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    La prueba aeroespacial en Sandia se vuelve verde con una alternativa a los explosivos

    Mike Beabout y Patrick Barnes de Sandia National Laboratories, arriba de izquierda a derecha, y Mark Stroman y Jamison Lee, abajo de izquierda a derecha, Prepare una pistola de gas propulsada por nitrógeno para la Prueba de Pyroshock alternativa de los laboratorios instalando un cono resonante en un haz resonante. Sandia demostró con éxito una forma más respetuosa con el medio ambiente para garantizar que la aviónica pueda resistir el impacto de la separación del escenario durante el vuelo. Crédito:Randy Montoya

    Sandia National Laboratories ha demostrado con éxito un nuevo, Un método más respetuoso con el medio ambiente para probar una pieza de cohete para garantizar que su aviónica pueda resistir el impacto de la separación de la etapa durante el vuelo.

    El nuevo método, llamado Prueba Alternativa de Pyroshock, usó una pistola de gas propulsada por nitrógeno para disparar un proyectil de acero de 100 libras en una viga resonante de acero, que luego transfiere energía a través de un cono resonante unido a la pieza que se está probando. La transferencia de energía resultante imita las condiciones de separación de etapas en el espacio. La primera prueba de este tipo utilizando el hardware de vuelo se completó esta primavera.

    Hasta ahora, las pruebas de piroshock para garantizar que las piezas aeroespaciales estuvieran listas para los rigores del vuelo habían utilizado explosivos revestidos de plomo para proporcionar los impactos a las piezas necesarias para tales experimentos, dijo el ingeniero mecánico Mark Pilcher.

    El plomo y los explosivos eran peligros para el medio ambiente, por lo que la limpieza era costosa y requería mucho tiempo. El equipo de Sandia Labs quería un mejor enfoque.

    "Reconocimos al principio del programa que necesitamos buscar métodos de prueba alternativos para reducir nuestra exposición laboral peligrosa, minimizar el desperdicio ambiental y desarrollar una capacidad de prueba controlada y repetible, "Dijo Pilcher." La investigación de una prueba de pistola de gas no explosiva a gran escala se convirtió en una realidad cuando nos asociamos con las instalaciones de pruebas mecánicas a gran escala de Sandia. El equipo combinado trabajó duro para llegar a esta prueba ".

    La tecnología de barra Hopkinson demostró ser una alternativa más controlable a los explosivos.

    Cuando se le pidió que investigara si era posible un medio alternativo de prueba con una pistola de gas, El ingeniero mecánico de Sandia, Bo Song, se volvió hacia una barra Hopkinson de 1 pulgada de diámetro. La barra Hopkinson fue sugerida por primera vez en 1914 por Bertram Hopkinson, un abogado de patentes británico y profesor de mecanismo y mecánica aplicada de la Universidad de Cambridge, como una forma de medir la presión producida por explosivos. Se modificó aún más en 1949 para mediciones dinámicas de tensión-deformación de materiales.

    En el Laboratorio Experimental de Mecánica de Impacto de Sandia, Song y su equipo realizaron pruebas a pequeña escala con una varilla de metal aproximadamente 20 veces más pequeña que la utilizada en la prueba a gran escala. Descubrieron que la tecnología de la barra Hopkinson podría proporcionar los niveles de frecuencia y la energía mecánica necesarios en la prueba a gran escala para recrear las condiciones encontradas durante el vuelo.

    Un proyectil de acero sólido de 100 libras, disparado desde la pistola de gas de 6 pulgadas de Sandia National Laboratories, impacta el material en una barra resonante unida a un artículo de prueba. El impacto inicia una onda que viaja a través del conjunto de la barra resonante hacia el artículo de prueba, simulando un evento de piroshock de separación de etapas. Crédito:Laboratorios Nacionales Sandia

    El equipo de Song realizó más de 50 pruebas. Miraron qué tipos de proyectiles usar, qué tan rápido necesitaba disparar la pistola de gas, cómo diseñar un aparato tipo barra Hopkinson llamado barra resonante a mayor escala, cómo diseñar un cono resonante de acero para transferir la energía al objeto que se está probando y cómo manipular el pulso de energía usando pequeñas "monedas" de cobre llamadas programadores o modeladores de pulsos, que se colocaron en la superficie de la barra resonante.

    "La parte más difícil fue diseñar a los programadores, o modeladores de pulso, porque tuvimos que seleccionar el material adecuado, geometría y dimensiones, ", Dijo Song." Tenemos mucha experiencia a través de este tipo de pruebas para las futuras pruebas a gran escala. El mismo concepto se puede utilizar para una variedad de aplicaciones espaciales y de defensa. Esto proporciona una nueva ruta para las pruebas de pyroshock, pero muy limpio y más controlable y ahorrará muchos costes ".

    Pistola de gas utilizada en pruebas a gran escala.

    La siguiente fase de la Prueba Alternativa de Pyroshock aplicó la tecnología de barra Hopkinson a una pistola de gas accionada neumáticamente.

    Para esta prueba, no se requirió que la pistola de gas alcanzara su capacidad máxima. La pistola de gas de 60 pies de largo usó gas nitrógeno comprimido para disparar proyectiles de metal en un haz resonante junto con un cono resonante para expandir el diámetro final para interactuar con la parte del cohete. esencialmente una versión híbrida de una barra Hopkinson a gran escala.


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