tohoto kroku je poskytnout přehled úkolů a požadavků na hodnocení vlivu podvodních výbuchů při použití bojeschopnosti, schopnosti pohybu a plavby jako vodítka. Rozhodnutí přijatá na základě úkolů ovlivní směr a důraz hodnocení prováděných v pozdějších etapách. Například pokud je bezpečnost základním úkolem, pak stavy závad by se měly omezit na ty, které způsobují možná zranění nebo ztráty na životech. Celková finanční omezení, časová omezení nebo nedostatek informací mohou mít také vliv na úkoly a postupy hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Stanovení akceptačních kritérií Akceptační kritéria dávají dohromady tři hlavní prvky určené níže. Kritéria závad jsou částí celkových akceptačních kritérií. Avšak kritéria závad jsou zvlášť důležitá, protože určují výběr směru hodnocení, jak je dále v této příloze popsáno. Kde je obtížné stanovit akceptační kritéria nebo kritéria závad, zkoušení vlivů prostředí může být nezbytnou součástí vyhodnocovacího procesu. Aby se zabránilo tomu, že konečné závěry hodnocení jsou podmíněny náhodně zvolenými stupni jistoty, doporučuje se zvolit požadovanou jistotu hodnocení na začátku. Tato volba závisí na následcích závad a úrovni kritičnosti: • • •

stanovte požadovanou funkci materiálu; stanovte kritéria poruch; stanovte požadovanou jistotu.

Definování úloh Vývojový diagram na obrázku 101 zobrazuje postup, kterým je třeba se řídit v etapě definování úloh. Cílem této etapy je poskytnout náležité plánování a zajistit, aby zahrnovalo zahájení hodnocení s obsáhlým zdůvodněním prací. Odpovědi na otázky v příloze 25B poskytují následující: • • • •

metodické zredukování problému na velikost, kterou lze dokončit; vyhledání nejvhodnějších metod hodnocení; identifikaci kritických prvků nebo součástek; identifikaci druhů poruch, které potenciálně vytváří mechanizmy buzení.

Nemůže být okamžitě jasné, které součástky jsou kritické pro dosažení a udržení bezpečnosti a způsobilosti k provozu. Pro stanovení kritických oblastí se mohou vyžadovat metody jako je Analýza druhů a následků závad (FMEA) nebo Analýza statické neurčitosti. Počet součástek se může dále snížit pomocí úvah o možných druzích závad spojených s mechanizmy buzení z podvodních výbuchů. Každá součástka bude mít svou vlastní míru bezpečnosti a je žádoucí zvážit rozsah další redukce hodnocení až k nejkritičtějším součástkám. Kromě toho zde mohou být součástky, které mají prvořadý vliv na bezpečnost systému jako celku. Například aktivátor bojové hlavice může být kritičtější než jiné součástky a bude tudíž motivovat hodnocení bezpečnosti. Jakékoli předpoklady, které redukují velikost problému, musí být konec konců odsouhlaseny bezpečnostním důstojníkem a zdokumentovány.

394

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Záležitosti obchodního tajemství (vlastnická a obchodní práva) vztahující se k požadavkům na data

Přejímací kritéria

Bezpečnostní záležitosti Analýza úkolů (Příloha B1)

Zpracujte se zákazníkem

Stanovte požadované provozní scénáře (Příloha B2)

Viz konstrukční a funkční specifikace

Stanovte kritéria poruch (Přílohy B3 a B4)

Podle zákazníka, kódů a účelu použití

Stanovte požadovanou úroveň spolehlivosti (Přílohy B1, B3.4, B4) Stanovte druhy poruch (Přílohy B3 a B4) (2A) Stanovte možné budicí zařízení a síly (Příloha B3.1)

Definování úkolů

(2B) Zhodnoťte dynamické vlastnosti součástí (Příloha B3.2)

Viz Příloha B Otázky pro poučení

(2C) Zhodnoťte stanovení buzené odezvy (Příloha B3.3) Zvolte postup hodnocení (obecné podmínky) a stanovte metody sběru a zpracování dat (Přílohy B1, B3.4, B4)

Proveďte analýzu efektivnosti provozních nákladů

Technické disciplíny Analýzy a zkoušky Báze vyhnutelných nákladů se doporučuje použít ve spojení se scénářem nejhoršího případu

Zdokumentujte hodnocení podvodních výbuchů (včetně kontroly a schválení)

Přejděte k etapě 2

OBRÁZEK 101 – Etapa 1 – Stanovení rozsahu plánovací dokumentace pro hodnocení podvodních výbuchů

395

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Konečným krokem v Etapě 1 je plně zdokumentovat přehled úloh, akceptačních kritérií a definic úloh, včetně příslušných přezkoumání a schvalování. Informace o materiálových součástech, mechanizmech buzení a druzích pravděpodobných závad určených v této etapě se doporučuje zdokumentovat. Jestliže byly pro podrobné hodnocení vybrány různé hodnotící případy, potom se doporučuje každý z nich hodnotit samostatně. Například nějaký materiál může být v různých třídách lodí ukládán odlišně. 25.A.2.2 Etapa 2 – Zpracování hodnocení

Definování úloh spolu s hodnocením nákladové efektivnosti umožní vybrat nějaký vhodný postup k naplnění cílů hodnocení podvodních výbuchů. Zvolený postup hodnocení může vyžadovat upřesňování s tím, jak se uvolňují další informace tak, aby se analýza dokončila ve stanoveném rozsahu. Podrobné hodnocení vedoucí k rozhodnutí o bezpečnosti a provozní použitelnosti má čtyři kroky představené v dalším textu a na obrázcích 102 a 103. • • • •

Krok 2A – Mechanizmy buzení a vnější síly Krok 2B – Definování vlastností materiálu Krok 2C – Posouzení strukturální odezvy Krok 2D – Hodnocení podvodních výbuchů

Vstupní podmínky a výstupní výsledky z kroků 2A až 2D jsou stanoveny cíli hodnocení podvodních výbuchů a jsou popsány níže. Tyto kroky se mohou završit prostřednictvím požadované kombinace laboratorních zkoušek a analytických nebo simulačních analýz. Pojednání o čtyřech metodách pro realizaci kroků 2A až 2D je uvedeno v dalším textu a je doprovázeno informacemi o jednotlivých krocích Etapy 2. a.

Metoda I – Pouze zkoušení

Zkoušení inertního materiálu ve skutečné velikosti se může snadno realizovat na různých zkušebních zařízeních využívajících zařízení pro mechanické simulační zkoušky nebo plovoucí zkušební základnu. Strukturální zkoušení inertního materiálu se může provádět v souladu s BR 8541 a ve shodě se směrnicemi pro obecná lodní zařízení obsaženými v BR 8470 a CB 5012, nebo s využitím specificky upravených zkoušek. Ale zkoušení skutečného výbušného materiálu je omezeno na použití mechanických simulačních zařízení, jako jsou například rázová, vibrační nebo pádová zkušební zařízení. Spektra rázových odezev nebo metody reprodukce časového průběhu využívající elektrodynamické nebo servohydraulické zkušební systémy nabízí nejpřesněji řízené zkušební postupy. Oba druhy zařízení vyžadují definovaný časový průběh vstupního zrychlení v rámci limitů tlaku, posunu a šířky kmitočtového pásma budiče. Také se mohou použít výbuchová buzení podle Metody 415. Provozní omezení zařízení mohou omezit zkušební schopnosti pro podmínky velkých nízkofrekvenčních posunů a vysokofrekvenčního buzení. Využití akceleračních dynamických odezev přes izolační uložení materiálu jako standard řízení vstupu může být pro zkoušky vlivu podvodních výbuchů žádoucí. Také pádové zkoušky zajišťují měření obecné mechanické odolnosti, ale vyvolaná zatížení, doba trvání a amplituda se mohou výrazně odlišovat od měřeného zatížení lodi následkem podvodních výbuchů. Toto omezuje korelaci údajů z pádových zkoušek na očekávané charakteristiky podvodního výbuchu, především pro dynamicky složitý materiál. Jestliže jsou zkoušky konečné, může kvalifikační zkouška přímo vytvořit bázi bezpečných případů podvodních výbuchů.

396

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Zkoušení ve skutečném měřítku znemožňuje použití nevyzkoušených postupů modelování, ale mohou být potřebné jedinečné zkušební přípravky, které jsou nákladné a fyzicky rozměrné. Samotné přípravky a zařízení mohou utrpět výrazná poškození a mohou být pro další zkoušky nepoužitelné. Postupy II, III a IV mohou být nezbytné pro extrapolaci zkušebních dat na nepřístupné plochy konstrukce nebo materiálu. Také zkoušení nemusí být účelné, když uvážíme kombinaci zatěžovacích jevů potřebnou pro potvrzení bezpečnosti a vhodnosti pro provozní nasazení. Další informace o laboratorních nebo experimentálních zkušebních zařízeních poskytuje příloha 25D. b.

Metoda II - Na míru upravená zkouška a ověřená analýza

Tato metoda poskytuje rovnováhu mezi zkoušením a teoretickou analýzou. To zajišťuje nákladově nejefektivnější zkoušení, kombinované s měřením dat pro ověření jakékoliv analýzy. Analýza připouští, aby se vzaly v úvahu případy extrémního prostředí, které není možné prozkoumat prostřednictvím laboratorních zkoušek. Existence naměřených údajů poskytuje bezpečnostnímu důstojníkovi údaje se zvýšenou jistotou, nákladově efektivním způsobem; počet zkušebních případů se obecně může zredukovat. Zkoušení může obsahovat modální stejně jako kvalifikační zkoušení. Jestliže se použije zmenšený model, pak budou modální zkoušky vyžadovat použití teoretických nebo empirických zákonů podobnosti. c.

Metoda III – Ověřená analýza

Jestliže již existují databáze přechodných odezev zrychlení z podvodních výbuchů, je často možné využít naměřené údaje z předchozích zkoušek nebo experimentů. Postup III je podobný Postupu II, ale pro korelaci se stávajícím modelem nebo datovým souborem využívá historická data. Ale doporučuje se nedostatečně zdokumentovaná měřená zkušební data využívat opatrně. Platnost historických dat musí být prokázána bezpečnostnímu důstojníkovi. d. Metoda IV – Neověřená analýza Tato volba je nejméně vhodná, ale je jediným možným postupem v případech, kdy není možné realizovat na míru upravenou zkoušku a kdy neexistují žádná odpovídající historická data. Tento postup se může použít pouze v krajním případě. Jsou zde zahrnuty i teoretické průběhy a nové počítačové simulace, nevyžadující pozdější experimentální ověření platnosti. Očividný nárůst úrovně nejistoty bude přitahovat podrobnější zkoumání. Bezpečnostní důstojník bude požadovat důkazy o platnosti postupu, o kvalifikovanosti týmu provádějícího hodnocení vlivu podvodních výbuchů a osvědčenou historii tohoto druhu analýzy. Užitečnou metodou pro zvýšení důvěryhodnosti je využití chybových pásem spolehlivosti. Komplexnější metody hodnocení by měly usilovat o snížení nejistot v postupu hodnocení podvodních výbuchů tam, kde se vyskytují situace s vyšším rizikem. Postup hodnocení podvodních výbuchů bude určovat kombinace nákladových omezení a přijatelné míry nejistoty. Hodnocení nejistot se často zpracovává na subjektivním základě a nějaký zkušený inženýr je požádán o zpracování těchto posudků s pomocí (kde je to vhodné) příslušných metod. Podrobné hodnocení má tři možné výstupy: • •

Hodnocení je přijatelné, materiál je schválen nebo neschválen a výstup kroku 2D tvoří odezvu v Etapě 3. Hodnocení je nepřijatelné vzhledem k nedostatečné míře jistoty v hodnocení podvodních výbuchů; je přijato rozhodnutí opravit hodnocení opakováním kroků 2A až 2D, dokud se nedosáhne požadované hladiny spolehlivosti.

397

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A • Hodnocení je nepřijatelné v důsledku vysoké míry nejistoty; je přijato rozhodnutí předefinovat uložení materiálu nebo doporučit úpravu materiálu. To bude vyžadovat předefinování rozsahu platnosti a opakování kroků 2A až 2D. Z etapy 1 Viz schéma hodnocení UNDEX, Obrázek A-4

Vyberte výchozí hodnocení Metody I, II, III a IV Kroky (2A) až (SD) Přílohy B3

Stanovte kritické rázové faktory a hrozby prostředí Je-li to účelné, zvyšte úroveň

(2A) Stanovte budicí zařízení a síly pro metodu hodnocení (Příloha B 3.1) Stanovte činitele nejistoty Sběr a zpracování dat

(2B) Stanovte dynamické vlastnosti munice (Příloha B 3.2)

Zvyšte počet zatížení/zkoušek nebo hloubku analýzy

Ano

Stanovte činitele nejistoty (2C) Stanovte zatížení munice pro aplikaci buzení a prostředí pro analýzu nebo zkoušku (Příloha B 3.3)

Ne

Stanovte činitele nejistoty

Má se uvažovat nejhorší případ a umožňuje míra nejistoty provést hodnocení UNDEX?

Je změna úrovně možná a je analýza (při zkoušení) nebo zkouška (při analýze) proveditelná?

Ne Ano

Ano (2D) Propracujte kritéria poruch (je-li to nutné) a proveďte hodnocení UNDEX (Příloha B 3.4) Porovnání s přejímacími kritérii

Je hodnocení UNDEX přijatelné? (Příloha B5)

Ne

Vede větší jistota k přijatelnému hodnocení UNDEX?

Ano Hodnocení bezpečnosti založené na hodnocení UNDEX a dalších parametrech


OBRÁZEK 102 – Etapa 2 – Posouzení hodnocení

398

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Druh munice O jaký druh munice se jedná? Tuhý nebo pružný

Druhy munice od pěchotních zbraní až po složité střely. Příslušná metoda hodnocení UNDEX bude záviset na druhu munice a dynamické pružnosti

PROSTŘEDÍ

Týkající se prostředí

Technické

Jaká je vhodná metoda hodnocení použitelná na tento druh munice? Využijte otázky v příloze B a uvedené na Obrázcích A-2 a A-3

Je muniční paleta, klec, kontejner, uložení, pouzdro, odpalovací zařízení upevněné osově nebo napříč lodi, uložení je tuhé, pružné, na pažení, horní palubě, dolní palubě?

Je prostředí fregata, torpédoborec, letadlová loď, ponorka, minolovka nebo RFA?

Jaké jsou dynamické vlastnosti? Tuhý Pružný Rozdělený Štíhlostní poměr

METODA

Metoda I Zkoušení integrity Kvalifikační zkoušení

Upevnění

Náklady (ALARP)

Skladování

Skladovací a izolační dynamické vlastnosti

Hodnocení efektivnosti nákladů Jaká je využitelnost muničního systému?

Je to efektivní a/nebo vhodné ke zkoušení?

Metoda II Přizpůsobená zkouška a ověřená analýza

Metoda III Ověřená analýza

Metoda IV Neověřená analýza

OBRÁZEK 103 – Blokové schéma hodnocení podvodních výbuchů

399

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Metoda I Stanovte úrovně zkoušení (Mohou se odvodit z analýzy a/nebo směrných křivek nebo jinak) Je nezbytné zkoušet úplnou munici nebo je možné zkoušet součásti a dosáhnout ověřený bezpečný případ?

Ne

Ano Je munice dostupná?

Přejděte k metodě III

Ne

Ano Je zkoušení skutečného objektu možné?

Ano

Ne

Zkoušení skutečného objektu

Zkoušení simulovaného objektu

Zkoušení na nákladním člunu je možné. Je možné zkoušení s budičem?

Ano

Ne

Pádová zkouška (oprávněnost zkoušky by se měla posoudit).

Zkoušky na nákladním člunu

SRS zkoušení s elektromag. / servohydraul. budičem – omezené úrovně vstupního „g“ a kmitočtů – hmotnostní omezení

Hodnocení

Výstup

Je hmotnost menší než 2 t?

Ne

Ne

Ano Rázová stolice (méně než 2 t simulovaný UNDEX)

Měřená zkušební data pro ověření úrovní dynamické odezvy

Zhodnoťte výsledky zkoušek a srovnejte je s přejímacími kritérii (využijte otázky v Příloze B a pokud jste na pochybách, hledejte pomoc u odborníků)

Je hodnocení UNDEX přijatelné? Ano


OBRÁZEK 103 – Blokové schéma hodnocení podvodních výbuchů (pokračování)

400

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Metody II, III a IV

Je munice v korbě nebo mimo korbu? Pokud je munice uložena mimo korbu nebo po významnou dobu tam, kde existují přímé cesty přenosu rázu, musí se zpracovat jako zvláštní případ

suché Stanovte dynamické vlastnosti Jaké jsou dynamické vlastnosti konstrukce? Jednoduchá a tuhá

mokré

Pružná

Složitá a tuhá

Použijte jednoduchý hmotnostní model

Analýza konečných prvků + metoda působení „konstrukce-kapalina“

Proveďte analýzu konečných prvků munice a/nebo způsobu skladování

Použijte složený hmotnostní model

Ne Dají se použít směrné křivky? Použijte buď vstup ze směrné křivky nebo experimentálně měřený vstup (zvažte případy složeného zatížení)

Ano Použijte buď vstup ze směrné křivky nebo experimentálně měřený vstup (zvažte případy složeného zatížení)

Je bičování důležité?

Ano Stanovte vstupní zatížení z „bičování“ jako faktor konstrukce platformy

Ne

II

Je použita Metoda II, III a IV?

III

Výstup: Analýza zrychlení, rychlosti a výchylky munice, prostorové obálky, strukturálních deformací v blízkosti výbušných součástí atd. Je hodnocení přijatelné?

Ne

Porovnejte model s očekávaným chováním – časová oblast, vynucená odezva. Je-li to možné, ověřte se směrnou křivkou.

IV

Ověřte

Ověřte

Přizpůsobená zkušební data (zkouška simulací, dynamická, modální, v měřítku atd.)

Použijte scénář nejhoršího útoku při vhodném rázovém faktoru

Bez ověření

Historická data (zkouška simulací, dynamická, modální, v měřítku atd.)

Vyberte jinou metodu a znovu hodnoťte

Ano



OBRÁZEK 103 – Blokové schéma hodnocení podvodních výbuchů (dokončení)

Přesnost čtyř kroků hodnocení by měla narůstat, dokud se v postupu hodnocení nedá prokázat uspokojivá souhrnná úroveň spolehlivosti. Není nutné zvyšovat hladinu přesnosti současně ve všech krocích hodnocení, pouze tam, kde je zjištěna nějaká slabina.

401

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Blokové schéma hodnocení podvodních výbuchů uvedené na obrázku 103 zahrnuje zobecněné kroky 2A až 2D, obsahující specifické podmínky. Tyto kroky jsou stejné i pro obecné hodnocení vibrací, dovolující sloučení těchto dvou postupů. Následující oddíly berou v úvahu každý klíčový krok. Krok 2A – Mechanizmus buzení a vnější síly Hlavní mechanizmy buzení jsou přímé rázy do konstrukce a „bičování“ vyvolané bublinami. Kde je materiál skladován nebo rozmístěn uvnitř lodi nebo je na místě, kde existuje přímá trajektorie proudění, potom je to zvláštní případ. V takových případech rázy týkající se konstrukce a přímé rázové vlnové zatížení vyžadují pozornost. Doporučuje se zjistit, jaká kombinace těchto mechanizmů buzení je potřebné zahrnout do hodnocení podvodních výbuchů. Například „bičování“ by se nemělo zahrnovat do hodnocení pro rychlá hlídková plavidla. Obvykle je potřebné u všech lodí vzít v úvahu rázy, ale pouze plavidla s velkou štíhlostí jsou citlivá na „bičování“. Úrovně spojené s mechanizmy buzení se mohou převzít ze Schématu rázové směrné křivky, naměřené při pokusech nebo odvozené z teoretických hodnocení. Zpravidla se bude požadovat, aby se sestava „nejhoršího případu“ uložení a rozsah „nejhorších případů“ možných podvodních výbuchů vzaly v úvahu, ačkoli se budou měnit případ od případu. Postup I – Analytické metody Při hodnocení podvodních výbuchů se analytické metody mohou použít ke spojení odezvy materiálu s daným dynamickým vstupním buzením a ke stanovení zkušebních vstupních dat. To bude často vyžadovat nelineární analýzu uskutečněnou použitím metody konečných prvků a/nebo metody hraničních prvků. Tyto analytické metody jsou komplexní a vyžadují propracovaný expertní software používaný pracovníky s příslušnými bezprostředními zkušenostmi. Doporučuje se stanovit kvalifikaci pracovníků a souvisící ověřování jakosti, které budou záviset na požadovaném druhu analýzy a hodnocení. Ověření platnosti a přezkoumání analytických metod a hodnocení podvodních výbuchů je nezbytnou záležitostí, přitom se využívají experimentální data, směrné křivky, nelineární vlastnosti materiálu, rozsáhlé historické rázové databáze atd. Postup II – Experimentální metody Experimentální metody redukují nejistotu spojenou s hodnocením výbuchů pod vodou a analytickými metodami použitím provozních a modelových zkoušek. Zabývají se reálnými fyzickými systémy, které zahrnují nelinearitu a účinky vzájemného působení. Ale experimentální zkoušení a provozní zkoušky mohou být nákladné. Měly by se vzít v úvahu pokud jde o: • • • •

kvalifikační zkoušky; požadavek na ověření platnosti a přezkoumání analýzy; odhad ekonomické efektivnosti; počet variant, které je potřebné vzít v úvahu pro vyhodnocení provozní bezpečnosti a vhodnosti do provozních podmínek.

Správná specifikace, nainstalování, provozování a sledování zařízení a přesná interpretace dat vyžadují odborníky se značnými vědomostmi, odbornými znalostmi a zkušenostmi.

402

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Krok 2B – Definování vlastností materiálu Nezbytným základním požadavkem na hodnocení podvodních výbuchů je potřeba posoudit dynamické vlastnosti materiálu, ukládací stojany a konstrukci lodi (jako je například tuhost, hmotnost, útlum, kmitočet, provozní tvar atd.). Toho lze dosáhnout pomocí analytických a/nebo experimentálních metod. Postup I – Analytické metody pro dynamické vlastnosti U materiálu a lodního prostoru, které se mohou blížit jednomu nebo dvěma stupňům volnosti, jsou pro stanovení dynamického chování materiálu a jeho uložení (pod podmínkou, že jsou známy vlastnosti materiálu) přijatelné jednoduché manuální propočty využívající parametry celkové hmotnosti. Toto pojetí je obsaženo v britském dokumentu k podvodním výbuchům – viz odkaz a. Pro komplexnější systémy a pro systémy s více stupni volnosti jsou nezbytné analýzy konečných prvků a modální analýzy. To vyžaduje vytvoření počítačového modelu, který přesně znázorňuje geometrické a materiálové vlastnosti materiálu a jeho uložení. Zkušenosti s analýzou a modelováním metodou konečných prvků zredukují neurčitosti způsobené nějakým nesprávným zobrazením skutečného fyzického systému. To platí zejména pro aspekty, které je obtížné nebo zbytečné přesně modelovat, jako jsou například tlumení, spojení konstrukčních prvků, nelineární chování uložení atd. Postup II – Experimentální metody pro dynamické vlastnosti Dynamické vlastnosti lze vymezit pomocí modálních zkušebních metod. Ve stručnosti to zahrnuje buzení konstrukčních součástí v nízkých úrovních vibrací a měření odezvy. Signál obvykle měřený snímači umístěnými na součásti nebo nekontaktními metodami se analyzuje pro získání modálních kmitočtů, tvarů a útlumových charakteristik. Modální zkušební metody zpravidla poskytují mnohem přesnější dynamické charakteristiky než analytické metody. Avšak protože pro určování modální charakteristiky se používají nízké vibrace, jsou v podstatě lineární. Legalizace použití lineárního znázornění bude potřebovat zdůvodnění vzhledem k vysokým úrovním buzení spojeným s jevy podvodních výbuchů. Krok 2C – Odhad strukturální odezvy Vnější dynamické síly ve spojení s dynamickými vlastnostmi budou způsobovat dynamickou odezvu materiálu a jeho uložení. Tato odezva bude mít podobu vnitřních pnutí a deformací a tyto parametry jsou pro hodnocení strukturální integrity v rámci hodnocení podvodních výbuchů podstatné. Metody vyhodnocování dynamické odezvy mohou být buď teoretické nebo experimentální. Postup I – Analytické metody pro strukturální odezvu Dynamická odezva se může vypočítat s použitím metody konečných prvků. Počítačový model vytvořený k poskytování dynamických charakteristik se může využít k výpočtu dynamických odezev. Tlumení nelze stanovit žádnou analytickou metodou, ale může se odhadnout a zahrnout do modelu. Tlumení se musí vždy začlenit do analýzy a jestliže nejsou k dispozici žádné přesné úrovně tlumení, doporučuje se provést jejich odhad jako výsledek zkušeností nebo měření. Pro lineární strukturální systémy jsou dostačující analytické metody jako například modální superpozice. Ale pro nelineární chování se požadují nelineární metody konečných prvků a použití metod přímé časové integrace.

403

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Vzhledem k tomu, že nelineární postupy nejsou nezbytně požadovány pro všechny analýzy podvodních výbuchů, tato koneckonců bezpečnostní kritéria pravděpodobně budou aktuální pro složky silných rázů poblíž nebo na úrovních letality trupu lodi. Tyto budou soustavně nutit montážní konstrukce, balení a obaly do plastického chování. V případě materiálu, který se dá znázornit jako celková hmotnost, je možné pro získání úrovní vynucených odezev spojených s rázem a v poslední době i hrubého zobrazení účinků „bičování“ přímo aplikovat Schéma rázové směrné křivky. Postup II – Experimentální metody pro strukturální odezvu Strukturální odezvu v rámci hodnocení podvodních výbuchů je možné monitorovat dvěma experimentálními zkušebními metodami – provozní zkouškou a modelovou zkouškou. Provozní zkouška je obyčejně nákladná, ale poskytuje nejpřesnější výsledky, protože všechny fyzikální podmínky jsou typické. Zkoušení vlivu podvodních výbuchů na inertní materiál je možné, ale ve Velké Británii je zkoušení skutečných objektů historicky do značné míry omezené na pádové zkoušky. Se zdokonalováním regulátorů vibrací a rázů a s dostupností vysokovýkonných elektromagnetických budičů je nyní reálné uvažovat o aplikaci SRS metod pro zkoušení skutečného materiálu. Velikost materiálu schopného zkoušení s použitím této metody je určována úrovní rázů v horním uložení / časový průběh, jeho hmotností a dynamickým chováním. V současné době bylo zkoušení podvodních výbuchů s použitím této metody úspěšně dokončeno na materiálu o hmotnostech do 900 kg. Zkoušení SRS se aplikuje stejnou měrou na inertní materiály a poskytuje realistické vstupní rázy v souladu s časovými průběhy provozních odezev. Další výhodou této metody je to, že v současné době nasazená dynamická zkušební zařízení se mohou využívat bez velkých kapitálových nákladů. Avšak jak pádové zkoušky, tak zkoušky SRS se spoléhají na znalost časového průběhu provozních vstupních rázů, které lze odvodit pouze ze zkoušek s nákladním člunem, ze zkoušek inertního materiálu ve skutečné velikosti nebo z teoretických modelů a historických databází. Pro inertní materiál, kde existuje řada uspořádání uložení nebo variant napadení, může být zkoušení skutečných objektů nepraktické. Obvyklou formou zkoušení je použití skutečného materiálu nebo dynamicky ekvivalentní kopie upevněné typickým způsobem. Objekt se potom zkouší na předem stanovenou náročnost podvodních výbuchů; zatížení a dynamické odezvy se zaznamenávají. Zmenšené modely se mohou použít, ale běžné statické simulační postupy mohou být nevhodné. Pokud zvažujeme dynamické chování, zmenšení se obtížně stanovuje, zejména pro komplexní součásti. Přehled zkušebních postupů pro zkoušení vlivu podvodních výbuchů použitelných pro materiál je uveden v příloze 25C. Krok 2D – Hodnocení podvodních výbuchů Mechanizmy možných závad Získané dynamické a deformační informace jsou obecně pro plně provozní materiál, který je bez vad. K výběru vhodného postupu hodnocení vlivu podvodních výbuchů se využívají úrovně v kombinaci s podmínkami hodnocení a vybranými způsoby poruch. Všeobecně známé druhy a mechanizmy poruch jsou uvedeny v oddílech 2.1.1 a 2.1.2 Metody 419 a je možné je prezentovat buď jednotlivě nebo v kombinaci.

