Buồng kiểm tra độ cao là gì? Tìm hiểu về cấu trúc, chức năng

Kiến thức 0 Bình luận

Buồng đo độ cao (altitude chamber) là một thiết bị quan trọng trong ngành hàng không và không gian vũ trụ, được sử dụng để mô phỏng và kiểm tra các điều kiện môi trường ở độ cao và áp suất thấp tương tự như trong không gian. Trong bài viết này, hãy cùng COMIT tìm hiểu về cấu trúc và chức năng của buồng mô phỏng độ cao, đồng thời xem xét tại sao nó là một phần quan trọng của ngành công nghiệp hàng không và không gian vũ trụ.

Buồng đo độ cao là gì?

Buồng đo độ cao là gì? Buồng đo độ cao thường được gọi là phòng độ cao, là một thiết bị thử nghiệm đặc biệt được thiết kế để tái hiện và mô phỏng các điều kiện môi trường ở độ cao, độ chân không, và nhiệt độ thấp mà các máy bay phải đối mặt. Phòng độ cao là một công cụ cực kỳ quan trọng trong ngành hàng không và không chỉ giới hạn trong lĩnh vực thương mại mà còn trong ngành quân sự và nghiên cứu.

Mục đích chính của việc sử dụng phòng độ cao là để kiểm tra và đánh giá hiệu suất và an toàn của các bộ phận và hệ thống trên máy bay trong môi trường độ cao và áp suất thấp. Điều này bao gồm kiểm tra độ bền của các vật liệu và cấu trúc, hiệu suất của động cơ và hệ thống, và cả các thiết bị an toàn như thiết bị oxy và áo phao.

Phòng độ cao không chỉ tạo ra môi trường áp suất thấp mà còn kết hợp với nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, độ ẩm, đóng băng, và thậm chí cả độ rung. Kết hợp tất cả các yếu tố này cho phép mô phỏng và tái tạo các điều kiện mà máy bay sẽ gặp phải khi hoạt động ở độ cao. Điều này giúp các kỹ sư và nhà thiết kế kiểm tra và cải thiện hiệu suất và an toàn của máy bay trước khi chúng được đưa vào sử dụng thực tế.

Trong ngành hàng không, phòng độ cao đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng máy bay có khả năng hoạt động ổn định và an toàn trong mọi điều kiện, từ cất cánh đến hạ cánh. Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và kiểm tra các công nghệ mới và thiết bị trên máy bay, đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt trong ngành hàng không.

Công dụng của buồng đo độ cao

Sự hiểu biết sai lạc giữa buồng kiểm tra độ cao và buồng kiểm tra áp suất thấp thường xảy ra, nhưng thực tế là hai loại buồng này có mục đích và ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực kiểm tra và thử nghiệm. Mặc dù cả hai đều được thiết kế để nghiên cứu tác động của độ cao lên con người và các sản phẩm, chúng có một số điểm khác biệt quan trọng.

Buồng kiểm tra độ cao công nghiệp tạo ra một môi trường khắc nghiệt hơn nhiều so với môi trường được sử dụng để đào tạo và kiểm tra con người. Sự khác biệt chính nằm ở mục tiêu của việc sử dụng chúng, với mục đích chính là kiểm tra độ bền, độ chịu đựng, khả năng phục hồi và hiệu suất của các bộ phận, linh kiện và công cụ được sử dụng trong máy bay, cũng như trong việc vận chuyển các công cụ tinh vi và nhạy cảm.

Khái niệm về độ cao và độ cao thấp

Để mô phỏng các điều kiện cụ thể ở độ cao hàng nghìn feet, chúng ta cần sự hỗ trợ của các thiết bị đặc biệt để tạo ra loại không khí và môi trường giống với những gì mà máy bay sẽ gặp phải ở độ cao đó. Để làm được điều này, nhiều loại máy bơm chân không có kích thước và hiệu suất khác nhau được sử dụng để tạo ra môi trường khí quyển ở độ cao lên đến 100.000 feet, và có thể mở rộng lên đến 200.000 feet.

