CC BY
11Механика специальных систем
УДК 629.78.05
В. И. У саков
ФГУП «Центральное конструкторское бюро «Геофизика», Россия, Красноярск
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕХАНИЗМОВ ПРИВОДОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Программа работ по обеспечению работоспособности механизмов приводов космических аппаратов рассматривается как система параллельных процессов создания механизмов приводов с заданными свойствами, строящаяся на основе анализа доступного информационно-технологического пространства.
Проблема обеспечения длительных сроков активного существования (САС) космических аппаратов (КА) является, наряду с другими, проблемой обеспечения работоспособности их механизмов приводов (МП). Понимая под работоспособностью не только способность МП передавать крутящий момент, но и сохранять требуемую точность отработки перемещений, наряду с определением оптимальных значений параметров исходной геометрии элементов конструкции, важнейшей задачей становится минимизация изменения геометрии элементов кинематических пар МП в процессе эксплуатации. Учитывая, что трибо-технические основания обеспечения длительной работоспособности кинематических пар МП, в том числе в открытом космосе проработаны до уровня инструментария оптимального проектирования лишь для частных задач, необходимо выполнить комплексные исследования с позиций формализации процессов деградации элементов кинематических пар МП КА, учитывая геометро-кинематические параметры, мате-риаловедческие аспекты, характер силового взаимодействия и построения на этой основе системы получения заданных эксплуатационных характеристик.
Очевидно, комплекс проблем, возникающий при решении такой задачи, требует построения ряда параллельных процессов при определенности каждого принятого направления работ. В свою очередь, это предполагает формирование кластеров подзадач, адекватно отражающих содержание основных направлений исследований, последовательность работ и достижимые сроки получения результата.
В этой связи целесообразно выделить:
- информационно-аналитическую и экономическую составляющие проблемы;
- выбор базовых объектов и процессов, отражающих как накопленный опыт, так и реальные возможности достижения результата в установленные (приемлемые) сроки;
- формирование системы моделей как инструмента преобразования исходного образа проектируемого механизма в законченный проект с полным определением проектных параметров;
- увязку системы моделей с доступной технологической базой;
- построение системы управления проектом создания высокоточного МП, требуемого ресурса, минимальных массы и габаритов и приемлемой стоимости, адаптированной к бизнес-процессу изготовителя.
В качестве предпосылок успешной реализации поставленной задачи можно рассмотреть следующее.
Комплекс исследований по оценке характера взаимодействия зубьев внешнего и внутреннего зацеплений зубчатых передач, колеса которых нарезаются стандартным инструментом на типовом оборудовании, проведенных в КГТУ (СФУ) в период с 1975 г., позволил дополнить теорию зацепления в приложениях к задачам обеспечения качества передач, включая волновые зубчатые передачи (ВЗП) на этапе проектирования. Дальнейшее развитие этой теории связано с определением критериев и формированием их системы с учетом комплекса ограничений при выборе проектных параметров, оптимальных по условиям эксплуатации (при определенных прочих факторах или параметрах, например, таких как материал каждого из элементов кинематических пар и его состояние).
Имея принципиальную возможность проектировать зубчатую передачу по условиям передачи максимальной нагрузки в заданной области линии зацепления, можно перейти к решению задачи назначения этой области исходя из условия минимизации износа поверхностей трения. Отправной точкой этой работы могут быть полученные в КГТУ результаты обеспечения работоспособности ВЗП в высоком вакууме, основанные на фундаментальных представлениях о развитии процессов схватывания контактирующих поверхностей. Исключение «выстоя» зубьев под нагрузкой - один из найденных и сравнительно легко реализуемых инструментов повышения работоспособности кинематических пар в открытом космосе. Развитие этого направления связано с оптимизацией параметров задания области передачи максимальной нагрузки.