404

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A Metody hodnocení podvodních výbuchů Hodnocení podvodních výbuchů je integrovanou víceoborovou činností spojující experiment, zkoušku a teoretickou analýzu. Způsoby poruch se mohou stanovit s využitím experimentálního zkoušení, analytických metod založených na mechanice lomu, metod založených na nelomové mechanice nebo poloempirickém zpracování, jako jsou například Schémata rázové směrné křivky. Postup I Experimentální zkoušení Hodnocení podvodních výbuchů vede nutně k závěru, že jestliže je materiál schopen vydržet napětí a zatížení vyvolaná v průběhu jevu podvodního výbuchu, pak materiál splňuje bezpečnostní požadavky na úroveň „plout“ a pokud materiál zůstává funkční na úrovni „bojovat“, potom se pokládá za provozuschopný. Zkoušení prototypů ve skutečném měřítku buď na provozní zatížení nebo na destrukci poskytne náznak pravděpodobných způsobů poruch a faktorů bezpečnosti. Korelace se zkouškami prováděnými se zmenšeným modelem je možná, ale může to zavést nejistotu v důsledku účinků zmenšení. Zkoušení v malém měřítku je obecně použitelné pro získání vlastností mechanické pevnosti pro materiály a je nepraktické pro skutečný materiál. Zkoušení může mít podobu rázů simulovaných na zkušebních strojích nebo zkoušek na nákladním člunu. Postup II Metody analytického hodnocení Postup II se může pohybovat od aplikace jednoduchých analytických vzorců až k plně rozvinutému zpracování problému interakce kapalina – konstrukce (Hydrokód). Klíčový je výběr nějaké metody komplexnosti v souladu s úrovní podrobností požadovaných pro hodnocení. Na jednoduché úrovni může jako přímočaré řešení postačovat použití pohybových rovnic pro jednoduché tuhé soustavy. Tam, kde jsou obsažena pružná zařízení a/nebo podstavce, je přímou volbou použití metod konečných prvků, přičemž zatížení je poskytováno ze Schématu rázové směrné křivky nebo z nějakého experimentálně měřeného vstupu. Pokud hodnocení nezbytně potřebuje brát v úvahu interakci kapalina – konstrukce, je možné uvažovat vstupy na trupu lodi odhadnuté použitím Taylorovy teorie desek. Ve skutečnosti je interakce kapalina – konstrukce uvažována s propracovanějšími, ale stále ještě přibližnými metodami. Tyto zahrnují aproximaci válcové vlny, aproximaci virtuální hmoty a zdokonalenou aproximaci obsaženou ve skupině dvojitých asymptotických aproximací (DAA). Postup DAA je v podstatě metoda hraničních prvků, která považuje pole kapaliny za hraniční obal přes model konstrukce složený z konečných prvků. Pro varianty, kde objemy kapaliny a dutin významně narůstají, se požaduje komplexnost a jedinou přijatelnou volbou je v tomto případě využití hydrokódu. Hydrokódy jsou expertní kódy a jsou v současné době na úrovni vědy. Jejich použití vyžaduje významné investice do kvalifikace lidí a do hardwaru a závisí na zralosti vazby kapalina – konstrukce obsažené v programu; výsledky nemusí být ani trochu přesnější než výsledky nějaké přibližné metody. Postup III Kódy z praktických a pomocných dokumentů pro hodnocení podvodních výbuchů V současné době neexistují žádné pomocné dokumenty nebo návody použitelné pro přizpůsobené hodnocení vlivu podvodních výbuchů na složitý materiál. Je k dispozici řada dokumentů, které poskytují směrnice a postupy použitelné pro jednoduchý materiál; jsou to: AECTP-240 a 400, Def Stan 00 35, MIL-STD-810, GAM-EG-13, BR 8470, BR 8472, BR 3021, CB 5021, NES 814, NES 1004.

405

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A 25.2.3 Etapa 3 – Závěry hodnocení

Hodnocení vlivu podvodních výbuchů se považuje za úplné, když se může učinit konečný výrok, že integrita materiálu může nebo nemůže být osvědčena pro požadovanou službu a splňuje bezpečnostní kritéria a kritéria vhodnosti pro provozní nasazení v rámci přijatelných mezí. Tento výrok by se měl kvalifikovat s nějakou stanovenou mírou spolehlivosti vymezenou faktory nejistoty spojenými s konkrétními kroky obsaženými v hodnocení vlivu podvodních výbuchů. Na konečný výrok bude mít také vliv porovnání s nějakou cílovou pravděpodobností nebo spolehlivostními požadavky definovanými v Etapě 1. Jasně koncipovaný, výstižný a jednoznačný závěr se doporučuje zaprotokolovat. Bezpečnostní poradce ministerstva obrany bude požadovat dobře definované auditní záznamy od zahájení až do uzavření hodnocení. Jakékoli sestavené závěry se mohou kvalifikovat porovnáním s předem stanovenými, kvantifikovatelnými kritérii.

Z etapy 2

Závěry hodnocení UNDEX

Je hodnocení bezpečnosti založeno na hodnocení UNDEX? Jsou další významné parametry přijatelné?

K etapě 1

Ne

Ano

KONEC

OBRÁZEK 104 – Etapa 3 – Závěr hodnocení vlivu podvodních výbuchů

406

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25A 25.A.3 Vzor dokumentace

Příklad jednostránkového souhrnného záznamu nějakého hodnocení podvodních výbuchů je uveden na obrázku 105. ETAPA 1: DEFINOVÁNÍ ROZSAHU PLATNOSTI Konstrukce Součástka Cíl hodnocení Uvažovaný způsob(y) poruchy Mechanizmus(-izmy) buzení Stručný popis ETAPA 2: PODROBNÉ HODNOCENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ Krok Metoda Metoda II Metoda I Přizpůsobené Metoda III Pouze zkoušení zkoušení a Ověřená analýza ověřená analýza Krok 2A Mechanizmy a síly buzení Krok 2B Dynamické vlastnosti materiálu a součástí Krok 2C Stanovení dynamické odezvy

Metoda IV Neověřená analýza

Krok 2D Hodnocení vlivu podvodních výbuchů ETAPA 3:

ZÁVĚRY

DALŠÍ INFORMACE Důležité odkazy

OBRÁZEK 105 – Příklad jednostránkového shrnutí hodnocení vlivu podvodních výbuchů

407

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B ÚVAHY K HODNOCENÍ A ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ 25.B.1 Úvod

Tato příloha přezkoumává obecné úvahy potřebné ke stanovení vhodného postupu hodnocení podvodních výbuchů nebo programu zkoušek. Úvahy o rozsahu provozních podmínek a analytických postupech poskytnou nezbytné informace umožňující dokončit požadovanou dokumentaci nebo experimentální zkoušky. Dále uvedené otázky jsou pouze vodítko a další témata pro jednotlivý program zkoušek podvodních výbuchů nebo pro požadavky Směrnice pro zkoušku bude zřejmě potřebné vyhodnotit. Základní otázky k zahájení procesu jsou stanoveny dále: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

Jaká je požadovaná funkce materiálu nebo jeho součástí? Co představuje nepřijatelnou poruchu? Existuje možnost přijatelné poruchy? Jaká je pro závěry hodnocení požadovaná míra jistoty? Je požadován bezpečnostní případ, pokud ano - v jaké kategorii? Je zahrnuta bezpečnost obsluhy? Jestliže jsou následky poruch ekonomické, jak velká je možná ztráta? Jaké jsou důsledky chybného závěru hodnocení? Může se uvažovat o zničení materiálu následkem rázu? Jaká úroveň provozní spolehlivosti se požaduje? Provádí se hodnocení podvodních výbuchů pro nový materiál nebo jde o případ prodloužení života?

Nejpřípadnější otázkou je možná definování přijatelné a nepřijatelné poruchy. Nejpřirozenější situací, pro kterou může materiál oslabit provozuschopnost, je uvolnění z upevňovacího místa (míst) během jevu podvodního výbuchu a působení jako „střela“ na lodi. Zkoušky simulace prostředí pro tuto situaci jsou obecně zmiňovány jako nárazové zkoušky. Proto jsou poruchy uchycení materiálu nebo prostředků pro rázové tlumení důležitým problémem. Obecně neexistují žádné okolnosti, kdy předčasné vznícení nebo výbuch energetického materiálu by se mohly z pohledu bezpečnosti tolerovat. Porucha výbušniny je samozřejmá z hlediska bezpečnosti a může splňovat pouze požadavky na neporušenost vodotěsnosti. Avšak bezpečnost by měla zahrnovat i události druhého řádu, jako jsou například unikání paliva, nestability elektrických pojistek, radioaktivní únik nebo jakákoli událost, která by mohla mít vliv na schopnost lodi splnit rázová konstrukční kritéria. Kromě toho po jevu podvodního výbuchu musí stále trvat způsobilost pro bezpečnou manipulaci, údržbu nebo likvidaci materiálu. Narůstající rázové úrovně mohou být spojené s klesající provozní výkonností a spolehlivostí. To zavádí pojem „bezpečné úrovně“ spojené s mechanizmem (-y) poruch a přímo se vztahující ke kategorii bezpečnostního případu požadované v hodnocení podvodních výbuchů. Klíčová kritéria, která je třeba definovat pomocí procesu hodnocení podvodních výbuchů, je určení, zda je materiál bezpečný nebo provozuschopný v požadovaných úrovních (I, II nebo III) – podle pořadí “bojovat”, “pohybovat se” a “plout”.

408

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B 25.B.2 Úvahy o prostředí Zahrnuje hodnocení podvodních výbuchů přepravu komerčními loděmi? a. Jak je materiál balen? b. Jak je materiál chráněn? c. Jak je materiál zavěšován a nakládán? d. Jakým jevům bude materiál vystaven během nakládky a skladování? e. Kde je materiál uložen? f. Je materiál uložen na palubě nebo v podpalubí? g. Je materiál v kontejneru? h. Existuje nějaký druh dynamické izolace? (Pružná upevnění, pružná zařízení se stálou silou, deformovatelné materiály, poddajné konstrukce atd.) i. Může se materiál stát mechanickou střelou? j. Může materiál vytvářet rizika pro lidi a zařízení nebo provozní nebezpečí? k. Jaký je prostor pro volný pohyb a prostor pro houpavý pohyb? l. Jaká je prostorová obálka spojená s místem uložení materiálu? m. Mohou mít vnější mechanická tělesa jako následek podvodního výbuchu nějaký vliv na materiál? Zahrnuje hodnocení podvodních výbuchů uskladnění ve skladišti námořní lodi? a. Jaké je skladovací zařízení a uspořádání? b. Kde a jak bude materiál uložen? c. Kde bude materiál skladován? - (Poblíž trupu, na palubě, na sedadle, nad nebo pod čárou ponoru atd.). d. Jaká konstrukce je mezi vlhkým trupem a místem skladování? e. Jaká je přenosová cesta rázového zatížení? f. Jaký je prostor pro volný pohyb a prostor pro houpavý pohyb? Tj. jaká je prostorová obálka spojená s místem uložení materiálu? g. Existuje nějaký druh dynamické izolace? (Pružná upevnění, pružná zařízení se stálou silou, deformovatelné materiály, poddajné konstrukce atd.) h. Může se materiál stát mechanickou střelou? Pokud ne, jak je materiál upevněn? i. Jestliže je materiál upevněn, může samo upevnění při vysokém zpomalení způsobit poškození? j. Může materiál ohrožovat jiný materiál, sám sebe nebo osoby? Také nárazem, nebezpečím magnetického rozptylu a elektrického proudu vyvolaným poruchou. k. Má hodnocení podvodních výbuchů zahrnovat provozní nasazení – Námořní lodě (připravené k použití v prostředí odpalovacích zařízení)? l. Je materiál umístěn na trupu, na palubě, na horní nebo dolní palubě? m. Existuje nějaká izolace mezi odpalovacím zařízením a konstrukcí lodi? n. V jaké osové poloze je materiál na lodi umístěn?

409

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B o.

Jaké jsou hraniční podmínky pokud jde o strukturální dynamiku odpalovacího zařízení?

p.

Může nějaká část konstrukce odpalovacího zařízení zasahovat do prostorové obálky okrajů materiálu (deformování atd.)? Jak je materiál upevněn? Je to pouze zemská přitažlivost, vzájemné působení nebo jiný fyzikální zadržovací systém? Je potřebné materiál případ od případu posuzovat?

q. r.

25.B.3 Možné druhy poruch Jaké jsou možné druhy poruch materiálu?

a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.

výbuch; explozivní hoření, pomalé hoření; únava materiálu, především ve svarech k základnímu kovu; trhlina; plastické zborcení; ztráta netěsnosti; nestabilita a deformace; porucha z výchozích vad; řídicí a funkční omezení, jako jsou meze posunu; kombinované způsoby poruch; kolize a příslušná prostorová obálka.

25.B.3.1 Krok 2A Mechanizmy a síly buzení Jaký mechanizmus buzení je myslitelný?

Je důležité uvážit, že jakákoli kombinace mechanizmů vnímatelného buzení, i když potenciálně poškozuje samotný materiál, bude také mít potenciál vytvořit z materiálu střelu. Upevnění materiálu je prvořadý požadavek. Odvozeno z některého z mechanizmů buzení a vnějších sil by materiál mohl narazit do jiného materiálu nebo být vystaven nárazu jiným samostatným materiálem. Také může materiál ještě zůstat upevněný v pružném uložení, ale mohl by překročit svůj povolený prostor pro houpavý pohyb a narazit do jiné konstrukce nebo materiálu. „Bičování“ závisí na geometrii působení a na geometrii a dynamické charakteristice cíle. Dlouhá štíhlá loď bývá obecně vystavena „bičování“; krátké vyloďovací plavidlo bývá vystaveno silným sinusovým pohybům tuhého tělesa. Obecně existuje více případů, kdy buzení vzniklé pohyby při „bičování“ je důležité než případů, kdy neexistuje. Hydrostatické tlakové předpětí může být důležitým problémem v případě hodnocení ponorek. Obecná dynamická buzení podvodních výbuchů jsou následující: a. b. c.

ráz; „bičování“; akustické vlny, kapalino-akustická vazba, akustické rázové vlny;

410

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B d. e. f. g. h..

kapalinové jevy – zatížení z proudění bublin (nestlačitelný tok tekutin), kavitace; mechanický přenos; diferenciální hydrostatický tlak; nárazy způsobené pádem, výbušnými střelami, kolizí, ztrátou upevnění atd.; přechodové tlaky.

Jaké jsou charakteristiky těchto možných mechanizmů buzení?

a. b. c. d. e. f.

ustálený stav, přechodové nebo náhodné; přechodové – akustické; přechodové – bubliny; frekvenční rozsah, širokopásmové, úzkopásmové; amplitudové a časové rozdělení, tj. maximální impulzní hodnota a fázování; prostorová korelace, jednotné rozložení, bodová zatížení.

Pokud bereme v úvahu charakteristiky možných mechanizmů buzení, doporučuje se zaměřit se na následující: • • •

druh výbušniny, hloubka výbuchu, velikost bojové hlavice a úhel dopadu; rázový faktor pro útočnou zbraň; vrcholový přetlak, doba trvání impulzu a amplituda.

Rázový faktor, který se dá vyjádřit jako přímý trupový rázový faktor, kýlový rázový faktor nebo úhlový rázový faktor, se vztahuje k energetické hustotě toku. Vstupní rázové zatížení se může definovat z těchto pohledů. Rázový faktor -» Výbušná charakteristika vztahující se k energetické hustotě toku z nějakého případu podvodního výbuchu

Parametrický zlomek -»

Schéma rázové směrné křivky vztahující se k danému místu a známé vstupní úrovni. Parametrický - zrychlení zlomek je modelová - rychlost konstanta k popisu informace - posun o jiných rázových faktorech.

Jak se buzení mění s provozními proměnnými? • • • •

Schéma rázové směrné křivky Schéma rázové směrné křivky může dodávat:

hloubka; čas; místo působení: složka nebo cíl buzení; úhel dopadu.

411

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B Jaká je pravděpodobná přesnost výše uvedených odhadů budicích sil? Odhad sil je založen na dobře zavedených a ověřených postupech a dále buď na empirických rovnicích nebo na Schématu rázové směrné křivky. Schéma rázové směrné křivky je destilací velmi obsáhlé databáze dynamických odezev lodí a ponorek na případy podvodních výbuchů: • • • •

Jsou založeny na přímých měřeních lokalizovaných na konstrukci nebo součást? Pokud ano, byla měření prováděna pro každé potenciální buzení v nejhorších možných podmínkách? Jestliže jsou založeny na empirických vzorcích, může se použití vzorců odůvodnit? Jestliže jsou založeny na teoretických analýzách, jak byla ověřena platnost teoretického modelu?

25.B.3.2 Krok 2B Dynamické vlastnosti součástí Jsou dynamické hmotné vlastnosti pro materiál, balení a pro konstrukci upevnění dostupné? • • • • • •

Kosmické slitiny, pružné instalace, těsnění atd. Pokud nejsou informace dostupné, kde se dají získat? Je nezbytné zkoušení – modální, rázové a statické vlastnosti, pevnost v tahu, Charpyova křivka atd.? Jsou dostupné informace o vzájemném propojení součástí? Bude vzájemné propojení ovlivňovat dynamické chování materiálu nebo zařízení, tj. tření přes šroubové spoje? Jaké zkušební údaje jsou dostupné k umožnění ověření modelu konečných prvků nebo jiných modelů?

Pokrývají dostupná provozní měření celou šíři možných veličin? • • •

sílu, čas, zrychlení a amplitudu; kmitočet; odchylky ve vlastnostech mezi nominálně shodnými součástmi (pružné instalace a vzájemná propojení).

Jaké jsou hraniční podmínky pro součásti spadající do hodnocení? • • • •

Izolované od jiných konstrukcí (volné, instalované pevně nebo s tlumením). Pevně spojené s jinými konstrukcemi, které nejsou dynamicky výrazně ovlivněny součástí. Pevně spojené s jinými konstrukcemi, vzájemně na sebe působící. Zabírá materiál významnou osovou délku? (protože rázové zatížení distribuovaného systému bude fázové) Toto je důležité jak osově, tak napříč lodi.

Je rozumné předpokládat v pásmu budicí síly lineární chování? •

Pro nízká rázová zatížení se lineární soustava dá použít. Ale nad prahovou hodnotu rázového faktoru se bude vyžadovat nelineární hodnocení.

412

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B •

Pro nelineární instalační zařízení není zpracování instalace jako lineárního izolátoru přiměřené.

Mohl by materiál mít v kmitočtovém pásmu buzení rezonanční kmitočty? • •

Vyšší frekvenční režimy materiálu se mohou vybudit v závislosti na rezonanční charakteristice. Nízkofrekvenční instalační zařízení mohou být citlivá na nízkofrekvenční vstupy charakteru „bičování“.

Je modální hustota dostatečně velká, aby se dala použít statistická analýza nebo se vyžadují zvláštní modální vlastnosti?

Obecně bude mít význam pouze prvních deset módů materiálové struktury. Tuto hranici se může pokládat za přínos, co se týče modelu konečných prvků a jeho ověření, protože přesně potvrdit módy vyšších řádů je obtížné. Jsou rezonanční kmitočty součástí vysoké v porovnání s dobou trvání impulzu pro přechodná buzení tak, aby pseudostatické výpočty byly dostačující a nepožadovaly se žádné modální vlastnosti? •

•

Jestliže je použit postup Schématu rázové směrné křivky, hodnotí se pouze chování tuhého tělesa s žádnými vysokofrekvenčními prvky. Avšak pro pružné konstrukce se doporučuje vybuzovat vysokofrekvenční módy. Vzájemné působení mezi součástmi potom vyžaduje zhodnocení. Je to důležitý faktor při stanovování potřeby přizpůsobeného zkoušení. Pseudostatický postup má tendenci vést k strukturálním silám, které jsou konzervativní a mají za následek určitý stupeň pesimismu. Z toho důvodu se doporučuje pseudostatickou analýzu zpracovávat s opatrností. Ale tento postup se často užívá za absence dynamické analýzy a může vést k netypickým odezvám. Přizpůsobené hodnocení využívající modelování a zkoušky by se mělo použít vždy, když je to možné.

Jaké jsou tvary módu, platné módy a odhadované (modální nebo zprůměrované) hodnoty útlumu? • • • • • •

základní režim odezvy; impulzní charakteristika; mechanické tlumení; hydraulické tlumení; akustické elektromagnetické tlumení; jsou zdroje tlumení soustředěné nebo rozdělené?

Jak budou výše uvedené dynamické parametry měnit podle faktorů prostředí spojených s provozem? Včetně:

Rázové hodnocení se v první řadě týká velkého pohybu, kde jemnosti jako je teplota jsou až druhého řádu. Ale předpětí může mít výrazný vliv, pokud uvažujeme pružné izolátory: • •

teplota; změny předpětí v podpěrách.

413

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B Změny v charakteristice mezi jmenovitě shodnými součástkami jsou pravděpodobné. Dá se potenciální oblast rozptylu odhadnout? Ve většině případů není možné odhadnout oblast rozptylu charakteristiky dynamické odezvy. Formální konstrukce a výrobní standard jsou obecně stálé a jsou osvojené. Existuje mnohem více aproximací ovlivňujících hodnocení než uvažování oblasti jmenovitého rozptylu v charakteristice dynamických vlastností materiálu, např. přenosové cesty zatížení kapalina – trup a konstrukce se mohou zpracovat pouze přibližně. Jaká je odhadovaná přesnost kmitočtů, úrovně tlumení a tvarů módu? • • •

Jsou založeny na odpovídajících měřeních na skutečných součástech? Jestliže jsou teoretické, jakou mají jistotu v souvislosti se získaným modelem? Jestliže jsou empirické, jsou data/vzorce použitelné na tyto součásti v tomto prostředí?

25.B.3.3 Krok 2C Stanovení dynamické odezvy Jsou měření odezvy ve správných podmínkách prostředí dosažitelná? • • • • • •

Pokrývají všechna buzení určená výše? Jsou prováděna v těch nejobtížnějších podmínkách? Soulad strukturálních a budicích kmitočtů pro většinu lehce tlumených módů. Nejvyšší vazba, pokud jde o prostorovou shodu. Předpoklady potřebné k podpoře začátku nestabilit. Okolnosti rázu spojeného s největšími silami.

Dají se odezvy odhadnout extrapolací omezených měření, provedených na podobných konstrukcích nebo materiálu? • • •

Jak byla extrapolace zdůvodněna? Jaké jsou hlavní parametry, na které je odezva citlivá? Jaká je pravděpodobná přesnost odhadnuté odezvy?

Toto je základ pro Schéma rázové směrné křivky, která je omezená na kompaktní, tuhý materiál. Následující otázky pomohou při určování, zda se materiál může považovat za tuhý. • • • •

•

•

Jaký je štíhlostní poměr materiálu nebo hromadného materiálu? Je materiál vyztužen jednotlivě nebo hromadně? Může být jednotlivý materiál pro použití demontován? Je materiál nebo souprava materiálu pružné, vícemodální konstrukce nebo je tuhý a kompaktní? Příklady typického materiálu nebo souprav materiálu, které jsou tuhé a kompaktní, jsou granáty, hlubinné nálože, kazeta nesených granátů Blow Pipe, Sea Wolf. Ty, které se mohou považovat za pružné nebo rozdělené, zahrnují střely Tomahawk, torpéda a letecké zbraně.

414

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B Jestliže nejsou k dispozici žádná přímá měření odezev, jaké teoretické odhady je možné provést pro každou příslušnou budicí sílu? To se používá pouze u přizpůsobených hodnocení výše popsaného pružného materiálu. Pro odhadování zatížení námořních konstrukcí vlivem podvodních výbuchů existují uznávané, schválené a ověřené postupy. Schéma rázové směrné křivky se může využít pro omezené strukturální modely celkové hmotnosti nebo jako vstupy tam, kde se má za to, že výpočet interakce kapalina – konstrukce se nepožaduje. Jak citlivá je odezva na známé mechanické a budicí proměnné?

Schéma rázové směrné křivky je poměrně necitlivé na mechanické změny, z největší části pro schopnost hrubého modelování. Přizpůsobené hodnocení může brát v úvahu konstrukční geometrii materiálu, čímž se zajistí citlivější hodnocení. 25.B.3.4 Krok 2D Hodnocení mechanické integrity

Jednoduchý materiál – Schéma rázové směrné křivky nebo zkušební postup Pro prostý materiál je vhodný takový program zkoušek, který pokrývá ty nejobtížnější podmínky. Jsou pro nejobtížnější podmínky dostupné údaje o životnosti součástí nebo o poruchách? • •

Jsou výsledky statisticky významné? Mají všechny parametry, které výrazně ovlivňují dynamickou odezvu nebo poruchovost, pesimistické hodnoty?

Při vypočítávání životnosti nebo pravděpodobnosti poruchy, jak citlivý je výsledek na použití parametru dynamické pevnosti?

•

Jaká je míra bezpečnosti u přípustné dynamické odezvy?

Schéma rázové směrné křivky je necitlivé na použité dynamické a pevnostní parametry a z toho důvodu je obtížné indikovat rozsah parametrů. Je velmi obtížné náležitě stanovit míru bezpečnosti s využitím Schématu rázové směrné křivky. Aproximace pro „bičování“ je obsažena v 1987 schématech rázové směrné křivky, ale jejich přesnost může být zpochybněna, protože „bičování“ je prostě zaokrouhlené započtením nízkofrekvenčního sinusového zbytkového prvku na konec určeného impulzu. Ve skutečnosti bude mít odezva „bičování“ specifickou bázi. Jsou výsledky tohoto hodnocení přijatelné pokud jde o způsobilost součástí splnit předepsané úkoly? • • •

Pokud ne, je to proto, že části hodnocení jsou příliš konzervativní? Pokud ano, zahajte podrobnou analýzu těchto částí v etapě 2 analýzy. Pokud ne, jaké jsou základní možnosti zlepšení integrity, definované v hodnocení a studiích citlivosti? Určete nejpravděpodobnější varianty zlepšení novým zahájením na otázce 1.

Jak Schéma rázové směrné křivky, tak přizpůsobené hodnocení využívající komplexní numerické metody nebudou definovat kritéria poruch materiálu. Jestliže jsou kritéria poruch založena na strukturálním poškození, jsou tyto metody dobře postavené k realizaci tam, kde nebude žádná jednoduchá analýza. Směrné křivky postačují ke stanovení úrovní zrychlení

415

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B a přibližné dynamické odezvy pro jednoduchý materiál. To se může potom vztahovat ke zkušebním úrovním pro přežití nebo zničení (tj. předpokládá se 30 g po dobu 10 ms) a historická data spojená s poruchami a přežitím zbraní použitá pro srovnávací účely. Přizpůsobené hodnocení a zkušební postupy mohou poskytnout setrvačné zatížení a strukturální chování v materiálu a kolem materiálu, z nichž se může stanovit hodnocení způsobů poruch a pravděpodobnosti výbuchu. Složitý materiál – Schéma rázové směrné křivky nebo zkušební postup Přidaná komplexnost analytických metod k prozkoumání dynamického chování složitého materiálu dovoluje hodnotit citlivost výsledků na dynamické a pevnostní parametry. To umožňuje přezkoumat řadu otázek typu „co kdyby“. Ale tento přístup může být nákladný a bude se vyžadovat nějaká analýza nákladové efektivnosti. Jsou pro nejobtížnější podmínky dostupné údaje o životnosti součástí nebo o poruchách? • •

Jsou výsledky statisticky významné? Mají všechny parametry, které výrazně ovlivňují dynamickou odezvu nebo poruchovost, pesimistické hodnoty?

Při vypočítávání životnosti nebo pravděpodobnosti poruchy, jak citlivý je výsledek na použití parametru dynamické pevnosti?

•

Jaká je míra bezpečnosti u přípustné dynamické odezvy?

Jsou výsledky tohoto hodnocení přijatelné pokud jde o způsobilost součástí splnit předepsané úkoly? • • •

Pokud ne, je to proto, že části hodnocení jsou příliš konzervativní? Pokud ano, zahajte podrobnou analýzu těchto částí v etapě 2 procesu. Pokud ne, jaké jsou základní možnosti zlepšení integrity, definované v hodnocení a studiích citlivosti? Určete nejpravděpodobnější varianty zlepšení novým zahájením na otázce 1.

25.B.4 Kritéria poruch Jaké údaje jsou potřebné pro odvození kritérií poruch? • • • •

materiálové údaje; geometrické údaje; údaje o prostředí; upevnění.

Jaká kritéria poruch se dají odvodit z dostupných dat, včetně zkušeností z provozu součástí? • •

Jaká je přibližná pravděpodobnost poruchy spojená s těmito kritérii? Existují nějaké nevyjasněnosti, které by mohly učinit kritéria poruch optimistická?

