авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

«Фонд поддержки творческих инициатив студентов Посвящается 75-летию МАИ и 100-летию со дня рождения А.И.Микояна ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ И ...»

-- [ Страница 5 ] --

При этом в кортеж включаются только те технологические переходы, у которых технологическая оснастка и технологическая база одинаковы. Еще на стадии генерации отбрасываются варианты последовательностей кортежей тех нологических переходов с наихудшими показателями концентрации техноло гических операций. После генерации последовательностей отбрасываются по следовательности, которые не удовлетворяют конструкторским требованиям и с большим количеством поверхностей, используемых как базовые. В результате формируются все возможные рациональные последовательности кортежей тех нологических переходов, из которых в дальнейшем выбираются оптимальные.

Разработанная информационная система построена по архитектуре кли ент-сервер. На стороне клиента находится средства обработки данных и визу ального отображения полученных результатов, а на стороне сервера размеща ется база данных системы. Клиентское приложение реализовано на языке Ob ject Pascal с помощью среды разработки Borland Delphi 7.0. В качестве сервера выступает СУБД Microsoft SQL Server 2000.

В базе данных хранится информация о технологическом оборудовании, используемом в производственной системе, номенклатуре производимых изде лий, заготовках и сформированных последовательностях технологических пе реходов.

Разработанная информационная система позволяет формировать вариан ты последовательностей кортежей технологических переходов, пригодных для дальнейшего синтеза технологических операций механообработки и многоно менклатурных маршрутных технологических процессов в системах автомати зированного проектирования технологических процессов и автоматизирован ных системах технологической подготовки производства. Формирование по следовательностей технологических переходов производится на основе кон цепции гибких технологических процессов, что позволяет учесть при разработ ке технологических процессов особенности конкретной производственной сис темы, а следовательно, ведет к снижению затрат на производство деталей, по вышению эффективности использования технологического оборудования, спо собствует повышению надежности производства в целом за счет многовари антной реализации ТП.

Создание динамических автоматизированных систем технологической подготовки производства с использованием реализованной информационной системы, позволяющих оперативно реагировать на изменение производствен ной ситуации, является новым направлением в методике проектирования мар шрутных технологических процессов и позволяет на основе формализованного описания технологии разработки ТП автоматизировать процесс проектирова ния.

Библиографический список 1. Бауман В.А. Влияние технологической наследственности на качество поверхности после обработки ПДД. – Брянск, 1972.

2. Бочкарев П.Ю. Проектирование маршрутов многономенклатурных технологических про цессов механообработки. – Саратов: СГТУ, 1996.

3. Бочкарев П.Ю., Кочедаев А.В., Пластинкин А.В. Архитектура программно-информацион ного комплекса планирования технологических процессов механообработки // Автомати зация и управление в машино- и приборостроении: Межвуз. науч. сб. – Саратов: СГТУ, 2002. С. 18-22.

4. Королев А.В., Бочкарев П.Ю. Исследование эффективности использования альтернатив ных операции в технологическом процессе для ГПС // Проблемы автоматизации техноло гических процессов в машиностроении: Тез. докл. научно-практ. конф. – Волгоград:

ВПИ, 1989.

А.А. Серебряков, В.А. Тимирязев МГТУ «Станкин»

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ДОКУМЕНТООБОРОТА В РАМКАХ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИЕЙ Одной из задач, решаемых с помощью компьютерных технологий, явля ется автоматизация управления и подготовки технической документации (ТД), которая делится на конструкторскую и технологическую. Это позволяет пред приятию сократить время и экономические затраты на разработку нового изде лия, а следовательно, более гибко реагировать на требования рынка и макси мально быстро корректировать производственные приоритеты в соответствии с конкретными нуждами заказчика.

При автоматизации подготовки производства следует решить ряд органи зационных вопросов:

выбор программного продукта для оформления конструкторской докумен тации;

выбор программного продукта для оформления технологической докумен тации;

организация хранения наработанных данных;

автоматизация процесса согласования документов.

Эти вопросы помогает решить система управления технической докумен тацией (СУТД). Важным моментом при выборе системы является возможность интеграции с ней программ, используемых при оформлении технической доку ментации.

Данные системы позволяют пользователям хранить, управлять и совме стно использовать информацию, относящуюся к некоторому конструкторскому проекту. Среди отечественных производителей можно выделить следующие продукты: T-Flex DOC’s (ТопСистемы);

Лоцман (Аскон).

На предприятии ОАО «ТЕПЛОПРИБОР» внедряется комплекс про граммных продуктов ЗАО «ТопСистемы», где в качестве СУТД выступает T-Flex DOC’s.

