CC BY
11Решетневскуе чтения. 2013
Измерительная головка для регистрации диаграммы «нагрузка-глубина внедрения шарового индентора» в разрезе. Основные части: 1 - шаровой индентор; 2 - динамометр с толкателем; 3 - адаптер; 4 - поддерживающая обойма; 5 - датчик перемещения; 6 - направляющий стержень; 7 - база отсчета перемещений
Библиографические ссылки
1. Руководящий документ. Инструкция по определению механических свойств металла оборудования атомных станций безобразцовыми методами по характеристикам твердости РД ЭО 0027-2005 / Федеральное агентство по атомной энергии. Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский государственный концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях» (ФГУП «Концерн «Росэнергоатом»).
2. Измерительная головка к твердомеру Бринелля для регистрации нагрузки и глубины вдавливания. Пат. на изобр. №:2320974 / Автономов Николай Николаевич, Тололо Александр Вячеславович. 27.03.2008.
References
1. Rukovodjashhij document. Instrukcija po opre-deleniju mehanicheskih svojstv metalla oborudovanija atomnyh stancij bezobrazcovymi metodami po harakter-istikam tverdosti RD JeO 0027-2005. Federal''noe agent-stvo po atomnoj jenergii. Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe predprijatie «Rossijskij gosudarstvennyj koncern po proizvodstvu jelektricheskoj i teplovoj jenergii na atomnyh stancijah» (FGUP «Koncern «Rosjenergoatom»).
2. Izmeritel'naja golovka k tverdomeru Brinellja dlja registracii nagruzki i glubiny vdavlivanija Patent na izo-bretenie №:2320974. Avtonomov Nikolaj Nikolaevich, Tololo Aleksandr Vjacheslavovich. 2008. 27 marta.
© Автономов Н. Н., Карпов Н. В., 2013
УДК 629.78.018
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ФАКТОРОВ НА АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ КОМПОНЕНТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В МАЛОГАБАРИТНЫХ ТЕРМОБАРОКАМЕРАХ
Т. Ю. Бобылев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Приводится анализ влияния различных факторов на возможность автоматического регулирования температурных процессов при тепловых испытаниях в малых термобарокамерах.
Тепловые испытания космического аппарата, ПИД-регулятор, система автоматического регулирования, термобарокамера.
THE INFLUENCE ANALYSIS OF LIMITING FACTORS ON TEMPERATURE AUTOMATIC CONTROL AT THERMAL TESTS OF SPACE VEHICLES COMPONENTS IN SMALL
THERMOVACUUM CHAMBERS
T. J. Bobylev
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia
Контроль и испытания ракетно-космической техники
The influence analysis of various factors on a capability of temperature automatic control processes is resulted at thermal tests in small thermovacuum chambers
Thermal tests of the space vehicle, the PID-regulator, the automatic control system, the thermovacuum chambers
Космический аппарат в режиме штатной эксплуатации подвергается множеству разнообразных физических воздействий, среди которых одно из самых сложных, с точки зрения как моделирования, так и тяжести последствий перерегулирования реакции КА на влияние такого фактора, - тепловое воздействие.
Штатным испытаниям может подвергаться как аппарат целиком, так и его компоненты.
Для выполнения задач испытаний на тепловое воздействие необходимо соблюдение теплофизиче-ских характеристик космической среды, для чего испытания проводятся в специальных наземных испытательных комплексах (НКИ), основой которых является термобарокамера (ТБК) [1].
Автоматическое регулирование температуры при тепловых испытаниях в крупногабаритных термобарокамерах выполняется частично по причине сложности контроля процесса инерции и перекрестного воздействия имитаторов тепловых потоков в масштабе целого КА, когда как в малогабаритных камерах, в основном с применением ПИД-регулирования, процесс в достаточной степени регулируем автоматически.
Комплекс НКИ для испытания малогабаритных компонентов КА включает:
• термобарокамеру (герметичная металлоконструкция);
• вакуумооткачную систему;
• испытательный стенд (прямоугольный стол, устанавливается внутри термобарокамеры);
• системы охлаждения: о воздухом;
о жидким азотом;
• систему нагрева (лампы накаливания);
• средства контроля и наблюдения (датчики температуры, вакуумметры и т. п.);
• криоэкран (опционально, на некоторых НКИ).
Испытания представляют собой последовательный
переход от одной крайней температуры к другой, с некоторой временной выдержкой у крайних значений. При проведении испытания в малой термобарокамере на испытательный стенд устанавливается испытываемое изделие, которым может быть малый компонент КА, на котором предварительно закрепляется датчик или небольшое количество датчиков температуры. Во время испытания изделие подвергается воздействию вакуума (10-5 Торр), а также системы нагрева - ламп накаливания и охлаждающего вещества, подаваемого по трубам, прикрепленным с тыльной стороны испытательного стенда [2].
В малогабаритных камерах испытываются различные элементы КА, среди подобных испытаний можно отметить, например, ресурсные испытания, целью которых является исследование длительного влияния на компоненты КА различных температур, термоста-тирование, термоциклирование, испытания на термостарение и прочие. Стандартным допуском темпера-
туры является значение в 3 °С, и превышение заданного значения недопустимо.
В НКИ небольшого объема для управления температурой используется система автоматического регулирования на основе ПИД-регулятора, поскольку практически всегда возможно построить систему отношений: один «вход» (нагреватель или группа нагревателей) - один «выход» (датчик или группа датчиков температуры). Для техпроцессов подобной структуры ПИД-регулирование показывает себя наилучшим образом, с учетом температурных допусков.