Rázové hodnocení usiluje o modelování dynamického chování objemných částí lodě a předpovídání jejich dynamických odezev na komplexní přechodové vstupy. Materiál s pružnou konstrukcí bude také vyžadovat v některých detailech modelování. Úroveň znalostí pro dosažení požadovaného cíle je značná a analýzy jsou komplexní, ne povrchní a neměly by se zaměňovat se statickým modelováním.

416

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25B Úrovně kontrol, které se musí realizovat, aby řídily analýzu a minimalizovaly možnosti chyb a nejistot, jsou vysoké. Záměrem hodnocení podvodních výbuchů proto musí být propracovat dosah až k režimu nejhoršího případu, pokud jde o hodnocení bezpečnosti, provozuschopnosti a ovlivnění kvalifikačních zkušebních programů. 25.B.5 Přezkoumání a ověřování hodnocení podvodních výbuchů • • • •

• •

Je získání zkušebních dat ekonomicky rentabilní? Je politicky přijatelné získat zkušební data? Je možné u materiálu riskovat zničení? Může být zkušební program ovlivněn modelováním s tím, že pouze poskytuje minimální údaje k dosažení ověřených výsledků? Mohou se zkoumat i případy největších zatížení. Jsou data odvozená ze skutečného materiálu k dispozici nebo jsou dostupná pouze data o fiktivním materiálu? V jakém případě, jaká metoda a kritéria se mají použít k rozhodnutí, zda je výbuch možný?

417

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C ZKOUŠENÍ PODVODNÍCH VÝBUCHŮ S POUŽITÍM METOD SRS 25.C.1 Prostředí a historický pohled

Laboratorní zkoušení podvodních výbuchů se tradičně provádělo s využitím mechanických rázových zkušebních zařízení ve spojení se zkušebními standardy jako například UK BR 8740 nebo USA MIL-S-901. Tento postup se opírá o aplikaci rázových úrovní dolního uložení na dynamicky poměrně neaktivní materiál. Pro zkoušení vlivu podvodních výbuchů na skutečném výbušném materiálu se obecně využívají různé metody simulace rázu pádovou zkouškou. Nástup zdokonalených komplexních rázových řídicích systémů ve spojení s vysokovýkonnými budiči s velkou výchylkou pro vibrační zkušební zařízení umožnil uvažovat o použití metod spektra rázových odezev (SRS) pro zkoušení vlivu podvodních výbuchů na inertní a skutečný materiál. Tato rázová zkušební metoda je nejúčinnější tam, kde jde o dynamicky složitý materiál a časový průběh vstupních dat pro horní protirázové uložení je k dispozici nebo se dá odvodit. Obecně jsou metodiky SRS postaveny na definici nějaké zkušební náročnosti SRS z nějakého v provozu měřeného časového průběhu zrychlení. Pokud je to nezbytné, může se pro stanovení časového průběhu a přidruženého SRS pro horní uložení požadovat dynamický model konečných prvků. Definované vstupní SRS je potom aplikováno vysokovýkonným vibračním zařízením na vhodně upevněný zkoušený objekt. Pokud má materiál nižší než střední hmotnost, mohou se někdy použít přímo metody SRS s měřeními z dolního uložení, protože úrovně vstupních vrcholových zrychlení mohou významně narůstat až na hodnoty stanovené ve směrných křivkách. Avšak pro materiál s vyšší hmotností je nezbytné ještě před zpracováním stanovit dynamickou odezvu horního uložení materiálu. Využití modelování ve spojení s metodikou SRS je výhodné, protože to potenciálně redukuje celkové požadavky na zkoušení tím, že určuje nejhorší případy a zajišťuje vhodnější a technicky kvalitní rázovou zkušební metodu, která věrně simuluje běžně předpokládané provozní podmínky. 25.C.2 Aplikace postupů SRS při zkoušení podvodních výbuchů

Klíčové kroky při aplikování metod SRS na zkoušení vlivu podvodních výbuchů na materiál jsou uvedeny na obrázku 106. Vymezený postup předpokládá, že charakteristika zkoušeného objektu, provozní Profil prostředí životního cyklu, obálka funkčních charakteristik zkušebního zařízení a možnosti datové analýzy jsou známy. Definování vlastností materiálu a zkušebních parametrů 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Určete hmotnost materiálu a jeho fyzikální vlastnosti. Stanovte druh podpěrné konstrukce, upevnění a uspořádání při uložení. Stanovte dynamické vlastnosti materiálu a (je-li to možné) jeho obalu. Definujte úroveň funkční schopnosti po podvodním výbuchu. Určete časový průběh rázového vstupu dolního uložení. Rozhodněte, zda nějaký elektrodynamický budič má výkon dostačující k aplikaci určeného časového průběhu rázů dolního uložení bez pomoci modelování konečných prvků horního uložení. Pokud ano, pokračujte krokem 7, pak přeskočte na krok 12. Pokud ne, pokračujte krokem 7 a proveďte pomocné kroky.

418

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C Odezva horního izolačního uložení a okolnosti modelování 7.

Stanovte časový průběh rázové odezvy pro horní uložení materiálu. Proveďte laboratorní zkoušku výkonnosti budiče nebo modelováním v dále uvedených krocích.

8.

S využitím nelineárního modelu konečných prvků namodelujte nosnou konstrukci, upevnění, obal a materiál a stanovte dynamické chování soustavy. 9. Namodelujte rázový vstup do nosné konstrukce. 10. Vypočtěte nejhorší případ dynamické odezvy horního uložení materiálu pro různé varianty podvodního výbuchu. 11. Vypočtěte nejhorší případ SRS v zájmovém bodu. Definování a přezkoumání laboratorních zkoušek 12. Vytvořte typický rázový zkušební upevňovací přípravek; přitom vezměte v úvahu hmotnost, setrvačnost, rázová a výkonová omezení elektrodynamického budiče pro laboratorní zkoušení. 13. Zpracujte směrnici pro zkoušku podvodního výbuchu. Pro odvození časového průběhu ekvivalentních rázových vstupů skládající se z řady tlumených sinusoid použijte vypočtené SRS. To obsahuje přeměnu časové historie rázu do SRS, které je rozdělené na vícenásobné fázově tlumené sinusoidy. Pak se definuje funkce přenosu z budiče na zkoušený objekt. Aplikujte předepsaný rázový impulz, pokud jde o tlumené sinusoidy do budiče zkušebního zařízení a do materiálu, aby se dosáhlo provozního rázu. Časový průběh rázové odezvy materiálu je potom pro účely ověření platnosti porovnán s časovým průběhem provozního rázu. 14. Pro vyhodnocení dynamického chování zkušebního zařízení a zkoušeného objektu vykonejte předběžnou zkoušku; určete optimální zkušební řídicí bod (body) a potvrďte, že směrnice pro zkoušku se dá přiměřeně splnit. Porovnejte časový průběh zkušební rázové odezvy s časovým průběhem provozní rázové odezvy, stejně jako se SRS. 15. Proveďte zkoušení vlivu podvodních výbuchů na skutečný materiál. 25.C.3

Informační požadavky pro zkoušení SRS

25.C.3.1 Úvodní pokyny •

Časový průběh rázové odezvy a jeho SRS získaný buď z dat naměřených při provozu nebo z modelování se využívá jako základ pro směrnici pro rázovou zkoušku. Směrnice pro zkoušku bude zpracována pro kmitočtový rozsah, který potenciálně ovlivňuje zájmové způsoby poruch.

•

Doba trvání časového průběhu rázové odezvy by se měla stanovit přiměřeně tak, aby umožnila popis nízkofrekvenčního SRS, jmenovitě 5 Hz až 10 Hz. Tato nízkofrekvenční hranice musí být souhlasná s rezonancemi upevnění, s výkonností budiče zkušebního zařízení a s potřebou řízení.

•

Doporučuje se uvažovat spektra rázové odezvy v různých úrovních útlumu vhodných pro materiál, který se má rázově zkoušet, jako například Q = 1 %, 5 %, 10 % a 15 % podle požadavků.

419

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C •

•

Zajistěte, aby se do popisu zkušebního SRS zahrnuly jak nízkofrekvenční, tak vysokofrekvenční prvky. Data filtrovaná dolní propustí se mohou použít pro vysvětlení časového průběhu, ale obecně by se neměla používat, jestliže analyzujete SRS bez plného pochopení závažnosti z hlediska možného poškození. Je nezbytné zajistit, aby kritéria systematických chyb byla splněna.

•

Musí se zjistit úroveň vrcholového zrychlení, která se má simulovat během laboratorní zkoušky, hmotnost materiálu a budiče zkušebního zařízení. Tyto informace se využijí k potvrzení, že zkušební zařízení je schopné rázovou zkoušku náležitě uskutečnit až do zkušebních úrovní plného zrychlení.

•

Je nezbytné stanovit řídicí limity zkušebního SRS na úroveň 3 dB.

•

Počet a úroveň předběžných rázů k docílení náležitého řízení se musí stanovit a vzít v úvahu ve Směrnici pro zkoušku SRS.

25.C.3.2 Upřesnění rázové zkoušky

Směrnice pro rázovou zkoušku bude mít podobu časového průběhu rázového impulzu skládajícího se z řady tlumených sinusoid (kmitočet, amplituda zrychlení, útlum v %, prodleva v % a polarita). Tento časový průběh se odvodí z určeného SRS a z časového průběhu rázové odezvy s využitím stanoveného rozsahu tlumení a kmitočtů. 25.C.3.3 Návrh přípravků •

Pokud je to možné, měly by se provozní součásti materiálu používat ve zkušebních upevňovacích přípravcích. Kde se používá obal, musí se obal upevnit k rozpínacímu zařízení budiče a ke konstrukci podkladové desky s využitím provozního uspořádání.

•

Pokud je to možné, je potřebné zabránit nelineárním spojům a rozhraním. Nelineární vlivy se mohou objevit pouze při aplikaci rázového impulzu mezní úrovně a nemají se zahrnovat do hodnocení přenosové funkce systému.

•

Pokud je to možné, doporučuje se dodržet symetrii upevnění kolem osy budiče kmitů, aby se zabránilo klopným momentům, výrazným strukturálním převisům a nechtěným rotačním setrvačným jevům.

•

Doporučuje se zabránit zavádění podélných rázových prvků.

420

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C Stanovte úroveň funkční schopnosti

Stanovte uspořádání nosné konstrukce, upevnění a uložení

Určete časový průběh rázu při dolním uložení

Stanovte hmotnost munice a nosný systém funkční

Ano

Určete výkon elektromagnetického budiče k aplikaci rázů bez pomocného modelování

Určete časový průběh rázové odezvy munice Modelujte nosnou konstrukci, upevnění, obal a munici využitím nelineární FEM a určete dynamické chování systému

Stanovte dynamické vlastnosti munice a obalu

Předběžné úvahy zahrnují:  SRS z dat z provozních zkoušek nebo z modelování  zvážení možných poruch ke stanovení kmitočtového rozsahu  zajištění, aby trvání časového průběhu rázu odpovídalo budicímu kmitočtu nebo bylo nižší (ve shodě s kmitočtem připevnění) Ne  zvážení SRS při proměnných Q = 1, 10, 25, 50, 100  zajištění, aby kritéria systematických chyb byla splněna  zahrnutí nízkofrekvenčních i vysokofrekvenčních prvků  dosažení stanovených vrcholových úrovní „g“

Modelujte rázový vstup do nosné konstrukce Vypočtěte nejhorší případ dynamické odezvy horního uložení Vypočtěte nejhorší případ SRS v zájmovém bodu

Stanovte povolenou toleranci SRS, tj. +/- 3 dB z vypočteného SRS Vyberte strategii řízení, řídící a snímací body v souladu s alternativou řízení

Použijte vypočtené SRS/ časový průběh k odvození ekvivalentního časového průběhu rázu využívají-cího tlumené sinusoidy nebo vlnky

Připravte typické rázové zkušební zařízení – vezměte v úvahu hmotnost, setrvačnost, výkon a omezení budiče, tj. klopné momenty atd.

Postavte zkušební zařízení a upevnění na vhodný budič

Odvoďte popis rázové zkoušky včetně doby trvání a počtu rázů, které se mají aplikovat Vyhodnoťte zkušební upevnění munice a budiče

Určete kompenzaci řídicího signálu budiče a aplikujte

Proveďte předběžnou zkoušku k zajištění přiměřených rázových úrovní, řiďte a srovnejte s původním časovým průběhem a údaji o SRS Kondicionujte munici Proveďte provozní ověření Zkoušejte

Vysvětlivka: FEM = metoda konečných prvků

OBRÁZEK 106 – Klíčové kroky při SRS zkoušení vlivu podvodních výbuchů na materiál

421

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C 25.C.3.4 Přístrojové vybavení pro řízení rázové zkoušky • • • •

Pro účely řízení je nezbytné použít měřiče zrychlení nainstalované ve směru rázu. Tam, kde je to možné, doporučuje se použít pro zjišťování příčných rázových složek tříosé měřiče zrychlení. Tam, kde je to možné, doporučuje se použít pro sledování strukturální odezvy materiálu v klíčových zájmových bodech tříosé měřiče zrychlení. Kde se používá obal, tam je nezbytné vybavit materiál i obal přístroji tak, aby se zjistila jakákoli dynamická zvětšení napříč upevněním po celém zájmovém kmitočtovém rozsahu.

25.C.3.5 Předběžné zkoušení

Během předběžného zkoušení je nutné: • • • • • • • • •

•

• •

•

potvrdit strukturální integritu upevnění a zkušebního zařízení; stanovit optimální řídicí parametry a strategii; vyhodnotit dynamické chování upevnění; zjistit, jestli je možné dosáhnout při plné úrovni zkoušení určený rázový vstup; zjistit, jestli zkušební zařízení a regulátor jsou schopné řízení při plné úrovni zkoušení; prokázat, že SRS ze Směrnice pro zkoušku lze dosáhnout s limity ± 3 dB; prokázat kalibraci přístrojů a jejich úplnost; zvolit řídicí bod (body) na desce budiče nebo na konstrukci materiálu; stanovit charakteristiku dynamické odezvy zkušebního upevnění a řídicího systému z hlediska funkce transferu. Toho se dosáhne vystavením konstrukce náhodným buzením, měřením odezvy v kontrolním bodu a analýzou přes kmitočtový rozsah SRS. Výsledná funkce transferu se pak využije k vytvoření řídicího signálu budiče tak, aby se dosáhl požadovaný rázový impulz. Všimněte si, že náhodné buzení nízké úrovně obecně nebude odhalovat nelineární jevy u upevnění a materiálu; aplikovat rázový impulz na konstrukci ve snížené úrovni, jmenovitě -12 dB, a opakujte ho nejméně třikrát až k dosažení nějaké střední hodnoty. Opakujte tento postup při -9 dB, -6 dB a -3 dB předtím, než půjdete na plnou úroveň. Počet středních hodnot bude záviset na upevnění, konstrukci a aplikovaném SRS. Pozvolné přibližování k plné zkušební úrovni je nezbytné, aby se stanovily optimální řídicí parametry a vzaly v úvahu nelineární jevy; ověřit nejvhodnější umístění řídicího bodu (bodů); porovnat jak časový průběh odezvy, tak SRS s těmi, co jsou vymezeny v řídicím bodu a v příslušných bodech na konstrukci materiálu. To ověří popis zkušebního rázového vstupu; jestliže výsledky ukazují, že určený rázový impulz nelze náležitě dosáhnout, bude žádoucí zvážit následující:  alternativní zkušební řídicí místa;  snížení nebo znovurozdělení hmotnosti upínacích přípravků a zkušebního zařízení;

422

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25C  použití jiných úrovní útlumu pro výpočet SRS;  fázování a útlum tlumených sinusoid použitých k vytvoření vstupního rázového impulzu;  použití zkušebního zařízení s vyšším výkonem;  zlepšení schopností řídicího systému;  strategie vícenásobného rázu;  uvolnění tolerančních mezí řízení. 25.C.3.6 Program zkoušek skutečných objektů

Při provádění zkoušek skutečných objektů je nezbytné brát ohled na následující: • •

• •

potvrdit řídicí funkci transferu odvozenou během předběžné zkoušky; ověřit výsledky předběžné zkoušky, časových průběhů rázové odezvy a SRS v nízkých úrovních s použitím skutečného materiálu před provedením celého programu zkoušek se skutečným objektem; potvrdit podobnost mezi časovým průběhem vstupu a časovým průběhem provozního případu podvodního výbuchu; zahrnout do programu zkoušek skutečných objektů strategii potřeby aplikace vícenásobných rázů snížené úrovně pro stanovení řídicích parametrů.

423

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25D ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO ZKOUŠKY PODVODNÍCH VÝBUCHŮ 25.D.1 Parametry zařízení

Cílem rázových zkoušek podvodních výbuchů je vyvolat ve zkoušeném objektu odezvu, která co nejvěrněji odpovídá předpokládané odezvě provozního materiálu během bezkontaktního podvodního výbuchu pro stanovené případy ohrožení. Rázová zkouška jednotlivého inertního materiálu se může provádět s využitím funkční lodi, platformy nákladního člunu, vibračního zkušebního zařízení, pádového zařízení nebo rázového stroje, které odpovídají v rámci výchylky, amplitudy a kmitočtových mezí zařízení. Rázové zkoušení skutečného výbušného materiálu je v současné době často omezeno na širý oceán nebo na zkoušení na nákladním člunu, což je způsobeno zájmy ochrany životního prostředí. Výběr zařízení závisí na rozměrech zkoušeného objektu, jeho hmotnosti, úrovní rázového buzení a na požadavcích Směrnice pro zkoušku. Objemné nebo těžké zkušební objekty mohou vyžadovat zkoušení součástek nebo podsestav. V některých případech může být zkoušení provozní lodi v plném rozsahu jedinou alternativou v důsledku fyzikálních vlastností zkoušeného objektu nebo montážního uspořádání. 25.D.1.1 Ráz na provozní lodi

Použití zkoušky provozní lodi v plném nebo částečném rozsahu je typicky nejrealističtější zkušební metoda; ale provedení takových zkoušek je také nákladné. Výhodou zkoušení provozní lodi je to, že se může provádět současné zkoušení několika objektů ve skutečném provozním uspořádání. Zkoušky také umožňují sběr měřených technických dat pro následné laboratorní nebo experimentální zkoušení a modelové ověřování. Obecně zkoušky provozní lodi vyžadují vyšší úroveň posuzování a financování, ale přínosy založené na potřebách zkušebního programu mohou být oprávněné. Tyto úplné nebo zkrácené lodní zkoušky se mohou provádět pouze pokud je loď mimo fázi výroby, což může nepříznivě ovlivnit včasnost projektu. 25.D.1.2 Rázový nákladní člun

Rázový nákladní člun je plovoucí platforma, ve které nebo na které je nainstalován nějaký inertní materiál k výbuchu nějaké výbušné nálože ve vodě. Instalace zkoušeného objektu může být zcela v provozním uspořádání v měřítku 1:1 nebo ve zmenšeném modelu. Podobně, vodní masa může být přirozený otevřený oceán, nějaký izolovaný vodojem nebo vodní nádrž vhodná pro rozsah zkoušky. Nálož se umístí přiměřeně k člunu pro simulaci scénáře podvodního výbuchu odpovídajícího konkrétnímu rázovému faktoru. Pro všechny zkoušky na plovoucí platformě je nezbytná řada pokynů, které odpovídají za přímou a odraženou cestu přenosu rázové vlny do člunu, instalaci zkoušeného objektu, vlastnosti vody a charakteristiku výbušné nálože. Dva obvyklé druhy plovoucích člunů jsou plochý nebo kýlový člun (Model 1) a člun s kulatým dnem (Model 2), které v uvedeném pořadí simulují námořní hladinové lodě a ponorky. Čluny modelu 1 se mění z hlediska velikosti a jsou používány pro zkoušky zařízení v rozsahu od součástek až po generátory, čerpadla a zbraňové systémy ve skutečné velikosti. Čluny modelu 2 mají půlválcový příčný průřez trupu ponorky se zátěží a vztlakem zajišťovanými příďovými a záďovými konstrukcemi. Zkušební oddíl nákladního člunu je půlválcový s trámky podobnými těm z tlakového trupu ponorky od kýlu až téměř k vodorovné ose. Rámy pokračují do širokého roubení z podobných trámků na vrchní palubě.

424

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25D 25.D.1.3 Mechanické rázové zařízení

Rázový stroj je zařízení, které vyvolává rázovou odezvu ve zkoušeném zařízení rychlým posunutím stolu stroje nebo pomocí rázové střely. Funkce transferu spojená s chodem stroje vymezuje výchylku a profil zrychlení. Náročnost odezvy, která může být ve zkoušeném objektu vyvolána, závisí na výkonnosti stroje a kombinované hmotnosti zkoušeného objektu a jeho upevnění. Rázový impulz z těchto strojů se typicky vytváří pomocí hydraulického, pneumatického nebo gravitačního ovládání. Řídicí systém s uzavřeným obvodem nesmí být na některých strojích použit a rázový impulz je vytvářen standardními řídicími parametry. Parametry několika druhů rázových strojů jsou uvedeny dále. Palubní rázový stroj Palubní rázový stroj je konstruován k tomu, aby vyvolával mírně tlumenou oscilační rázovou odezvu. Takové odezvě je vystaven materiál přímo upevněný k plavidlu v místech v průběhu buzení podvodním výbuchem vzdáleným od trupu. Palubní rázový stroj se skládá z horizontálního rázového stolu, k němuž je zkoušený objekt připevněn. Táhla ke čtyřem šikmým torzním tyčím jsou spojena se stolem. Torzní tyče jsou umístěny na čepech patky ložiska, které jsou přímo připevněné k základu stroje. Vnitřní konec každé torzní tyče je vybaven ramenem kliky. Energie k pohonu stroje je dodávána dvěma hydraulickými písty, které přivádějí točivý moment k torzním tyčím využitím ramen klik předtím, než je stroj uveden do chodu. Vnější konec každé torzní tyče je opatřen zařízením ozub – západka. Západka je udržována v ozubech pomocí excentrů připojených ke dvěma pneumatickým pístům, tj. ke spoušťovému táhlu a ke spouštěcímu válci. Jakmile je na torzních tyčích dosažen požadovaný točivý moment, stroj se uvede prostřednictvím pneumatických pístů do chodu. Táhla k rázovému stolu přenášejí energii nahromaděnou v torzních tyčích. Táhla mezi torzními tyčemi a rázovým stolem jsou připravené vyvolávat buď svislý nebo vodorovný pohyb rázového stolu. Charakteristiky odezev typického palubního rázového stroje jsou uvedeny v tabulce 30. TABULKA 30 – Charakteristiky palubního rázového stroje Parametr Rozměry stolu Maximální zkušební hmotnost Maximální posun Maximální rychlost

Maximální zrychlení

Kapacita 2 740 mm x 1 070 mm 680 kg 64 mm Malá hmotnost: 6,1 m/s Maximální hmotnost: 4,3 m/s Malá hmotnost: 1 000 m/s2 2(102 g) Maximální hmotnost: 700 m/s (71 g)

Dvoutunový rázový stroj Dvoutunový rázový stroj je konstruován k vyvolávání silně tlumených oscilací, kterém by mohl být v případě podvodního výbuchu vystaven materiál v místech poblíž trupu plavidla. Stroj funguje na stejném principu jako vzduchovka – střela je uváděna do pohybu stlačeným vzduchem tak, aby dopadla na cíl.

425

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25D Aby se zabránilo přímému přenosu reakčních sil na okolní podlahu, je stroj zabezpečen až na reakční hmotnost přibližně 200 tun ve formě hmoty pod úrovní podlahy. Tato reakční hmotnost povrchu podlahy je nesena olejovými pružinami a je ve svislém směru volně pohyblivá ve válečkových vodicích lištách. Vnitřní válec orientovaný svisle má uvnitř sebe střelu, která je kluzně volně uložená uvnitř válce. Kolem vnitřního válce a souose s ním je vnější válec. Prstencový prostor mezi oběma válci akumuluje stlačený vzduch, který poskytuje energii pro pohon střely. Spojení mezi prstencem a vnitřkem válce tvoří kanály, které jsou uzavřené střelou v případě, že je střela ve spodní části vnitřního válce, před zahájením pracovního zdvihu. Střela válec těsně uzavírá a tím zabraňuje nechtěnému úniku vzduchu z prstence do prostorů nad a pod střelu. Prostor pod střelou je propojen s prstencem prostřednictvím ventilu, který je ovládán dálkově. Rázový stroj je uváděn do chodu otevřením tohoto ventilu, tím se umožní vytvoření tlaku pod střelou a pomalý pohyb střely směrem nahoru. Střela nakonec odkryje všechny kanály přívodu tlakového vzduchu, což způsobí rychlý pohyb střely vzhůru vnitřním válcem směrem k rázovému stolu. Nedílnou součástí střely je nějaký tlumič zrychlení, který pracuje na hydraulickopneumatickém principu. Když střela naráží do rázového stolu, objeví se relativní posun mezi pístem tlumiče a tělesem střely. Když k tomu dojde, hydraulická kapalina se odvede z jímky tlumiče přes nějakou desku s otvorem do druhé jímky, ve které volně klouže odlučovač, odsunovaný tlakem dusíku. Jak zdvih pístu tlumiče postupuje, tvarovaný omezovač se posouvá do otvoru, mění účinnou plochu otvoru a tím i útlum. Zpomalení rázového stolu je řízeno osmi olejo-pneumatickými tlumiči pracujícími na podobném principu jako tlumiče zrychlení. Charakteristiky typického dvoutunového rázového stroje jsou uvedeny v tabulce 31. Ráz udělovaný rázovému stolu se může měnit, jak je naznačeno níže: a. b. c. d. e. f.

nastavení výšky stolu; změna tlaku vzduchu v prstenci. změna výchozí relativní pozice otvoru a omezovače v tlumičích zrychlení; změna výchozí relativní pozice otvoru a omezovače v tlumičích zpomalení; zrychlení, změna tlaku dusíku za odlučovačem v tlumičích zrychlení; zpomalení, změna tlaku dusíku za odlučovačem v tlumičích zpomalení. TABULKA 31 – Charakteristika dvoutunového rázového stroje Parametr

Zkušební hmotnost 500 kg

Zkušební hmotnost 1 900 kg

Maximální výchylka

46 mm

38 mm

Maximální rychlost

9 m/s

6 m/s

Maximální zrychlení

5 500 m/s

(561 g)

3 000 m/s

(306 g)

Maximální zpomalení

2 750 m/s

(280 g)

1 500 m/s

(153g)

426

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25D Tento rázový stroj je schopen vyvolávat svislý pohyb rázového stolu. Rázové zkoušky v jiných směrech se mohou provádět připevněním zkoušeného objektu k rázovému stolu v nějaké vhodné vzájemné poloze za použití účelně navrženého tuhého přípravku. Lehké a střední rázové zařízení typu „kyvadlové kladivo“ Rázové stroje malé (LWSM) a střední hmotnosti (MWSM) jsou zařízení popsaná ve zkušebním předpise MIL-S-901. Stroj se skládá z gravitačně urychlovaného kyvadlového kladiva, které k vyvolání buzení upevněného zkoušeného objektu naráží do dráhy kovadliny. Náročnost nárazu je přizpůsobena výšce zdvihu padacího kladiva. Tabulka 32 uvádí typické charakteristiky pro stroje malé a střední hmotnosti. Další informace o těchto zkušebních strojích také poskytuje odkaz e. TABULKA 32 – Charakteristiky rázových strojů lehké a střední hmotnosti Rázový stroj malé hmotnosti 181 kg

Rázový stroj střední hmotnosti 1 361 kg

Maximální zkušební hmotnost

250 kg

3 357 kg

Maximální výchylka

38 mm

76 mm

Parametr

Hmotnost kladiva

25.D.1.4 Vibrační zkušební zařízení

Vibrační zkušební zařízení, elektrodynamické nebo servohydraulické, se může použít k aplikaci měřeného nebo syntetizovaného časového průběhu vstupů, pro přidružené spektrum rázové odezvy (SRS), na inertní nebo skutečný zkoušený objekt. Využití vibračních zařízení pro zkoušení podvodních výbuchů je omezené především dostupností časového průběhu vstupu, nízkofrekvenčním posunem, vrcholovým zrychlením, kmitočtovým rozsahem, hmotností a geometrií kombinace materiál + upevnění. Ale tam, kde lze tato kritéria splnit, je toto zařízení efektivní a vhodnější než pádové zkoušky. Tradičně se elektrodynamické nebo servohydraulické budiče používaly pro rozmanitost rázového simulačního zkoušení. Avšak pro zkoušení podvodních výbuchů byly s výjimkou zkoušení malých součástek opomíjeny kvůli jejich omezenému dynamickému rozsahu (výchylka, rychlost, zrychlení a kmitočtová odezva). Zkušební zařízení při běžném používání mají meze zrychlení, výchylky a kmitočtu 100 g, 5 cm a 200 Hz (v uvedeném pořadí). S nástupem zdokonalených rázových řídicích systémů a vysokovýkonných vibračních stolic s velkým zdvihem byla tato omezení do velké míry pro materiál s nepříliš velkou hmotností překonána, typicky pro hmotnost do 800 kg a zkušební omezení závisí na požadované dynamické odezvě materiálu. Kromě toho lze omezení zmírnit použitím odezvy horního protirázového uložení jako řídicího bodu místo dynamického buzení SRS dolního uložení jako vstupu. Vrcholové zrychlení a kmitočtový rozsah buzení jsou významně redukovány u materiálu v mechanických izolačních instalacích, které působí jako mechanické filtry, a současná generace budičů se může přiblížit k úrovním vrcholových zrychlení stanovených ve směrných křivkách. Pro umožnění použití vibračních zkušebních zařízení pro zkoušky vlivu podvodních výbuchů na materiál je nezbytné vypočítat dynamickou odezvu horního uložení s využitím skutečných vstupních dat dolního uložení a charakteristického modelu upevnění a materiálu. Tento postup může být komplikovaný,

427

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 25D ale odměnou je definice úrovní rázového vstupu všeobecně v rozsahu současných budičů. Přesný popis dynamické odezvy materiálu s horním uložením umožňuje odvození SRS. SRS ve formě sladěného časového impulzu zrychlení se potom může aplikovat na zkoušený objekt za použití budiče s vhodným upevněním. V současné době se má za to, že tato metoda nabízí řešení pro zkoušení vlivu podvodních výbuchů na materiál, který je nainstalovaný v mechanickém upevnění nebo na balený materiál, u něhož se obal může považovat za upevnění. Pro aplikace, kde úrovně náročnosti zkoušení materiálu spadají do využitelné obálky vibračního zkušebního zařízení, toto zařízení nabízí vhodnější, technicky dokonalejší alternativu ke klasickým metodám zkoušení podvodních výbuchů inertního a skutečného materiálu. Kromě toho se může tato metoda zkoušení podvodních výbuchů provádět za použití stávajících zařízení pro zkoušení skutečného materiálu a proto představuje jedinou plně reprezentativní v současné době dostupnou metodu. Pokud se u objemných položek setkáme se silovými omezeními, je možné pro splnění zkušebních směrnic použít zkušební zařízení s více budiči. Další popis vibračních zkušebních zařízení a aplikace při rázovém a zkoušení SRS poskytují Metody 403 a 417. Informace o zkušebních metodách s více budiči pro fyzicky velké a těžké zkoušené objekty poskytuje Metoda 421. 25.D.1.5 Stroje pro pádové zkoušky

Pádové zkoušky se mohou provádět jednak jednoduše shozem zkoušeného objektu na různé materiály používaným k modelování vstupních rázových přechodných jevů nebo využitím pádového stroje, který je sestaven tak, aby simuloval jednoduché přechodné rázové jevy. Pádová zkouška je volný pád nebo mechanicky urychlený pád a vyvolává přechodový jev krátkého trvání, jenž simuluje dobu náběhu prvotního rázového impulzu (několik milisekund). Delší doba trvání spojená se skutečným jevem podvodního výbuchu se nebere na vědomí. Shoz zkoušeného objektu na různé materiály nebo na konfigurovatelnou platformu může modelovat vstupní impulz programováním rázového jevu. To může být efektivní tam, kde se požadují klasické rázové impulzy, ale pádové zkoušky jsou přísně omezeny na realistický základ a měly by se považovat pouze za hrubou zkoušku. Je to často metoda, která se obtížně zdůvodňuje, protože půlsinusové prvky jsou vybírány téměř namátkově ze záznamů časového průběhu komplexní provozní oscilační dynamické odezvy. Kromě toho je Fourierovo spektrum přibližného půlsinusového impulzu naprosto odlišné od provozního SRS, jenž má výrazný vliv na vybuzení mechanizmů potenciálních poruch.

