Pyrochok og satellitter

Et pyrochok (pyroshock) er et mekanisk chok som fx opstår, når en eksplosion udføres på en mekanisk struktur, der er stiv nok til at overføre de ofte meget højfrekvente og højniveaumæssige tidsforløb, som genereres. Pyrochok opstår, fx når en satellit skal frigøres fra løfteraketten, og dette gøres ved at sprænge nogle specielle skruer med en indbygget krudtladning.

Vores første egentlige pyrochok test blev foretaget på et farvekalibreringsobjekt, som Niels Bohr Instituttet har udviklet til den Rover, som NASA sender mod planeten Mars i år 2020.

Et pyroshock har ofte et ret komplekst tidsmæssigt forløb og kan derfor ikke udelukkende defineres som et bestemt forløb af acceleration som funktion af tid. Det er derfor ofte specificeret ved hjælp af dets Shock Response Spectrum (SRS). Kort sagt beskriver dette spektrum, hvordan en vilkårlig egenfrekvens responderer på det givne chok. Så et SRS-spektrum har egenfrekvens målt i Hertz [Hz] på x-aksen og den maksimale accelerationsværdi [g eller m/s2], som en simpel resonans vil opleve på y-aksen. En simpel resonans benævnes ofte som Single Degree of Freedom (SDOF).

Hvor et traditionelt chok ofte udføres på en elektrodynamisk vibrator eller en dedikeret choktestmaskine, kræver det nogle mere specielle testopstillinger at kunne udføre pyrochok. Man kan fx bruge en løsning med et pendul, som slår rent metal mod metal på en plade med testemnet. Eller man kan erstatte pendulet med en lille kanon, som skyder med et metalprojektil. På FORCE Technology har vi udviklet et set-up, hvor vi bruger en kraftig krudtfyret sømpistol til at skyde direkte ned i en metalplade.

Foto 1 viser den aluminiumsklods på 15 x 50 x 50 mm, som vi ”skyder ned i”, og man kan se, at den ene klods endnu ikke er brugt, og at den anden har været brugt til 8 chok.

I figur 1 ses et eksempel på et typisk tidsforløb opnået ved vores pyrochok set-up. Man kan se, at vi opnår spidsværdier på flere tusinde g’er, at chokket indeholder mange høje frekvenser, og at chokket er overstået på 10 - 20 millisekunder.

Figur 2 viser Shock Reponse Spectrum (SRS) for dette chok. De grønne linjer er de specificerede nominelle værdier med tolerancebånd, og de blå kurver er de maksimale positive og maksimale negative SRS-værdier for chokket. Man kan se, at SRS for den aktuelle tidshistorie passer ret godt med det nominelle spektrum med dets tolerancegrænser - bortset fra frekvensområdet mellem 100 og 200 Hz, hvor vi 'overtester lidt'.