Система T-Flex DOC’s полностью интегрирована с пакетами T-FLEX CAD, предназначенными для автоматизации проектирования изделий. Техно логия T-FLEX позволяет осуществлять технологическую подготовку производ ства. Использование связки этих пакетов предоставляет возможность построе ния комплексной системы сквозного проектирования. T-Flex DOC’s реализован на базе стандартного промышленного SQL Сервера, что позволяет организовать работу как в пределах одного компьютера, так и в локальной сети.

В T-Flex DOC’s хранилище документов может быть организовано совер шенно произвольно. Система позволяет создавать архивы и папки с документа ми в любой иерархии, не накладывая никаких ограничений ни на их количест во, ни на глубину вложения. Таким образом, была создана структура электрон ного хранилища, дублирующего и дополняющего бумажный архив (рис. 1).

Хранение наработанной информации производится централизованно, что позволяет работнику предприятия пользоваться ей, находясь на любом рабочем месте. Также очень важно, что при работе под управлением данной СУТД мож но организовать справочники материалов и другой информации, используемой при проектировании, например архива стандартных элементов, ограничитель ных перечней и т.д. Эти данные могут быть применены в программах, интегри рованных с системой.

Автоматизация процесса согласования документов реализуется в T-Flex DOC’s с помощью – механизма маршрутизации, позволяющего автоматизиро вать контроль над ходом всех традиционных цепочек работы над документом.

Кроме этого, система T-Flex DOC’s предоставляет в распоряжение пользовате ля средства настройки механизма назначения доступа.

Есть несколько подходов по созданию механизма маршрутизации на предприятии.

1. Создается общий маршрут, учитывающий всех возможных пользовате лей, согласование которых может потребовать документ, входящий в техниче скую документацию.

2. Маршрут состоит из двух составляющих:

основной маршрут - запускается на уровне руководителей предприятия, подразделений, бюро, рабочих групп и т.д.;

подмаршрут - запускается внутри бюро, группы и т.д.

Рис.1. Электронный архив, организованный в T-Flex DOC’s на предприятии ОАО «Теплоприбор»

При использовании маршрутов в процессе согласования документов на каждый этап назначается свой исполнитель или исполнители, которые наделя ются правами, необходимыми для выполнения производственного задания. На пример: технолог – правом просмотра чертежей конструктора, возможностью создания технологического процесса и простановкой подписи в графе «Разра ботал» и т.д.;

руководитель бюро – правом на выдачу технического задания, на значение исполнителя на этапы маршрута, аннотацию проверяемых чертежей и простановку подписи «Утверждаю» и т.д.

Для организации процесса хранения информации, т.е. электронного архи ва, в T-Flex DOC’s предусмотрены стадии объектов, находясь на которых доку мент приобретает дополнительные свойства (например: стадия хранения за прещает редактирование объектов, без зарегистрированного на это изменения;

стадия проверки требует от исполнителя утверждающей или отказывающей подписи, не допускает редактирования и изменения состава вложенных доку ментов). Проставлять стадию можно как в автоматизированном режиме (в зави симости от этапа маршрута), так и в ручном, т.е. по желанию пользователя.

Особенностью маршрутизации является то, что вышестоящий начальник может проверить, на каком этапе находится выполнение производственного за дания нижестоящих работников, просмотреть наработки и в случае необходи мости самостоятельно оценить обоснованность невыполнения плана работ на конкретном этапе проектирования.

Автоматизация процесса согласования документов на ОАО «ТЕПЛО ПРИБОР» находится в процессе тестирования. Для этого создаются все вариан ты маршрутов в соответствии с разделением, описанным выше, т.е. общие, ос новные маршруты и подмаршруты для каждого подразделения, принимающего участие в процессе создания технической документации. При этом, независимо от назначаемого в будущем исполнителя, этапы наделяются необходимыми правами.

Рис. 2. Подмаршрут для конструкторского бюро спецтехнологической оснастки и штампов Рассмотрим подробнее организацию технологического документооборо та. К нему относятся следующие направления работ [Л]:

обеспечение технологичности конструкции изделия;

разработка технологических процессов;

проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

управление процессом технологической подготовки производства изделия.

В соответствии с этим разделением был создан подмаршрут, для конст рукторского бюро спецтехнологической оснастки и штампов отдела главного технолога (рис. 2). Этот маршрут показывает этапы, которые проходит доку мент до его отправки в ОНТД для проверки на соответствие ГОСТ:

постановка задачи;

утверждение;

регистрация;

разработка;

утверждение;

сдача в ОНТД.