428


26

METODA 420 – VIBRAČNÍ TŘEPÁNÍ ZA LETU OBSAH

26.1

Strana


26.1.1 Účel ........................................................................................................................... 430 26.1.2 Použití........................................................................................................................ 430 26.1.3 Omezení..................................................................................................................... 431 26.2


26.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 431 26.2.2 Výběr postupů zkoušení............................................................................................ 431 26.2.3 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 432 26.2.4 Posloupnost ............................................................................................................... 434 26.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 434

26.4




26.5.1 Řízení zkoušky ......................................................................................................... 435 26.5.2 Provoz podvěsu ......................................................................................................... 436 26.5.3 Tolerance .................................................................................................................. 436 26.5.4 Podmínky instalace zkoušeného objektu.................................................................... 436 26.5.5 Příprava zkoušky ...................................................................................................... 436 26.6


26.7


Přílohy

Příloha 26A VIBRAČNÍ TŘEPÁNÍ ZA LETU – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠENÍ ……………………………………….………… 438 Příloha 26B SPEKTRA MĚŘENÝCH VIBRACÍ Z TŘEPÁNÍ ……..………..…………. 447

429


Účelem této zkušební metody je reprodukovat vibrační prostředí krátkého trvání pro materiál upevněný na křídlech nebo na trupu letadla, vznikající během letem vyvolaného vibračního třepání. Materiál, dále uváděný jako podvěsy, typicky tvoří elektromechanické systémy, subsystémy, pumy, střely, podvěsy s prostředky elektronických protiopatření (ECM) a palivové nádrže. Vibrační třepání je vibrace s velkou amplitudou, vyskytující se v průběhu omezených letových manévrů následkem aerodynamického proudění a strukturálních vibračních režimů. Vzhledem ke krátké době trvání jevu jsou zkušební pokyny odlišné od Metody 401 (Vibrace). 26.1.2 Použití

Zkušební metoda zahrnuje rozpravu o jevu třepání, příčinách a přitěžujících faktorech. Stanoví se letové manévry vytvářející třepání a pojednává se o relativních vlivech následkem druhu podvěsu, poměru štíhlosti, hmotnosti a umístění. Také se zaměřuje na interakci mezi křídlem nebo trupem hostitelského letadla a vibračními režimy podvěsu. Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby podvěsy prokázaly přiměřenost bezpečně odolat vibračnímu třepání bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. Vibrační třepání se vyskytuje jako následek neustáleného aerodynamického tlaku působícího na konstrukci letadla, včetně externě nesených trupových nebo křídlových podvěsů. Další možné zdroje vibrací podvěsu při třepání je buzení vnějšího obložení podvěsu a křidélek, pokud je jimi vybaven. Takové odezvy jsou velice závislé na konstrukčních detailech konkrétního podvěsu a nejsou vhodné pro zobecněné zkušební metody. Rozsah vyvolaných vibrací u podvěsu závisí v první řadě na následujících faktorech: a.

b.

c.

Letové podmínky. Úhel náběhu hostitelského letadla je klíčový parametr ovlivňující odezvu podvěsu v podmínkách třepání. Během přímého a vodorovného letu budou podvěsy buzeny aerodynamickým prouděním přes exponované povrchy. Hraniční vrstva vytvoří u podvěsu nos, který se stává turbulentní a po směru toku silnější, tedy uděluje podvěsu vibrační energii. Turbulentní proudění je svou povahou převážně nízkofrekvenční buzení. Bojové manévry letadla nebo manévry ve vysoké rychlosti, trvající krátkou dobu, mají za následek zatížení od odstředivých, gravitačních a aerodynamických sil, které vyvolává v podvěsu dodatečné vibrační buzení. Provedení letadla. Umístění podvěsu na letadle a počet dalších podvěsů nacházejících se v proudění vzduchu kolem podvěsu bude ovlivňovat náchylnost ke třepání. Podvěsy upevněné na křídlech jsou obecně více vystaveny buzení z třepání než podvěsy umístěné pod trupem. Celková kombinovaná hmotnost jednotlivých zbraní nainstalovaných na letadle bude mít vliv na jeho hbitost při manévrování a také ovlivní celkové chování dynamické odezvy a velikost třepáním vyvolaných odezev. Dynamická charakteristika letadla a podvěsu. Modální charakteristika odezvy letadla a instalovaného podvěsu bude ovlivňovat amplitudu vibrační odezvy. Třepání může být problematické pro pružné podvěsy s velkým činitelem podélnosti, protože buď podvěs nebo jeho instalace může mít nízkofrekvenční režimy menší než 100 Hz. Tyto režimy mohou být spojené: • s ohybem podvěsu; • s pohybem tuhého tělesa podvěsu vznikajícího z pružnosti jeho nosiče; • s pohybem tuhého tělesa vznikajícího z ohybu a krutu křídla letadla.

430

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 26.1.3 Omezení

Přesné laboratorní simulace vibračního třepání vyžadují náležité upevnění k nosné konstrukci letadla, instalaci podvěsu a sjednocení impedance zkušebního zařízení a zkoušeného objektu až na skutečné provozní podmínky. Obvyklá omezení laboratorních simulačních postupů jsou uvedeny dále: a.

b. c. d. 26.2

simulace skutečného provozního prostředí třepání není možná, protože omezení v upevnění nebo fyzikální omezující podmínky zkušebního zařízení neumožňují uspokojivou aplikaci vibračního buzení téhož tvaru na všechna místa zkoušeného objektu; současná zařízení pro řízení vibrací nemusí být schopna simulovat měřené vibrace kvůli negausovskému nebo přechodovému vibračnímu prostředí; zkušební výchozí náročnosti nemusí být použitelné u podvěsů s velkým činitelem podélnosti s proměnným průměrem podél délky podvěsu; zkušební výchozí náročnosti nezahrnují vibrační buzení generované uvnitř podvěsů.



Velké množství parametrů ovlivňuje maximální dynamickou odezvu podvěsů montovaných na křídla nebo trup. Přesná předpověď a charakterizace odezvy k odstranění problémů také má různé přístupy. Obecně mohou měření letových údajů pro požadované profily letových úkolů, modální analýza a analytické modelování dostačujícím způsobem předpovědět možnost poruch na konkrétních místech nosné konstrukce letadla a podvěsech. Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, jenž by se mohly vyskytnout, pokud je materiál vystaven prostředí vibračního třepání: a. b. c. d.

konstrukční porucha nebo únava materiálu upevňovacích míst podvěsu, a to jak na konstrukci letadla, tak na podvěsu; porucha vnitřních součástí podvěsu; snížení provozní životnosti podvěsu následkem silného dynamického prostředí; omezení letových manévrů letadla následkem vazby pohybů draku letadla a podvěsu.

26.2.2 Výběr postupů zkoušení

Postupy této zkušební metody jsou navrženy pro reprodukování hlavních nízkofrekvenčních dynamických odezev měřených za letu plně vybavených podvěsů a pro zajištění realistické laboratorní simulace podmínek příslušných letových úkolů prostřednictvím použití vibračního a teplotního kondicionování. Pro účely této zkušební metody jsou letadlové podvěsy rozděleny do dvou skupin – nízký a vysoký štíhlostní poměr (AR). Každá z těchto dvou skupin rovněž obsahuje zvlášť podvěsy upevněné na křídle a na trupu letadla. Případy naznačené v tabulce 33 jsou zahrnuty v této zkušební metodě. Bezrozměrný štíhlostní poměr je definován v rovnici 1 jako poměr délky a průměru podvěsu. Obecně se podvěsy mohou klasifikovat jako podvěsy s nízkým štíhlostním poměrem (AR< 7, tuhá kostra) nebo podvěsy s vysokým štíhlostním poměrem (AR >15, pružná konstrukce). Materiál s nízkým AR, obvykle pumy nebo těžké objekty, mají základní první ohybové kmity vyšší než podvěsy s vysokým AR – obyčejně střely nebo rakety. Tedy první ohybové kmity pro podvěsy s nízkým a vysokým AR jsou přibližně 200 Hz a 60 Hz v tomto

431

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 pořadí. Neexistuje přesná dělicí čára mezi podvěsy s nízkým a vysokým AR. Každý podvěs s prvním ohybovým kmitočtem o velikosti přibližně 200 Hz nebo větší se může zpracovávat jako podvěs s nízkým AR bez ohledu na konkrétní AR. TABULKA 33 – Rámcové štíhlostní poměry a základní kmitočty podvěsů Štíhlostní poměr

Nízký, AR < 7, tuhý podvěs AR mezi 7 a 15 Vysoký, AR > 15, pružný podvěs

Základní kmitočet podvěsu Fn (typický), Hz Fn > 200 Hz Závisí na Fn Fn ~ 60 Hz

Štíhlostní poměr (AR ) = délka podvěsu / průměr podvěsu

(1 )

Převládající vibrační odezva pro podvěs s nízkým AR během jevu třepání bude obecně v režimu tuhého tělesa upevňovací základny. Důležitou výjimkou je případ, kdy podvěs nemá žádný stálý profil, jako jsou například laserově naváděné pumy s čelním naváděcím systémem v porovnání s částmi bojové hlavice nepatrným. Takové případy vyžadují zvláštní pozornost při stanovování nejnižšího kmitočtu ohybových kmitů, který může být kmitočtem celkové ohybu naváděcího systému na bloku bojové hlavice. Pro jiné druhy podvěsů může být nejvýznamnějším režimem ohyb ocasní části podvěsu na střední části. Vyvolané vibrace z třepání pro podvěs s vysokým AR jsou mezi režimy platformy a režimy podvěsu svázané. Tedy pružné podvěsy jsou více než tuhé podvěsy náchylnější na zesilování indukovaného buzení z třepání, a to v důsledku nízkofrekvenční charakteristiky buzení z vibračního třepání. Výše uvedené kategorie modální odezvy nejsou vzájemně uzavřené. Především režimy ohybu podvěsů s vysokým AR mohou být velmi blízko torzním nebo ohybovým režimům křídla, způsobujícím prostředí silných vibrací třepáním. Vzájemné působení vibračních režimů, dynamického buzení a dalších faktorů se může sloučit a vytvořit stavy, kdy se třepání stane při konstrukci podvěsu hlavním činitelem. Nejhorší případ instalace by se mohl týkat podvěsu s vysokým AR umístěného někde na vnější části křídla nějakého rychlého letadla. Nebo nejméně problematická instalace může být podvěs s nízkým AR nesený na trupu ne příliš rychlého letadla. Vibrační odezvy podvěsu vznikající z vibrací třepáním jsou obvykle omezeny na kmitočty od 5 Hz do 400 Hz. Vibrační energie se bude sdělovat aerodynamickým buzením, se kterým se setkáváme při provozu a které působí na vnější povrch podvěsu. Pro praktické účely lze vlivy vibrací třepáním simulovat jedině mechanickým buzením; akusticky řízené buzení vyšších kmitočtů je pro simulaci nízkofrekvenčních pohybů vyloučeno. 26.2.3 Využití naměřených údajů

Kde je to účelné, doporučuje se data z letecké přepravy využít pro rozpracování úrovní zkoušení třepání. Je obzvlášť důležité použít data z letecké přepravy tehdy, když je plánovaným cílem dosažení přesné simulace. Dostačující data z letecké přepravy se doporučuje získat k plnohodnotnému popisu podmínek, kterým je podvěs vystaven a podle kterých bude hodnocen. Příklady naměřených vibračních odezev podvěsu vystaveného třepání pro podvěsy s vysokým a nízkým štíhlostním poměrem a pro podvěsy montované na křídlo nebo trup letadla jsou uvedené v příloze 26B.

432

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 26.2.3.1 Měřená vibrační data z třepání podvěsu jsou dostupná

Pro zkušební program podvěsu nebo draku letadla s plánovaným získáním dat existují různé pokyny. Při definování letového profilu letadla pro pořízení dat je důležité zajistit, aby letové manévry zahrnovaly i ty, u nichž se očekává třepání – obraty ve větru, klouzání po křídle v ustáleném kurzu, vychylování tahu za letu atd. Je také důležité, aby se vybrala místa pro umístění přístrojových čidel při laboratorní simulaci vibrací z třepání. Především je důležité, aby byl určen každý strukturální režim příslušného podvěsu, závěsného nosníku a letadla, který by mohl reagovat na vibrace z třepání tak, aby měřiče zrychlení nebo jiná čidla se mohly podle toho umístit. Ve většině případů by se měla pro tento účel dát značná priorita měřením krajních oblastí podvěsu. Při vyhodnocování měřených letových odezev je potřebná vysoká úroveň znalostí o strukturální dynamice podvěsu, závěsného nosníku a letadla. Takové znalosti by se mohly získat buď z analýzy konečných prvků nebo nejlépe z experimentální modální analýzy podvěsu v jeho nosném uspořádání na letadle. Typické metody zpracování signálu v současné době používané pro identifikaci letových jevů nemusí být pro stanovení a kvantifikaci kritických podmínek vibrací z třepání postačující. S třepáním se dostavují dva konkrétní problémy, které jsou pokud jde o zpracování signálu problematické. Prvním je krátká doba trvání jevu. Druhým je omezená šířka pásma, přes které se vibrace z třepání odehrávají. Doporučuje se, aby se časový průběh aef použil pro identifikaci jevů vibrací z třepání v rámci úplného měřeného časového průběhu, přitom by se měla použít omezená kmitočtová šířka pásma pokrývající pouze režimy, které pravděpodobně budou vybuzeny v průběhu třepání, typicky 5 Hz až 500 Hz. Je také nezbytné, aby délka záznamu časového průběhu byla přiměřená z hlediska dodržení chybových kritérií pro příslušné zpracování dat. Pokud kvantifikujete účinky třepání v nějakém formátu ASD, data by se měla analyzovat až do 500 Hz. Avšak protože data pravděpodobně nebudou ustálená, je nutné věnovat patřičnou pozornost výpočtu a vyhodnocení ASD dat. Když z měřených dat vytváříme náročnost zkoušení, přijatelný postup je sestavit zkoušku s náhodným spektrem s přizpůsobenou náročností. Pro každý režim manévru vyvolávajícího třepání získejte ASD, které nejlépe popisuje vibrační odezvy, přitom vezměte v úvahu možné nestacionární vlastnosti dat. Použijte generovaná ASD k sestavení věrohodného nejhoršího případu ASD navrstvením jednotlivých ASD a obalením řadou pravidelně rozložených prvků. Při každém letovém úkolu vibrace z třepání trvají jen krátkou dobu. Podobně během životnosti podvěsu je podvěs jen po krátkou dobu (minuty) vystaven skutečnému třepání. Z toho důvodu by se měl nejhorší případ ASD použít pro každý případ třepání a seskupit přes celkový počet letových úkolů. Je třeba poznamenat, že spektrum náhodných vibrací běžně generované na zkušebních zařízeních je gausovské a algoritmus softwarového řízení je založen na Gaussově buzení. Doporučuje se, aby data o vibracích z třepání byla přezkoumána, aby odpovídala Gaussovu rozdělení a jestli mu neodpovídají, pak by se měla amplituda PSD opravit. Postupy pro reprodukci časového průběhu mohou poskytovat lepší přesnost laboratorní simulace, ale vyžadují mimořádná opatření pro finanční zajištění pořízení zkušebních zařízení. Pro podvěsy s vysokým štíhlostním poměrem negeneruje vysoké vibrační odezvy pouze jev třepání, ale doby působení prostředí třepání mohou být významné s ohledem na životnost letadlových nosičů (několik set hodin) během vícenásobného letového nasazení. Navíc podvěsy s vysokým štíhlostním poměrem jsou pravděpodobně spíše vystaveny náročným manévrům v důsledku profilu letových úkolů vysokovýkonných letadel. U tuhých podvěsů jsou amplitudy

433

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 vibrací z třepání pravděpodobně nižší než u pružných podvěsů, ale expoziční doby ve vztahu k celkové životnosti letadlových nosičů jsou také pravděpodobně nižší, jako například několik hodin. Vibrační amplitudy podvěsů s vysokým a nízkým štíhlostním poměrem vznikající vlivem třepání se mění v širokém rozsahu na daném letadle stejně jako se liší mezi různými letadly. Proto se doporučuje založit náročnost zkoušení vibrací z třepání na měřeních provozních letových vibrací. Nejhorší případ podvěsu s vysokým štíhlostním poměrem na křídle vysokovýkonného letadla nutně vyžaduje metodu přizpůsobeného zkoušení. Nicméně pro úvodní projekt a další účely může být použití všeobecných náročností nezbytné. 26.2.3.2 Měřená vibrační data z třepání podvěsu nejsou dostupná

Příloha 26A poskytuje obecně použitelná spektra ASD založená na měřených datech pro každý ze čtyř druhů podvěsů popsaných v této zkušební metodě. Minimálně se požaduje přizpůsobení základních kmitočtů vibračního režimu konkrétnímu letadlu a podvěsu. Podmínky zkoušení umožňují použití výchozích odhadů modálních kmitočtů křídla, konstrukce a podvěsu, ale tyto odhady jsou doporučované pouze pro přípravu návrhu; konečná zkouška by se měla založit na experimentálních datech nebo analytickém modelování, například na analýze konečných prvků. Při absenci jakýchkoli měřených dat se může pro předběžné hodnocení použít výchozí náročnost uvedená v příloze 26A. 26.2.4 Posloupnost

Zkouška vibrací z třepání je navržena pro simulaci hlavních vlivů prostředí, která jsou navozena v úplně vybavených podvěsech v průběhu vnější přepravy na letadlech. Avšak pokud by se měl podvěs vystavit nějakým zkouškám vlivu dalších prostředí, potom se doporučuje zvolit pořadí aplikace zkoušek odpovídající Profilu prostředí životního cyklu. Účinky třepání mohou ovlivňovat funkční charakteristiku, pokud je podvěs zkoušen v podmínkách jiného prostředí, jako je například teplota. Podvěsy, které mohou být citlivé na kombinaci prostředí by se měly zároveň zkoušet příslušnými kombinacemi. Jestliže se usoudí, že zkouška kombinovaným prostředím není nutná nebo není vhodná k uspořádání, doporučuje se jeden podvěs postupně vystavit všem podmínkám příslušných prostředí. Pořadí aplikace zkoušek by se mělo zvážit a mělo by odpovídat Profilu prostředí životního cyklu podvěsu. Jestliže jsou o pořadí zkoušek pochybnosti, doporučuje se provést zkoušení vlivu vibrací z třepání jako první nebo společně se zkoušením vibrací za letu. 26.3

NÁROČNOSTI

Zkušební podmínky jsou stanoveny v článku 26.5.3. 26.4


26.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f.

technická identifikace podvěsu; definování podvěsu; druh zkoušky: vývojová, kvalifikační nebo jiná; způsob montáže podvěsu; orientace podvěsu ve vztahu k ose zkoušení; zda a kdy se mají provádět provozní ověřování podvěsu;

434

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 g. výchozí a konečné ověření; předepište, zda se mají provádět na podvěsu upevněném na zkušebním zařízení; h. další důležité údaje požadované k provedení zkoušky a provozních ověření; i. strategie řízení vibrací a požadavky na zkušební protokol; j. kontrolní a řídicí body nebo postup pro výběr těchto bodů; k. stanovení náročnosti zkoušení; i. určení kritérií poruch; m. postup zdůvodnění překročení tolerancí v případě rozměrných podvěsů a složitých přípravků; n. jakékoli další podmínky prostředí, ve kterých se má zkoušení provádět, pokud jsou jiné než standardní laboratorní podmínky; o. doba předběžného kondicionování; p. zda má být podvěs během zkoušky v provozu nebo mimo provoz; q. požadavky na provozní ověření (jsou-li nařízeny); r. tolerance a řídicí meze; s. další podrobnosti požadované k provedení zkoušky. 26.4.2 Jsou-li požadované

a. b. c. d. e.

zvláštní znaky zkušebního zařízení (budič, upevnění, propojení atd.); klimatické podmínky, pokud se požadují jiné než standardní laboratorní; vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; úroveň přípustných rušivých magnetických polí; tolerance, pokud jsou odlišné od tolerancí uvedených v čl. 26.5.3.

26.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 26.5.1 Řízení zkoušky 26.5.1.1 Předběžné zkoušky

Kontrola podmínek zkoušení je odvozena od dynamické odezvy podvěsu. Z tohoto důvodu se doporučuje vytvořit dynamicky charakteristický podvěs způsobilý pro předběžné zkoušky, aby se nastolily požadované stavy buzení. Předběžné zkoušky jsou nezbytné pro posouzení dynamického chování podvěsu a zkušebního zařízení. Maximální odezva, zaznamenaná na koncích podvěsu, by mohla být kontrolní mezní hodnotou a je důležité, aby místo pro řízení vibrací odpovídalo údajům naměřeným při letecké přepravě. Zkoušení vibrací z třepání se doporučuje provádět ve svislém, příčném a podélném směru. V některých případech křížová vazba zajistí, aby se adekvátní vibrační amplitudy vytvářely v příčné nebo podélné ose. 26.5.1.2 Strategie řízení a alternativy

Doporučuje se účinky třepání zkoušet odděleně od zkoušek plánovaných k znázornění účinků přímého a vodorovného letu. Strategie řízení zkoušky by měla potvrdit, že maximální vibrační odezvy se obvykle vyskytují na koncích podvěsu a že omezit řízení bude nezbytné. Zkoušení třepání se doporučuje provádět jako řízenou odezvu v místě, které odpovídá naměřeným letovým údajům, přednostně přiléhající k místu upevnění. Strategie řízení vibrací by měla být v souladu s Metodou 401 (Vibrace), oddíl 2.6.

435

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 26.5.2 Provoz podvěsu

Pokud je ve Směrnici pro zkoušku nebo v souvisícím předpise stanoveno, měl by podvěs v průběhu provozních simulací být v provozu a jeho funkční charakteristika by se měla měřit a zaznamenávat. 26.5.3 Tolerance

Zkušební tolerance a souvisící charakteristiky spojené se zkoušením vibrací z třepání by měly být v souladu s Metodou 401, oddíl 5.1. 26.5.4 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Podmínky instalace zkoušeného objektu spojené se zkoušením třepání by měly být v souladu s Metodou 401, oddíl 5.2. 26.5.5 Příprava zkoušky

Příprava zkoušeného objektu spojená se zkoušením třepání (kondicionování a provozní ověřování) by měla být v souladu s Metodou 401, oddíl 5.3. 26.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠKY

Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny požadavky příslušných technických podmínek v průběhu i po ukončení aplikace vibrací z třepání. 26.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. Piersol, Allan G.: Vibrační a akustická zkušební kritéria pro upoutaný let vnějších leteckých podvěsů (Vibration and Acoustic Test Criteria for Captive Flight of Externally Carried Aircraft Stres), AFFDL - TR-71-158, prosinec 1971. b. Heaton, P.W., Czuchna, J.S.: Předpověď dynamického prostředí pro vnější letecké podvěsy během přímého a vodorovného letu letadla (Prediction of Dynamic Environments for Airborne External Stores During Aircraft Straight and Level Flight), IES, 41 st Annual Technical Meeting, květen 1995. c. Heaton, P.W., White, G.P.: Upoutaný let leteckých podvěsů – Modelování vibračních spektrálních odchylek (Airborne Store Captive Cruise Vibration Spectral Variations Scaling), Proceedings of the 65th Shock & Vibration Symposium, listopad 1994. d. Czuchna, J.S., L.E. Pado, R.M. Hauch, G.P. White: Porovnání metod prognózování vibrací poutaných leteckých podvěsů (Comparison of Prediction Techniques Airborne Store Captive Cruise Vibration), Proceedings of the 65th Shock & Vibration Symposium, listopad 1994. e. Richards, David P.: Odvození postupů k odhadům vibrační náročnosti leteckých podvěsů (Derivation of Procedures to Estimate Vibration Severities of Airborne Stres), Proceedings of the Institute of Environmental Sciences, květen 1990.

