Testen van componenten munitie elektronica I T & S A e r o s p a c e D e f e n c e

Transcriptie

1 Testen van componenten munitie elektronica I T & S A e r o s p a c e D e f e n c e Robuuster maken van lithium batterij

2 Dilemma componenten / systemen Temperatuur Specificatie Systeem Vocht Systeem Specificatie Component 1 op 1 Verzwakking door buffering Component Versterking door bv opslingeringen Versterking voor veiligheidsmarges Schokken Trillingen 2

3 Afbakening component / systeem Trilspecificatie voor verkeerslichten 3

4 Toepassing batterijen Batterij wordt toegepast in fuzes : 4

5 Werking van de batterij Ampoule Cell stack Breaking mechanism Glass to metal seal 5

6 6 Eisen uit MIL STD 331C

7 Klimatologische eisen Batterij niveau -temperatuur opslag (-62 C / maand - temperatuur schok (-54 C / +71 C Fuze niveau - zout nevel - sand and dust 7

8 Mechanische eisen: triltesten Sine vibration: Hz, 5g max 2 uur per richting bij kamertemperatuur, -54 C en +71 C 8

9 9 Mechanische eisen: Jolt en Jumble

10 Mechanische eisen: valtesten 1,5 en 12 meter 1,5 meter: fuze moet nog volledig operationeel zijn batterij mag niet geactiveerd zijn ampul mag niet breken 12 meter: fuze moet veilig zijn om af te voeren batterij mag geactiveerd zijn 10

11 Additionele mechanische eis: Flick ramming Simulatie van het laden van de granaat in een kanon 11

12 Probleemstelling 1 Eisen zijn primair opgesteld voor fuzes Uitvoerbaar op batterij niveau (geaccepteerd door klant): -Triltesten Niet uitvoerbaar op batterij niveau: - Jolt - Jumble - Flick ramming - Valtesten Eisen omschreven in versnelling / pulsduren: in lab te simuleren Batterij mag niet activeren 12

13 Probleemstelling 2 Krachten die op de batterij werken: Axial + Axial Direction of acceleration during firing versnelling Mag niet activeren Moet activeren Radial Flick ramming eisen: radiaal: 2000 g / 1 ms pulsduur axiaal +: 1500 g / 0.5 ms Jolt: Valtest: Jumble: Schot: alle richtingen: 230 g / 2ms alle richtingen: valtest 1,5 meter herhaalde vrije vallen in kist axiaal -: 1000 tot 1500g / 5-10 ms 13

14 Uitvoeren van schoktesten Hoogte en botsoppervlak bepalen versnelling en pulsduur van de schok Batterijen in mal Na elke schok bepalen of batterij is geactiveerd Mal op schokbank 14

15 Robuustheid van batterij Robustness graph standard batteries Batterij activeert Radial Axial Batterij activeert niet 0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Puls e d urat io n ( ms ) Axiaal +: batterij niet te activeren met schoktesten bij Thales 15

16 1e poging tot verbeteringen o.a.: ampul beplakken met tape om speling van de ampul in de batterij tegen te gaan Robustness graph batteries / Radial direction Standard battery Improved battery Flick ramming requirement ,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Pulse duration ( ms) 16

17 Testen in fuze Testen van batterij in fuze (bij klant): - Jolt: OK - Jumble: OK - Flick ramming: OK - Valtest 1,5 meter: Axiaal OK Radiaal NOK 5 batterijen getest: 3 activeren bij 1,50 meter 2 activeren bij 2.00 meter In 1e instantie focus op flick ramming eis 17

18 Probleemstelling 2 Hoe is de vertaling van 1,5 meter val op fuze niveau naar versnelling / pulsduur op batterij niveau? - fuze niet verkrijgbaar om metingen uit te voeren - testen in radiale richting op schokbank - verbeteringen aanbrengen - testen in radiale richting om marge zichtbaar te maken In literatuur gevonden: 5500 g / 0.2 ms en 4000g / 0.3 ms Als typische waarden voor 1,5 meter valtest op batterij niveau 18

19 Testen op schokbank Testen uitgevoerd met configuratie batterijen die bij de klant de 1,5 meter valtest niet hebben overleefd (radiaal) Tussen 3500 en 4500 g (pulsduur 0,3 ms) activeren de batterijen Relatie met waarden in literatuur 19

20 20 Verbeteringen

21 Testen van verbeteringen Schokbank bij Thales: Robuustheid verbeterd ± 3500g / 0.3 ms ± 8000 g / 0.3 ms Voldoende marge gecreëerd? Testen bij klant in fuze: 1,5 meter 4,5 meter 21

22 Andere fuzes / klanten Kennis over ophanging batterij in fuze is nodig 22

23 Door aangebrachte verbeteringen in de batterij wordt nu voldaan aan de eisen uit de MIL STD Conclusie Gevonden literatuur waarden blijken te kloppen met bevindingen uit testen voor specifieke fuze/toepassing Valtesten vertaling naar schoktesten blijft een probleem indien men wijze van montage van batterij in fuze niet weet KENNIS VAN GEBRUIK VAN COMPONENT IN HOGER SYSTEEM IS NODIG overleg met klant 23