Таким образом, можно выделить следующие положительные моменты от внедрения СУТП T-Flex DOC’s.

1. Создание единой справочной системы в рамках предприятия.

2. Организация централизованного хранилища.

3. Ускорение процесса согласования документов, за счет использования меха низма маршрутизации.

4. Организация прав доступа к наработанной информации.

5. Использование информации в комплексе с интегрированными с ней про граммными продуктами.

Библиографический список ГОСТ 14.004 – 74. Единая система подготовки производства. Терминология. Основные по ложения. Термины и определения основных понятий.

Е.В. Гусев МГТУ «СТАНКИН»

РСК «МиГ»

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА АКТИВНОМ УГЛЕ В ходе экспериментальных исследований, проведённых на ФГУП РСК «МиГ», был изучен процесс сорбции растворённых органических загрязнений на активном угле. Результаты исследований показали возможность снижения концентрации органических загрязнений на стадии доочистки сточных вод по ХПК на 84-90%. Методика адаптирована для оценки качества сточных вод, за грязнённых нефтепродуктами (преимущественно СОТС), на машинострои тельном предприятии в цехах механообработки.

Эффективным методом доочистки сточных вод от растворённых органи ческих загрязнений, в том числе биохимически неокисляемых, является сорб ция на активном угле. Этот метод даёт возможность на стадии доочистки сточ ных вод снизить концентрацию органических загрязнений на 90-99% [1].

Сорбция органических загрязнений на активных углях применяется как завершающая стадия доочистки сточных вод [2] после их биохимической очи стки или после предварительной очистки физико-химическими методами.

Сточные воды машиностроительных производств после доочистки на ак тивном угле полностью обесцвечиваются, показатели ХПК и БПК снижаются на 80 – 85% и на 90-98% соответственно.

В качестве сорбентов можно использовать не только активный уголь, но и бентонит и циолиты [3], дающие положительные результаты при обесцвечива нии сточных вод машиностроительных предприятий. Данную методику можно использовать при определении сорбционных свойств как активного угля, так и других сорбентов (зола, торф, коксовая мелочь).

В работе использованы следующие оборудование и материалы: уголь ак тивный (или любой другой марки БАУ, АГ-3, АГ-5) - 5 г;

колбы конические КН 1 250, 500 мл – 10 шт.;

сточная вода – 5 л;

бумажные фильтры – 10 шт.;

лабора торная мешалка МЛ-2, концентратомер со встряхивателем АН-2.

Эксперимент выполняется со сточными водами, содержащими ПАВ и масла, после предварительной очистки биохимическим методом или каким – либо физико-химическим методом [4]. Если предполагается использование ак тивного угля в сорбентах с плотным слоем загрузки, то сточные воды после первой стадии очистки необходимо практически освободить от взвешенных веществ и концентрация не должна превышать 5 мг/л. Объём воды, необходи мый для эксперимента, - 5 л. Предварительно в сточной воде определяются концентрации загрязнений по ХПК.

Изучение кинетики адсорбции загрязнений из сточных вод проводится с целью определения влияния структуры, пористости и размеров частиц активно го угля на кинетику насыщения их адсорбционного потенциала.

Опыт выполняется на аппарате для встряхивания при интенсивном пере мешивании определённой дозы угля с постоянным объёмом сточной воды. В каждую колбу со сточной водой добавляют активный уголь из расчёта 10 г/л.

Период контакта активного угля определённой марки со сточной водой состав ляет: 0,33;

0,66;

1;

2 ч. Полученные данные записывают в табл. 1 по определе нию эффекта сорбции на активном угле. По истечении указанных периодов времени вода отфильтровывается через бумажный фильтр, и в фильтрате опре деляется показатель ХПК.

Таблица Эффект сорбции на активном угле ХПК, мг/л Эффект сорб Марка Время сорбции, ции по До сорбции После сорб масла ч.

ХПК,% ции 1 2 3 4 В соответствии с полученными данными строят кинетическую кривую адсорбции загрязнений из сточных вод. Первый из участков характеризует про текание процесса адсорбции с момента начала контакта фаз до насыщения сор бента на 70-95%, второй – скорость насыщения оставшегося объёма.

Первый участок характеризует формирование зоны массопередачи в про точном аппарате. Чем она меньше, тем меньше слой угля между зонами полно го и нулевого насыщения в аппарате с неподвижной загрузкой угля.

