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Installations de qualification structurale

Les installations de qualification structurale comprennent ce qui suit :

Installation d'essai de résistance aux vibrations et aux chocs

Cette installation utilise des systèmes de commande de vibration SIEMENS/LMS exécutant le logiciel SIEMENS/LMS Test.Lab aux fins d'essais de résistance aux vibrations et aux chocs. Les systèmes comprennent au total 240 accéléromètres, y compris 28 voies de jauge de contrainte, et les deux systèmes peuvent commander/limiter jusqu'à 64 voies en temps réel. Des enregistreurs sur disque de sauvegarde DSPCon Dataflex offrent un conditionnement du signal qui peut sauvegarder ou ajouter 256 accéléromètres ou voies de jauges de contraintes de plus.

L'installation offre les capacités suivantes : ondes sinusoïdales, ondes aléatoires, ondes de choc, temporisation des ondes sinusoïdales, ondes sinusoïdales/aléatoires, ondes aléatoires/aléatoires, ondes sinusoïdales et aléatoires/aléatoires, essai de résistance aux vibrations à charge limitée, synthèse de la réponse aux chocs, analyse de la réponse aux chocs, saisie transitoire, réduction de données sinusoïdales, réduction de données aléatoires, réduction de données de choc.

Excitateur Unholtz Dickie UD4000

  • Excitations sinusoïdales à 178 kN (40 k lbf)
  • Excitations aléatoires à 165 kN (37 k lbf)
  • Course : 2,54 cm (1 po), crête à crête
  • Plaque vibrante pouvant mesurer jusqu'à 1,83 m × 1,83 m (72 po × 72 po); plaques multiples disponibles
  • Extension de tête de 1,22 m (48 po) de diamètre.

Note : des paliers linéaires hydrauliques supplémentaires peuvent compléter la grande table vibrante sur l'excitateur UD 4000.

Excitateur LDS V-9

  • Excitations sinusoïdales à 105 kN (23,6 k lbf)
  • Excitations aléatoires à 105 kN (23,6 k lbf)
  • Course : 7,62 cm (3 po), crête à crête
  • Plaque vibrante pouvant mesurer jusqu'à 1,52 m × 1,52 m (60 po × 60 po)
  • Extension de tête de 0,81 m (32 po) et 0,90 m (36 po) de diamètre.

Excitateur LING A395

  • Excitations sinusoïdales à 27 kN (6 k lbf)
  • Excitations aléatoires à 22 kN (5 k lbf)
  • Course : 2,54 cm (1 po), crête à crête
  • Plaque vibrante pouvant mesurer jusqu'à 0,6 m × 0,6 m (24 po × 24 po)
  • Extension de tête de 0,6 m (24 po) de diamètre
    Note : cet excitateur peut également être utilisé pour la réalisation d'essais de résistance aux vibrations conventionnelles.

Appareil de chocs MTS

  • Hauteur de 3 m (10 pi)
  • Plateau de 0,6 m × 0,6 m (24 po × 24 po)
  • Poids de spécimen jusqu'à 270 kg (600 lb)

Banc de simulation de choc pyrotechnique

  • Essais de résistance aux chocs sur trois axes en champ proche et en champ lointain
  • SRC : jusqu'à 3 000 G (champ lointain), 10 000 (champ proche)
  • Poids de spécimen : jusqu'à 30 kg (66 lb)
  • Fréquence de coude en champ lointain : de 700 Hz à 3 000 Hz

Instrumentation et contrôle

  • Enregistreurs de données de sauvegarde DSPCon Dataflex avec conditionnement de signal ICP et d'extensomètre (256 voies)
  • Capteurs de force Kistler pour les essais de résistance aux vibrations en charge limitée 9077 (8), 9067 (8) et 9251 (20)
  • Amplificateurs bimodaux Kistler 5010 (15)
  • Amplificateur de charge à huit voies Kistler 5070 (1)
  • Amplificateurs de charge Unholtz Dickie D33 (36)
  • Accéléromètres de charge et de type ICP, y compris des accéléromètres de chocs (plus de 600)
  • Poste de travail d'étalonnage d'accéléromètres The Modal Shop (TMS) 9155