Có nhiều yếu tố cần được kiểm tra ở độ cao cao như vậy, bao gồm áp suất trong cabin bị giảm đáng kể. Buồng đo độ cao có khả năng mô phỏng sự mất áp suất này bằng cách giảm áp suất trong buồng thử nghiệm với tốc độ nhanh chóng, thường trong vòng 15 giây hoặc ít hơn.

Mặc dù thiết kế cơ bản của các buồng kiểm tra độ cao là tái tạo các điều kiện ở độ cao so với mặt đất, nhưng chúng cũng có khả năng mô phỏng các loại áp suất dưới mực nước biển.

Mỗi yếu tố này, độ cao, mất áp suất nhanh và áp suất tại mực nước biển, đều có thể được mô phỏng thông qua việc điều chỉnh các điều khiển và thiết bị đo được lập trình, có khả năng tạo ra ngay lập tức các tình huống đáp ứng các thông số thử nghiệm. Những thiết bị phức tạp và kỹ thuật cao này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tính mạng con người, cải thiện hiệu suất sản phẩm và thu thập dữ liệu đảm bảo an toàn cho nhân viên và sản phẩm.

Phù hợp với nhiệt độ

Mặc dù buồng kiểm tra độ cao thường được gọi là buồng kiểm tra độ cao, nhưng chức năng của nó không giới hạn trong việc tái tạo môi trường độ cao. Một phần quan trọng của việc kiểm tra độ cao là điều chỉnh và kiểm soát nhiệt độ. Điều này đặt ra yêu cầu sử dụng hệ thống làm lạnh đa tầng hoặc hệ thống làm lạnh một giai đoạn để đảm bảo rằng mọi thử nghiệm và kiểm tra diễn ra trong môi trường nhiệt độ cần thiết.

Việc kiểm soát nhiệt độ trong buồng kiểm tra độ cao đòi hỏi khả năng thực hiện hai chức năng quan trọng: tạo nhiệt và tạo lạnh. Quan trọng nhất là nhiệt độ phải được duy trì đồng đều trong toàn bộ không gian của buồng để đảm bảo tính chính xác của các thử nghiệm. Chức năng đặc biệt này là một khía cạnh mà các nhà sản xuất buồng kiểm tra độ cao đều tự hào về việc thiết kế và duy trì.

Hệ thống làm lạnh một giai đoạn: Trong hệ thống làm lạnh một giai đoạn, chất làm lạnh được nén một lần. Trong quá trình này, chất làm lạnh được đưa vào xi lanh và sau đó bị nén bằng một hành trình piston. Hệ thống này có hai áp suất chính: áp suất phía thấp (hoặc áp suất bay hơi) và áp suất phía cao (hoặc áp suất ngưng tụ). Lợi ích của hệ thống làm lạnh một giai đoạn là chi phí thấp và khả năng kiểm soát nhiệt độ trong một phạm vi nhiệt độ hạn chế.
Hệ thống làm lạnh đa tầng: Hệ thống làm lạnh đa tầng sử dụng chất làm lạnh để ngưng tụ chất làm lạnh chính đang hoạt động ở mức thích hợp cho nhiệt độ cần thiết. Mạch làm lạnh ở giai đoạn cao được sử dụng để làm mát mạch ở giai đoạn thấp để đạt được nhiệt độ rất thấp. Loại hệ thống này có chi phí vận hành thấp và tiết kiệm năng lượng. Lợi ích chính của nó là khả năng đạt được nhiệt độ cực thấp, thậm chí có thể xuống đến -120°C.

Ngoài ra, hệ thống làm lạnh đa tầng rất dễ bảo trì, điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các buồng thử nghiệm ở độ cao. Khả năng điều chỉnh nhiệt độ rộng và hệ thống điều khiển chính xác khiến cho hệ thống làm lạnh đa tầng trở thành lựa chọn lý tưởng để tạo ra các điều kiện độ cao cụ thể cho các thử nghiệm và kiểm tra quan trọng.

