Виброиспытания изделий ракетно-космической техники Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательныхаппаратов

3. Bogatyi A., Akhmetzhanov R., Antropov N., Khartov S., Kozhevnikov V., Plokhikh A., Popov G., Grishin R. Development of Low Radio-Friquency Ion Thruster at Moscow Aviation Institute // 5th Russian-German Conference on Electric Propulsion and Their Application. 2014 .

4. Nigmatzyanov V. V., Khartov S. A., Sitnikov S. A. The influence of coil geometry and shape of discharge chamber on RIT parameters // 5th Russian-German

Conference on Electric Propulsion and Their Application. 2014.

5. Zigmund P. Raspy lenie tverdyh tel ionnoj bombardirovkoj (Atomization of the Solid Bodies by the Ion Bombardment) : T. I / рod red. R. M. Berisha / M. : Mir, 1984, p. 23-98.

© Ахметжанов Р. В., Богатый А. В., Дьяконов Г. А., Иванов А. В., Дронов П. А., 2014

УДК 629.7.018.4

ВИБРОИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Я. Ю. Бакулин, В. Ю. Журавлев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: [email protected], [email protected]

Рассмотрена методика проведения виброиспытаний изделий аэрокосмической промышленности. Изучена возможность применения вибростендов различной конфигурации, а также методы обработки полученных результатов испытаний.

Ключевые слова: виброиспытания, выбростенд, вибрация.

VIBROTESTS OF ROCKET AND SPACE TECHNOLOGY PRODUCTS Ya. Y. Bakulin, V. Yu. Zhuravlyov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected]

The methodology for conducting vibration testing of aerospace products is described. The possibility of using shakers of various configurations, as well as methods of treatment of the results of tests is studied.

Keywords: vibration tests, vibration measurement system, vibration.

Современные изделия ракетно-космической техники представляют собой сложную техническую систему, при проектировании которой необходимо учитывать множество действующих силовых факторов. Кроме того, требования к ограничению объемно-массовых характеристик всех элементов делают конструкции более упругими и податливыми к возмущающим воздействиям. В процессе работы элементы конструкций подвергаются воздействию нагрузок, возникающих на нестационарных переходных процессах при работе двигателей, отделении и трансформации конструкций. К особенно опасным и непредсказуемым последствиям могут привести колебания элементов конструкций. Вследствие этого встает необходимость экспериментального исследования этих процессов и разработки их математических моделей [1].

Масштаб влияния вибрационных процессов несложно оценить по последствиям, которые могут возникнуть: колебания различных форм ракетного двигателя, разрушение вращающегося на больших скоро-

стях турбонасосного агрегата, выход из строя систем автоматики и регулирования, нераскрытие солнечных батарей, потеря устойчивости космического аппарата.

Исследования динамики сложных механических систем, подвергающихся действию ударных и вибрационных нагрузок, особенно при создании и разработке новых образцов ракетно-космической техники являются одним из перспективных направлений прикладной механики, так как вопросы виброустойчивости исследованы не совсем полно.

Испытание на воздействие случайной вибрации представляет собой сложный вид испытания. Целью его является определение способности изделий, элементов и аппаратуры выдерживать воздействие случайной вибрации заданной степени жесткости, а также выявление возможных механических повреждений и/ или ухудшения заданных характеристик изделия для решения вопроса о пригодности образца. Во время испытания образец подвергают воздействию случайной вибрации с заданным уровнем в пределах широкой полосы частот. Вследствие сложной механиче-

Решетневскуе чтения. 2014

ской реакции образца и его крепления это испытание требует особой тщательности при его подготовке и проведении.

Испытания проводят на воздействие различных вибраций:

1) на воздействие синусоидальной вибрации;

2) на воздействие ударных нагрузок.

Целью испытаний на воздействие синусоидальной вибрации является выявление механических дефектов и/ или ухудшения заданных характеристик, а также сопоставление полученных результатов с требованиями соответствующей нормативно-технической документации для определения степени годности элементов, аппаратуры и других изделий к воздействию вибрации заданной степени жесткости. В некоторых случаях это испытание может быть использовано для определения конструктивной прочности образцов и/ или изучения их динамических характеристик. Кроме того, на основе степеней жесткости может быть проведена классификация элементов по различным категориям.[2]

Степень жесткости испытания определяют сочетанием следующих трех параметров: частотного диапазона, амплитуды вибрации и длительности воздействия вибрации (выраженной количеством циклов качания или временем).

Испытания на воздействие классического удара проводят для элементов, аппаратуры и других электротехнических изделий с целью определения их устойчивости к воздействию одиночных (ГОСТ 28213) и многократных (ГОСТ 28215) ударных нагрузок.

Целью испытаний по ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215 является определение механических дефектов и (или) ухудшения заданных характеристик, а также использование этой информации вместе с требованиями нормативно-технической документации для определения конструктивной прочности образцов или как средство контроля их качества.

Электродинамические вибростенды позволяют воспроизводить все формы сигналов, описанные в ГОСТ 28213. Параметры вибростенда определяют степень жесткости при испытаниях. Для проведения испытаний на электродинамическом вибростенде используется акселерометр для определения параметров воспроизводимой вибрации, анализатор спектра для измерения сигнала с акселерометра и управления вибростендом, программное обеспечение, позволяющее проводить испытания в автоматическом режиме по заданному профилю с непрерывным контролем всех параметров.

При выборе оборудования следует особое внимание обратить на значения воспроизводимых ускорения, скорости и перемещения, а также частотный диапазон не только самого вибростенда, но и акселерометра, и измерительной и задающей аппаратуры,

применяемой при испытаниях. Немаловажным параметром является максимальная масса загрузки вибростенда, поскольку испытание некоторых изделий требуется проводить в упаковке, вес которой иной раз соизмерим с весом самого прибора.

При проведении испытаний на удар образец всегда крепят к крепежному приспособлению или вибрационному столу испытательной установки.

При проведении испытаний на воздействие одиночного удара в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца должно быть приложено три последовательных удара, т. е. общее число ударов - 18.

При проведении испытаний образцов типа «элемент» на воздействие многократных ударов заданное число ударов должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца.

При проведении испытаний аппаратуры на воздействие многократных ударов заданное число ударов должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца. Если положение образца при монтаже или транспортировании известно и если при монтаже наиболее сильные удары воздействуют в одном направлении, то допускается прикладывать заданное количество ударов только в этом положении образца или направлении.

Таким образом, виброиспытания и испытания на удар позволяют исследовать всю номенклатуру потенциально возможных возмущающих воздействий как на отдельный элемент, так и на изделие в целом, начиная от транспортировочных нагрузок до нагрузок при монтаже, выведения на орбиту и многорежимных эксплуатационных.

Библиографические ссылки

1. Соустин Б. П., Тестоедов Н. А., Рудомёткин А. Г., Алькин А. В. Виброиспытания космических аппаратов. М. : Наука, 2000. 171 с.: ил.

2. Система управления вибростендами (вибрацией) [Электронный ресурс]. URL: http://zetlab.ru/ support/articles/suv/suv.php?gclid=CJWUm7O4gL8CFas Ncwod95oAPg (дата обращения: 09.09.2014).

References

1. Soustin B. P., Testoedov N. A, Rudomёtkin A. G., Alkino A. V., Vibration testing of spacecraft, Science, 2000. 171 р.: ill.

2. Shaker control system (vibration) [Electronic resource]. URL: http://zetlab.ru/support/articles/suv/suv. php?gclid=CJWUm7O4gL8CFasNcwod95oAPg (date of application: 09.09.2014).

© Бакулин Я. Ю., Журавлев В. Ю., 2014