Installation d'essai modal

Cette installation utilise un système frontal SIEMENS/LMS exécutant le logiciel SIEMENS/LMS Test.Lab pour faire l'acquisition et l'analyse de données des essais modaux. Divers matériels d'excitation existent pour l'excitation de l'élément testé :

Le système frontal LMS est capable de six signaux d'excitation à entrées/sorties multiples. L'installation d'essai modal offre les caractéristiques suivantes :

Installation d'essai de charge statique

Cette installation permet d'effectuer des essais de charge cyclique et statique. Elle comprend un contrôleur MTS Aero ST à six voies qui exécute le logiciel Aeropro Control and Data Acquisition à l'aide des systèmes d'acquisition de données HBM MCGplus et VXI EX 1629 B.

Capacités

  • Commande de déplacement et/ou de force
  • Bâti de réaction
  • Aire de fixation de 6 × 7 m (20 × 24 pi) sur la masse sismique
  • Série complète de dispositifs de sécurité

Équipement

  • Bloc hydraulique (principal) de 75 L/min (20 gal. US/min) d'une capacité maximale de 20,68 MPa (3 000 lb/po2), 75 litres/minute (20 US gallons par minute)
  • Bloc hydraulique (de remplacement) de 38 L/min (10 gal. US/min) d'une capacité maximale de 20,68 MPa (3 000 lb/po2), 38 litres/minute (10 US gallons par minute)
  • 17 vérins de 11,1 kN à 267 kN (de 2,5 à 60 k lbf) avec course jusqu'à 15 cm (6 po).
    Note : six de ces vérins sont dotés de transmetteurs intégrés de position.
  • 4 servovannes à débit de 9,5 L/min (2,5 gal. US/min) [débit élevé]
  • 6 servovannes à débit de 3,8 L/min (1 gal. US/min) [débit faible]
  • 350 voies de jauges de contrainte
  • 40 capteurs de déplacement LVDT c.c.-c.c.
  • 35 dynamomètres piézoélectriques de 4,5 kN à 225 kN (de 1 000 lbf à 50 000 lbf)

Masse sismique – hall 3

  • Dimensions : 7,3 m × 8,8 m × 2,75 m (de haut) (24 pi × 29 pi × 9 pi)
  • Poids : 366 tonnes (400 tonnes impériales)
  • Matériaux : béton et acier
  • Suspension pneumatique
  • Premier mode dynamique : 98 Hz
  • Mode de corps rigide maximal : 3 Hz
  • Plage d'exploitation dynamiquement inerte : 90 Hz
  • 14 rails à rainure en T pour fixer les dispositifs à l'essai, à 60 cm (24 po) d'entraxe
  • Située dans une salle blanche de classe 100 000. Possibilité de passer rapidement à la classe 10 000 ou à une classe supérieure

Installation de mesure des propriétés de masse

Capacités

  • Capacité de chargement : de 25 kg à 2 720 kg (de 50 lb à 6 000 lb)
  • Moment de renversement maximal de 373 Nm (3 300 lb po)
  • Vitesse de rotation : jusqu'à 200 tours/minute
  • Mesure des déséquilibres statiques : centre de gravité (CG) avec une précision de 0,1 %
  • Mesure des déséquilibres dynamiques : produits d'inertie
  • Mesure des moments d'inertie (MOI) allant de 0,1 à 1500 slug pi2 avec une précision de 0,1 %
  • Mesure du centre de gravité et des moments d'inertie dans trois axes avec fixation appropriée
  • Mesure exacte des produits d'inertie à faibles vitesses avec une précision de 0,1 %
  • Calcul des poids d'équilibre nécessaires
  • Optimisation de la répartition des poids d'équilibre pour n'avoir à en utiliser que le strict minimum
  • Calcul de nouveaux poids d'équilibre à des endroits donnés
  • Traitement des données relatives aux axes de l'article testé