При построении изотерм адсорбции органических загрязнений на актив ном угле методика эксперимента следующая: одновременно интенсивно пере мещают несколько проб сточной воды определённого качества с различными навесками активного угля (0,05 г, 0,25 г, 1 г, 2 г ), например, БАУ или АГ-3 (или другим изучаемым сорбентом). По истечении 24 часов встряхивания (или про сто контакта) уголь отделяют от воды с помощью бумажного фильтра и опре деляют показатель ХПК фильтрата, данные заносят в табл. 2 по определению величины адсорбции на активном угле.

Величина адсорбции определяется в соответствии с уравнением Гиббса:

(C Сравн ) V a = нач (1), мг ХПК/г угля, m где V- объём пробы, л;

m – доза угля в объёме пробы, г;

Снач и Сравн – начальная и равновесная величина показателя ХПК в сточной воде, мг/л.

Таблица Величина адсорбции на активном угле Величина ХПК, мг/л Величина ад После 24 Доза угля, г Объём пробы, л сорбции, мг начальная часовой сорб ХПК/г угля Снач ции (Сравн.) 1 2 3 4 При выполнении экспериментальной работы подразумевалось, что по уравнению Гиббса рассчитывается величина удельной адсорбции органических веществ доочищенных сточных вод для заданной равновесной концентрации раствора по показателю ХПК. Результаты представлены на рис. 1-5.

С увеличением времени взаимодействия активного угля с загрязнителями в сточной воде повышается эффект сорбции, выраженный в ХПК, с 84 до 90% при увеличении времени нахождения в три раза (с 0,33 до 1 часа). При даль нейшем увеличении времени контакта (в два раза, т.е. до двух часов) активного угля со сточной водой прогнозируемый эффект сорбции по ХПК может вырас ти до 95-98%. При дальнейшем увеличении времени смешивания происходит стабилизация очистки на уровне 95-98%.

В свою очередь, необходимо отметить, что время работы активного угля с эффективностью очистки 95-98% в сорбционном аппарате ограничено, поэто му целесообразно ограничить время контакта активного угля со сточной водой до 1,5-2 ч. При этом скорость фильтрования заметно снизится.

Чтобы скорость фильтрования оставалась высокой, а степень очистки бы ла на уровне 90-98%, возможна установка двух или более адсорбционных ко лонок.

В результате лабораторных опытов и теоретических исследований были выявлены недостатки применяемого способа очистки: дороговизна использова ния оборудования;

сложность при эксплуатации. Преимущества адсорбции:

возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей;

высокая степень очистки, особенно слабоконцентрированных сточных вод;

возможность улав ливания токсичных веществ при невысокой их концентрации;

весьма эффек тивный метод для извлечения из сточных вод ценных растворённых веществ с их последующей утилизацией;

рекуперация («доиспользование») извлечённых веществ. Следует отметить возможность регенерации активного угля и даль нейшей его эксплуатации.

С равн (мг/л) мг ХПК/ г угля 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Рис. 1. Зависимость равновесной концентрации от величины адсорбции Сравн (мг/л) 0 Доза угля (г) 0 0,5 1 1,5 2 2, Рис. 2. Зависимость равновесной концентрации от массы угля мг ХПК/г угля Доза угля (г) 0 0,5 1 1,5 2 2, Рис. 3. Зависимость величины адсорбции от массы активного угля ХПК,% tсорб(ч) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Рис. 4. Зависимость эффекта сорбции от времени ХПК (мг/л) tсорб(ч) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Рис. 5. Зависимость химического потребления кислорода от времени сорбции С увеличением времени сорбции химическое потребление кислорода по сле сорбции уменьшилось на 80-90%.

С увеличением массы сорбента (активного угля) возрастает количество поглощённого загрязнителя и, следовательно, увеличивается равновесная вели чина показателя ХПК в сточной воде (Сравн.).

При уменьшении Сравн) увеличивается величина адсорбции.

При увеличении массы активного угля величина адсорбции уменьшается.

Библиографический список 1. Кагановский А.М., Левченко Т.М., Рода И.Г. Адсорбционная технология очистки сточ ных вод. – Киев: Техника, 1981.

2. Родионов А.И., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. – Калуга, Издательство Бочкаревой Н., 2000.

3. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. – М.: Высшая школа, 2001.

4. Калицун В.И., Ласков Ю.М. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточ ных вод. – М.: Стройиздат, 1995.

Е.В. Гусев, М.Ю. Худошина МГТУ «СТАНКИН»

РСК «МиГ»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА БИОЛОГИЧЕСКОМ ФИЛЬТРЕ Для изучения процессов очистки сточных вод от нефтепродуктов (пре имущественно СОТС) в цехах механообработки машиностроительного пред приятия были проведены экспериментальные исследования по определению эффекта работы биологического фильтра. За основу была взята методика по проведению лабораторных работ [4] и адаптирована к особенностям сточных вод конкретного предприятия ФГУП «РСК «МиГ». Результаты лабораторных исследований на биофильтре по показателям БПК5 и количеству взвешенных веществ свидетельствует о том, что биофильтр может использоваться на одной из первых ступеней очистки в системе переработки сточных вод машинострои тельного предприятия.