Kiểm tra độ ẩm

Trong danh sách các kiểm tra được thực hiện bởi buồng kiểm tra độ cao, kiểm tra độ ẩm là một yếu tố quan trọng được kết hợp cùng với kiểm tra nhiệt độ và độ cao. Việc bổ sung kiểm tra độ ẩm vào các thử nghiệm khác giúp tái hiện một cách hoàn hảo hơn các điều kiện thực tế mà sản phẩm có thể phải chịu đựng ở độ cao lớn.

Tương tự như nhiệt độ và độ cao, độ ẩm có thể gây hỏng hóc nghiêm trọng cho sản phẩm. Bằng cách sử dụng các kiểm tra độ ẩm, chúng ta có thể xác định tính thực tế và độ bền của lớp phủ, sơn, các loại kim loại và các vật liệu khác. Việc chẩn đoán và đo lường chính xác ảnh hưởng của độ ẩm có thể giúp kéo dài tuổi thọ và tăng khả năng chịu đựng của sản phẩm.

Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong buồng độ cao là một nhiệm vụ phức tạp. Để đảm bảo sự chính xác và đáng tin cậy của các thử nghiệm, buồng phải có khả năng duy trì một môi trường ổn định về độ ẩm và nhiệt độ. Hệ thống điều khiển và theo dõi được thiết kế để đảm bảo rằng các thông số này luôn nằm trong khoảng giới hạn quy định để đảm bảo tính khách quan và lặp lại của các thử nghiệm.

Kiểm tra độ rung

Thử nghiệm độ rung là một phần quan trọng trong quá trình kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các sản phẩm trong môi trường máy bay. Thử nghiệm này được thiết kế để xác định khả năng của sản phẩm chịu đựng tác động của các rung động thường gặp trên máy bay. Nhiệm vụ của thử nghiệm là mô phỏng các điều kiện vận chuyển, sử dụng điều khiển chuyến bay và thiết bị điều khiển trong quá trình bay, đó là các loại điều kiện mà một bộ phận có thể gặp phải trong thực tế. Thử nghiệm này áp dụng các rung động để xác định các điểm yếu hoặc hỏng hóc có thể xuất hiện trên một bộ phận, linh kiện hoặc thiết bị.

Dữ liệu thu thập từ các thử nghiệm độ rung cung cấp thông tin quý báu về những hạn chế của sản phẩm và đóng vai trò là hướng dẫn để cải thiện và phát triển sản phẩm hơn nữa. Nó giúp kỹ sư và nhà thiết kế hiểu rõ hơn về cách sản phẩm hoạt động trong các điều kiện thách thức và đảm bảo rằng chúng đáp ứng được yêu cầu an toàn và hiệu suất trong ngành hàng không.

Rung kết hợp/Nhiệt độ/Độ ẩm — Kiểm tra độ rung

Xây dựng buồng kiểm tra độ cao

Các nhà sản xuất buồng thử nghiệm tự hào về chất lượng và hiệu suất của buồng thử nghiệm độ cao của họ. Sử dụng các nhà thiết kế và kỹ sư chuyên nghiệp, họ cẩn thận lựa chọn các vật liệu và dụng cụ thích hợp để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất chính xác của sản phẩm. Hệ thống buồng thử độ cao rất phức tạp với một số hệ thống con, bao gồm buồng chính, hệ thống bơm, hệ thống điều khiển và hệ thống làm lạnh. Những hệ thống phức tạp và phức tạp này đòi hỏi chuyên môn công nghệ tiên tiến. Vì dữ liệu thu được từ các phòng thử nghiệm là cần thiết cho sự thành công của sản phẩm nên các phòng thử nghiệm được thiết kế tùy chỉnh để đáp ứng các điều kiện cụ thể của khách hàng.

Kích thước của Phòng Kiểm tra Độ cao

Kích thước của buồng kiểm tra độ cao là một trong những yếu tố quan trọng nhất định độ chính xác và hiệu suất của quá trình thử nghiệm. Buồng kiểm tra độ cao không có một kích thước cố định, mà chúng có thể có nhiều kích thước khác nhau, từ nhỏ đến lớn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng.

