CC BY
16Проектирование и производство летательнъхаппаратов, космические исследования и проекты
A. V. Babenko, N. T. Kargin
Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University), Russia, Samara
DESIGN OF PROTECTION OF SPACE VEHICLES FROM METEORIC AND TECHNOGENIC INFLUENCE
The vacuum shield thermal insulation, in which lead foil is established, is used for protection against meteoric and technogenic influence. Such design can protect a casing of space vehicle from influence of particles weighting up to 0,02 gram.
© Ea6eHKO A. B., KapruH H. T., 2010
УДК 621.9.06
Л. А. Бабкина, Л. В. Шумкова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДОВ
Рассматриваются вопросы трехмерного моделирования элементов трубопроводов летательных аппаратов, имеющих сложную пространственную конструкцию.
Трубопроводы являются распространенными и ответственными элементами разнообразных конструкций, в том числе летательных аппаратов (ЛА). Проектирование конструкций ЛА связано с жесткими весовыми ограничениями, что обусловливает плотную компоновку, сложную пространственную разводку трубопроводов и применение тонкостенных труб. Трубопровод - сложная пространственно изогнутая оболочечно-стержневая конструкция, криволинейные участки которой имеют разные радиусы и углы гиба [1].
Трубопроводы имеют сложную конфигурацию, поэтому их проектирование весьма трудоемко и требует значительных затрат времени, сил и средств. Для автоматизированного проектирования трубопроводов в пакете трехмерного твердотельного моделирования SolidWorks предусмотрен специальный модуль -SolidWorks Routing. Он включает библиотеку стандартных изделий, которая содержит более 1700 стандартизованных деталей и узлов с различными вариантами исполнения. Библиотеку можно пополнять (предусмотрена возможность создания пользова-тельских библиотек элементов или добавления их в стандартную).
При моделировании трубопровода в сборке создается специальный тип узла. Направление трубопровода моделируется путем создания трехмерного эскиза осевой линии маршрута трубопровода. Для создания и изменения конфигураций маршрутных компонентов используется таблица параметров. Деталь трубы содержит конфигурацию для каждого типа и размера
имеющихся комплектующих. При создании и редактировании маршрута автоматически генерируется новая конфигурация для каждого уникального отрезка трубопровода. Конфигурации сохраняются в новой детали трубы, исходная деталь трубы в папке библиотеки не изменяется. Там, где имеются сгибы в траектории, автоматически добавляются компоненты колена. Можно добавить в маршрут различные типы соединительных частей, такие как фланцы, Т-образные трубы, крестовины и переходные патрубки. Компоненты соединительных частей должны иметь конфигурации, соответствующие размерам труб. В SolidWorks Routing можно проектировать как типовые, так и гнутые или гибкие трубопроводы. Гнутые элементы могут стыковаться с прямыми или другими гнутыми трубами в любом порядке и в любом сочетании как с использованием трубопроводной арматуры, так и с помощью сварки.
На базе смоделированных в SolidWorks Routing геометрических моделей можно проводить инженерные расчеты трубопроводов в пакетах COSMOSWorks и COSMOSFloWork, что отвечает задаче ускорения разработки и освоения новой техники, способствует повышению качества проектно-конструкторских работ.
Библиографическая ссылка
1. Тарасов В. А., Кашуба Л. А. Теоретические основы технологии ракетостроения. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006.
Решетневские чтения
L. A. Babkina, L. V. Shumkova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
3D-MODELLING OF PIPELINES ELEMENTS
Questions of 3D-modeling of spacecraft pipelines elements having a difficult space design are considered.
© Бабкина Л. А., Шумкова Л. В., 2010
УДК 629.78.002.3
Е. В. Вахтеев, А. В. Гирн, А. Е. Михеев, И. В. Евкин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
НАНЕСЕНИЕ МДО-ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЕВУЮ ФОЛЬГУ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Проведено нанесение защитного покрытия микродуговым оксидированием на алюминиевую фольгу марки АД, отработаны режимы получения защитного покрытия из оксида алюминия. Проведены тестовые испытания образцов покрытия на воздействие плазменных струй стационарного плазменного двигателя космического аппарата.
Для увеличения срока службы и корректировки орбиты современные космические аппараты (КА) оснащаются стационарными плазменными двигателями (СПД). Основное достоинство плазменного двигателя -долговременное функционирование при относительно небольшом расходе рабочего тела. Поэтому они используются для корректировки спутниковых орбит. При всех плюсах применения данного типа двигателей, в ходе их эксплуатации выявляются некоторые отрицательные моменты, к которым относится воздействие продуктов горения рабочего тела на материалы конструкции КА.
В наибольшей степени дестабилизирующее воздействие плазменных струй СПД оказывает влияние на материалы поверхностей солнечных батарей -прежде всего штанги и корневого каркаса. Предварительная оценка эрозионно-загрязняющего воздействия плазмы, генерируемой стационарными плазменными двигателями, на поверхности платформы «Экс-пресс-1000Н» показала, что данное воздействие может оказать существенное дестабилизирующее воздействие на функционирование платформы [1].
В качестве решения проблемы эрозии элементов КА вследствие воздействия плазмы СПД предлагается на внешних поверхностях элементов применять материалы с высокой стойкостью к воздействию направленного потока ионов ксенона.
В работе предлагается защищать элементы конструкции КА, попадающие под действие плазмы СПД, тонкой (до 100 мкм) алюминиевой фольгой с антиэрозионным покрытием толщиной свыше 30 мкм, что приемлемо по весовым характеристикам. К веществам, обладающим наибольшей стойкостью к воздействию струи плазмы инертных газов (аргона, ксенона), относятся оксиды, в частности А12О3, для нанесения которого предлагается использовать метод микродугового оксидирования (МДО).
Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены образцы защитного покрытия МДО. Изготовление образцов проводилось на установке МДО-3, источник питания которой позволяет осуществлять независимую регулировку анодной и катодной составляющих тока и одновременно стабилизировать средние величины этих токов, что существенно упрощает проведение процесса МДО и ведет к улучшению качества получаемых покрытий.
В качестве подложки использовались образцы фольги АД ГОСТ 4784-74 размерами 160x130 мм и толщиной 100 мкм. Микродуговое оксидирование образцов проводилось в слабощелочных водных электролитах следующих составов: №2 1 - №ОИ (5 г/л) + + Na2SiOз (10 г/л); №> 2 - КОН (5 г/л) + Na2SiOз (10 г/л). Толщину покрытий контролировали толщиномером ТТ260 и на поперечных шлифах при помощи оптического микроскопа. Микроструктуру защитного покрытия нанесенного МДО изучали с использованием металлографического исследовательского комплекса SIAM на базе оптического микроскопа ЛабоМет И2.
Металлографический анализ показал, что покрытие состоит из двух слоев:
1) внешнего пористого слоя, состоящего из смеси оксидов А12О3 + SiO2;
2) твердого слоя, примыкающего к металлу и содержащего преимущественно оксид алюминия двух модификаций: у-А12Оз и а-А12Оз.
Результаты исследований по оптимизации технологических параметров приведены на рисунке.
Были проведены испытания защитных покрытий на стойкость к воздействию плазмы. После воздействия плазмы у образцов алюминиевой фольги с микродуговым оксидированием поверхности внешний вид остался без изменений. Измерение толщины защитных покрытий производилось контактным способом с использованием многооборотного индикатора. В процессе воздействия плазмы толщина фольги уменьшилась на 3 мкм.