В биологических фильтрах сточная вода фильтруется через крупнозерни стый материал [1], покрытый биологической плёнкой, образованной колониями аэробных микроорганизмов. Взвешенные вещества, коллоидные и растворён ные органические вещества, содержащиеся в неочищенной сточной жидкости, при фильтрации через загрузку биофильтра сорбируются биологической плён кой, которая вымывается протекающей сточной водой из тела биофильтра.

Наиболее широкое применение в практике строительства очистных со оружений получили капельные и высоконагруженные биофильтры [2]. Отличи тельной особенностью капельных биофильтров являются небольшой (12-25мм) размер фракций загрузочного материала, а также низкая гидравлическая на грузка – от 0,5 до 1 м3 сточной воды на 1 м3 загрузочного материала в сутки.

Высота слоя загрузки составляет 1,5-2 м. Высоконагружаемые биофильтры имеют крупность загрузочного материала 40-60 мм, высоту слоя загрузки от до 4 м. Величина гидравлической нагрузки составляет 4-6 м3/ (м3·сут) [3].

В работе использованы следующие оборудование и материалы: фильтр 1 шт.;

цилиндр мерный 500 мл – 1шт.;

гранитный щебень (крупность 15-25 мм, общий объём загрузки – 12 дм3 );

колбы конические КН 1 250, 500 мл – 10 шт.;

металлический штатив – 1 шт.;

пипетки измерительные – (5, 10 мл) – 2 шт.;

ре шётка металлическая – 1 шт.;

сточная вода – 5 л.

Работа проводилась на модели зернистого фильтра с внутренним диа метром 0,1 м. Корпус фильтра выполнен из органического стекла [4]. В него за гружен гранитный щебень с крупностью фракций 15-25 мм. Снизу загрузочный материал поддерживается решёткой. Неочищенная сточная вода из бутыли по даётся в опрокидывающийся жёлоб. При наполнении сточной водой жёлоб оп рокидывается, и вода поступает на фильтр. Пройдя сквозь слой загрузочного материала, очищенная вода поступает в эксикатор.

Расход сточной воды регулируется с помощью крана. Высота слоя загру зочного материала в модели фильтра 1,5 м, общий объём загрузки 12 дм3. Мо дель зернистого фильтра работает круглосуточно с гидравлической нагрузкой 30 м3 сточной воды на 1 м3 объёма фильтра.

Замеряют расход неочищенной сточной воды, поступающей из градуиро ванной бутыли. Эксикатор тщательно промывают и устанавливают под модель биофильтра. В него отбирают примерно 1 л очищенной сточной воды, которая отстаивается в нём 1 ч, после чего из осветлённой воды на анализ отбирают 300-400 мл.

Для анализа неочищенной сточной воды из бутыли отбирают 200-300 мл.

В анализируемых водах определяют содержание взвешенных веществ и кон центрацию органических загрязнений по БПК5. Результаты оценки показателей работы биофильтра заносят в табл. 1.

На основании полученных результатов определений санитарно химических показателей подсчитывают эффект снижений концентрации за грязнений и составляют табл. 2 по определению окислительной мощности био фильтра.

Таблица Результаты определений показателей работы биофильтра Сточная вода Эффект снижения Марка СОТС Показатели загрязнений, % неочищенная очищенная БПК5, мг/л Взвешенные ве щества, мг/л Расход сточной воды, мл/мин Таблица Окислительная мощность биологического фильтра Нагрузка по Окислительная мощ Гидравлическая Нагрузка по взвешенным ве- ность по снятой нагрузка (q), БПК5 (P2), Марка СОЖ ществам (P1), БПК5 (OM), м3/ (м3·сут) г / (м3·сут) г / (м3·сут) г / (м ·сут) Гидравлическая нагрузка в м3/ (м3·сут) определяется по формуле a 0,, q= (1) W где а – расход сточной воды, мл/мин.;

0,00144 – переводной коэффициент;

W - объём загрузочного материала, м3.

При W=0,012 м3 формула (1) принимает вид q = 0,12 a. (2) Нагрузка по взвешенным веществам, г/(м ·сут) на единицу объёма биофильтра P1 = B1 q, (3) где В1- концентрация взвешенных веществ в неочищенной сточной воде, г/м.