436


PŘÍLOHY

437

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A VIBRAČNÍ TŘEPÁNÍ ZA LETU– SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠENÍ

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze, sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí z typických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Uspořádání podvěsu

Obrázek

Strana

Křídlový podvěs – nízký štíhlostní poměr

Obrázek 107

445

Trupový podvěs - vysoký štíhlostní poměr

Obrázek 108

447

Křídlový podvěs - vysoký štíhlostní poměr

Obrázek 109

449

Trupový podvěs - nízký štíhlostní poměr

Obrázek 110

451

Schémata vibračních zkoušek v příloze 26A jsou vytvořena pro simulaci vibrační zkušební amplitudy pro podvěsy umístěné pod křídlem nebo pod trupem letadla. Berou se v úvahu jak podvěsy s vysokým, tak podvěsy s nízkým štíhlostním poměrem. Obecně jsou popsané postupy vhodné pro všechny nové požadavky, kde existují provozní data. Obrázky 107 až 110 poskytují obecná vibrační spektra pro vibrace vyvolané třepáním. Spektrální obálka má charakteristický tvar, který se mění v závislosti na štíhlostním poměru podvěsu a jeho umístění. Odvození zkušebních úrovní obecných vibrací z třepání je složitý proces kvůli možnosti komplexního vzájemného působení mezi podvěsem a letadlem. V důsledku toho existuje možnost extrémních úrovní dynamické odezvy, které mohou být nevhodné jako standardní zkušební úrovně pro všechny podvěsy a draky. Například podvěsy s proměnným průřezem jsou mimo rozsah standardní náročnosti. Nestejnorodá hmotnost může vytvořit nebo se vzájemně ovlivňovat s jinými podmínkami a vyvolat rezonanční stavy, které nejsou zahrnuty ve schématech standardních zkoušek. Při kompilaci náročností standardních zkoušek se věnovala pozornost módům křídla letadla a módům podvěsu (tuhé těleso, ohyb). V důsledku toho by se následující standardní náročnosti neměly považovat za všezahrnující, ale jsou nabízeny jako cesta k prvnímu návrhu a pro účely odvozování. Pokud jsou dostupná, doporučuje se naměřené údaje nebo analytické modely využít pro stanovení základního kmitočtového režimu a/nebo vrcholové úrovně ASD amplitudy. Příloha 26B poskytuje srovnání provozních měření režimů třepání. AECTP-240 (kapitola 246) také poskytuje směrnici k činitelům ovlivňujícím vibrace letadla. Níže uvedená tabulka 34 uvádí souhrn standardních zkoušek vibrací z třepání z přílohy 26A. Je patrné, že vyvolaná vibrační energie je funkcí jak druhu podvěsu, tak jeho umístění. Tuhý podvěs s nízkým štíhlostním poměrem umístěný na trupu letadla je prostředí nejméně náročné. Pružný podvěs s vysokým štíhlostním poměrem v pružném uložení na křídle je nejnáročnější prostředí. Toto porovnání je založeno pouze na schématech výchozí náročnosti zkoušení z přílohy 26A a nesmí se používat pro skutečné uvažované letadlo nebo podvěs.

438

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A TABULKA 34 – Souhrn schémat zkoušek vibrací z třepání

Uspořádání podvěsu

Křídlový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem Trupový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem Křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem Trupový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem

Maximální doba trvání Obrázek zkoušky min 107 15 108 15 109 15 110 15

aef V, T, L

2,63 1,46 5,06 3,35

Vysvětlivky: V – svisle, T – příčně, L - podélně


Základní kmitočtový mód křídla fn = 30 Hz 0,1

0,01

0,001

0,0001 1 000 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 107 – KŘÍDLOVÝ PODVĚS S NÍZKÝM ŠTÍHLOSTNÍM POMĚREM Body zlomu náhodného spektra

Kmitočet Hz 5 30 100

ASD g2/Hz 0,001 0,500 0,001 Náhodné aef = 2,63

439

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A Obrázek 107 – Křídlový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem – Popis zkoušky Zkušební parametry:

Osy zkoušení:

Svislá, příčná a podélná

Doba trvání zkoušky:

Použijte dobu stanovenou Profilem prostředí životního cyklu

Ekvivalenční faktor:

Žádný

Vibrační spektrum:

Širokopásmové náhodné vibrace

Strategie řízení:

Jednobodové nebo vícebodové odezvové řízení

Poznámky k řízení

1

Jestliže nelze dobu trvání zkoušky stanovit z LCEP, standardní doba trvání pro každou osu je 6 sekund pro každý případ vibrací z třepání nebo maximálně 15 minut celkem na každou osu.

2

Účinky křížové vazby se mohou využít k uspokojení požadavků na vibrace v příčné a/nebo podélné ose. Pokud je křížová vazba menší než podélné požadavky, zkoušení by se mělo provádět v podélné ose až do letových úrovní nebo když nejsou tato data dostupná, v poloviční amplitudě používané jako maximální působení ve svislé a příčné ose. Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 100 Hz.

3 4

Schéma zkoušky je odvozeno pro měřič (měřiče) zrychlení odezev umístěný (umístěné) v místě upevnění podvěsu.

Popis schématu

Standardní náročnost pro křídlové podvěsy s nízkým štíhlostním poměrem je uvedena na obrázku 107 a měla by se aplikovat na každou osu. Tento obrázek ukazuje jednotlivý spektrální vrchol v dominantním módu křídla spojený buď s ohybem nebo s krutem. Jestliže skutečný dominantní přirozený kmitočtový mód je známý, doporučuje se provozní kmitočet použít k vystředění vrcholu. Ale pokud dominantní charakteristické kmitočty nejsou známy, doporučuje se použít jako standardní úroveň 30 Hz.

440



Základní režimový kmitočet podvěsu fn = 15 Hz 0,1

0,01

0,001

0,0001

1 000 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 108 – TRUPOVÝ PODVĚS S NÍZKÝM ŠTÍHLOSTNÍM POMĚREM

Body zlomu náhodného spektra



441

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A Obrázek 108 – Trupový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem – Popis zkoušky Zkušební parametry:

Osy zkoušení:





Žádný






1


2

Účinky křížové vazby se mohou využít k uspokojení požadavků na vibrace v příčné a/nebo podélné ose. Pokud je křížová vazba menší než podélné požadavky, zkoušení by se mělo provádět v podélné ose až do letových úrovní nebo když nejsou tato data dostupná, v poloviční amplitudě používané jako maximální působení ve svislé a příčné ose.

3

Použijte maximální rychlost řídicího systému v bodech zlomu 5 Hz a 100 Hz.

4


Popis schématu

Standardní náročnost pro trupové podvěsy s nízkým štíhlostním poměrem je uvedena na obrázku 108 a měla by se aplikovat na každou osu. Tento obrázek ukazuje jednotlivý spektrální vrchol v přirozeném kmitočtu tuhého tělesa instalovaného podvěsu. Jestliže je přirozený kmitočet tuhého tělesa známý, doporučuje se kmitočet použít k vystředění vrcholu. Ale pokud nejsou tyto informace dostupné, doporučuje se použít jako standardní úroveň 15 Hz.

442



Základní režimový kmitočet křídla fn = 30 Hz

Základní režimový kmitočet podvěsu fn = 60 Hz

0,1

0,01

0,001

0,000 1

1 000 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 109 – KŘÍDLOVÝ PODVĚS S VYSOKÝM ŠTÍHLOSTNÍM POMĚREM Body zlomu náhodného spektra

Kmitočet Hz 5 30 45 60 100

ASD g2/Hz 0,001 0,500 0,100 2,000 0,001 Náhodné aef = 5,06

443

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A Obrázek 109 – Křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem – Popis zkoušky Zkušební parametry:

Osy zkoušení:





Žádný






1


2


3


4


Popis schématu

Standardní náročnost pro podvěsy s vysokým štíhlostním poměrem nesené pod křídlem je uvedena na obrázku 109 a měla by se aplikovat na každou osu. Tento obrázek ukazuje dva vrcholy spojené s dominantním módem křídla a první ohybový mód podvěsu. Jestliže jsou dva modální přirozené kmitočty známé, potom by se měly použít k vystředění vrcholů. Jestliže jsou dva přirozené kmitočty bližší než 10 Hz, potom musí následovat přizpůsobený postup. Při absenci dvou modálních kmitočtů se doporučuje použít mód křídla 30 Hz a ohybový mód podvěsu 60 Hz. Spektrální minima mezi těmito dvěma módy by se měla nastavit na 45 Hz nebo na polovinu rozdílu kmitočtů těchto dvou módů, pokud jsou kmitočty známé.

444



Základní režimový kmitočet podvěsu fn = 60 Hz 0,1

0,01

0,001

0,000 1

1 000 Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 110 – TRUPOVÝ PODVĚS S VYSOKÝM ŠTÍHLOSTNÍM POMĚREM

Body zlomu náhodného spektra



445

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26A Obrázek 110 – Trupový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem – Popis zkoušky Zkušební parametry:

Osy zkoušení:





Žádný






1


2


3


4


Popis schématu

Standardní náročnost pro podvěs s vysokým štíhlostním poměrem, neseným pod trupem letadla, je uvedena na obrázku 110 a měla by se aplikovat na každou osu. Tento obrázek ukazuje jednotlivý vrchol spojený s prvním ohybovým módem podvěsu. Jestliže je skutečný kmitočet dominantního ohybového módu znám, doporučuje se kmitočet módu použít k vystředění vrcholu. Jestliže není první modální kmitočet známý, potom se doporučuje použít standardní kmitočet 60 Hz.

446

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26B SPEKTRA MĚŘENÝCH VIBRACÍ Z TŘEPÁNÍ

Příloha 26B obsahuje jednotlivé příklady měřených vibračních dat podvěsu za letu pro znázornění amplitudy a spektrálních rozdílů ve vibracích podvěsu v režimech třepání. Počáteční spektrální vrchol v těchto grafech se zdá být v pásmu o šířce od 10 Hz do100 Hz, týkajícím se této zkušební metody. V některých případech existují doplňkové rezonanční vrcholy vyšších kmitočtů; avšak amplituda těchto vedlejších vrcholů je typicky faktor nejméně desetkrát nižší než počáteční vrchol. Jestliže se požaduje, může být vhodná simulace přes celou šířku pásma s kombinovaným mechanickým a akustickým simulačním zařízením. Hlavním cílem metody zkoušení vibrací z třepání je simulování nízkofrekvenčních oblastí, v nichž se zesílení vibrací z třepání vyskytuje. Údaje také znázorňují možné problémy při použití výchozí náročnosti zkoušení z přílohy 26A jako návrhových kritérií bez skutečných v provozu naměřených dat. Obecná zkušební spektra mohou selhat při simulaci doplňkových vibračních režimů, jako je například krut křídla. Poměr amplitud mezi režimy podvěsu a křídla také nemusí být pro situace provozního třepání reprezentativní.

Výkonová spektrální hustota (g²/Hz)

Obrázky 111 a 112 jsou vibrační data pro křídlový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem (AR < 5). Obrázek 111 ukazuje vibrační spektra podvěsu vybaveného přístroji v průběhu přímého a vodorovného letu (S&L) a také při provádění výkrutu (WUT). Oba soubory dat jsou pro letové manévry s dynamickým tlakem 420 psf. V tomto případě je možné vidět nárůst odezvy podvěsu ve svislé ose v těžišti podvěsu o více než tři řády z hodnoty v nízkém kmitočtu. V tomto případě je podvěs buzen vibracemi z třepání křídla letadla; odezva blížící se 25 Hz je důsledkem torzního režimu křídla. Další údaje z této konkrétní kombinace draku a podvěsu naznačující, že vibrační odezva podvěsu také souvisí s úhlem náběhu a letovým dynamickým tlakem, jsou uvedeny na obrázku 112. 0,1

přímý let 420 psf 0,881 g rms výkrut 420 psf 1,521 g rms

0,01 0,001

0,0001

0,000 01 0,000 001 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 111 – Křídlový podvěs s nízkým štíhlostním poměrem (AR = 5), vyrovnaný let a třepání

447


0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 g rms 0,4 (3 až 100 Hz) 0,3 0,2 0,1 0

750 700 650 600 Dynamický 550 tlak 500 (psf) 450 400 350 300 7

8

9

17 15 16 14 12 13 10 11 Úhel náběhu (stupňů)

POZNÁMKY k obrázku 112: 1 Štíhlostní poměr přibližně 5, tuhý podvěs. 2 Data získána v kmitočtovém rozsahu 3 Hz až 100 Hz, v němž je znám výskyt třepání podvěsu. 3 Data získána z ustálených režimů třepání.

OBRÁZEK 112 – Vibrace podvěsu jako funkce úhlu náběhu a dynamického letového tlaku

448

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26B Obrázek 113 jsou vibrační data pro křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem. Vibrační odezvy z přímého a vodorovného letu (S&L) a režimy třepání jsou uvedeny na obrázku 113. Základní ohybové režimy podvěsu ve svislé a příčné ose se přibližují 60 Hz a ovládají ASD pro režimy třepání. Výslovně obrázek ukazuje údaje z přední části podvěsu, kde je možné vidět, že rozdíl v amplitudě na 60 Hz je asi 20. Křídlové módy letadla nejsou v těchto datech převažující jako na obrázku 111. Nedostatek křídlových módů by mohl být důsledkem omezeného rozsahu letových situací zahrnutých do těchto letů a/nebo výrazných odlišností dvou provedení křídel letadla a jejich dynamického chování. Vibrační vrchol sestředěný poblíž 8 Hz je pokládán za ohyb křídla a/nebo za klonění podvěsu. 0,1


přímý let 0,213 g rms výkrut 0,532 g rms

0,01

0,001

0,000 1

0,000 01

0,000 001

1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 113 – Křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem, vyrovnaný let a třepání

449

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26B Obrázek 114 jsou letová vibrační data pro křídlové podvěsy s vysokým štíhlostním poměrem (AR ~ 17). Na obrázku jsou uvedena vibrační data podvěsu z přímého a vodorovného letu (S&L) a výkrutu (WUT). Hlavní spektrální rozdíl je zisk odezvy podvěsu v prvním ohybovém módu podvěsu 50 Hz, který je přibližně 60krát vyšší než přímý a vodorovný let; 0,3 g2/Hz při třepání ve srovnání s 0,005 g2/Hz při vodorovném letu.

10



1

0,1

0,01

0,001

0,000 1

1

10

100

1 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 114 – Křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem (AR ≈ 17), vyrovnaný let a třepání

450

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26B Obrázky 115 a 116 jsou vibrační data pro podvěs s vysokým štíhlostním poměrem (AR ≈ 18) během přímého a vodorovného letu (S&L) a výkrutu (WUT), nesený pod křídlem nebo pod trupem letadla. Je-li nesen pod křídlem letadla, vibrační data podvěsu z obrázku 114 ukazují, že dominantní odezva při třepání je v základních ohybovém módu podvěsu s hodnotou přibližně 33 Hz. Během těchto dvou manévrů není patrné buzení žádných vyšších módů křídla nebo nosníku. Jak se předpokládalo, jsou odezvy vibrací z třepání u podvěsu neseného na trupu na obrázku 116 mnohem menší, než když je podvěs nainstalován pod křídlem. 1



0,1

0,01

0,001

0,000 1

0,000 01 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 115 – Křídlový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem (AR ≈ 18), vyrovnaný let a třepání

451

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 26B 1 střed trupu 0,464 g rms Výkonová spektrální hustota (g²/Hz)

pylon křídla bližší trupu 1,015 g rms 0,1

0,01

0,001

0,000 1

0,000 01 1

10

100

1 000

10 000

Kmitočet, Hz

OBRÁZEK 116 – Křídlový a trupový podvěs s vysokým štíhlostním poměrem (AR ≈ 18) během třepání

452


27

METODA 421 – VIBRAČNÍ A RÁZOVÉ ZKOUŠENÍ S VÍCE BUDIČI OBSAH

27.1

Strana


27.1.1 Účel ........................................................................................................................... 454 27.1.2 Použití ...................................................................................................................... 454 27.1.3 Omezení..................................................................................................................... 454 27.2


27.2.1 Vlivy prostředí .......................................................................................................... 455 27.2.2 Výběr postupu zkoušení............................................................................................ 455 27.2.3 Využití naměřených údajů ........................................................................................ 455 27.2.4 Posloupnost ............................................................................................................... 456 27.2.5 Provoz materiálu ....................................................................................................... 457 27.3

NÁROČNOSTI ...................................................................................................... 457

27.4




27.5.1 Zkušební zařízení ...................................................................................................... 458 27.5.2 Řízení zkoušky.......................................................................................................... 459 27.5.3 Podmínky instalace zkoušeného objektu.................................................................... 461 27.5.4 Zvláštní pokyny k platformě ...................................................................................... 462 27.5.5 Zkušební tolerance .................................................................................................... 463 27.5.6 Kondicionování ......................................................................................................... 463 27.5.7 Zkušební postup ........................................................................................................ 463 27.6


27.7


453

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 VIBRAČNÍ A RÁZOVÉ ZKOUŠENÍ S VÍCE BUDIČI 27.1 ROZSAH PLATNOSTI 27.1.1 Účel

Účelem této zkušební metody je reprodukovat vibrační a rázová prostředí, kterým jsou vystaveny systémy, subsystémy a zařízení, dále nazývané „materiál“, během stanovených provozních podmínek. 27.1.2 Použití

Tato zkušební metoda je vhodná tam, kde se požaduje, aby materiál prokázal svou přiměřenost odolávat určenému dynamickému prostředí bez nepřijatelné degradace svých funkčních a/nebo konstrukčních charakteristik. AECTP-100 a 200 poskytují doplňující směrnici pro výběr zkušebního postupu pro specifická vibrační prostředí. Zkušební metoda je použitelná jak na elektrodynamických, tak na servohydraulických zkušebních zařízeních. Hmotnost zkoušeného objektu, jeho fyzické rozměry, komplexní dynamická odezva nebo zvláštní provozní prostředí často vyžadují pro laboratorní simulaci dynamického prostředí použití metod s více budiči. Běžnou aplikací metod s více budiči je zkoušení dlouhého štíhlého materiálu s vysokým poměrem mezi délkou a průměrem, jako jsou například řízené střely. Zkušební metody s více budiči dovolují udržovat rozdělení energie na materiálu v rovnováze a typicky vyšší rázovou kapacitu než u soustav s jedním budičem. Jestliže se požaduje značný silový výkon, zařízení pracuje pro vibrační a rázové zkoušení v režimu „Více budičů – Jediná osa“ (MESA). Dva nebo více budičů se také mohou pro zkoušení sdružit ve fázi nebo v převrácené fázi k horizontálními kluznému stolu. Zkoušení s více budiči se také týkají zkušební požadavky na současné řízení složených vibračních spekter nebo pohybu s více stupni volnosti. Řízení zkoušky je založeno na buzení více budičů a na vícenásobných datových kanálech odezvy, všeobecně zmiňovaném jako řízení s více vstupy a výstupy (MIMO). Nejobecnější případ je řízení „více budičů a více os“ (MEMA), užívané pro úplné nebo částečné řízení posuvných a rotačních pohybů se 6 stupni volnosti. Metodika řízení může být buď řízení jednoduchým kmitočtovým spektrem a fází nebo řízení složeným spektrem ASD. Souhrn nejběžnějších sestav zkušebních zařízení je uveden dále. Sestavy se dají také použít pro víceosé rázové zkoušení a s nějakými dalšími posouzeními i pro zkoušení využívající reprodukování časového průběhu: a. b. c. d.

dva budiče ve fázi nebo ve fázi o 180o převrácené; jednoduchá sestava MESA; více budičů a jedna osa pohybu (MESA) s jednoduchým vibračním spektrem; více budičů s jedním nebo více vibračními spektry (MIMO); více budičů a více os pohybu (MEMA).

27.1.3 Omezení

Konstrukční omezení přípravků nebo fyzikální vazby mohou zabránit uspokojivé aplikaci provozního dynamického buzení na zkoušený objekt. Zkušební data získávaná pro typické jednoosé laboratorní dynamické simulace se nesmí aplikovat na zkoušky s více budiči, jestliže příslušná fáze a korelace mezi datovými kanály nebyla získána během procesu pořizování dat. Podobně laboratorní simulační zkoušky nesmí zcela kopírovat režimy provozních poruch, jestliže je zkouška založena na nedostatečných pořízených datech a nedokonalých způsobech evidence zkoušky. 454



Pokud se používají zkušební soustavy s více budiči, doporučuje se také jako obecný návod pro přípravu zkoušky, zkušební postupy a náročnost zkoušení využít informace uvedené v Metodách 401, 403 a 417. 27.2.1 Vlivy prostředí

Následující přehled není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklad problémů, které by se mohly vyskytnout při vystavení materiálu víceosému dynamickému prostředí. Tyto vlivy prostředí se mohou také objevit v jednoosých prostředích, ale poškození pravděpodobně bude nadprůměrné v prostředí s více osami, jako jsou například poruchy vyvolané rotací: a. b. c. d. e. f. g.

optické vychýlení (vyosení); únava materiálu, praskliny, lomy; deformace, zvláště vyčnívajících dílů; uvolňování spojů a uzávěrů; posun součástí; odírání povrchových ploch; dotyk, krátké spojení nebo znehodnocení elektrických součástek.

27.2.2 Výběr postupu zkoušení

Zkoušení s více budiči se používá na velký počet aplikací a na různé sestavy zařízení. Základní možnosti výběru postupů zkoušení jsou shrnuty dále. Přehled postupů není určen k pokrytí všech zařízení nebo všech zkušebních sestav, ale poskytuje informace o nejběžnějších postupech zkoušení. Všeobecný popis všech tří druhů postupů je v článku X.5. Jedná se o tyto postupy:  Postup I - Více budičů – Jediná osa (MESA)  Postup II - Více budičů – Více výstupů (MIMO)  Postup III - Více budičů – Více os (MEMA) 27.2.3 Využití naměřených údajů

Kde je to účelné, doporučuje se provozní data použít pro odvození úrovní zkoušení. Kvůli požadavkům na vyrovnání fází je obzvlášť důležité použít provozní data pro zkoušky s více budiči. Způsobilá provozní data se doporučuje získat pro přiměřený popis podmínek a pro provádění laboratorních simulací. 27.2.3.1 Měřená data jsou dostupná

Pokud se vibrační nebo rázové zkoušky provádějí s využitím více budičů, budou se požadovat běžné zkušební parametry stejně jako parametry specifické pro tento způsob zkoušení. Základní pochopení specifických parametrů týkajících se zkoušení s více budiči je důležité. Mezi významné dynamické parametry patří: • • • •

šířka kmitočtového pásma; vzorkovací kmitočet; náhodná chyba; výkonová spektrální hustota (PSD – skladba kmitočtů a profilů);

455

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 • • •

křížová vazba a minimalizace chyb; částečná koherence; fáze.

Důležité statické parametry zahrnují: • • •

teplotu; okolní a indukovaný tlak; vlhkost.

Další závažné problémy zahrnují: • • • • •

konstrukci přípravků; impedanční neshody; modální data; režimy tuhého tělesa; rozpory mezi provozními a laboratorními zkušebními daty.

Předběžné zkoušení je nutné, pokud uvažujeme o použití více budičů. Během této etapy zkušebního programu bude nezbytné zopakovat některá přijatelná řešení pro řízení za účelem optimalizace řídicího spektra v rámci předepsaných mezí. To bude vyžadovat základní pochopení strukturální odezvy materiálu a upevňovacích přípravků, kterou lze získat z modální analýzy. Považuje se za důležité provádět on-line modální analýzu zkušebního nastavení, protože to umožní vyhodnotit nelineární účinky způsobené stanovenými provozními úrovněmi vibrací a rázů. Tudíž může se zpracovat přesné hodnocení dynamického chování materiálu nebo přípravků. Analýza normálního módu vibrací používá sinusové rozmítané, rezonanční prodlevu, ověření lineárnosti a Modální indikační funkci (MIF). Z těchto informací se může určit hodnota dynamické hmotnosti a tuhosti umožňující posoudit konstrukce materiálu přípravků. To je také důležité pro potlačení vazby spojených režimů, aby se zdokonalila konstrukce přípravků. 27.2.3.2 Měřená data nejsou dostupná

Jestliže není možné provést příslušná měření provozního dynamického prostředí, pravděpodobně lze vypracovat nějakou pseudozkoušku ve spektrální oblasti použitých budičů, která bude kombinací dat z obecně náročné zkoušky, modální analýzy a experimentálních laboratorních zkoušek materiálu namontovaného na zkušebním přípravku. Laboratorní zkoušení se bude muset použít k odhadu fáze a ke korelaci spojitostí mezi kanály materiálové odezvy. Modální zkoušky by měly potvrdit podobnost dynamické odezvy mezi materiálem instalovaným na provozní platformě a materiálem instalovaným v přípravcích. Pro víceosé řízení reprodukce časového průběhu je podmínkou mít skutečná naměřená provozní data. Bez naměřených dat není možné provést korelaci mezi provozními měřeními a laboratorním řízením. 27.2.4 Posloupnost

Účinky vibrací mohou mít vliv na provozní vlastnosti, jestliže je materiál zkoušený v podmínkách jiných prostředí, jako je například teplota, vlhkost, tlak, elektromagnetizmus atd. Také je třeba poznamenat, že je nutné, aby se materiál, který je pravděpodobně citlivý na kombinaci prostředí, zkoušel současně v příslušných kombinacích prostředí.

456

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Tam, kde se má za to, že kombinovaná zkouška není nutná nebo je neúčelné ji provádět a kde se požaduje vyhodnotit účinky vibrací společně s dalšími prostředími, doporučuje se jediný zkoušený objekt postupně vystavit podmínkám všech příslušných prostředí. Pořadí aplikace zkoušek se doporučuje zvážit a zajistit, aby bylo kompatibilní s Profilem prostředí životního cyklu. Jestliže jsou nějaké pochybnosti o pořadí zkoušení, potom se doporučuje jakékoli vibrační zkoušky provádět poslední. 27.2.5 Provoz materiálu

Pokud není ve Směrnici pro zkoušku stanoveno jinak, materiál není v průběhu této zkoušky udržovaný v činnosti. 27.3

NÁROČNOSTI

Náročnosti zkoušení se doporučuje stanovovat z požadavků Směrnice pro zkoušku a založit je na měřených provozních údajích. Doba zkoušení se určí ze Směrnice pro zkoušku nebo se založí na informacích z provozního LCEP. Zvláštní náročnosti zkoušení ve více osách nejsou v současné době v rámci této zkušební metody definovány následkem závislosti zkoušky na měřeném prostředí. Výchozí náročnost zkoušení stanovená v jiných zkušebních metodách tohoto standardu je možné použít jako předběžnou úroveň zkoušení. Ale zkušební požadavky na zkoušku s jednou osou postrádají fázové a korelační údaje vyžadované pro přesné víceosé zkoušení. 27.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU 27.4.1 Povinné

a. b. c. d. e. f.

identifikace zkoušeného objektu; definování zkoušeného objektu; druh zkoušky: vývojová, kvalifikační, spolehlivostní; orientace zkoušeného objektu ve vztahu k osám zkoušení; zda a kdy se má provádět provozní ověřování; pro výchozí a konečné ověření předepište, zda se mají provádět na zkoušeném objektu upevněném na zkušebním zařízení; g. další důležité údaje požadované k provedení zkoušky a provozních ověření; h. strategie řízení vibrací; i. kontrolní a řídicí body nebo postup pro výběr těchto bodů; j. doba teplotního kondicionování; k. použití izolačních nebo jiných instalací; i. stanovení náročnosti zkoušení (úroveň a doba trvání zkoušení); m. určení kritérií poruch; n. v případě rozměrných zkoušených objektů a vícedílných upevňovacích přípravků určete postup pro případ překročení tolerancí; o. podmínky prostředí, ve kterých se má zkoušení provádět, pokud jsou jiné než standardní laboratorní podmínky.

457

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 27.4.2 Jsou-li požadované a. b. c. d.

zvláštní znaky zkušebního zařízení (budič, upevnění, propojení atd.); vliv zemské přitažlivosti a následná opatření; úroveň přípustných rušivých magnetických polí; zkušební tolerance, pokud se liší od tolerancí uvedených v čl. 27.5.1.