Yếu tố quyết định kích thước của buồng kiểm tra độ cao bao gồm:

Loại sản phẩm và vật liệu thử nghiệm: Khi kiểm tra các sản phẩm lớn hoặc có kích thước lớn, buồng kiểm tra độ cao phải đủ lớn để chứa chúng. Đối với các ứng dụng nhỏ hơn, buồng nhỏ hơn có thể được sử dụng để tiết kiệm không gian và năng lượng.
Số lượng sản phẩm cần kiểm tra: Nếu cần kiểm tra nhiều sản phẩm cùng một lúc, buồng phải đủ rộng để chứa tất cả chúng mà vẫn đảm bảo không gian đủ cho các thiết bị đo và các hệ thống kiểm soát.
Mục tiêu của kiểm tra: Mục tiêu kiểm tra có thể ảnh hưởng đến kích thước buồng. Ví dụ, nếu mục tiêu là kiểm tra hiệu suất của một chi tiết cụ thể trên một sản phẩm lớn hơn, buồng cần đủ lớn để đặt sản phẩm và các thiết bị kiểm tra một cách thuận tiện.
Yêu cầu về độ chính xác và độ phức tạp: Một số ứng dụng yêu cầu độ chính xác và độ phức tạp cao hơn, và điều này có thể đòi hỏi buồng kiểm tra độ cao lớn hơn để đảm bảo rằng mô phỏng môi trường độ cao là chính xác và đáng tin cậy.
Khả năng kỹ thuật và nguồn tài chính: Xây dựng và duy trì các buồng kiểm tra độ cao lớn có thể đòi hỏi nguồn tài chính và kỹ thuật lớn. Các tổ chức phải đánh giá khả năng của họ để duy trì và vận hành buồng kiểm tra độ cao trong thời gian dài và chọn kích thước phù hợp với nguồn lực của họ.

Điều khiển buồng

Giống như tất cả các buồng thử nghiệm, việc điều khiển buồng thử nghiệm độ cao là rất quan trọng. Mặc dù có các điều khiển đơn giản dành cho các buồng thử nghiệm ít phức tạp hơn, các buồng thử nghiệm độ cao yêu cầu một loạt các điều khiển để giám sát, thiết lập và điều chỉnh nhiều chức năng mà các buồng thử nghiệm độ cao có thể thực hiện.

Vì buồng kiểm tra độ cao thu thập rất nhiều dữ liệu nên điều cần thiết là phải có bộ điều khiển có thể cung cấp kết quả tức thời khi buồng đang hoạt động. Dữ liệu được thu thập bởi hàng chục cảm biến được tích hợp trong buồng và có đủ độ nhạy để ghi lại tất cả các điều kiện hiện có cũng như phản ứng của thành phần được thử nghiệm với chúng.

Đúng như dự đoán, trong thời đại công nghệ, các giao diện máy tính sẵn có để theo dõi, kích hoạt và đánh giá các hoạt động của buồng từ máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay. Tính năng bổ sung này giúp bạn có thể kiểm tra dữ liệu đang được thu thập từ các vị trí ở xa và ngoài cơ sở.

Kệ hoặc giá đỡ trong Buồng Kiểm tra Độ cao

Khi thực hiện các thử nghiệm trong buồng kiểm tra độ cao, đặc biệt là khi kiểm tra các nhóm sản phẩm hoặc nhiều mẫu cùng một lúc, sử dụng kệ hoặc giá đỡ là một yếu tố quan trọng để tối ưu hóa không gian và hiệu suất của buồng. Các kệ và giá đỡ được cấu hình một cách cẩn thận để đáp ứng nhu cầu cụ thể của sản phẩm và quá trình thử nghiệm.