Нагрузка по БПК5, г / (м3*сут):

P2 = L1 q, (4) i где L1 – БПК 5 неочищенной сточной воды, г / м.

Затем определяется окислительная мощность ОМ, г/(м3*сут), биофильтра по снятой БПК5 :

OM = ( L1 L2 ) q, (5) где L2 - БПК5 очищенной сточной воды, г / м.

Задание по выполнению экспериментальной работы:

Определить санитарно-химические показатели.

Рассчитать гидравлическую нагрузку на биофильтр, нагрузку по взвешен ным веществам и нагрузку по БПК5.

Рассчитать окислительную мощность биофильтра.

Определить расход сточной воды.

Определить эффект работы биофильтра для различных марок СОТС.

Результаты работы представлены на рис. 1-5.

Р1 г/(м3*сут) В1 г/м 0 1000 2000 3000 4000 Рис. 1. Зависимость нагрузки по взвешенным веществам на единицу объёма фильтра от концентрации взвешенных веществ в неочищенной воде P1(B1) Р2 г/(м3*сут) L1 г/м 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Рис. 2. Зависимость нагрузки по БПК5 от БПК5 неочищенной сточной воды, Р2(L1) ОМ г/(м3*сут) L1-L2г/м 0 1000 2000 3000 4000 5000 Рис. 3. Зависимость окислительной мощности фильтра от разности по БПК5 очищенной и неочищенной сточной воды, ОМ (L1-L2) БПК5 (мг/л) И-20А МК-8П К17 «И- П» В-Э Марка СОЖ (СОТС) до очистки на биофильтре после очистки на биофильтре Рис. 4. Показатели БПК5 до и после очистки на биофильтре L1,L2 (мг/л) В1,В2 мг/л И-20А МК-8П К17 «И- П» В-Э Марка СОЖ (СОТС) до очистки на биофильтре после очистки на биофильтре Рис. 5. Показатели взвешенных веществ до и после очистки на биофильтре В1,В2 (мг/л)а В результате обработки сточных вод, содержащих нефтепродукты, в ча стности СОТС, и механические примеси, на биофильтре показатель БПК5 сни зился на 87,59 - 91,11%;

количество взвешенных веществ снизилось на 95,67 99,29%. Это свидетельствует о том, что биофильтр может использоваться на одной из первых ступеней очистки в системе переработки сточных вод маши ностроительного предприятия.

Результаты проведённых опытов показали перспективность использова ния биофильтра и выявили ряд преимуществ и недостатков данного способа очистки. Преимущества биофильтра состоят в простоте эксплуатации;

высокой производительности (0,9 – 280 тыс. м3/сут);

универсальности способа удаления растворённых органических веществ, обеспечивающей высокое качество воды.

К недостаткам рассмотренного метода очистки относится невозможность утилизации компонентов СОТС;

громоздкость оборудования;

в ряде случаев необходима доочистка сточных вод до требуемых нормативов.

Биофильтры используются особенно эффективно для очистки от механи ческих примесей, но при ограничении концентрации взвешенных веществ в сточной воде (не более 4-5 г/л). Для более эффективной очистки СВ от нефте продуктов, в частности от СОТС, и механических примесей на предваритель ной стадии очистки необходимо использовать в комплексе с биофильтром неф теловушки, песколовки или другие механические уловители, что повысит срок работы биофильтра без регенерации загрузочного материала.

Для выполнения норм и требований, предъявляемых «Мосводоканалом»

и «Мосводостоком» к промышленным сточным водам (t=40 0C, БПК – 500 мг О2/л, БПК5 – 120 мг/л, ХПК – 800 мг/л, ПДК взвешенных и всплывающих ве ществ 500 мг/л), сбрасываемым в городскую канализацию, необходимо озони рование или доочистка сточной воды, например, на адсорберах, при этом в ка честве загрузочного материала (адсорбента) может служить АУ, торф, глины, отходы из стройматериалов и др.

Для повышения эффекта работы биофильтра целесообразно применение меньшего размера фракций гранитного щебня (например, капельных фильтров, в которых используются более мелкие фракции гранитного щебня). Однако это вызовет снижение производительности биофильтра, а следовательно, увеличит затраты на очистку 1 м3 сточной воды.

Так как биофильтры обладают высокой пропускной способностью, и, следовательно, могут очищать большие объемы сточных вод, то экономически целесообразно обеспечивать очистку сточных вод городских и муниципаль ных предприятий, в том числе машиностроительных.

Библиографический список 1. Родионов А.И., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. – Калуга, Издательство Бочкаревой Н., 2000.