27.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 27.5.1 Zkušební zařízení

Soustava s více budiči se skládá ze tří hlavních prvků: z budiče, upevňovacích přípravků a řídicího systému. Budiče pracují společně na téže ploše nebo nezávisle, jak se požaduje, a zajišťují příslušný výkon umožňující zkoušení s plnou hmotností zkoušeného objektu a při úplných úrovních zrychlení. Jako minimum se požaduje splnění rozsahu vibračních a rázových zkoušek stanovených v tomto standardu. Další malé budiče nízkého výkonu se mohou použít ve spojení s hlavními budiči tak, aby umožňovaly lokalizované vibrační a rázové vstupy do materiálu. Při použití soustav s více budiči je důležité vzít v úvahu použití jedné hlavní regulace zisku pro každý budič. To omezuje odchylky v regulačním obvodu a vede ke zpřesněnému řízení v rámci stanovených mezí. Dalším požadavkem je minimalizace aktualizace časové konstanty regulačního obvodu. Čím větší je délka záznamu (tj. čím je kratší čas aktualizace), tím statisticky určitější bude způsobilost řízení. Pokud jde o počet stupňů volnosti použitých při výpočtech, je statistická přesnost důležitá. Počet stupňů volnosti závisí na předzkušebních úrovních použitých k dosažení plného výkonu (0 dB, -3 dB, -6 dB atd.). S každou úrovní blížící se k plné úrovni narůstá počet stupňů volnosti. Počet DOF by měl být charakterizován při 99% míře pravděpodobnosti a dosažení výsledku uvnitř 5 % stanovené hodnoty nebo 95% při úrovni -3 dB. S uzavřeným regulačním obvodem v reálném čase bude statistická přesnost trvat s aktualizací v rámci pokračování zkoušky. Zkušební přípravky Úvahy o konstrukci upevňovacího přípravku jsou nutné v počáteční etapě definování požadavků na zkoušení s více budiči. Je důležité, aby přípravek odpovídal co nejvíc konstrukčnímu uložení při provozu, aby se reprodukovalo provozní dynamické zatížení materiálu a vlastnosti strukturální dynamické odezvy. Přípravky se dělají v různých tvarech a velikostech v závislosti na uvažovaném materiálu a zkoušce. Přípravky lze uvažovat s pevným nebo pružným upevněním, a sice: a. b. c. d.

přímé upevnění s třmeny nebo upevnění přímo ke konstrukci; přímé upevnění s pružnými řídicími táhly a klouby/břity; přímé upevnění s otočnými čepy, kloubovými spoji apod. v závislosti na omezujícím počtu stupňů volnosti; kluzné stoly využívající výše uvedené prvky.

Pro pomoc při hodnocení upevnění a strategie řízení se doporučuje vzít v úvahu rozdílné dynamické odezvy následujícího materiálu. Odpovídající vibrační zkušební upevnění, zkušební spektra a strategie řízení závisí na dynamické složitosti a velikosti zkoušeného objektu:

458

a. b. c. d. e.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 dynamicky pružné souměrné konstrukce s proměnným poměrem délka/průměr, jako jsou například střely vzduch-vzduch a torpéda; dynamicky tuhé konstrukce s pružnými konci, jako jsou laserově naváděné pumy; dynamicky a geometricky složité asymetrické konstrukce, jako například řízené střely s plochou dráhou letu; rozměrný tuhý materiál, u něhož je dostatečná rázová síla problémem, jako například železné pumy; výše uvedené kategorie materiálu v přepravních nebo skladovacích kontejnerech.

Pozornost se musí věnovat provedení upevnění zkoušeného materiálu. Zásadně by měla konstrukce upevnění umožňovat odpovídající uložení materiálu, které minimalizuje účinky křížové vazby a účinky mimoosového působení budiče. Je nutné, aby se minimalizovaly nechtěné pohyby v diagonálních osách. Režimy tuhého tělesa je třeba při konstrukci upevnění vzít částečně v úvahu, ale aplikací zdokonalených řídicích algoritmů lze tento problém minimalizovat. Také je potřebné zvažovat vlivy jako například diferenciální výchylky napříč materiálem a jak budou ovlivňovat budič. Řídicí systém nesmí nikdy kompenzovat nedokonalou konstrukci upevnění. 27.5.2 Řízení zkoušky

Obecně se pro řízení zkoušky použije regulace s uzavřeným obvodem, a to aktivní nebo v reálném čase. Tento postup řízení během zkoušky mění řídicí signál tak, aby se zvýšila přesnost zkoušky na spojité bázi. Vibrační a rázové zkušební regulátory běžně umožní řadu aplikací od zkoušení s jedním budičem až ke zkoušení s více budiči. Soustava s více budiči umožní řízení nezávislých budičů v jedné hladině a řízení přídavných budičů ve více osách s aplikací různých spekter. Řídicí hardware musí být schopen současně paralelně řídit a vyhodnocovat a měl by být způsobilý k ucelené modální analýze. V následujících směrech mohou být široce zvažovány další důležité požadavky na regulaci více budičů: a. b. c.

d.

předběžné popsání charakteru zkoušky, kde adaptivní postupy charakterizace pomáhají zabývat se nelineárními účinky; definování a odstranění nechtěných pohybů křížové vazby, které zahrnují Grossovy metody kompenzace vazeb, buď fyzikální nebo řídicí algoritmy; fáze, koherence, vzájemná spektrální hustota (CSD) a další definice příslušných řídicích parametrů odvozených ze zkušebního uspořádání a zkoušeného materiálu nebo z provozních dat; schopnost reprodukce rázů a průběhů, kde se zkouška provádí za použití nějaké reprodukce časového průběhu včetně regulace s uzavřeným obvodem s kompenzací křížových vazeb, kontrolou fáze a koherence.

27.5.2.1 Strategie řízení

Vibrační zkušební spektra a strategie řízení budou záviset na tom, zda jsou vibrační zkušební data k dispozici ve spojitosti s cíly vibrační zkoušky. Kde je to účelné, použijí se přizpůsobená zkušební spektra. Pokud nejsou přizpůsobená vibrační a rázová zkušební data k dispozici, použijí se standardní zkušební data definovaná v tomto standardu. Dalším požadavkem může být, aby se vibrační zkouška prováděla s využitím strategie řízení jednoduchým spektrem k udržení rovnováhy energie mezi přední a zadní částí materiálu nebo k zajištění přiměřených rázů pro splnění hmotnostních omezení materiálu. Jestliže jsou provozní data dostupná v podobě nezávislých ASD, částečné koherence, fáze, CSD atd., bude možné plně převzít stanovenou strategii řízení více budičů. Za určitých okolností může být 459

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 nutné k ochraně budiče aplikovat mezní řízení v kolmých osách. Mezní řízení by také mohlo vyžadovat použití spektrální obálky. Příklady typických zkušebních a řídicích strategií zahrnují: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j.

jednoduché spektrum – stanovené z provozních dat nebo předpisu; složené ASD – stanovené z provozních dat nebo příslušného předpisu; složené ASD a částečná koherence – stanovené z dat získaných z provozních nebo laboratorních zkoušek; složené ASD a fáze – stanovené z dat získaných z provozních nebo laboratorních zkoušek; složené ASD, částečná koherence a fáze - stanovené z dat získaných z provozních nebo laboratorních zkoušek; složené ASD, částečná koherence, fáze a pomocná poloha ASD – určené z dat získaných z provozních nebo laboratorních zkoušek; složené ASD, CSD a další příslušné parametry - stanovené z dat získaných z provozních nebo laboratorních zkoušek; reprodukce časového průběhu – stanovená z provozních zkušebních dat;. je také nezbytné zvážit rázové vstupy v podobě klasických rázových impulzů, SRS a časových průběhů; řídicí meze, pokud jde o úroveň i o obálku, založené na provozních údajích.

27.5.2.2 Funkce řízení

Výběr postupu zkoušení se řídí mnoha činiteli včetně provozního vibračního prostředí a druhu materiálu. Tyto a další činitele jsou uvedeny v AECTP-100, AECTP-240 a v tomto standardu. Strategie řízení a zkoušení s více budiči zahrnuje: a. b. c.

d. e. f. g.

náhodné – více budičů, jedna osa, jednoduché řídicí spektrum. Více budičů, více os a složená řídicí spektra; rozmítané sinusové – identický sinus a úroveň. Násobné sinusové prvky a fáze, úrovně a fáze v různých směrech; smíšený režim – sinusové nebo úzkopásmové náhodné na náhodné a sinusové na náhodné – více budičů, jedna osa, jednoduché řídicí spektrum. Více budičů, více os, složená řídicí spektra; klasický ráz – různé vstupní rázy v každém budiči; SRS rázová syntéza – přizpůsobené používání pružných kmitů, tlumených sinusoid nebo obojího. Různé vstupní rázy na každém budiči; reprodukování časového průběhu signálu – reprodukce časového průběhu; přechodový sběr dat – oblast opakovaných rázů.

Řízení soustav s více budiči se obecně provádí popsáním buď ASD nebo ASD a fáze, částečné koherence a CSD ve formě řídicí matice. Tato matice je obsazena na hlavní úhlopříčce prvky ASD v řídicích bodech a mimo úhlopříčku prvky vzájemného spektra. Řídicí systém používá buď předem uložená data vzájemného spektra (měla by být dostupná z provozních zkoušek) nebo data vzájemného spektra odvozená z laboratorních zkoušek. 27.5.2.3 Regulační místa

Řízení vibračních zkoušek s více budiči nebo rázových zkoušek se obecně provádí buď v připevňovacích třmenech nebo v jiném místě (jiných místech) konstrukce, kde jsou umístěny důležité součástky, kde jsou k dispozici provozní zkušební data, na koncích, kde se musí

460

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 aplikovat mezní hodnoty nebo v pevných bodech konstrukce. Zpravidla se budou požadovat tvar spektra a limitní řízení v mezilehlých místech. Strategie řízení bude určována informacemi dostupnými v době zpracování směrnice pro zkoušku a potřebou splnit cíle zkoušky. Ale upřednostňovaná strategie bude diktována dostupnými provozními vibračními daty nebo daty shromážděnými pro zabezpečení programu zkoušek. Strategie zkoušení a řízení, řídicí body a potřeba informací o křížové vazbě budou ovlivňovat požadavky na získání provozních dat. 27.5.2.4 Meze řízení

Meze řízení vibrací budou nastaveny na základě tvaru spektra, amplitudy, částečné koherence, fáze nebo CSD. Řízení vibrací se může provádět využitím standardního tvaru spektra a amplitudových řídicích mezí. Rázové meze budou nastaveny na základě klasických impulzů, SRS a reprodukce časového průběhu. Statické meze se nastaví na základě teploty, tlaku, vlhkosti atd. Informace o standardních mezích řízení pro náhodné, úzkopásmové náhodné, sinusové vibrace a rázy jsou uvedeny v Metodě 401. Ortogonální meze řízení se mohou požadovat navíc k mezím stanoveným v rovině. Tam, kde jsou stanoveny částečná koherence, fáze a CSD, bude nezbytné určit optimální řídicí meze na základě experimentu. To se také používá u rázových zkoušek a při realizaci postupů reprodukce časového průběhu. 27.5.2.5 Data vzájemných spekter

Stanovení fáze, částečné koherence a CSD má podstatné důsledky pro provozní zkoušení a analýzu. Jestliže provozní údaje nejsou k dispozici, musí se vzájemné korelační součinitele odvodit z laboratorně zkoušené konstrukce. Rozdíly mezi koeficienty křížové vazby odvozenými z provozních a laboratorních zkušebních dat vyplývají z absence provozních dat. To vytváří požadavek Směrnice pro zkoušku na srovnání dvou datových souborů. Pokud jsou rozdíly značné, bude se vyžadovat podrobná analýza orgánem požadujícím zkoušky ve spolupráci s obsluhou zkušebního zařízení. Navrhovanou cestou vpřed je porovnat koherenci, fázi a CSD mezi dvěma konstrukčními sestavami a potom provést odborné posouzení, zda je nebo není nutné částečnou koherenci a fázi upřesňovat nebo stanovit členy na 1 a 0 v uvedeném pořadí. Samozřejmě to vyžaduje mít pro srovnání provozní data a vibrační data z předběžných zkoušek. Další postup by mohl být využití částečné koherence, fáze a CSD odvozené z laboratorní zkušební sestavy, která opět zdůrazňuje důležitost předběžných zkoušek. Během inverze matice křížové vazby obecně existuje nějaká forma provedení optimalizace. Jestliže má zkušební technik tyto schopnosti, výrazně to zvyšuje způsobilost k provádění posouzení v oblasti stanovení důležitých parametrů a optimalizace strategie řízení, která se má přijmout. 27.5.3 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Zkoušený objekt může být různý od materiálové součástky až po konstrukční sestavu obsahující několik různých podsestav. Proto tedy je potřebné při postupech instalace vzít v úvahu následující: a.

upevnění zkoušeného objektu by mělo simulovat co nejvěrněji skutečné provozní montážní upevnění včetně izolátorů vibrací, upevňovacích prvků, torzních tyčí (připadají-li v úvahu); 461

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 b. veškerá propojení, kabely, trubky atd. se doporučuje instalovat tak, aby vyvolávaly na zkoušený objekt zatížení a pnutí podobné těm, kterým je vystaven v provozu; c. uložení zkoušeného objektu využívající nízkofrekvenční konzoly zabraňující složeným rezonancím zkušebního uložení; d. směr zemské přitažlivosti nebo vliv stupně zatížení na mechanizmy, izolátory vibrací atd. se musí brát v úvahu a musí se kompenzovat nebo vhodným způsobem simulovat. Příprava zkoušky Není-li stanoveno jinak, zkoušení se doporučuje provádět se současným buzením na tolika osách nebo tolika stupních volnosti, jak měřená data a zkušební zařízení umožní. Provozní ASD data snímaná pouze ve třech kolmých osách bez fáze typicky omezují kapacitu tříosové laboratorní simulace a řízení točivých pohybů. Zkoušený objekt se doporučuje namontovat přímo k budičům s využitím provozního montážního vybavení a vhodných přípravků. Montážní přípravek by měl být dostatečně tuhý tak, aby přirozené kmitočty přípravku byly co nejvyšší a nezasahovaly do odezvy zkoušeného objektu v šířce regulačního zkušebního pásma. Upevnění by mělo aplikovat buzení na zkoušený objekt tak, aby se co nejpřesněji simulovaly vibrace přenášené v provozu. Alternativně pro rozměrný složitý materiál může být zkoušený objekt pružně uložený v nějakém konstrukčním rámu. V takovém případě musí být uspořádání zkoušky takové, aby režimy posunu a rotace tuhého tělesa byly nižší než nejnižší zkušební kmitočty. Vibrace se musí aplikovat pomocí vzpěr nebo vhodných montážních přípravků a přenášet z budičů do pevného, konstrukčně podepřeného bodu (bodů) na povrchu zkoušeného objektu tak, jak bylo stanoveno v průběhu předběžných zkoušek. Řídicí přístroje se doporučuje nainstalovat tak, jak stanovily předběžné zkoušky a jak je určeno ve Směrnici pro zkoušku nebo se jejich umístění a upevnění stanoví v souladu s postupem obsaženým ve Směrnici pro zkoušku. Zkoušení musí co nejvěrněji reprodukovat předpokládané druhy poruch, pokud jde o specifikaci zkoušky a upevnění. Materiál určený pro použití se systémy izolace vibrací by se měl běžně zkoušet s namontovanými izolátory. Jestliže je neúčelné provádět vibrační zkoušku s příslušnými izolátory nebo pokud je dynamická charakteristika materiálové instalace extrémně kolísavá, například závislá na teplotě, potom by se zkoušený objekt měl zkoušet bez izolátorů při upravené náročnosti určené ve Směrnici pro zkoušku. V případě, že nepřetržitá vibrační zkouška může způsobit nerealistické zahřívání zkoušeného objektu a/nebo izolátorů, doporučuje se buzení přerušovat fázemi klidu, shodnými s provozním prostředím, které by měla určovat Směrnice pro zkoušku. Pokud to určuje plán zkoušek, subsystémy materiálu se mohou zkoušet odděleně. Subsystémy je možné vystavit rozdílným vibračním úrovním. V takovém případě by měla Směrnice pro zkoušku stanovovat zkušební úrovně vhodné pro každý subsystém. 27.5.4 Zvláštní pokyny k platformě

Následující pokyny se také dají využít. Další směrnice k zohlednění prostředí přepravy jsou uvedeny v AECTP-240. Materiál přepravovaný jako upevněný náklad: Namontujte zkoušený objekt bezpečně v jeho přepravním uspořádání na vibrační přípravek nebo stůl s použitím zadržovacích systémů a upevňovacích prostředků typických pro použití při skutečné přepravě. Zkoušení se doporučuje provádět za použití vzorových stohovacích

462

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 uspořádání. Buzení by se mělo aplikovat ve všech typických osách. Materiál je v tomto režimu běžně mimo provoz. b.

Materiál přepravovaný na letadlech zvenku:

Kde je to účelné, doporučuje se zkoušení provádět s upevňovacími třmeny v obvyklé přepravní poloze. Materiál pružně uložte do konstrukčního rámu pomocí jeho běžných montážních třmenů, háků a větrových příček, které simulují provozní montážní zařízení. Alternativně může být materiál pomocí vhodných přípravků nainstalován přímo na budič. U obou metod, je-li to možné a vhodné, by se měly kolejničky odpalovacího zařízení použít jako součást zkušební sestavy. Přístroje pro snímání vibrační odezvy materiálu se doporučuje instalovat tak, aby to odpovídalo potřebám naplnění cílů zkoušky a omezení netypických poškození. c.

Materiál instalovaný na lodích:

Kde je to možné, měl by se materiál montovat ve své obvyklé sestavě s normálními rázovými a vibračními izolačními upevněními používanými v průběhu zkoušky. 27.5.5 Zkušební tolerance

Podmínky zkoušení stanovené v Metodě 401, článek 7.5.1, se musí u vibračního zkoušení respektovat. Podmínky zkoušení stanovené v Metodě 403, článek 9.5, jsou-li použitelné, se musí u zkoušení klasickým rázem dodržet. Podmínky stanovené v Metodě 417, článek 23.5, jsou-li použitelné, musí platit u zkoušení SRS rázem. 27.5.6 Kondicionování

Pokud není stanoveno jinak, doporučuje se zkoušený objekt stabilizovat na výchozí podmínky určené Směrnicí pro zkoušku. 27.5.7 Zkušební postup

Následující posloupnost zkoušení s použitím soustavy více budičů je všeobecným návodem. Postup vyžaduje pro zvláštní zkušební program dodatečnou úpravu, metodiku řízení a více dostupných informací o zkoušce. Krok 1 Stanovte strategii řízení. Krok 2 Stanovte druh zkoušky a Směrnici pro zkoušku. a. b.

c. d. e.

f.

upřesněte zkoušení s více budiči s nebo bez křížové vazby; pro každý vstup definujte ASD body zlomu, úzkopásmové náhodné a sinusové. Jestliže se požaduje rázové zkoušení, stanovte klasický rázový impulz, SRS nebo časový průběh; stanovte počáteční a konečný kmitočet; definujte rozhodnutí splnit kritéria systematických chyb; pro klasický ráz stanovte amplitudu impulzu v dB vztahující se k referenčnímu profilu, počet vstupních impulzů, polaritu rázového impulzu a dobu mezi impulzy. Pro SRS ráz použijte syntézu rázových odezev; z provozních údajů stanovte částečnou koherenci a fázi, pokud jsou tyto informace k dispozici. V opačném případě tolerujte tyto parametry jako plovoucí, koherence = 1 a fáze = 0 a/nebo raději definujte CSD;

463

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 g. nastavte řídicí meze, signalizaci poruch a ukončení programu jako například kontrolu na amplitudě, RMS, rychlost změny atd.; h. nastavte ukončovací meze ±3dB do 500 Hz, ±6dB nad 500 Hz. Krok 3 Stanovte řídicí body a. b. c. d.

třmeny; upevňovací bod (body); definujte další důležitá místa na konstrukci, která se mají sledovat nebo využít pro kontrolní účely; předepište tvar spektra a kontrolu mezí v mezilehlých místech.

Krok 4 Odladění před zkouškou Ke stanovení přenosové funkce a podmínek křížové vazby proveďte předběžnou zkoušku. Předběžná zkouška může zahrnovat i modální analýzu. Pomůže také identifikovat jakékoli nepřípustné buzení v příčné ose ovlivňující budič. Krok 5 Aktualizace řídicích parametrů zkoušky Znovu určete částečnou koherenci a/nebo fázi nebo CSD atd. Použijte hodnoty z předběžné zkoušky nebo je tolerujte jako plovoucí. Krok 6 Proveďte kontrolu regulačního obvodu Zhodnoťte jak integritu regulačního obvodu, tak přenosových funkcí. Toho se dosáhne použitím rostoucí úrovně, stálé úrovně nebo nárazového náhodného buzení. Pro postup s více budiči se nárazové náhodné mohou nahradit profilem definovaným uživatelem. To umožňuje, aby výstupy systému měly pro každý budič rozdílné úrovně a v případě nutnosti profilové úrovně přes šířku kmitočtového pásma. a. Integrita regulačního obvodu – každý kanál se přezkouší pro signál do poměru šumu a zpětnovazební integritu použitím výstupních signálů se systémem s automaticky narůstající úrovní. To vysvětluje nelineární jevy. b. Přenosové funkce – Tento režim měří matici přenosových funkcí systému mezi řídicími signály a všemi odezvovými kanály. Když se zahájí zkouška, řídící algoritmus využívá data z přenosové funkce pro zajištění toho, aby první přechod byl co nejblíže k záznamové korekci. • Stanovte meze šumu a parametry kontrolního obvodu. • Vypočtěte impedanční matici v nízké úrovni. • Vypočtěte kompenzaci dvou vstupních spekter, tj. až do -3dB. • Určete statistické parametry. • Porovnejte zkušební spektra se specifikací. Krok 7 Maximální úroveň zkoušení Nastavte systém krokově na nejvyšší úroveň a proveďte vibrační nebo rázovou zkoušku na maximální úrovni. Zkouška pokračuje v několika etapách. Každá etapa představuje buď nějakou úroveň, přenášející zkoušku plynule na plnou úroveň, nebo rozdílné strategie zkoušení v charakteristice úkolu. Doporučuje se každou etapu blíže určit s různými podmínkami pro následující parametry: a. doba trvání: Každá etapa se má postavit pro maximální a minimální dobu trvání; 464

b. c. d. e.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 úroveň: Nastavte v +dB nahoru nebo -dB dolů s ohledem na doporučení maximální úroveň zkoušení; kompenzační strategie: Každou etapu lze definovat pro použití rozdílných kompenzačních strategií a strategií vyrovnávání řízení; měřená a ukládaná data: Každá etapa se může definovat jako aktivní pro získávání a ukládání měřených dat nebo jako neaktivní; prodleva: Zkouška může zahrnovat časové úseky prodlev pro stabilizaci a hodnocení v průběhu posloupnosti zkoušky.

Strategie řízení – Řídicí systém měří odchylku regulované veličiny s využitím sdružování lineárních a exponenciálních průměrných hodnot k vytvoření základu pro realizaci přenosové funkce měření mezi Profilem požadovaných odezev (DRP) a Profilem skutečných odezev (ARP). Jakmile je chyba identifikována, může být opravena. Multikoherenční funkce (MCF) - MCF se vypočítá a nějaká minimální hodnota je přiřazena k této funkci pro každý řídicí signál. Jestliže je MCF menší než přiřazená hodnota, korekce se neprovádí. To zamezuje nechtěným opravám a problémům s odchylkami v důsledku nepřirozeného chování odezvy. Řídicí kanály – Pro řízení více budičů se používá jeden kanál na jeden budič. Ostatní kanály se využívají pro analýzu. Měřená data se mohou nahrávat v časových intervalech během zkoušky, po ukončení zkoušky nebo na konci každé etapy. Krok 8 Zpracování dat po zkoušce V průběhu zkoušky se data ukládají v souladu s automatickou funkcí definovanou v nějakém ručně zavedeném požadavku. Následující způsobilosti pro zpracování základních signálů by měly být dostupné v řídicím softwaru: a. přenosové funkce; b. ASD; c. autospektra; d. částečná koherence; e. křížová spektra; f. fáze. Pro dodatečnou analýzu dat může být nezbytné využít panel nástrojů pro dodatečné zpracování dat. Také během předběžných a skutečných zkoušek lze pro zajištění informací týkajících se průběhu dynamické odezvy materiálu provádět modální analýzu on-line. 27.6


Funkční charakteristiky zkoušeného objektu musí splňovat všechny příslušné předepsané požadavky jak v průběhu, tak i po aplikaci zkušebních podmínek pro zkoušení s více budiči. 27.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY

a. Underwood, Marcos A.: Aplikace zkoušení s více budiči: Teorie a praxe (Multi-Exciter Testing Applications: Theory and Practice), Institute of Environmental Sciences and Technology, Proceedings of the 48th Annual Technical Meeting, 28. 4. - 1. 5. 2002.

465

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 b. Smallwood, David M.: Řízení náhodných vibrací z více budičů – Aktualizace (Multiple Shaker Random Vibration Control - An Update), Institute of Environmental Sciences and Technology, Proceedings of the 45th Annual Technical Meeting, 2.-7. května 1999. c. Chen, Min, Wilson, Delbert: Nové tříosé rázové a vibrační zkušební zařízení na letecké základně Hill (The New Triaxial Shock and Vibration Test System at Hill Air Force Base), Journal of the IEST, Volume 41, Numer 2, Březen/duben 1998. d. Himelblau H., Hine M, Frydman A., Barrett P.: Účinky tříosého a jednoosého náhodného buzení na odezvu a únavová poškození typického elektronického zařízení kosmických lodí (Effects of Triaxial and Uniaxial Random Excitation on the Response and Fatigue Damage of Typical Spacecraft Hardware), SAVIAC, Proceedings of the 66th Shock and Vibration Symposium, s. 15-32, 30. října – 3. listopadu 1995. e. Fitz-Coy, Norman G.: Vibrační simulace s více stupni volnosti, Návrh a analýza (MultiDegree of Freedom Vibration Simulations; Design and Analysis), Final Report submitted to US Army Redstone Technical Test Center under contract DAAH03-92-P-0893, Department of Engineering, Mechanics and Engineering Sciences, University of Florida, prosinec 1992. f. Hamma, G. A., Stroud, R.C.: Digitální řízení víceosých vibračních zkoušek s uzavřeným regulačním obvodem (Closed Loop Digital Control of Multi-Axis Vibration Testing), Institute of Environmental Sciences, Proceedings of the 31 st Annual Technical Meeting, s. 501-506, 1985.

466


28

METODA 422 – BALISTICKÝ RÁZ OBSAH

Strana

28.1 ROZSAH PLATNOSTI ............................................................................................. 468

28.1.1 Účel .......................................................................................................................... 468 28.1.2 Použití ……………………………………………………………………………..468 28.1.3 Omezení ................................................................................................................... 470 28.2 NÁVOD PRO ZKOUŠENÍ .................................................................................... 470

28.2.1 Vlivy prostředí ......................................................................................................... 470 28.2.2 Výběr postupu zkoušení .......................................................................................... 471 28.2.3 Všeobecné úvahy a terminologie ............................................................................. 473 28.2.4 Využití naměřených údajů ....................................................................................... 474 28.2.5 Posloupnost .............................................................................................................. 475 28.3 NÁROČNOSTI ......................................................................................................... 475 28.4 INFORMACE, KTERÉ MÁ POSKYTOVAT SMĚRNICE PRO ZKOUŠKU….475

28.4.1 Povinné ..................................................................................................................... 475 28.4.2 Jsou-li požadované ................................................................................................. 476 28.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ ................................................................. 476

28.5.1 Zkušební zařízení …………………………………………………………… 476 28.5.2 Řízení zkoušky......................................................................................................... 477 28.5.3 Přístrojové vybavení................................................................................................. 477 28.5.4 Podmínky instalace zkoušeného objektu................................................................... 477 28.5.5 Příprava zkoušky ..................................................................................................... 477 28.5.6 Postupy zkoušení ..................................................................................................... 478 28.6 VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠEK .......................................................... 482 28.7 ODKAZY A SOUVISÍCÍ DOKUMENTY .............................................................. 482 Přílohy

Příloha 28A BALISTICKÝ RÁZ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY ………………………………………………………..……...... 486

467


Tato metoda zahrnuje soubor balistických rázových zkoušek týkajících se obecně výměny pohybové energie mezi dvěma nebo více tělesy nebo výměny pohybové energie mezi kapalinou nebo plynem a pevným tělesem. Zkouška se provádí za účelem: a.

b.

poskytnutí určitého stupně jistoty, že materiál může konstrukčně a funkčně odolat málo častým rázovým jevům způsobeným vysokými úrovněmi výměny pohybové energie na strukturální uspořádání, k němuž je materiál upevněn; experimentálního odhadu stupně křehkosti materiálu vztahující se k balistickému rázu, aby se pro ochranu strukturální a funkční integrity materiálu mohly použít postupy ke zmírnění rázu.

