- Tabla de choque que comprende al menos un plato, un equipo a comprobar que está fijo sobre el plato y una carga explosiva que está fija bajo el plato,

caracterizada porque: - la carga explosiva (16) es puntual, - la tabla comprende un plato superior (8) y un plato inferior (2) separados por unos poyetes (10), estando fijo el equipo a comprobar (12) sobre el plato superior (8) y estando fija la carga explosiva (16) bajo el plato inferior (2), - los poyetes (10) que separan el plato inferior (2) y el plato superior (8) comprenden dos arandelas amortiguadoras (28, 30) situadas en cada una de las dos caras de la placa superior (8), estando cogida una de las arandelas entre un elemento de tirante (24) y una primera cara del plato superior (8), estando cogida la otra arandela entre una segunda cara del plato superior (8) y una tuerca (34)

CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere a una tabla de choque pirotécnico.

Más precisamente, la invención se refiere a una tabla de choque que comprende al menos un plato, un equipo a comprobar, que está fijo sobre el plato, y una carga explosiva, que está fija bajo el plato. 5

Los vehículos espaciales, ya se trate de lanzaderas, sondas o vehículos de entrada en la atmósfera, están equipados de sistemas pirotécnicos destinados a asegurar las separaciones: separación de etapa para el lanzamiento pero también separación de carga útil, de módulo de descenso, de módulo de servicio, etc.

Durante el funcionamiento de dispositivos que hacen uso de un explosivo, la detonación de este último induce unas vibraciones intensas que se propagan por todo el vehículo espacial en forma de onda de choque y de 10 campo vibratorio. Estas vibraciones son susceptibles de dañar gravemente todos los elementos que constituyen el vehículo espacial, a saber por una parte sus estructuras y por otra parte sus equipos.

Por lo tanto, es importante, durante la construcción del vehículo espacial, asegurarse de que todos los elementos pueden soportar estas solicitaciones y cumplir su función durante toda la vida útil del vehículo.

La detonación de un explosivo se traduce en el paso de vibraciones por los materiales. Estas ondas 15 pueden ser analizadas por unos acelerómetros que permiten medir la intensidad de las aceleraciones en función del tiempo. Este tipo de curva se llama “señal temporal” ya que representa directamente la aceleración en función del tiempo. Estas curvas son poco aprovechables tal cual. Por eso son analizadas en términos de frecuencia, en forma de diagrama de intensidad de la aceleración en función de la frecuencia, llamada espectro de respuesta al choque (ERC) o SRS (shock response spectrum). Se trata de una estimación del pico de aceleración que experimentaría 20 una estructura con una frecuencia dada.

De forma general hay una linealidad aproximativa entre los logaritmos de la aceleración y de la frecuencia, pudiendo alcanzar las aceleraciones 106 g para unas frecuencias de 1 MHz.

El análisis de los fenómenos de propagación de estas ondas por los materiales ha conducido a distinguir dos situaciones en función de la distancia entre la medición y la fuente de detonación. 25

Se habla de campo cercano para una distancia muy corta de la fuente, es decir, a menos de 0,2 metros aproximadamente. Entonces, el choque inicial no es amortiguado y todas las frecuencias hasta las más altas de 5.105 Hz son detectadas con unas aceleraciones muy elevadas de hasta 105 g a alta frecuencia.

Más lejos de la fuente (más allá de un metro) se habla de campo lejano. Las altas frecuencias son amortiguadas. Por encima de 104 Hz, la aceleración ya no crece con la frecuencia, incluso disminuye. Las 30 aceleraciones no sobrepasan 103 g. En cambio, las vibraciones han excitado los modos propios de las estructuras, aunque el ERC puede presentar unos picos en el dominio por debajo de 104 Hz.

Existen dos grandes familias de medio de simulación, según se busque simular los choques en campo cercano o en campo lejano.