2. Григоренко В.А. Очистка сточных вод от нефтепродуктов. – М.: ЦНИИ «РУМБ», 1990.

3. Справочник. Очистка природных и сточных вод. – М.: Высшая школа, 1994.

4. Калицун В.И., Ласков Ю.М. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточ ных вод. – М.: Стройиздат, 1995.

О.И. Крахин, Н.А. Сгадова Московский авиационный институт (государственный технический университет) АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ДИАМЕТРОМ 13М Одним из основных путей повышения технологичности и снижения стои мости антенн является их унификация, в частности за счёт их использования в нескольких частотных диапазонах. В работе проведён анализ конструкции реф лектора параболической антенны, работающей на прием и передачу сигнала по спутниковому каналу, с целью оценки возможности её применения в более вы соком частотном диапазоне (С – диапазон). Это соответствует в режиме на при ем частоте 6,3ГГц, в режиме на передачу - 4ГГц. Ширина диаграммы на правленности антенны по половинной мощности определяется по формуле 0,5 = 69 · /D, где – длина волны, м;

D – диаметр рефлектора, м.

Для рефлектора диаметром 13000мм и фокусным расстоянием 5500мм ширина диаграммы направленности по половинной мощности составляет 15.

Исходная конструкция рефлектора состоит из центральной несущей части и периферии. Центральная несущая часть представляет собой сварную конст рукцию из труб круглого сечения. Силовая конструкция в центральной части представляет собой сварную конструкцию из труб диаметром 525мм и толщи ной 8мм в форме тора. Наружный размер тора 3480мм, поэтому из соображе ний транспортировки тор разрезной. К тору привариваются по периметру с ша гом 15 вертикальные трубы, соединенные между собой сверху и снизу гори зонтальными трубами. Верхние и нижние горизонтальные трубы образуют поя са, которые предназначены для передачи усилий с периферийных ферм на си ловой тор. По краям вертикальных труб вварены пластинки толщиной 8мм, к ним крепится периферийная часть. Для крепления первого ряда панелей отра жателя используется специальное кольцо с наружным диаметром 1120мм, ко торое крепится к центральной несущей части 12 фермами. Фермы, в свою оче редь, выполнены из труб квадратного сечения.

Периферийная часть выполнена в виде каркаса и отражателя. Отражатель состоит из панелей с отбортовками. Панели снабжены ребрами жесткости.

Крепление алюминиевых панелей к стальному силовому каркасу осуществляет ся с помощью переходных элементов, которые обеспечивают температурную развязку. Каркас состоит из радиальных ферм и кольцевых поясов, связанных стойками и раскосами. Габаритная высота конструкции рефлектора 3620мм.

Вся центральная несущая часть и каркас изготовлены из материала марки Ст3. Отражатель изготовлен из алюминиевого сплава Амг3.

Предполагается азимутальная монтировка с использованием линейного привода. Крепление рефлектора к опорно-поворотному устройству осуществ ляется в трех точках, расположенных под углом 120. Угломестная ось прохо дит через две нижние точки, а угломестный привод крепится к верхней точке.

Нижние точки смещены относительно оси Х на расстояние 700мм и отстоят друг от друга на расстоянии 2400мм. Верхняя точка смещена относительно оси Х на расстояние 1390мм. Опора представляет собой конструкцию из трубы диаметром 325мм, вваренную в тор. С одной стороны трубы приварен фланец диаметром 400мм, к которому крепится ответный фланец с кронштейном.

На рефлектор действует нагрузка от собственного веса и от ветра. Рабо чая скорость ветра – 25м/с. Предельная скорость ветра 45м/с. Расчет ветровой нагрузки производится для двух случаев: когда ветер дует вдоль фокальной оси и когда ветер дует под углом 120 относительно фокальной оси. По дан ным ЦНИИПСК [1], коэффициенты аэродинамической нагрузки на рефлектор принимаются в соответствии с графиками на рис. 1.

Разработка конечно-элементной модели. Тор, пластины и листы со гласно [2] разбиты на четырехугольные элементы толщиной 8мм (рис. 2). Вер тикальные и горизонтальные трубы разбиты на четырехугольные элементы толщиной 5мм, кольцо на четырехугольные элементы толщиной 16мм. Фермы представлены в виде стержневых элементов, работающие на растяжение– сжатие. Каркас представлен в виде стержневых элементов. Радиальные пояса и стойки работают на все виды нагрузок. Кольцевые пояса и раскосы работают на растяжение–сжатие.

Поверхность панелей отражателя разбита на четырехугольные элементы общего назначения толщиной 2,5мм. Крепление панелей отражателя к каркасу представлено в виде стержневых элементов, работающих на все виды нагрузок.