28.1.2 Použití

Balistická rázová zkušební metoda simuluje přechodové rázy vysoké úrovně, které obvykle pocházejí z nárazu střel nebo jiné munice na obrněná bojová vozidla, zodolněné cíle nebo jiné konstrukce. Přechodový jev se může považovat za specifickou aplikaci přechodného nebo výbuchového rázu. Fyzikální jev je charakterizován celkovou materiálovou a mechanickou odezvou v nějakém bodu konstrukce na pružný nebo nepružný náraz. Takový náraz může vytvářet velmi vysokou hodnotu výměny pohybové energie v nějakém bodu, a to nad určitou malou plochou nebo nad velkou plochou. Vysoká hodnota výměny pohybové energie může být způsobena srážkou dvou pružných těles nebo tlakovou vlnou působící na ploše. 28.1.2.1 Definice balistického rázu

Balistický ráz je přechodový ráz vysoké úrovně, který obvykle pochází z nárazu střel nebo jiné munice na obrněná bojová vozidla. Obrněná bojová vozidla musí odolat rázům, které jsou důsledkem nárazů neprůrazných střel velké ráže, výbuchů min a dělostřeleckých útoků vedených nepřímou střelbou, přičemž si stále udrží svou bojeschopnost. Odkaz d pojednává o vztazích mezi různými rázovými prostředími (balistický ráz, přepravní ráz, ráz na železnici atd.) pro obrněná bojová vozidla. Skutečné rázové úrovně se mění podle druhu vozidla, podle konkrétní použité munice, podle místa nárazu nebo blízkosti a podle toho, kde na vozidle se ráz měří. V této zkušební metodě neexistuje žádný záměr definovat skutečné rázové prostředí pro konkrétní vozidla. Kromě toho je třeba poznamenat, že balistická rázová technologie má dosud omezenou schopnost definovat a kvantifikovat skutečný rázový jev. Dokonce i když je učiněn značný pokrok ve vývoji postupů měření, v běžném přístrojovém vybavení, jako například v rázových snímačích, přesto jsou rozměrné a pro použití těžkopádné. Rozvíjení analytických (výpočetních) metod pro stanovení rázových úrovní, šíření a zmírnění rázu zaostává za technologií měření. Analytické metody ve vývoji a v používání se nerozvíjely do úrovně, kde analytické výsledky jsou tak spolehlivé, že to odstraní potřebu zkoušení. Totiž předpověď balistické rázové odezvy není obecně možná až na nejjednodušší konfigurace. Pokud je nějaké obrněné vozidlo vystaveno nárazu neprůrazné munice velké ráže nebo výbuchu, konstrukce lokálně prožije silové zatížení velmi vysoké intenzity a relativně krátkého trvání. Silové zatížení je lokalizované, ale vozidlo jako celek je vystaveno napěťovým vlnám putujícím po povrchu a skrz konstrukci. V určitých případech se pro balistické rázové simulace používaly výbuchové rázy. K takovému zkoušení existuje několik námitek. Vlastnosti balistického rázu jsou ukázány v následujících odstavcích.

468

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 28.1.2.2 Výměna pohybové energie balistického rázu

Balistický ráz obvykle projevuje výměnu pohybové energie mezi dvěma tělesy nebo mezi nějakou kapalinou a pevným tělesem. To obecně má za následek změnu rychlosti v nosném materiálu. Balistický ráz má část své charakterizace pod 100 Hz a velikost balistické rázové odezvy v daném bodu dostatečně daleko od zdroje balistického rázu je funkcí velikosti výměny pohybové energie. Balistický ráz bude obsahovat charakteristiku šíření vln v materiálu (asi podstatně nelineární), ale obecně vzato je materiál deformován a provázen strukturálním útlumem jiným než je útlum materiálu přirozený. Pro balistický ráz nemusí strukturální spoje nutně dávat najevo velký útlum, protože nízkofrekvenční strukturální odezva se obecně snadno přenáší přes tyto spoje. Při zpracování balistických rázových dat je důležitá schopnost rozeznat anomálie. Pokud jde o technologii měření, jsou měřiče zrychlení, tenzometry a snímače rázů vhodná měřicí čidla; viz odkaz a. Pro laboratorní podmínky jsou efektivní laserové rychloměry. Balistická rázová odolnost není povšechně vzato "zaprojektována" do materiálu. Výskyt balistického rázu a jeho obecná povaha se může stanovit pouze empiricky z minulých událostí založených na dobře ujasněných scénářích. Balistická rázová odezva materiálu v polních podmínkách je obecně velmi nepředvídatelná a neopakovatelná u jiného materiálu. 28.1.2.3 Fyzikální jev balistického rázu

Balistický ráz je fyzikální jev charakterizovaný celkovou materiálovou a mechanickou odezvou v nějakém bodu konstrukce na pružný nebo nepružný náraz. Takový náraz může vytvářet velmi vysokou hodnotu výměny pohybové energie v nějakém bodu, a to nad určitou malou plochou nebo nad velkou plochou. Vysoká hodnota výměny pohybové energie může být způsobena srážkou dvou pružných těles nebo tlakovou vlnou působící na ploše. Všeobecné charakteristiky balistických rázových prostředí jsou následující: a.

b. c. d. e. f.

g.

h. i.

poblíž zdroje vznikající napěťové vlny v konstrukci způsobené vysokými deformačními rychlostmi materiálu (oblast nelineárního materiálu), které se šíří do blízkého pole a mimo něj; kombinované nízké a vysoké kmitočty (10 Hz až 1 000 000 Hz) a velmi širokopásmový kmitočtový vstup; velké zrychlení (300 g až 1 000 000 g) s poměrně vysokou strukturální rychlostí a odezvou výchylky; krátká doba trvání – méně než 180 ms; vysoké zbytkové strukturální výchylky, rychlost a odezva na zrychlení (po události); ráz je způsobený (1) nějakou nepružnou srážkou dvou pružných těles nebo (2) nějakým mimořádně vysokým tlakem kapaliny aplikovaným po krátký časový interval na povrch nějakého pružného tělesa přímo spojeného do konstrukce a s bodovým zdrojovým vstupem. Vstup je buď vysoce lokalizovaný jako v případě srážky nebo plošného zdrojového vstupu nebo široce rozptýlený jako v případě tlakové vlny; poměrně vysoká impedance strukturálního řídicího bodu (P/v, kde P je síla nárazu nebo tlak a v je strukturální rychlost). U zdroje by impedance mohla být výrazně menší, jestliže rychlost částic materiálu je vysoká; časové průběhy měřené odezvy, které jsou svou povahou vysoce náhodné. Odezva má malou opakovatelnost a velice závisí na detailech uspořádání; rázová odezva v bodech na konstrukci je poněkud ovlivněna strukturálními nespojitostmi; 469

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 j. strukturální odezva může být doprovázena teplem vytvářeným nepružným nárazem nebo tlakovou vlnou v kapalině; k. povaha strukturální odezvy na balistický ráz nenaznačuje, že materiál nebo jeho součásti se mohou snadno roztřídit na prvky nalézající se v „blízkém poli“ nebo „vzdáleném poli“ balistického rázového zařízení. Obvykle je materiál nacházející se těsně u zdroje vystaven vysokým zrychlením ve vysokých kmitočtech, zatímco materiál nacházející se daleko od zdroje bude obecně vystaven vysokému zrychlení v nízkých kmitočtech jako důsledek filtrování zasahujícího strukturálního uspořádání. 28.1.3 Omezení

Vzhledem k vysoce specializované povaze balistického rázu a značné citlivosti balistického rázu na uspořádání, aplikujte zkušební metodu teprve poté, co budete věnovat pečlivou pozornost informacím obsaženým v odkazech c a d. a.

b. 28.2

Tato metoda nezahrnuje opatření pro provádění balistických rázových zkoušek při vysokých nebo nízkých teplotách. Zkoušku vykonejte při okolní teplotě zkušebny, pokud není stanoveno jinak nebo jestliže existuje důvod věřit, že buď provozní vysoká teplota nebo nízká teplota může zesílit balistické rázové prostředí. Tato metoda se netýká výbuchů, EMI ani druhotných tepelných jevů.


Po prostudování dokumentů obsahujících požadavky a aplikaci procesu přizpůsobení ke stanovení, kde se v životním cyklu materiálu vyskytují balistické rázové jevy, využijte pro potvrzení potřeby této zkušební metody a jejího umístění do posloupnosti ostatních metod následující. 28.2.1 Vlivy prostředí

Povšechně vzato má balistický ráz potenciál pro vyvolávání nežádoucích účinků na všech elektronických, mechanických a elektromechanických materiálech. Úroveň nežádoucích účinků obecně narůstá s úrovní a dobou trvání balistického rázu a klesá se vzdáleností od zdroje (bodu nebo bodů nárazu) balistického rázu. Doba trvání pro balistický ráz, který vytváří v materiálu napěťové vlny s vlnovými délkami odpovídajícími vlnovým délkám přirozeného kmitočtu mikroelektronických prvků uvnitř materiálu, bude zvyšovat nežádoucí účinky. Doba trvání pro balistický ráz, který vytváří posuv strukturální odezvy odpovídající nízkofrekvenčním rezonancím mechanických a elektromechanických materiálů, bude zvyšovat nežádoucí účinky. Následující seznam není určen k tomu, aby byl vyčerpávající, ale poskytuje příklady problémů, které by se mohly vyskytnout, když je materiál vystaven prostředí balistického rázu: a. b. c.

d.

porucha materiálu jako důsledek narušení strukturální integrity mikroelektronických čipů včetně jejich upevnění; porucha materiálu následkem odskoku kontaktů relé; porucha materiálu jako následek chybné funkce obvodové desky, zničení obvodové desky a závady na elektronickém konektoru. Příležitostně mohou být v důsledku balistického rázu z obvodové desky vypuzeny nečistoty, které mohou způsobit krátká spojení. Upevnění obvodových desek může být náchylné k poškození vlivem značných změn rychlosti a velkých výchylek; porucha materiálu jako následek trhlin a lomů v krystalech, keramice, epoxidech nebo skleněných povlacích;

470

e.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 porucha materiálu v důsledku náhlých změn rychlosti konstrukčního upevnění materiálu nebo vnitřního konstrukčního uspořádání mechanického a elektromechanického materiálu.

28.2.2 Výběr postupu zkoušení

Tato zkušební metoda zahrnuje pět postupů zkoušení balistického rázu. Tabulka 35 uvádí souhrn typických parametrů pro každý postup zkoušení. Příloha 28A poskytuje standardní úroveň zkoušení SRS a přiřazené amplitudy zrychlení pro Postupy II až IV, jestliže měřená provozní data o balistickém rázu nejsou dostupná. S pomocí požadavků Směrnice pro zkoušku určete, který postup zkoušení je vhodný. Ve většině případů bude volba postupu určována skutečným uspořádáním materiálu; pečlivě zvažte všechny velké strukturální nespojitosti, které mohou posloužit ke zmírnění účinků balistického rázu na materiál. V některých případech se výběr postupu bude řídit uskutečnitelností zkoušky. Uvažujte veškerá balistická rázová prostředí očekávaná v průběhu životního cyklu materiálu, jak v jeho logistických, tak provozních režimech. Při výběru postupu zkoušení vezměte v úvahu následující: a.

b.

operační účel materiálu. Z dokumentů stanovujících požadavky stanovte funkce, které má materiál vykonávat buď během nebo po expozici prostředím balistického rázu; okolnosti přirozené expozice pro balistický ráz. Okolnosti přirozené expozice pro balistický ráz jsou založeny na dobře vybraných scénářích z předchozí praxe a na změnách ve výskytu takových scénářů. Například pokud je nějaké obrněné vozidlo vystaveno výbuchu miny, musí se za účelem výběru vhodné zkoušky balistického rázu přijmout řada předpokladů. Konkrétně velikost miny, lokace nárazu hlavní tlakové vlny, umístění materiálu ve vztahu k „bodu“ nárazu atd. Jestliže je obrněné vozidlo vystavené nárazu neprůrazné střely, konfigurace energetického vstupu bude odlišná od konfigurace vstupu z výbuchu miny, jako budou účinky balistického rázu na materiál uvnitř obrněného vozidla. V každém případě upravte každý scénář tak, aby odhadoval materiálovou odezvu jako funkci amplitudové úrovně a kmitočtového rozsahu. Potom bude nezbytné se rozhodnout, které scénáře zkoušet a které zkoušení je nejkritičtější. Odezvy z některých scénářů mohou „obalit“ ostatní, což může redukovat potřebu určitých zkoušek, jako například silnice, železnice, střelba atd. V plánování zkoušek nerozpouštějte žádnou měřenou nebo očekávanou odezvu na balistický ráz do jednotlivých amplitud a/nebo kmitočtových rozsahů využitím různých zkoušek k naplnění jednoho postupu. TABULKA 35 – Typické parametry postupu simulace balistického rázu Maximální hmotnost Zkušební šířka zkoušeného objektu pásma, Hz

Postup zkoušení

I Balistická korba a věž, BH & T II Balistický rázový simulátor velkého rozsahu, LSBSS III Lehký rázový stroj, LWSM IV Rázový stroj střední hmotnosti, MWSM V Dopadový stůl

471

Neomezená

Celé spektrum

500 kg

10-100 K

114 kg 2 273 kg 18 kg

10-3K 10-1K 1-500

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 28.2.2.1 Postup I – Balistická korba a věž ( BH&T ) Reprodukce rázu v celém kmitočtovém spektru spojená s balistickými nárazy na obrněná vozidla se provádí střílením projektilů (ostré střelecké zkoušky) na „balistickou korbu a věž“ (BH&T) se zkoušeným materiálem namontovaným na konstrukci BH&T. Tento postup je velmi nákladný a vyžaduje, aby bylo k dispozici nějaké skutečné vozidlo nebo prototyp, stejně jako vhodná ohrožující munice. V důsledku těchto omezení se často provádí mnoho jiných postupů. Zkoušené objekty se nainstalují na BH&T, která je kopií vozidla ve skutečném měřítku v projektovaném uspořádání a umístění. Pokud se to požaduje, hmotnost vozidla se k dosažení vhodné dynamické odezvy upravuje. Příslušná ohrožení (druh munice, vzdálenost a orientace) se postupně aplikují na korbu a/nebo věž. Tento postup se používá k vyhodnocení provozu skutečných součástek nebo vzájemného působení různých součástek během skutečných balistických nárazů. Tento postup je také používán pro stanovení skutečných rázových úrovní pro jedno určité místo, které může být nad nebo pod „standardní“ rázovou úrovní určenou v příloze 28A. Postup I se od ostatních balistických rázových metod liší tím, že rázové úrovně nejsou známé do té doby, než se uskuteční každý konkrétní výstřel (druh munice, úhel dopadu, místo nárazu, provedení pancíře atd.) a provedou se potřebná měření. Rázové úrovně se stanovují pomocí interakce ohrožující munice a pancíře stejně jako pomocí konstrukce vozidla. Ačkoli se úrovně nemohou stanovit předem, tato metoda vytváří nejrealističtější rázové úrovně. 28.2.2.2 Postup II – Balistický rázový simulátor velkého rozsahu (LSBSS)

Zkoušení balistického rázu kompletních součástek přes spektrum od 10 Hz do 100 kHz lze provádět s využitím zařízení jako je například Balistický rázový simulátor velkého rozsahu (LSBSS). Tento postup se používá pro součástky o hmotnosti až do 500 kg a je podstatně levnější než metoda BH&T z Postupu I. Tento postup se používá především ke zkoušení rozměrných, na pevný podklad montovaných součástek ve „standardní“ rázové úrovni určené v příloze 28A. Postup je účelný pro hodnocení součástek s neznámou rázovou citlivostí. 28.2.2.3 Postup III – Lehký rázový stroj (LWSM)

Součástky o hmotnosti menší než 113,6 kg a zajištěné proti otřesům k eliminaci citlivosti na kmitočty nad 3 kHz se mohou zkoušet přes standardní spektrum 10 Hz až 3 kHz z přílohy 28A s použitím lehkého rázového stroje (LWSM) podle MIL-S-901. LWSM se nastavuje na meze výchylky 15 mm. Použití LWSM je méně nákladné než simulace v celém spektru a může být vhodné, když konkrétní zkoušený objekt nereaguje na vysokofrekvenční ráz a nemůže odolat extrémní nízkofrekvenční odezvě na dopadovém stole (Postup V). Balistický ráz se simuluje použitím nárazu kladiva. Zkoušený objekt je instalován na nějakém zkušebním kovadlinovém stole rázového stroje s využitím taktického upevnění zkoušeného objektu. Kovadlinový stůl dostává přímý úder kladivem, který reprodukuje ve spodních kmitočtech obecné ohrožení na korbu nebo věž. Tento postup vytváří zkoušení „dílčím spektrem“ (až do 3 000 Hz) ve standardních úrovních zkoušení určených v příloze 28A. 28.2.2.4 Postup IV – Rázový stroj střední hmotnosti (MWSM)

Součástky o hmotnosti menší než 2 273 kg a necitlivé na kmitočty vyšší než 1 kHz lze zkoušet přes standardní spektrum 10 Hz až 1 kHz z přílohy 28A s použitím rázového stroje střední hmotnosti (MWSM) podle MIL-S-901. MWSM se nastavuje na meze výchylky 15 mm.

472

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Použití MWSM může být vhodné pro těžké součástky a subsystémy, které jsou zajištěné proti otřesům a/nebo nejsou citlivé na vysoké kmitočty. Balistický ráz se simuluje použitím nárazu kladiva. Zkoušený objekt je instalován na nějakém zkušebním kovadlinovém stole rázového stroje s využitím taktického upevnění zkoušeného objektu. Kovadlinový stůl dostává přímý úder kladivem, který reprodukuje ve spodních kmitočtech obecné ohrožení na korbu nebo věž. Tento postup vytváří zkoušení „dílčím spektrem“ (až do 1 000 Hz) ve standardních úrovních zkoušení určených v příloze 28A. 28.2.2.5 Postup V – Dopadový stůl

Součástky o malé hmotnosti, typicky menší než 18 kg, které jsou zajištěné proti otřesům, se mohou mnohdy hodnotit z hlediska balistické rázové citlivosti v kmitočtech až do 500 Hz s využitím dopadového stolu. Tato metoda má často za následek nadměrné zkoušení v nízkých kmitočtech. Obrovská většina součástek, která vyžaduje na nějakém obrněném vozidle rázovou ochranu, může být bez váhání namontována s tlumením proti otřesům. Běžně dostupné pádové zkušební stroje jsou nejméně nákladné a nejpřístupnější zkušební metodou. Rázový stůl vytváří půlsinusové impulzy zrychlení, které se výrazně liší od balistických rázů. Odezva materiálu v pružném uložení může být docela dobře obalena půlsinusovým akceleračním impulzem, pokud je nadměrné zkoušení v nízkých kmitočtech a nedostatečné zkoušení ve vysokých kmitočtech přijatelné. Historicky byly tyto nedokonalosti akceptovány pro většinu balistických rázových kvalifikačních zkoušek. Balistický ráz se simuluje nárazem vznikajícím z dopadu. Zkoušený objekt je nainstalován na stole komerčního pádového stroje s využitím taktického upevnění zkoušeného objektu. Stůl a zkoušený objekt se shazují z vypočtené výšky. Stůl dostává přímý úder na nárazový povrch, který se blíží spodním kmitočtům obecného ohrožení korby nebo věže. Tento postup se používá pro zkoušení „dílčím spektrem“ pružně uložených součástek, které mohou odolat nadměrnému zkoušení v nízkých kmitočtech. 28.2.3 Všeobecné úvahy a terminologie

Po rozhodnutí o výběru jednoho z pěti balistických rázových postupů, založeném na dokumentech obsahujících požadavky na materiál a na procesu přizpůsobení, dokončete proces přizpůsobení určením vhodných úrovní parametrů, příslušných podmínek zkoušení a použitelných metod zkoušení pro tento postup. Věnujte mimořádnou pozornost posuzování detailů v procesu přizpůsobení. Tyto volby založte na dokumentech obsahujících požadavky, a to na Profilu prostředí životního cyklu, na dokumentaci provozního prostředí a údajích zajišťovaných k této metodě. Při výběru úrovní zkoušení vezměte v úvahu následující informace. Povšechně vzato, odezvové zrychlení bude experimentální proměnná z měření pro balistický ráz. Ale to nevylučuje ostatní měřicí proměnné, jako je například rychlost, výchylka nebo napětí, z toho, aby byly měřené a zpracovávané nějakým analogovým způsobem, pokud jsou výklad, schopnosti a omezení měřené veličiny jednoznačné. Věnujte mimořádnou pozornost vysokofrekvenčnímu prostředí vytvářenému balistickým útokem, stejně jako schopnostem měřicí soustavy přesně zaznamenat materiálové odezvy. Pro účely této metody budou následující pojmy užitečné pro diskuzi vztahující se k analýze měření odezev ze zkoušení balistického rázu. Účinná doba trvání přechodných – „Účinná doba trvání přechodných“ je minimální časový interval, obsahující všechny hodnoty časového průběhu významných amplitud začínající 473

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 na šumovém prahu přístrojové soustavy právě před výchozím impulzem a postupující k bodu, kde časový průběh amplitudy je kombinací měřeného šumu a výrazně doznívající strukturální odezvy. Obecně je pro stanovení vhodné doby trvání měření pro definování jevu balistického rázu požadován zkušený analytik. Čím delší je doba trvání balistického rázu, tím více nízkofrekvenčních dat se zachová. Hodnota časového průběhu amplitudy se může rozkládat na několik „rázů“ s rozdílnou účinnou dobou trvání přechodné, i když to vypadá, že čára celkového časového průběhu obsahuje několik nezávislých jevů podobných rázu, v nichž existuje rozpad poblíž šumového prahu přístrojové soustavy mezi jevy. Každý jev se může považovat za samostatný ráz. Metoda 417, příloha 23E poskytuje další popis účinné doby trvání přechodných. Analýza spektra rázových odezev - Odkaz b definuje ekvivalentní statické akcelerační maxima spektrum rázových odezev (SRS) a poskytuje příklady SRS vypočítaných pro klasické impulzy. Hodnota SRS v daném netlumeném přirozeném oscilačním kmitočtu fn je určena jako absolutní hodnota z maximálních kladných a záporných odezev zrychlení hmoty pro daný základní vstup do tlumeného systému s jedním stupněm volnosti. Základní vstup je měřený časový průběh rázové amplitudy o určené době trvání; určená doba trvání by měla být účinná doba trvání přechodné. Pro některé rozsahy (pro zpracování dat o balistické rázové odezvě) se ekvivalentní statická akcelerační maxima spektra rázových odezev stala hlavním analytickým deskriptorem. V tomto popisu měření jsou maximax ekvivalentní statické hodnoty zrychlení zakreslené na pořadnici s netlumeným přirozeným kmitočtem systému s jedním stupněm volnosti se základním vstupem zakresleným podél souřadnice x. Výraz „ekvivalentní statické zrychlení“ chápejte v pravém slova smyslu výhradně pro tuhé lehké součástky s izolačním upevněním. Zkušební metoda 417 poskytuje další popis účinné doby trvání přechodné a SRS. 28.2.4 Využití naměřených údajů

Odvoďte SRS a účinnou dobu trvání přechodné T z měření materiálové odezvy na prostředí balistického rázu nebo, je-li to vhodné, z dynamicky modelovaného měření podobného prostředí. Vzhledem k základnímu velmi vysokému stupni nahodilosti spojenému s odezvou na balistický ráz, je třeba věnovat mimořádnou pozornost dynamickému modelování podobného prostředí. Pro balistický ráz neexistují žádné známé zákony podobnosti; je to kvůli citlivosti odezvy na velikost rázu a obecnému uspořádání. 28.2.4.1 Měřená balistická rázová data jsou dostupná

Jestliže jsou měřená data dostupná, data lze zpracovat s použitím spektra rázové odezvy (SRS). Použití Fourierova spektra (FS) nebo energetické spektrální hustoty (ESD) se nedoporučuje, ale může být zajímavé ve zvláštních případech. Pro technické a historické účely se SRS stalo standardem pro zpracování naměřených údajů. V následující rozpravě se bude předpokládat, že SRS je prostředek ke zpracování dat. Obecně je maximax SRS spektrum (ekvivalentní statické zrychlení) hlavní zájmovou veličinou. S tímto podkladem stanovte SRS požadované pro zkoušku z analýzy časového průběhu měřeného zrychlení prostředí. Po pečlivém vymezení dat k získání jistoty, že neexistují žádné anomálie v časových průbězích amplitudy, podle doporučení uvedených v odkazu a, vypočtěte SRS. Analýzy budou provedeny pro Q = 10 v posloupnosti přirozených kmitočtů v intervalech nejméně 1/12-oktávového odstupu k překlenutí kmitočtového pásma v souladu s cílem konkrétního zkušebního postupu. Pro statistickou analýzu jsou málokdy k dispozici dostačující provozní údaje. Proto se někdy pro vytvoření požadovaného zkušebního spektra, odpovídajícího proměnlivosti prostředí, používá amplituda přerůstající obálku dostupných spektrálních dat. Míra povoleného nárůstu amplitudy je založena na technickém posouzení a měla by se podpořit zdůvodněním takového

474

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 posouzení. V těchto případech je často výhodné obalit měřené SRS vypočítáním maximax spektra přes vzorkovaná spektra a přidáním +6 dB rezervy k SRS maximax obálce. Tento amplitudový nárůst by se neměl používat pro standardní SRS zkušební úrovně uvedené v příloze 28A této metody. 28.2.4.2 Měřená balistická rázová data nejsou dostupná

Jestliže není pro částečnou konfiguraci k dispozici žádná databáze, opatrně použijte pro předepsání balistické rázové zkoušky konfigurační podobnost a nějaká přidružená měřená data. Vzhledem k citlivosti balistického rázu na uspořádání systému a k široké proměnlivosti obsažené v měřeních balistického rázu, buďte při stanovování zkušebních úrovní balistické simulace opatrní. Tabulka 35 a obrázek 117 v příloze 28A poskytuje „standardní“ hodnoty pro očekávané úrovně balistických rázů pro případ, kdy nejsou k dispozici žádné výsledky provozních měření. 28.2.5 Posloupnost

Pokud není v profilu životního cyklu určeno jinak a protože balistický ráz se běžně vyskytuje v boji a potenciálně těsně u konce životního cyklu, obyčejně plánujte balistické rázové zkoušky na konci posloupnosti zkoušek. Obecně se balistické rázové zkoušky vzhledem k jejich jedinečnosti a specializované povaze mohou pokládat za nezávislé na ostatních zkouškách. 28.3

NÁROČNOSTI

Zkušební podmínky jsou určeny v článku 28.5 a v příloze 28A. 28.4


28.4.1 Povinné 28.4.1.1 Před zkouškou

a.

druh balistického rázového zkušebního zařízení;

b. c. d. e.

prostředky iniciace balistického rázového zkušebního zařízení; doba trvání balistického rázu; obecné uspořádání materiálu včetně měřicích míst na materiálu nebo poblíž něj; podrobné uspořádání zkušebního systému (konfigurace zkoušený objekt/platforma) včetně: 1. umístění balistického rázového zkušebního zařízení; 2. umístění materiálu; 3. strukturální přenosové cesty mezi balistickým rázovým zařízením a materiálem a nějakého obecného uspořádání vazeb balistického rázového zařízení na platformu a platformy na materiál včetně stanovení konstrukčních míst připojení.

28.4.1.2 Během zkoušky

a.

pro účely vyhodnocení zkoušky zaznamenejte odchylky od plánovaných nebo předběžných zkušebních postupů nebo úrovní parametrů, včetně jakýchkoli procedurálních odchylek, které se mohou vyskytnout;

475

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 b poškození zkušebního zařízení nebo zkušebních přípravků, které mohou mít za následek změnu vstupních zkušebních úrovní a vyloučení dalšího zkoušení až do výměny nebo opravy poškozených prostředků. 28.4.1.3 Po zkoušce a. doba trvání každé expozice, jak se zaznamená přístroji na zkušebním upínacím přípravku nebo na zkoušeném objektu a počet konkrétních expozic; b. jakékoli odchylky v měření dat, například vysoká úroveň šumu přístrojů, ztráta čidel nebo držáků čidel jako důsledek zkoušení atd. 28.4.2 Jsou-li požadované

a. b.

podmínky klimatického kondicionování, jestliže jsou jiné než standardní laboratorní podmínky; zkušební tolerance, jestliže jsou odlišné od tolerancí uvedených v postupu zkoušení nebo doplňující tolerance.

28.5 PODMÍNKY A POSTUPY ZKOUŠENÍ 28.5.1 Zkušební zařízení

Nejběžnější zařízení je rázový zkušební stroj s dopadovým stolem používaný pro rázové zkoušení malých objektů. Pro větší objekty, které jsou citlivé na vysokofrekvenční ráz, široké kmitočtové spektrum a dobře snáší pouze omezenou výchylku, mohou být užitečnými prostředky k provádění balistické rázové simulace Lehký rázový stroj (LWSM) a Rázový stroj střední hmotnosti (MWSM), blíže popsané v MIL-S-901. Pro rozměrné objekty se používá Balistický rázový simulátor velkého rozsahu (LSBSS), který k pohonu desky s upevněným materiálem využívá nálož trhaviny. Zkušební zařízení pro balistické rázové zkoušky popisuje dále uvedený odkaz d. a.

b.

c.

d.