Équipement

  • MRC MK VII-16 (machine à double palier à gaz)
  • Pupitre de commande informatisé
  • Fonctionnement à la pression atmosphérique ou dans le caisson TV5 (7 m × 10 m), sous vide léger
  • Dynamomètres piézoélectriques d'une capacité allant de 900 à 22 700 kg (de 2 000 lb à 50 000 lb) (mesure du poids)
  • Sept systèmes Hydrasets de Del-Mar Avionic d'une capacité variant entre 900 et 18 000 kg (entre 2 000 et 40 000 lb) pour le positionnement précis des charges

Installation de mesures

Les mesures d'autocollimation et à l'aide de coordonnées cartésiennes sont deux méthodes importantes utilisées lors de l'intégration et de l'alignement des éléments d'engins spatiaux. Divers éléments d'engins spatiaux, p. ex. propulseurs, suiveurs stellaires, roues à réaction, détecteurs solaires, éléments de système de guidage interne et instruments scientifiques, sont nécessaires pour permettre une orientation et une position particulières à six degrés de liberté dans un système local de coordonnées d'engin spatial.

Les mesures photogrammétriques permettent de mesurer à partir de coordonnées la forme et la déformation sous une charge mécanique ou thermique. La photogrammétrie est particulièrement utile pour évaluer la déformation de grands réflecteurs d'antenne sous vide thermique.

Tous les instruments de mesure du LDF sont commandés à partir d'une plateforme informatique commune, soit le New River Kinematics Spatial Analyzer. Ce système offre une plateforme intégrée pour les instruments de mesure ainsi qu'un outil d'analyse pour le montage, le tolérancement dimensionnel et géométrique ainsi qu'un modèle CAO pour l'établissement de comparaisons.

Appareil de poursuite laser Leica LTD500 avec ADM et niveau Nivel

L'appareil de poursuite laser Leica LTD500 combine des capacités d'interférométrie laser (IFM) et de mesure de distance absolue (ADM). Il est disponible avec niveau Nivel à montage extérieur pour l'orientation en fonction de la gravité. L'appareil Leica offre une plage complète de 360 degrés à l'horizontale et une plage de 90 degrés à la verticale. La plage de fonctionnement de l'ADM est supérieure à 2,0-35 m et la précision générale des coordonnées et de 10 ppm (10 µm/m).

Appareil de poursuite Leica Absolute Tracker AT901-B, AT910-LR avec TCam et TProbe

L'appareil de poursuite Leica Absolute Tracker AT901 intègre les opérations IFM et AMD dans un interféromètre absolu (AIFM) qui peut fonctionner dynamiquement comme un IFM, mais conserve la précision de l'ADM sur toute la plage de mesure. Il n'y a pas de distance minimale de fonctionnement de l'ADM et la plage de mesure de l'instrument a été élargie à un volume de 160 m. La précision générale des coordonnées est de 15 µm +6 µm/m.

Les caractéristiques TCam et TProbe de Leica de l'appareil AT910-LR ajoutent des mesures de contact de coordonnées à l'aide d'une MMC et des mesures à 6 DDL jusqu'à un maximum de 60 m grâce à un éventail de stylets et de sondes.

Photogrammétrie

L'installation de photogrammétrie exploite le système de mesure par photogrammétrie V-STARS/S de la société Geodetic Services. Ce système permet de mesurer rapidement, avec une grande précision, de façon automatique et sans contact des coordonnées de cibles immobiles rétroréfléchissantes et d'effectuer des levés photogrammétriques. Ces levés comprennent des essais de distorsion thermique menés sur des articles tels que des réflecteurs d'antenne. Ces essais sont réalisés dans le caisson TV5 (7 m × 10 m), le plus grand caisson de vide thermique du LDF. Le système est exploité à distance et est installé dans un boîtier à l'épreuve du vide. Le système sert aux essais de répétabilité de déploiement et aux essais de distorsion thermique menés sur des surfaces ou des structures avec une précision de 10 ppm.