Tại sao cần sử dụng kệ hoặc giá đỡ trong buồng kiểm tra độ cao:

Tối ưu hóa không gian: Buồng kiểm tra độ cao thường có diện tích hạn chế và việc đặt sản phẩm trực tiếp lên sàn buồng có thể không hiệu quả. Kệ và giá đỡ cho phép sắp xếp sản phẩm một cách gọn gàng và tiết kiệm không gian, cho phép thử nghiệm nhiều mẫu cùng một lúc.
Bảo vệ sản phẩm: Khi sản phẩm được đặt trên kệ hoặc giá đỡ, nó được nâng cao khỏi sàn buồng, giúp tránh tiếp xúc trực tiếp với bề mặt và điều kiện khắc nghiệt của buồng. Điều này có thể giúp bảo vệ sản phẩm khỏi hỏng hóc hoặc tổn hại do tiếp xúc với sàn lạnh hoặc các yếu tố khác như độ rung.
Dễ dàng truy cập và theo dõi: Kệ và giá đỡ được thiết kế để cho phép dễ dàng truy cập vào sản phẩm để cài đặt các thiết bị đo và theo dõi các thông số trong quá trình thử nghiệm. Điều này làm cho quá trình kiểm tra trở nên thuận tiện hơn và giúp kỹ thuật viên dễ dàng thực hiện các thao tác cần thiết.
Tăng hiệu suất: Bằng cách sử dụng kệ và giá đỡ, buồng kiểm tra độ cao có thể tận dụng mỗi inch không gian và cho phép thử nghiệm nhiều sản phẩm cùng một lúc. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm thời gian và nguồn lực.

Đơn vị làm lạnh

Bộ phận làm lạnh cung cấp nhiệt độ thích hợp cho buồng thử độ cao. Kích thước của thiết bị làm lạnh sẽ thay đổi tùy thuộc vào kích thước của buồng thử nghiệm và nhiệt độ mong muốn. Một bình ngưng làm mát bằng không khí có thể cần thiết tùy thuộc vào kích thước của máy nén.

Nội ngoại thất

Bên trong và bên ngoài buồng thử độ cao được làm bằng thép với bên trong được làm bằng thép không gỉ được hàn chặt và chắc chắn. Để duy trì buồng kín khí, lớp cách nhiệt được đặt giữa các bức tường bên trong và bên ngoài, thường là sợi thủy tinh có hệ số 0,25 k.

Các bức tường và khung bên ngoài được làm bằng thép hàn có các bảng tiếp cận được đặt ở vị trí thuận tiện để cho phép bảo trì, bảo trì, kiểm tra và thay thế các bộ phận. Giống như tất cả các bộ phận khác của buồng, bên trong và bên ngoài cửa được làm bằng thép với bản lề vận hành cực kỳ chắc chắn và êm ái. Mặc dù có các màu tiêu chuẩn cho buồng thử độ cao nhưng nhà sản xuất vẫn tạo điều kiện cho khách hàng lựa chọn màu mà họ mong muốn.

Bơm chân không

Bơm chân không là một bộ phận thiết yếu của buồng thử độ cao vì nó cần thiết để đưa buồng xuống mức chân không đã cài đặt. Máy bơm kết nối trực tiếp với buồng và bơm qua các cổng lớn. Bơm chân không bơm với tốc độ hàng trăm feet khối mỗi phút.

Chiếu sáng nội thất

Hệ thống chiếu sáng bên trong được thiết kế để chiếu sáng không gian làm việc khi buồng đóng và vận hành cũng như khi cửa mở. Ánh sáng thích hợp là cần thiết để người dùng có thể nhìn thấy các vật thể đang được thử nghiệm và vì sự an toàn của chúng. Nói chung, ánh sáng sợi đốt được sử dụng.

Báo động nhiệt

Một cảnh báo nhiệt được đưa vào buồng kiểm tra độ cao như một biện pháp an toàn để nhiệt trong buồng sẽ không vượt quá giới hạn của nó. Một nhiệt độ cố định được đưa vào hệ thống điều khiển. Khi nhiệt độ trong buồng vượt quá nhiệt độ đặt trước, báo động sẽ kích hoạt.