CC BY
53<Тешетневс^ие чтения. 2016
AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. Maui, Hawaii. February 2004. URL: http://www.dept.aoe. vt.edu/~cdhall/papers/AAS04-122.pdf (accessed:
15.08.2016).
4. Gorelko M. G. [The simulator of behavior of large antennas in space] // Nauchno-tekhnicheskaya konferentsia molodykh spetsialistov OAO «Informatsionnyye sputnikovyye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetneva» [Scientific-technical conference of young specialists JSC "Information Satellite Systems" Academician M. F. Reshetnev"].
Zheleznogorsk, JSC "Information Satellite Systems" publ., 2011. P. 93-95. (In Russ.)
5. Sinitskiy D. E., Fedchenko D. A., [Problem Solving ground experimental development orientation and stabilization systems of spacecraft using simulators inverted type] // Aktual'nyye problemyy avyacyy i kosmonavtyky: materyalyy VIII Vseros. nauch.- prakt. konf. SibGAU. Krasnojarsk, 2012. № 8. P. 44-45. (In Russ.)
© TopenKO M. T., CHHHqKHH ,3,. E., ^e^neHKO ,3,. A., flepHOB C. A., MaTbrneHKO M. T., 2016
УДК 006.90.03
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИ КОНТРОЛЕ ВОЛНОВОДОВ ИЗ ПКМ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Л. Д. Евстигнеева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Показана важность метрологического обеспечения в ракетно-космической промышленности, дано понятие аддитивного производства, рассмотрены виды неразрушающего контроля волноводов, рассмотрено правило выбора средств измерений.
Ключевые слова: метрологическое обеспечение, аддитивные технологии, волновод, неразрушающий контроль, средство измерений.
METROLOGICAL SUPPORT IN CONTROLLING WAVEGUIDES MADE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS USING ADDITIVE TECHNOLOGIES
L. D. Evstigneeva
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article shows the importance of metrological support in the aerospace industry, giving the concept of additive manufacturing; it considers types of nondestructive control of waveguides, as well as the choice of measuring instruments.
Keywords: metrological support, additive technology, waveguide, nondestructive testing, measuring instrument.
Метрологическое обеспечение является важной составной частью при создании качественной и конкурентоспособной продукции любой отрасли, а важность в ракетно-космической промышленности и вовсе неоспорима, так как малейшая неточность может привести к тяжелейшим последствиям: экологической опасности, человеческим жертвам, а также огромным материальным убыткам. Взаимоотношения, возникающие на любом уровне в современных условиях, не представляются возможными без точных измерений и применения единых правил и норм, что, в свою очередь, повышает доверие потребителей и заказчиков к данной продукции.
Основным направлением совершенствования производства, а значит, и повышения качества продукции, является модернизация известных и создание новых технологических процессов, таким образом,
следует рассматривать производство волноводов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) с применением аддитивных технологий, которые в настоящее время активно внедряются в авиационно-косми-ческую промышленность.
Аддитивное производство (англ. additive manufacturing) представляет собой класс перспективных технологий производства деталей сложной формы по трехмерной компьютерной модели путем последовательного нанесения материала (как правило, послойного).
Уникальные возможности аддитивного производства обеспечивают не только повышение коэффициента использования материалов и высокую точность размеров, но и сокращение производственных издержек, длительности производственного цикла и др. [1].
:Контроль и испытания ракетно-космической техники
При создании волноводов из ПКМ с применением аддитивных технологий важной частью метрологического обеспечения является неразрушающий контроль (НК) на наличие дефектов. В результате анализа и оценки эффективности существующих методов не-разрушающего контроля установлено, что наиболее эффективными при НК композитов (волноводов из ПКМ) являются следующие:
- низкочастотный ультразвуковой импульсный (данный метод НК основан на регистрации времени прохождения ультразвукового импульса через изделие. Средством измерений (СИ) данного вида контроля является низкочастотный ультразвуковой дефектоскоп УСД-60Н, позволяющий не только выявить дефекты, но и определить незначительные изменения в структуре изделия [2]);
- радиационный (одним из наиболее перспективных методов данного контроля является радиационная (рентгеновская) компьютерная томография. СИ данного вида контроля является вычислительный томограф ВТ-600ХА. Принцип работы томографа основан на реконструкции и визуализации внутренней структуры тонких слоев контролируемого изделия посредством совместной вычислительной обработки набора теневых проекций, полученного при рентгеновском просвечивании объекта контроля в различных направлениях);
- инфракрасный оптический (вид теплового НК с использованием инфракрасной техники (тепловизор или пирометр [3]);
- теплометрический (метод НК, основанный на регистрации теплового потока либо величин, его определяющих. СИ данного вида контроля является, например, установка теплометрическая РГ-ПТП.01);
- электрический (НК, основанный на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с объектом контроля или возникающего в объекте контроля в результате внешнего воздействия).