Postup I - Zařízení BH&T je pancéřovaná karoserie vozidla. Musí zahrnovat skutečné, plně funkční vozidlové pancéřování, ale nesmí mít žádný provozuschopný motor, pérování, zbraň, pásy atd. Počet funkčních součástí a celková hmotnost zařízení BH&T se upravují tak, aby se splnily požadavky každého jednotlivého zkušebního pokusu. Postup II - Zařízení LSBSS je konstrukce o hmotnosti 22 700 kg, která používá pro simulaci rázu vysoký hydraulický tlak a tlak vznikající výbuchem; takovému rázu způsobenému nárazem střel protivníka jsou vystaveny součásti a materiál obrněných vozidel (až do hmotnosti 500 kg). Odkaz g poskytuje další informace týkající se zařízení LSBSS. Postup III – Lehký rázový stroj podle MIL-S-901 používá k provádění nárazu na zkušební stůl obsahující zkoušený objekt kladivo o hmotnosti 182 kg. Používají se dopady kladiva z výšky 0,3 m, 0,9 m a 1,5 m ze dvou směrů ve třech osách, jestliže není známá osa nejhoršího případu. Pokud je tato osa známá a odsouhlasená, je potřebné zkoušet pouze v ose nejhoršího případu. Postup IV – Rázový stroj střední hmotnosti podle MIL-S-901 používá k provádění nárazu na zkušební stůl obsahující zkoušený objekt kladivo o hmotnosti 1 360 kg. Výška dopadu kladiva je funkcí hmotnosti objektů na zkušebním stole (zkoušený objekt a veškerá upevnění) a je určena v tabulce 1 z odkazu f, MIL-S-901.

476

e.

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Postup V – Dopadové stoly mají typicky plochu pro montáž zkoušeného objektu na nějaké kovadlině, která se shazuje ze známé výšky. U některých strojů je kovadlina urychlována nějakým pružným lanem, k dosažení požadované nárazové rychlosti se využívá hydraulického nebo pneumatického tlaku. Doba trvání a tvar (půlsinusový nebo pilovitý) impulzu nárazového zrychlení je udáván nějakým „programovacím zařízením“ (pružná podložka nebo vzduchokapalinové zařízení), které postupně stanovuje kmitočtové spektrum simulovaného rázu. Zkušební metoda 403 poskytuje k průběhu klasického rázu další poučení.

28.5.2 Řízení zkoušky

a.

b.

Pro pružně uložené součástky je často nezbytné stanovit přenosovou funkci systému pružného uložení. Typicky je nějaké „fiktivní břemeno“ o příslušné hmotnosti a těžišti nainstalováno na místě zkoušeného objektu a vystaveno plné úrovni rázů. Vstupní ráz a odezvy zkoušeného objektu se měří, aby se přezkoušela funkční charakteristika pružného uložení. Jakmile je funkční charakteristika pružného uložení ověřena, hodnocení nějakého provozního zkoušeného objektu může začít. Předtím, než se zkoušený objekt vystaví rázu plné úrovně, se typicky provádí celá paleta „přípravných“ rázů. Pro Postup I (BH&T) se před střelbou skutečnou tlakovou municí běžně provádí výstřel nízké úrovně za účelem kontroly přístrojů. Typový výstřel sloužící ke kontrole přístrojů by měl mít 113 až 454 g trhaviny a měl by vybuchnout ve vzdálenosti 25 až 457 mm od vnějšího povrchu pancíře; obvykle by neměl vytvářet ne více než 10 % z rázu očekávaného z tlakové munice. U Postupu II (LSBSS) je obvykle před zkoušením na plnou úroveň proveden nízkoúrovňový výstřel pro kontrolu přístrojů. U postupu III (LWSM podle MIL-S-901) se obyčejně pro kontrolu přístrojů používá úder kladivem z výšky 0,3 m a jakékoli problémy s měřením se vyřeší před zahájením úderů z výšek 0,9 m a 1,5 m. U Postupu IV (MWSM podle MIL-S-901) pro kontrolu přístrojů použijte výšku kladiva ze skupiny 1. Podobný postup se používá u Postupu V (Dopadový stůl), kde se pro kontrolu přístrojů provádí dopad nízké úrovně před prováděním rázů plné úrovně.

28.5.3 Přístrojové vybavení

Je nezbytné používat takové metody měření zrychlení nebo rychlosti, které byly ověřeny v rázových prostředích zahrnujících rázy vysoké úrovně o vysokých kmitočtech charakterizující balistický ráz. Obecně měření balistického rázu vyžadují použití nejméně dvou různých technologií měření pro ověření platnosti formou kontroly křížovými součty. Kromě toho je kmitočtové spektrum balistického rázu obyčejně tak široké (10 Hz až více než 100 000 Hz), že žádný jednotlivý snímač nedokáže provést správná měření v celém spektru. Široké časové prostředí kmitočtu skýtá problém kalibrace měřicích čidel a jiných tolerancí uváděných ve Směrnici pro zkoušku. Fyzické rozměry snímače pro balistická měření, náročné prostředí a náklady mohou omezovat způsobilost měřit ve více než jedné ose. Odkazy e a h poskytují další podrobnosti o měřicích přístrojích a metodách měření. 28.5.4 Podmínky instalace zkoušeného objektu

Uspořádejte zkoušený objekt pro zkoušku balistického rázu tak, jak se předpokládá během provozního používání. Především je potřebné věnovat pozornost detailům upevnění materiálu ke zkušební platformě.

477

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 28.5.5 Příprava zkoušky 28.5.5.1 Předběžné plánování

Před zahájením jakéhokoli zkoušení přezkoumejte informace o předběžné zkoušce obsažené ve Směrnici pro zkoušku pro stanovení zkušebních údajů, jako například postupů, uspořádání zkoušeného objektu, úrovní balistického rázu a počtu balistických rázů. Typické plánovací požadavky jsou uvedeny dále: a. b. c.

Vyberte vhodný zkušební postup. Pokud je balistický ráz kalibrovanou zkouškou, stanovte příslušné úrovně balistických rázů pro zkoušku ještě před kalibrací. Zajistěte, aby zařízení pro úpravu a záznam signálu balistického rázu měla dostatečný amplitudový rozsah a kmitočtovou šířku pásma. Stanovení vrcholového signálu a účelného rozsahu přístrojů může být obtížné. Obecně neexistuje žádná obnova dat z nespojitého signálu. Ale jestliže je úprava signálu mimo rozsah, je obvykle možné získat smysluplné výsledky pro signál 20 dB nad šumovým prahem měřicí soustavy. V některých případech mohou být vhodná redundantní měření – jedno měření mimo rozsah a jedno měření v oblasti prvního odhadu vrcholového signálu. Šířka kmitočtového pásma většiny záznamových zařízení je obvykle běžně dostupná, ale zajistěte, aby vstupní filtr záznamového zařízení neomezoval signál šířky kmitočtového pásma.

28.5.5.2 Kontrola před zkouškou

Pro zajištění výchozích údajů vyžadují všechny zkoušené objekty provedení kontroly před zkouškou ve standardních okolních podmínkách. Proveďte kontrolu následujícím způsobem: Krok 1 Uskutečněte úplnou vizuální prohlídku zkoušeného objektu se zvláštním zřetelem na každou oblast mikroelektronických obvodů. Věnujte mimořádnou pozornost upevnění zkoušeného objektu na platformě a možným přenosovým cestám napěťových vln. Krok 2 Výsledky zaznamenejte. Krok 3 Instalujte zkoušený objekt do zkušebního přípravku (je-li použit). Krok 4 Proveďte kontrolu funkčnosti v souladu se schválenou Směrnicí pro zkoušku společně s jednoduchými zkouškami k ověření správné odezvy měřicí soustavy. Krok 5 Zaznamenejte výsledky pro porovnání se zkušebními daty. Krok 6 Pokud zkoušený objekt funguje uspokojivě, přistupte k první zkoušce. Pokud nefunguje správně, vyřešte problém a začněte znovu Krokem 1. Krok 7 Demontujte zkoušený objekt a pokračujte v kalibraci. 28.5.6 Postupy zkoušení

Následující postupy poskytují základ pro sběr potřebných dat týkajících se platformy a zkoušeného objektu v prostředí balistického rázu. Protože se může použít jeden ze čtyř nebo víc balistických rázových zařízení, následující pokyny musí odpovídat vybranému balistickému rázovému zařízení. Všeobecné požadavky příslušné pro Postupy II až IV jsou uvedeny v dalším textu a jsou doplněny podrobnými postupy pro každý postup zkoušení balistického rázu I až V. Podrobný níže uvedený popis zkoušek pro Postupy II až V předpokládá, že pro tyto postupy se budou využívat standardní zkušební amplitudy

478

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 z přílohy 28A. Jestliže jsou pro zkoušení k dispozici naměřená data, data se nahradí tak, aby odpovídala náročnosti zkoušení podle přílohy 28A. Pro balistické rázové postupy II až IV vystavte zkoušený objekt balistickému rázu odpovídající úrovně nejméně třikrát v ose orientace nejvyšší rázové citlivosti (tj. ve směru nejhoršího případu). Proveďte ověření funkce součástí v průběhu každé zkoušky a po jejím ukončení. Pro kmitočty nad 1 kHz platí, že mnoho balistických rázových jevů vytváří ve všech třech osách podobné rázové úrovně. Jestliže jsou rázové úrovně známé z předchozích měření, může se rázové zkoušení přiměřeně přizpůsobit. Pokud rázová měření nejsou k dispozici, použijte Kroky a až g vymezené dále. a.

b.

c.

d.

e.

f.

g.

Zajistěte, aby zkoušený objekt setrval na místě a aby stále fungoval během rázů i po nich; rázy jsou na průměrné rázové úrovni určené v tabulce 37 přílohy 28A nebo pod touto úrovní. Zkoušený objekt musí také zůstat na místě a stále fungovat po rázech, které jsou na úrovni nejhoršího případu úrovně rázu z tabulky 37 přílohy 28A nebo pod touto úrovní. Zajistěte, aby materiál kritický pro přežití osádky (např. protipožární systémy) stále fungovaly jak během, tak po nejhorším rázovém jevu. Nainstalujte čidlo (čidla) použité k měření rázu na konstrukci co nejblíže konstrukčnímu upevnění. Proveďte v tomto místě měření ve třech osách. Jestliže není měření ve třech osách účelné, uskutečněte tolik měření v jedné ose, kolik je rozumné. Analyzujte rázová měření v časové oblasti stejně jako v kmitočtové oblasti. Vypočtěte SRS s použitím součinitele útlumu 5 % z kritického tlumení (Q = 10); SRS počítejte v nejméně 12 kmitočtech na oktávu, úměrně rozložených v pásmu od 10 Hz do 10 kHz (např. 120 kmitočtů přibližně rozmístěných takto: 10; 10,59; 11,22; 11,89; 12,59; ....8414; 8913; 9441; 10 000 Hz). Pro zkušební ráz se má uvažovat o nějaké přijatelné simulaci požadavku, 90 % bodů v pásmu od 10 Hz do 10 kHz musí spadat do hranic uvedených v tabulce 38 přílohy 28A. Jestliže je více než 10 % SRS bodů v pásmu 10 Hz až 10 kHz nad horní mezí, vyskytlo se nadměrné zkoušení. Jestliže více než 90 % SRS bodů je mezi horní a dolní mezí, uskutečnila se požadovaná kvalifikační zkouška. Jestliže se nic z výše uvedeného nevyskytlo a více než 10 % bodů je pod dolní mezí, provedlo se nedostatečné zkoušení. Průměrování časového průběhu nebo SRS z více měřicích čidel v téže ose není pro splnění kvalifikačních požadavků přijatelné. Pokud zkoušený objekt nebo jeho upevnění měly v průběhu přípustné zkoušky nebo nedostatečného zkoušení poruchu, změňte konstrukci materiálu a/nebo jeho upevnění tak, aby se nedostatek odstranil. Znovu odzkoušejte překonstruovaný materiál a/nebo jeho upevnění podle výše uvedeného postupu.

28.5.6.1 Postup I – Balistická korba a věž ( BH&T )

Krok 1 Zvolte podmínky zkoušení a nainstalujte zkoušený objekt na balistickou korbu a věž (BH&T), což může vyžadovat pro dosažení korektní dynamické odezvy navýšení hmotnosti. Při tomto postupu obecně nebude potřebné vzhledem k použití skutečných prostředků provádět žádné kalibrace. Vyberte měřicí metodu, která již byla v prostředích balistického rázu ověřena. Krok 2 Proveďte ověření funkčnosti zkoušeného objektu.

479

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Krok 3 Střílejte na BH&T tlakovou munici a kontrolujte, zda zkoušený objekt funguje tak, jak se požaduje. Typicky realizujte rázová měření v místě upevnění („vstupní ráz“) a na zkoušeném objektu („odezva zkoušeného objektu“). Krok 4 Zaznamenejte potřebná data pro porovnání s údaji získanými před zkouškou. Krok 5 Pokud je nezbytné zdokumentovat poškození zkoušeného objektu, zhotovte fotodokumentaci. Krok 6 Vykonejte provozní ověření zkoušeného objektu. Provozně technické údaje zaznamenejte. 28.5.6.2 Postup II – Balistický rázový simulátor velkého rozsahu (LSBSS)

Krok 1 Nainstalujte zkoušený objekt na LSBSS za použití stejných upevňovacích prostředků, jaké by se použily na skutečném obrněném vozidle. Zvolte orientaci zkoušeného objektu se záměrem vyvolat největší ráz v ose nejhoršího jevu. Krok 2 Model zkoušeného objektu se typicky instaluje do té doby, než měření potvrdí, že příslušná výbušná „receptura“ (tj. kombinace hmotnosti trhaviny, vzdálenosti exploze od povrchu a hydraulické výchylky) byla stanovena tak, že se podařilo získat rázové úrovně určené v tabulce 37 a na obrázku 117 přílohy 28A. Po prohlídce modelu nainstalujte na LSBSS skutečný zkoušený objekt. Krok 3 Ostřelujte LSBSS a ověřujte, zda zkoušený objekt funguje před výstřelem, během něj i po něm tak, jak se požaduje. Krok 4 Zaznamenejte základní údaje pro porovnání s daty získanými po zkoušce. Krok 5 Vystřelte tři zkušební výstřely v rázové úrovni určené tabulkou 37 přílohy 28A. Krok 6 Zkontrolujte zkoušený objekt; vyfotografujte každé významné poškození a zaznamenejte data pro srovnání s údaji získanými před zkouškou. 28.5.6.3 Postup III – Lehký rázový stroj (LWSM)

Krok 1 Upravte upevnění pro desku kovadliny vyrovnáním čtyř zvedáků stolu, aby se dráha pohybu včetně dynamické deformace desky omezila na 15 mm. Krok 2 Nainstalujte zkoušený objekt na LWSM za použití stejných upevňovacích prostředků, jaké by se použily na skutečném obrněném vozidle. Zvolte orientaci zkoušeného objektu se záměrem vyvolat největší ráz v ose nejhoršího jevu. Krok 3 Proveďte ověření před zkouškou a zaznamenejte data pro porovnání s údaji získanými po zkoušce. Krok 4 Typicky realizujte rázová měření v místě vstupu, aby se zajistilo, že nízkofrekvenční rázové úrovně určené v tabulce 37 a na obrázku 117 přílohy 28A byly dosaženy při dopadu z výšky 1,5 m. Krok 5 Proveďte dopad kladiva z výše 0,3 m a potom provozní ověření; údaje zaznamenejte. Krok 6 Proveďte dopad kladiva z výše 0,9 m a potom provozní ověření; údaje zaznamenejte. Krok 7 Proveďte dopad kladiva z výše 1,5 m a potom provozní ověření; údaje zaznamenejte. Krok 8 Opakujte krok 5 ještě dvakrát. Krok 9 Jestliže je osa nejhoršího jevu neznámá, viz článek 28.5.1c, opakujte Kroky 2 až 6 pro každý směr každé osy až do celkových 18 dopadů kladiva z výšky 1,5 m.

480

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 28.5.6.4 Postup IV – Rázový stroj střední hmotnosti (MWSM)

Krok 1 Upravte upevnění pro desku kovadliny vyrovnáním čtyř zvedáků stolu, aby se dráha pohybu včetně dynamické deformace desky omezila na 15 mm. Krok 2 Nainstalujte zkoušený objekt na MWSM za použití stejných upevňovacích prostředků, jaké by se použily na skutečném obrněném vozidle. Zvolte orientaci zkoušeného objektu se záměrem vyvolat největší ráz v ose nejhoršího jevu, viz dále uvedený Krok 7. Krok 3 Proveďte ověření před zkouškou a zaznamenejte data pro porovnání s údaji získanými po zkoušce. Typicky realizujte rázová měření v místě vstupu, aby se zajistilo, že nízkofrekvenční rázové úrovně určené v tabulce 37 a na obrázku 117 přílohy 28A byly dosaženy při dopadech ze Skupiny III drop. Viz dále uvedená tabulka 36, Skupina III; tabulka je odvozena z MIL-S-901. Krok 4 Proveďte dopad kladiva z výšky Skupiny I a následně provozní ověření; údaje zaznamenejte. Krok 5 Proveďte dopad kladiva z výšky Skupiny III a následně provozní ověření; údaje zaznamenejte. Krok 6 Opakujte Krok 5 ještě dvakrát. Krok 7 Jestliže je osa nejhoršího jevu neznámá, viz čl. 28.5.1c, opakujte Kroky 2 až 6 pro každý směr každé osy až do celkových 18 dopadů kladiva z výšky Skupiny III. 28.5.6.5 Postup V – Dopadový stůl

Krok 1 Analyticky odhadněte očekávanou odezvu skutečného protirázově upevněného zkoušeného objektu a vypočtěte spektrum rázové odezvy (SRS). Nebo na základě naměřených provozních zkušebních údajů vypočtěte úroveň provozního SRS. Vyberte půlsinusový akcelerační impulz, jehož SRS „obaluje“ očekávanou odezvu protirázově upevněného objektu. Tato metoda obalení má typicky za následek nadměrné zkoušení v nejnižších kmitočtech. Krok 2 Napevno instalujte zkoušený objekt na dopadový stůl. Krok 3 Vykonejte provozní ověření a pro porovnání s daty získanými po zkoušce přechodná rázová data zaznamenejte. Krok 4 Realizujte zkoušku použitím příslušného půlsinusového akceleračního impulzu třikrát v každém kladném a záporném směru ve všech třech osách, do celkového počtu 18 dopadů. Krok 5 Proveďte provozní ověření a pro porovnání s daty získanými před zkouškou údaje zaznamenejte.

481

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 TABULKA 36 – Postup IV - MWSM podle MIL-S-901 - Výšky dopadu kladiva Celková hmotnost na stole kovadliny kg pod 454 454 až 907 907 až 1 361 1 361 až 1 588 1 588 až 1 814 1 814 až 1 905 1 905 až 1 996 1 996 až 2 087 2 087 až 2 177 2 177 až 2 268 2 268 až 2 359 2 359 až 2 449 2 449 až 2 540 2 540 až 2 814 2 812 až 3 084 3 084 až 3 357 28.6

Skupina I

Skupina II

Skupina III

cm 23 30 38 46 53 61 61 61 69 69 76 76 76 84 91 99

cm 53 61 69 76 84 91 99 107 114 122 137 152 168 168 168 168

cm 53 61 69 76 84 91 99 107 114 122 137 152 168 168 168 168

VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠEK

Analyzujte jakékoli poruchy zkoušeného objektu pro splnění požadavků specifikace systému a vezměte v úvahu souvisící data. Důkladně vyhodnoťte všechny poruchy na konstrukci zkoušeného objektu, jako jsou například držáky, které nemusí přímo způsobit chybnou funkci materiálu, ale mohly by vést k poruše během režimů v provozním prostředí. 28.7


a. Příručka pro pořizování a analýzu dynamických dat (Handbook for Dynamic Data Acquisition and Analysis), IES-RP-DTE012.1, Institute of Environmental Sciences, 940 East Northwest Highway, Mount Prospect, lllinois 60056 b. Kelly, Ronald D., George Richman: Principy a metody analýzy rázových dat (Principles and Techniques of Shock Data Analysis), The Shock and Vibration Information Center, SVM-5, United States Department of Defense. c. Walton, W. Scoty, Joseph Bucci: Princip stanovení a zkoušení rázu u obrněných pozemních bojových vozidel (The Rationale for Shock Specification and Shock Testing of Armored Ground Combat Vehicles), Proceedings of the 65th Shock and Vibration Symposium, Volume I, říjen 1994, s. 285-293. d. Walton, W. Scoty: Metody simulace balistického rázu pro zkoušení součástí obrněných vozidel (Ballistic Shock Simulation Techniques for Testing Armored Vehicle

482

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Components), Proceedings of the 64th, Shock and Vibration Symposium, Volume I, říjen 1993, s. 237-246. e. Walton, W. Scoty: Hodnocení pyrotechnického rázu v rámci postupů měření balistického rázu (Pyroshock Evaluation of Ballistic Shock Measurement Techniques), Proceedings of the 62nd Shock and Vibration Symposium, Volume 2, s. 422-431, říjen 1991. f. MIL-S-901D, Zkoušení silného rázu, Požadavky na lodní stroje, zařízení a systémy (Shock Tests H.l. (High Impact) Shipboard Machinery, Equipment, and Systems, Requirements For), USA Department of the Navy, 17. březen 1989. g. Hollburg, Uwe: K simulaci balistických rázových zatížení (On the Simulation of Ballistic Shock Loads), Proceedings of the 58th Shock and Vibration Symposium, Volume 1, s. 119-135, říjen 1987. h. Zkoušení balistického rázu (Ballistic Shock Testing), International Test Operation Procedure (ITOP) 4-2-828, 5. leden 2000.

483


(VOLNÁ STRANA)

484


PŘÍLOHY

485

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 Příloha 28A BALISTICKÝ RÁZ – SMĚRNICE PRO VÝCHOZÍ NÁROČNOST ZKOUŠKY

Tato příloha se má používat jen tehdy, jestliže nejsou v počátečních etapách programu k dispozici naměřená data a informace jsou důležité pro konstrukci materiálu. Pokud je možné získat data naměřená na materiálové platformě, doporučuje se náročnosti získané s využitím informací z této přílohy považovat za předběžné. Údaje obsažené v této příloze sloužící pro zpracování předpovědi úrovní zkoušení, jsou založeny na obálce měřených dat a mohou být více či méně přísnější než data ze simulace vlivu prostředí. Další popis skutečných naměřených prostředí z typických platforem a provozní podmínky jsou obsaženy v AECTP-240. Doporučuje se výchozí náročnosti zkoušek poskytnuté v následujících oddílech zmírnit na základě odborných posudků, jestliže se tato forma využije. Příloha 28A poskytuje charakteristiky standardního spektra rázové odezvy (SRS) pro použití v rámci postupů balistického rázu II až IV. Příloha není vhodná pro Postupy I a V. Postup I (BH&T) je skutečná střelecká zkouška spíše než laboratorní simulace. Postup V je založen na nějaké analytické nebo měřené úrovni SRS pro pádovou zkoušku. Tabulka 37 uvádí typické vlastnosti pro měřený balistický ráz a charakteristický maximální vrchol SRS. Charakteristické průměrné, nejhorší a minimální jevy SRS spektra jsou uvedeny na obrázku 117 pro šířku pásma 10 Hz až 100 kHz. Amplitudy stanovené v tabulce 37 nebo alternativně na obrázku 117, jsou požadavky laboratorní simulace a nevyžadují žádnou obálku nebo faktor zveličení. Tyto úrovně zkoušení jsou založeny na měřených balistických rázových datech pro různá vozidla, tlakovou munici a konfigurace nárazu. TABULKA 37 – Vlastnosti balistického rázu Maximální 1 rezonanční kmitočet, Hz

10 29,5 100 1 000 10 000 100 000

Průměrný ráz

Nejhorší rázový jev

Vrcholová Vrcholová Vrcholová výchylka rychlost hodnota mm m/s SRS, am 15 1,0 6,0 15 3,0 52,5 15 3,0 178 15 3,0 1 780 15 3,0 17 800 15 3,0 178 000

2

Vrcholová Vrcholová Vrcholová 2 výchylka rychlost hodnota mm m/s SRS, am 42 2,8 17 42 8,5 148 42 8,5 502 42 8,5 5 020 42 8,5 50 200 42 8,5 502 000

POZNÁMKY k tabulce 37: 1 Jsou uvedeny zkoušky zahrnující všechny kmitočty od 10 Hz do maximálního kmitočtu. 2 Hodnoty SRS nebo ekvivalentního statického zrychlení se počítají pro součinitel útlumu rovný 5 % z kritického Q = 10.

486

ČOS 999902 2. vydání Oprava 2 TABULKA 38 – Funkce tolerance SRS pro standardní balistický ráz Rezonanční kmitočet fn

Toleranční meze SRS

Od 10 Hz do 29,5 Hz SRS = ( 0,1702 ) f n 2 SRS = ( 0,03026 ) fn 2

Horní mez ( + 9dB) Dolní mez (- 6 dB )

Od 29,5 Hz do 10 kHz SRS = ( 5,020 ) fn SRS = ( 0,89272 ) fn

Zkušební tolerance jsou uvedeny v tabulce 38 a jsou minimálním a nejhorším jevem SRS. Horní mez SRS je průměr plus 9 dB a dolní mez je průměr minus 6 dB. Toleranční meze používejte pro hranice šířky pásma požadovaného postupu zkoušení nebo jak je stanoveno ve Směrnici pro zkoušku. Toleranční mez se nedá použít nad 10 KHz. Metoda zkoušení definuje konkrétní postupy, počet aplikovaných rázů a veškeré příslušné nepřípustnosti pro dostupná měřená zkušební data nebo další požadavky Směrnice pro zkoušku.

Maximax vrcholové SRS, am

1 000 000 Nejhorší rázový případ Horní tolerance +9 dB

100 000 10 000

Průměrný ráz

1 000

100 Minimální ráz Dolní tolerance - 6 dB

10 1 10

100

1 000

10 000

100 000

Rezonanční kmitočet, fn, Hz

OBRÁZEK 117 – Zkušební úrovně a tolerance standardního balistického rázu SRS

487


Maximax vrcholové SRS, am

1 000 000 100 000 10 000 1 000 100

Měřená rázová křivka SRS

10 1 10

100

1 000

10 000

100 000

Rezonanční kmitočet, fn, Hz

OBRÁZEK 118 – Měřený balistický ráz SRS

Obrázek 118 znázorňuje laboratorní simulaci balistického rázu měřeného SRS, standardní průměrnou hodnotu, toleranční meze a zkušební kritéria „vyhověl-nevyhověl“ popsané v postupu zkoušení. Pro požadovanou zkušební šířku pásma 10 Hz až 10 KHz je měřené SRS mírně mimo horní i dolní toleranční meze pro několik kmitočtů. Z výpočtů SRS jsou základní pásma mimo tolerance přibližně 20 Hz až 30 Hz, 7 kHz až 8 kHz a 9,5 kHz až 10 kHz. V tomto případě suma mimotolerančních hodnot SRS 14 bodů pod dolní toleranční mez, překračuje maximum 10 % nebo 12 bodů. Zkouška není přijatelná, protože měřené SRS je nedostatečným zkoušením zkoušeného objektu.

488


VOLNÁ STRANA)

489


VOLNÁ STRANA)

490


VOLNÁ STRANA)

491


Účinnost českého obranného standardu od: 26. února 2009

Opravy: Oprava číslo

Účinnost od

1

22. 4. 2013

Odbor obranné standardizace 29. 4. 2013

2

29.4. 2015

Odbor obranné standardizace 29.4. 2015

U p o z o r n ě n í:

Opravu zapracoval

Datum zapracování

Poznámka

Oznámení o českých obranných standardech jsou uveřejňována měsíčně ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v oddíle „Ostatní oznámení“ a Věstníku MO. V případě zjištění nesrovnalostí v textu tohoto ČOS zasílejte připomínky na adresu distributora.

Vydal Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti Rok vydání: 2015, obsahuje 245 listů Distribuce: Odbor obranné standardizace Úř OSK SOJ, nám. Svobody 471, 160 01 Praha 6 www.oos.army.cz NEPRODEJNÉ

492

ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI MECHANICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ

Recommend Documents