«Выстой» без нагрузки, а также момент «страги-вания», или изменения направления движения, предполагают необходимость исключения или минимизации схватывания и в эти моменты функционирования МП, что связано с необходимостью проведения ком -плекса работ (или заимствования результатов) как по оптимизации выбора материалов, так и методов упрочнения, включая износостойкие покрытия.
Минимизация временных и материальных затрат как важнейший инструмент обеспечения эффективности проекта может быть достигнута при использовании доступных, но и достаточно эффективных технологий и не только изготовления, но и подготовки изделия к эксплуатации. Одно из решений в этом на-
Решетневскце чтения
правлении, развиваемое в настоящее время СФУ совместно с ФГУП «ЦКБ «Геофизика» - использование высокопроизводительных способов формообразования зубьев, геометрия которых определена условиям эксплуатации передачи с последующей приработкой (прикаткой) при контролируемых режимах.
Рассмотренные аспекты, входящие в систему параллельных процессов создания МП с заданными свойствами, требуют согласованных действий по каждому из них на основе анализа доступного инфор-
мационно-технологического пространства, наличия временных и материальных ресурсов и возможности привлечения инвестиций.
Построение конкретной цепочки шагов по каждому из рассмотренных взаимосвязанных направлений требует их увязки с бизнес-процессом производителя, что позволит сформировать адаптированные к реальным условиям подпрограммы работ применительно к каждому из аспектов обеспечения длительного (15 и более лет) САС изделия на орбите.
V. I. Usakov
FSUE «Central Design Bureau «Geophysica», Russia, Krasnoyarsk
OPERABILITY ASSURANCE OF MECHANISM DRIVE SPACECRAFT
The program of works to ensure efficiency mechanisms drive the spacecraft viewed as a system of parallel processes drive mechanisms with desirable properties, being constructed on the basis of analysis of available information technology space.
© Усаков В. H., 2011
УДК 504.064.3:534.83; 504.064.3:537.212
С. М. Шевцов, С. П. Ереско, А. С. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ
Представлена система температурного контроля объектов на основе цифрового датчика температуры при диапазоне измеряемых температур от -55 до +125 °С и возможности подключить несколько датчиков на один канал данных.
В промышленности для измерения температуры объектов технологического процесса используют термосопротивления. Изготавливают чувствительные элементы термосопротивления из чистых металлов: платины, меди, никеля, железа, кроме того используют металлы - полупроводники.
Достоинствами тепловых сопротивлений являются небольшие габариты, малая инерционность. Однако они имеют и существенные недостатки:
1) нелинейный характер зависимости сопротивления от температуры;
2) отсутствие воспроизводимости состава и гра-дуировочной характеристики, что исключает взаимозаменяемость отдельных термосопротивлений данного типа. Это приводит к выпуску термосопротивлений с индивидуальной градуировкой.
Эталонные термосопротивления предназначены для воспроизведения и передачи шкалы. Технические термосопротивления в зависимости от назначения и конструкции делятся на погружаемые, поверхностные и комнатные; защищенные и не защищенные от действия агрессивной среды; стационарные и переносные.
Авторами предлагается система измерения температуры на основе цифрового датчика измерения температуры, состоящая из датчика измерения температуры, адаптера и персонального компьютера.
Основным компонентом системы является датчик температуры производства фирмы Dallas DS1820. Датчик - это цифровой термометр, показывающий измеренную температуру 9-битным числом. Передача данных осуществляется по одному проводу и двум проводам питания.
Диапазон измеряемой температуры составляет от -55 до +125 °С при этом при измерении температуры от 0 до +70 °С погрешность составляет ±0,5 С, в диапазоне от - 55 до 0 °С погрешность составляет +5, -1 °С, при температуре от 70 до 85 °С погрешность составляет ±1 °С, от 85 до 125 °С погрешность - +1, -3 °С (рис. 1).
Адаптер представляет собой электронную плату, которая позволяет передать двоичный цифровой код от датчика температуры на COM-порт компьютера.
Сигнал от датчика температуры через адаптер поступает на COM-порт компьютера в программу Termogid. Программа отображает информацию о те-