Указанные методы контроля можно использовать как индивидуально, так и в комплексе. Наиболее эффективным комплексом может быть совокупность низкочастотного ультразвукового и радиоволнового методов или низкочастотного ультразвукового и электрического методов [4].
При применении НК целесообразно руководствоваться ГОСТ Р 56787-2015 «Композиты полимерные. Неразрушающий контроль», в котором подробно рассмотрены методы данного вида контроля.
Одной из основных задач метрологического обеспечения подготовки производства является установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и требуемой точности их измерения. Номенклатура показателей качества процессов должна, во-первых, соответствовать нормативным документам, регламентам, требованиям контракта и т. п. Во-вторых - должна быть необходимой и достаточной для последующего анализа и обобщения данных с целью принятия тактических и стратегических решений по корректированию, предупреждению, улучшению производственных процессов. Это очень важный момент: при оптимизации процедур контроля и испы-
таний параметров процессов можно значительно повысить эффективность работы организации [5].
Волноводы являются волноведущими каналами и служат для передачи энергии от генератора к приемнику. Для того чтобы электрические характеристики отвечали необходимым требованиям, следует при изготовлении волноводных каналов соблюдать геометрические размеры, учитывая допуск на отклонение (определяется стандартом) и шероховатость внутренней токопроводящей поверхности Ra не более 0,2 мкм. Поэтому важной задачей является обеспечение контроля данных параметров средствами измерений требуемой точности.
Выбор СИ связан со множеством факторов, характеризующих метрологические характеристики СИ, конструктивно-технологические особенности измеряемых величин, разнообразных организационных, технических и экономических факторов и т. д. По метрологическим характеристикам выбираемыми параметрами СИ являются предел допускаемой погрешности измерения, а также цена деления шкалы СИ [6]. Найдем предел допускаемой погрешности измерения внутреннего канала волновода размером 5,2x2,6 мм по ГОСТ 8.051-81 «Государственная система обеспечения единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм» для того, чтобы правильно подобрать СИ. В результате было определено, что для данного измерения подойдет СИ с погрешностью не более 3 мкм. Подберем для измерения внутреннего канала волновода микрометрический нутромер Holtest (Mitutoyo) серии 368 с диапазоном измерения от 2,5 до 3 мм и от 5 до 6 мм, имеющий цену деления шкалы 0,001 мм и погрешность измерения 2 мкм.
Подводя итог, необходимо отметить, что в комплекс мероприятий по МО производства волноводов из ПКМ с применением аддитивных технологий на предприятии также должны входить работы по метрологическому контролю и надзору. Метрологическое обеспечение должно сопровождать каждый этап жизненного цикла изделия.
Библиографические ссылки
1. Федеральный справочник [Электронный ресурс]. URL: http://federalbook.ru/files/OPK/ Soderjanie/OPK-ll/ni/Mihaylov.pdf (дата обращения 14.09.2016).
2. Научно-технический центр «Эксперт» [Электронный ресурс]. URL: http://www.ntcexpert.ru/ uc/ultrazvukovoi-defectoscop (дата обращения 15.09.2016).
3. Нестерук Д. А., Вавилов В. П. Тепловой контроль и диагностика : учеб. пособие. Томск : ТПУ, 2007. 104 с.
4. Воробей В. В. Контроль качества изготовления и технология ремонта композиционных конструкций. Новосибирск : Наука, 2006. 190 с.