Естественным ограничением применения ПИД-регуляторов является внешнее возмущение, но единственным подобным воздействием при тепловых испытаниях в малогабаритных КА является реакция испытываемого компонента КА на воздействие вакуума и температуры. И поскольку данная статическая составляющая (условие испытаний) является в данном случае константой, то может не учитываться.
В ресурсных испытаниях, как и в некоторых других, сам объект испытания является активным, имитируя во время испытания свою штатную работу в составе КА. При таком режиме работы компонент КА сам является выделителем тепла, и ПИД-регу-лирование для такого вида испытания используется в ограниченном виде, подстраивается вручную под программу испытания.
Существенный диссонанс в процесс регулирования температуры вносит так называемое «гажение» определенных видов материалов и соединений, при нагреве которых выделяются летучие вещества. Подобные процессы могут привести к непредсказуемому и резкому изменению температуры, что может нарушить режим испытания. Статистика показывает, что данный вид возмущения в некоторых случаях значителен и должен учитываться. Облегчает ситуацию относительно небольшое количество изделий, подвергаемых подобным испытаниям. Дальнейшие исследования говорят о том, что в большинстве случаев «га-жение» после начала испытания начинает постепенно спадать, таким образом, позволяя проводить автоматически ту часть испытания, которая следует за «обезгаживанием».
Таким образом, тепловые испытания, проводимые в малогабаритных термобарокамерах, представляя собой упрощенный и более специфичный вариант тепловых испытаний, проводимых в НКИ большего размера на основе существующих средств автоматизации, практически полностью автоматизированы на основе построения систем автоматического регулирования. По результатам анализа можно сказать, что простейшая одноконтурная система автоматического регулирования на основе ПИД-регулятора вполне способна справится с 80 % видов и типов тепловых испытаний для НКИ рассматриваемого типа. Некоторым ограничением может являться материал и покрытие исследуемых образцов. Исследования показыва-
Решетневские чтения. 2013
ют, что пористые, окрашенные и прочие материалы, при нагреве которых выделяются летучие вещества, влияющие на теплообмен в НКИ, за редким исключением могут испытываться в малогабаритных ТБК наравне с прочими изделиями космической промышленности - практически автоматически.
Библиографические ссылки
1. Нусинов М. Д. Воздействие и моделирование космического вакуума. М. : Машиностроение, 1982. 176 с.
2. Руководство для конструкторов по обеспечению тепловых режимов / Э. И. Андреев, Н. А. Афанасьев,
В. М. Гуля, К. А. Коптелов. Красноярск-26 : НПО ПМ, 1991. 95 с.
References
1. Nusinov M. D. Vozdejstvie i modelirovanie kos-micheskogo vakuuma. M. : Mashinostroenie. 1982. 176 s.
2. Andreev Je. I. Rukovodstvo dlja konstruktorov po obespecheniju teplovyh rezhimov / Je. I. Andreev, N. A. Afanas'ev, V. M. Gulja, K. A. Koptelov. Krasnojarsk-26 : NPO PM, 1991. 95 s.
© Бобылев Т. Ю., 2013
УДК 621.3.019.3
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ОБЖИМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ И НАДЕЖНОСТИ
И. С. Васильев1, С. В. Ефремов1, С. Б. Сунцов1, В. С. Ким2
1 ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 Е-mail: [email protected] Национальный исследовательский Томский политехнический университет Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30. E-mail: [email protected]
Приведены результаты расчета переходного электрического сопротивления обжимных электрических соединений, которые находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Показано, что по механическим и электрическим характеристикам обжимные электрические соединители могут применяться в более жестких условиях. Обсуждаются начальные результаты ускоренного старения обжимных контактов. На основании данных дальнейшего экспериментального исследования обжимных контактов предложено создать полуэмпирическую модель, позволяющую прогнозировать поведение новых конструкций обжимных электрических контактов в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: обжимные электрические соединения, испытания, электрические и механические характеристики, надежность.
TESTING OF CRIMPED ELECTRIC CONNECTIONS FOR DETERMINATION OF THEIR PROPERTIES AND RELIABILITY
I. S. Vasil'ev1, S. V. Efremov1, S. B. Suntsov1, V. S. Kim2
1 JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. Е-mail: [email protected]
2Tomsk National Research Polytechnic University 30, Lenin Ау., Tomsk, 634050, Russia. E-mail: [email protected]
The article provides results of crimped electric connections' transient resistance calculations. Calculation results show good convergence with experimental data. It was demonstrated that mechanical and electrical performances of crimped connectors allow usage in tougher conditions. Primary results of crimped pins accelerated aging are discussed. On the basis of further experimental data concerning crimped pins, it is proposed to create a semiempirical model allowing to predict the behaviour of new crimped pin designs during operation.
Keywords: crimped electrical connections, tests, electrical and mechanical characteristics, reliability.
Космический аппарат (КА) состоит из множества систем. Одной из таких систем является бортовая кабельная сеть (БКС) КА, которая связывает оборудование КА, обеспечивая электропитание и обмен информацией. Обеспечение надежности БКС является важным фактором для надежного функционирования КА.
БКС состоит из множества элементов. Одним из таких элементов являются обжимные контакты соединителей и обжимные сростки. Внедрение в ОАО «ИСС» в начале 2000-х годов электрического монтажа методом обжима повысило эффективность изготовления БКС. Надежность обжимных соединений