Le système de photogrammétrie à une seule caméra comprend les éléments suivants :

  • une caméra numérique INCA 6,3 comportant un ordinateur de commande intégré et ayant une résolution de 6,3 millions de pixels
  • un logiciel de traitement V-STARS/S qui utilise une visionneuse 3D intégrée pour visualiser ou analyser des données de même que des analyses géométriques intégrées
  • un ensemble d'échelle graphique invar Brunson de 2,8 m (110 pouces) de long, à huit sections
  • une résolution haute précision (0,002 po)
  • un système portable pouvant être utilisé en dehors du LDF
  • une capacité de mesure sans contact, plein champ, de la déformation à l'aide de cibles rétroréfléchissantes
  • une capacité de mesure de la déformation hygroscopique dans le vide et une capacité d'essai ambiant, portant notamment sur la répétabilité de déploiement et la déformation sous charge statique.

Système de mesure et d'alignement par théodolites

Le système de mesure et d'alignement par théodolites comprend les éléments suivants :

  • 5 théodolites électroniques Kern E2, 1 seconde d'arc (0,3 mgon) (5)
  • théodolite électronique Wild T2002
  • logiciel d'application : New River Kinematics Spatial Analyzer
  • ensemble d'échelle graphique invar Brunson de 2,8 m (110 pouces) de long, à huit sections

Table de rotation

Le LDF possède une table de rotation de précision LFW 48 Rotab de 1,21 m (48 po) montée sur un bloc de granit Starrett de 2,44 × 1,21 × 0,25 m d'épaisseur (96 × 48 × 10 po).

Supports d'alignement

Le LDF possède un large éventail de supports d'alignement et de barres porte-outils.

Supports d'alignement
Fabricant Modèle Hauteur Quantité
Brunson 230 ≈ 1,21 à 1,83 m
(≈ 48 à 72 pouces)
4
232 De 1,88 à 3,05 m
(de 74 à 120 pouces)
6
Porte-outils vertical De 0,31 à 7,62 m
(de 1 à 25 pieds)
2
K & E 5025 ≈ 1,21 à 1,78 m
(≈ 48 à 70 pouces)
1
(71 5015) De 1,91 à 3,82 m
(de 75 à 150 pouces)
1

Installation d'essai acoustique du CRA du CNRC

L'effet des vibrations induites acoustiquement dans les éléments de structure des engins spatiaux constitue un aspect déterminant de la phase des essais dynamiques de qualification de bon nombre de programmes spatiaux. Le LDF contribue à la réalisation de ces essais, en collaboration avec le Centre de recherche en aérospatiale (CRA) du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), situé à Ottawa.

Le CRA dispose de nombreux équipements d'essai qui permettent de soumettre le matériel spatial à des bruits aéroacoustiques de forte intensité afin de répondre aux besoins de l'industrie et d'autres ministères en ce qui a trait à l'élaboration, à la qualification et à la réception de matériel. Il s'agit de la seule installation au pays où il est possible d'exposer les structures et le matériel aérospatial à des bruits acoustiques intenses simulant ceux des moteurs de fusées et des réacteurs ou des écoulements aérodynamiques à haute vitesse.

Une importante source d'air comprimé permet d'entraîner de très puissants générateurs de bruit commandés par ordinateur capables de simuler des champs sonores aéroacoustiques. Ces générateurs brevetés servent à mettre en forme et à simuler avec précision des bandes spectrales hautes fréquences comprises entre 1 000 Hz et 10 000 Hz. Les tuyères d'éjection des fusées, les soufflantes à grande vitesse, les hélices et les réacteurs sont des exemples types de sources de bruit aéroacoustique de haute intensité. Les travaux de recherche et les essais en aéroacoustique font appel à des disciplines complémentaires, notamment celles qui portent sur la dynamique des structures, les commandes adaptatives automatiques, l'analyse des spectres de bruit et le traitement des signaux numériques.

L'installation d'essai s aéroacoustique comprend deux salles réverbérantes et un tube à ondes progressives :

Un système de commande automatique piloté par ordinateur permet de contrôler avec précision le spectre de bruit auquel la salle est exposée.

Vidéo à 360° des installations de qualification structurale

Vidéo à 360° des installations de qualification structurale

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