5. Кириллов В. И., Астафьева Л. Е. Метрологическое обеспечение : учеб.-метод. пособие. М. : БГУИР, 2006. 80 с.
6. Аристов А. И. Основы метрологии, стандартизации и сертификации : учеб. пособие. М. : МАДИ, 2013. 200 с.
Решетневские чтения. 2016
References
1. Federal Handbook. Available at: http://federalbook.ru/files/OPK/Soderjanie/OPK-11/rn/ Mihaylov.pdf (accessed 14.09.2016).
2. Scientific-technical center "Expert". Available at: http://www.ntcexpert.ru/uc/ultrazvukovoi-defectoscop (accessed 15.09.2016).
3. Nesteruk D. A., Vavilov V. P. Teplovoy kontrol' i diagnostika [Thermal control and diagnostics]. Tomsk, TPU publ., 2007, 104 p.
4. Vorobey V. V. Kontrol' kachestva izgotovleniya i tehnologiya remonta kompozicionnyh konstrukciy [The
quality control of manufacturing and repair technology for composite structures]. Novosibirsk : Nauka publ., 2006. 190 p.
5. Kirillov V. I., Astafieva L. E. Metrologicheskoe obespechenie [Metrological support]. Moscow : BGUIR publ., 2006. 80 p.
6. Aristov A. I. Osnovy metrologii, standartizacii i certificacii [Fundamentals of Metrology, standardization and certification]. Moscow : MADI publ., 2013. 200 p.
© Евстигнеева Л. Д., 2016
УДК 621.325
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ БАЛАНСИРОВОЧНОГО СТЕНДА С ГАЗОВЫМИ ОПОРАМИ
А. В. Ключников, М. Д. Шагимуратов, С. В. Шалашов
Российский федеральный ядерный центр - всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина Российская федерация, 456770, г. Снежинск, ул. Васильева, 13 E-mail: [email protected]
Рассмотрены вопросы снижения чувствительности измерительной системы к помехам индустриального характера и обеспечения точности измерений сигналов дисбалансов в процессе уравновешивания летающей модели в динамическом режиме на балансировочном стенде с газостатическими подшипниками.
Ключевые слова: ротор, динамический балансировочный стенд, дисбаланс, датчик, измерительный сигнал, помеха, фильтрация, рабочая частота вращения.
METHODS TO INCREASE PROTECTION OF MEASURING SYSTEM OF COUNTERBALANCING STAND WITH GAS BEARINGS FROM HINDRANCES
A. V. Klyuchnikov, M. D. Shagimuratov, S. V. Shalashov
Russian federal nuclear centre - all-russia research institute of technical physics Named after academician E. I. Zababakhin 13, Vassilyeva street, Snezhinsk, 456770, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article considers a problem of slowing down a measuring system sensitivity to the industrial hindrances and of ensuring the accuracy in measurements of signal unbalances during a flying model balancing in a dynamic mode on the gas (static) bearing balancing stand.
Keywords: rotor, dynamic balancing stand, misbalance, sensor, measuring signal, hindrance, filtering, operating frequency of rotation.
Повышение точности балансировки летающей модели (ЛМ) после её изготовления и сборки, сокращение времени проведения балансировочных работ требует применения методов и средств динамической балансировки [1; 2]. В случае балансировки ЛМ, корпус которой, например, выполнен в виде длинномерного тонкостенного конуса, как правило, требуется создавать специализированный балансировочный станок (балансировочный стенд), реализуя известный принцип «станок к ротору». При этом опоры такого стенда должны позволять передавать к измерительному устройству с помощью датчиковой аппаратуры
информацию о дисбалансах контролируемой ЛМ, а измерения требуется выполнять при низких частотах вращения, исключающих возможные деформации корпуса. Для проведения бесконтактной балансировки разрабатывают и используют специализированные балансировочные стенды с газовыми опорами.
В низкочастотном вертикальном динамическом балансировочном стенде, спроектированном для проведения прецизионной бесконтактной балансировки длинномерных тонкостенных конических ЛМ, опоры выполнены в виде двух жёстких конических газостатических подшипников (ГСП), соосно закрепленных