Los choques en campo lejano (a baja frecuencia) son simulados por unos medios mecánicos tales como 35 unos martillos o botes vibrantes. Estos medios se utilizan corrientemente ya que son relativamente fáciles de implantar pero la gama de frecuencia alcanzada no sobrepasa los 2.103 Hz y estos ensayos son en general unidireccionales. Los documentos US 5400640 y US 5565626 describen unos dispositivos de este tipo.

Los choques en campo cercano (a alta frecuencia) son simulados por unos medios pirotécnicos. Es a tales medios a los que la invención se refiere. 40

Se conoce (FR 2802300) un documento que describe un medio pirotécnico de simulación. Se refiere más bien a la simulación para estructuras, ya que se trata de simular el comportamiento por ejemplo de un adaptador de carga útil. Lo que es más, el ensayo es específico para la estructura que se busca caracterizar en términos de resistencia al choque.

En cambio, en el Shock and Vibration Handbook, páginas 26.24 y 26.25, se encuentra la descripción de 45 un medio de tipo “tabla de choque” que aparece como un medio genérico de ensayo. Es un medio en tanto que en él se va a fijar el espécimen a caracterizar, siendo este espécimen más bien del tipo equipo, una caja electrónica por ejemplo. Es un medio que se puede regular en cierta medida en función del equipo a comprobar y del choque a simular. Estas tablas de choque están constituidas por una placa suspendida horizontal o verticalmente en la que se fijan los equipos a comprobar. En la cara de la placa opuesta al equipo se genera el choque con un explosivo. En las 50 proximidades del equipo, se sitúan unos sensores de choques que permiten verificar y validar el ensayo.

Se apreciará igualmente que existen unas placas dobles y unas placas simples. Las placas dobles están designadas con el calificativo “resonante”. Es evidente para un experto en la técnica que unir dos placas mediante un sistema de unión punteadas rígidas crea un sistema resonante. En otros términos, la geometría del conjunto

puede provocar una amplificación de las vibraciones para ciertas frecuencias. Eso significa que las placas dobles permiten un aumento de las aceleraciones para ciertas frecuencias, en función de la geometría precisa de las dos placas y de su unión.

Sin embargo, esta tabla de choque conocida presenta inconvenientes.

El principal inconveniente de los medios de ensayo de choque pirotécnico conocidos no es específico de 5 la tabla de choque. Este inconveniente es que los medios existentes no permiten cubrir de forma suficiente todo el espectro de frecuencias y que hace falta por lo tanto en general realizar un ensayo de baja frecuencia en un medio mecánico y un ensayo de alta frecuencia en un medio pirotécnico.

Se puede pensar en extender el campo de aplicación de un medio pirotécnico hacia las bajas frecuencias aumentando para ello la carga explosiva. Pero esta solución no es satisfactoria por al menos dos razones: 10

- La tabla de choque que funciona por su geometría en campo cercano, generará de cualquier forma más señales de alta frecuencia que señales de baja frecuencia y el aumento de las señales de baja frecuencia será muy difícil.

- Aunque se puede aumentar el choque de baja frecuencia, este aumento estará acompañado de un aumento simultáneo del choque de alta frecuencia. Esto desembocará en general en lo que se llama 15 sobrecualificación del equipo comprobado. En el transcurso del ensayo, el equipo es sometido simultáneamente al choque de baja frecuencia deseado pero también a un choque de alta frecuencia demasiado elevado, de ahí la necesidad de que el equipo se sobredimensione para el choque.

Otro inconveniente de las tablas de choque conocidas es su desgaste rápido. Durante la explosión, el explosivo suelta unos gases muy calientes que tienen tendencia a deteriorar la placa por fusión y a deformarla. Eso 20 hace los calibrados cada vez más difíciles y obliga a cambiar la placa después de un número limitado de ensayos, lo que hace costosos los ensayos.

Se apreciará además que, en todos los ejemplos conocidos, el explosivo utilizado es lineal (mecha). De hecho, el choque generado no tiene simetría de revolución con respecto a la placa y, por lo tanto, no es posible aplicar un choque homogéneo en los equipos comprobados. Esto complica también la medición del choque ya que 25 hay que multiplicar la instrumentación para conocer el choque en la placa. Por último, un explosivo lineal aumenta la superficie de la zona usada y acentúa incluso la deformación de la placa después del ensayo.

Por último, cuando el explosivo está en contacto directo con el equipo, la simulación no puede abarcar más que el campo cercano, ya que no hay ningún dispositivo para excitar las bajas frecuencias ni filtrar las altas frecuencias. 30

Los artículos de los autores Bateman Vesta I et al. “Recommended practice for pyroshock”, Inst. Environ. Sci. Proc. Annu. Tech. Meet., Institute of environmental sciences – proceedings, annual technical meeting; design, test and evaluation 1995, Inst. of environmental science, MOUNT PROSPECT, IL, EE.UU., 1995, páginas 208-216,... [Seguir leyendo]

1. Tabla de choque que comprende al menos un plato, un equipo a comprobar que está fijo sobre el plato y una carga explosiva que está fija bajo el plato, caracterizada porque:

- la carga explosiva (16) es puntual,

- la tabla comprende un plato superior (8) y un plato inferior (2) separados por unos poyetes (10), estando 5 fijo el equipo a comprobar (12) sobre el plato superior (8) y estando fija la carga explosiva (16) bajo el plato inferior (2),

- los poyetes (10) que separan el plato inferior (2) y el plato superior (8) comprenden dos arandelas amortiguadoras (28, 30) situadas en cada una de las dos caras de la placa superior (8), estando cogida una de las arandelas entre un elemento de tirante (24) y una primera cara del plato superior (8), estando cogida la otra arandela 10 entre una segunda cara del plato superior (8) y una tuerca (34).

2. Tabla de choque según la reivindicación 1, caracterizada porque una arandela circular (14) de sujeción de explosivo (16) está interpuesta entre el plato y la carga explosiva.

3. Tabla de choque según la reivindicación 2, caracterizada porque la arandela de sujeción de explosivo (14) mide de 200 a 400 mm de diámetro y tiene un espesor comprendido entre 20 y 80 mm. 15

4. Tabla de choque según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el explosivo utilizado es Formex F4HV de espesor comprendido entre 3 y 6 mm.

5. Tabla de choque según la reivindicación 4, caracterizada porque la longitud de las placas de explosivo es inferior o igual a 150 mm.

6. Tabla de choque según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el material 20 amortiguador de las arandelas (28, 30) es caucho o teflón.

7. Tabla de choque según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende un agujero destinado a permitir la transmisión del choque al plato superior por el aire ambiente.

8. Tabla de choque según la reivindicación 7, caracterizada porque la arandela de sujeción de explosivo (14) y la placa inferior (2) comprenden un agujero de transmisión en su centro (44, 46), agujero destinado a permitir 25 la transmisión del choque al plato superior (8) por el aire ambiente.

9. Tabla de choque según la reivindicación 8, caracterizada porque una placa de protección (48) está dispuesta bajo la placa superior (8) en correspondencia con al agujero de transmisión (44, 46) con el fin de proteger la placa superior (8).

10. Tabla de choque según la reivindicación 9, caracterizada porque la placa de protección (48) es de 30 acero y mide 10 mm de espesor.

11. Procedimiento de ensayo de un equipo (12) montado en un plato (2, 8) de una tabla de choque según la reivindicación 1 ó 6, caracterizado porque:

- se define el equipo a comprobar en términos de masa y de puntos de fijación;

- se definen las especificaciones del choque en términos de espectro de respuesta al choque y 35 eventualmente de dirección del choque;

- se define la cantidad de explosivo (16) del que se ha de hacer uso a partir de la experiencia adquirida y/o de simulación digital;

- se define la naturaleza monoplaca o de doble placa (2, 8) de la tabla de choque.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la tabla de choque es una tabla que comprende 40 una placa superior (8) y una placa inferior (2) espaciadas por unos poyetes (10), caracterizado porque se procede a la optimización de la tabla en términos de amortiguación al nivel de los poyetes (10) y de diámetro de perforación (44, 46) de la arandela de sujeción de explosivo.