Рис. 1. Аэродинамические коэффициенты параболической антенны Рис. 2. Конечно-элементная модель Граничные условия. Поверхность опоры разбита на четырехугольные элементы общего назначения толщиной 8 мм. Фланцы и кронштейн представ лены в виде объемных элементов. Верхний опорный узел фиксирует перемеще ние относительно оси Z. Один из нижних опорных узлов фиксирует перемеще ние относительно оси Y и оси Z. Второй нижний опорный узел фиксирует пере мещение по всем трем осям.

Нагрузка. Нагрузка от собственного веса распределена по всей конст рукции рефлектора. Ветровая нагрузка в случае, когда рефлектор смотрит в го ризонт и ветер дует вдоль фокальной оси, представлена в виде давления ветро вого потока на поверхность панелей отражателя. При направлении ветра под углом 120 относительно фокальной оси нагрузка, приложенная к панелям от ражателя, распределена по линейно-квадратичному закону.

Анализ результатов расчета. Напряженно-деформированное состояние модели рефлектора от собственного веса, действующего вдоль оси Z (симмет ричная нагрузка), в соответствии с расчётом удовлетворяет требованиям проч ности и жёсткости. При этом максимальная деформация рефлектора составляет 0,55 мм, что меньше допустимой, равной 6 мм.

Максимальная деформация рефлектора от собственного веса, действую щего вдоль оси Y (кососимметричная нагрузка), превышает предельное значе ние допустимой и составляет 14 мм. Максимальные напряжения 60 МПа возни кают в месте крепления опорной трубы к тору и не превышают допустимого значения. Шкала на рис. 3 отображает напряжения, возникающие в конструк ции от действия нагрузки.

По деформированному состоянию центральной несущей части видно, как распределяются усилия, передаваемые от периферийной части.

После анализа напряженно-деформированного состояния было предло жено усилить конструкцию центральной части следующим образом (рис. 4).

Рис. 3. Напряженно-деформированное состояние от веса Рис. 4. Доработка конструкции центральной части Между опорами ввести треугольную жёсткую площадку из труб диамет ром 114 мм и толщиной 5мм. Вместо листов и пластинок ввести ребра жестко сти толщиной 8 мм. Усилить центральную часть кольцом из труб диаметром 114 мм и толщиной 5 мм.

Расчет изменённого варианта конструкции показал: максимальная де формация (на краю рефлектора) от собственного веса, действующего вдоль оси Y, составила 8 мм, что в 1,75 раза меньше, чем у прототипа. Угловая ошибка равна 2,2, что соответствует 1/7 ширины диаграммы на-правленности на мак симальной частоте.

Расчёт напряженно-деформированного состояния отражателя от ветровой нагрузки дал следующие результаты.

Рабочая скорость ветра 25м/с. Максимальные деформации на краю отра жателя составили 1,5мм при направлении ветрового потока вдоль фокальной оси.

Максимальные деформации на краю отражателя около 5мм при направ лении ветрового потока под углом 120 относительно фокальной оси. Азиму тальная ошибка равна 1,5, что соответствует 1/10 ширины диаграммы направ ленности на максимальной частоте.

Предельная скорость ветра 45м/с. Максимальное напряжение централь ной несущей части составляет 160МПа, что удовлетворяет условию прочности.

Коэффициент запаса по устойчивости наиболее нагруженных стержневых элементов каркаса равен 18.

Таким образом, доработанная конструкция рефлектора обеспечивает его работу на прием и передачу сигнала по спутниковой системе связи в С диапазоне. При работе на частоте 6,3ГГц падение уровня сигнала за счет де формации рефлектора при рабочей скорости ветра 25м/с составляет 0,1 дБ. Со ставляющие деформации от веса по углу места могут быть компенсированы следящим приводом. Если привод не следящий, то в устройство управления приводом можно задать таблицу поправки на каждый угол места. Максималь ные напряжения, возникающие в конструкции рефлектора от ветровой нагрузки (скорость ветра 45м/с), удовлетворяют условию прочности.

Библиографический список 1. Поляк В.С., Бервалдс Э.Я. Прецизионные конструкции зеркальных радиотелескопов. – Рига: Зинатне, 1990.

2. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. – М.: ДМК Пресс, 2001.

О.Н. Горбатенко, О.И. Крахин, М.В. Прокофьев Московский авиационный институт (государственный технический университет) ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНО-ГРАФИТОВЫХ ПОКРЫТИЙ Применение коллоидно-графитовых (КГ) дисперсий для формирования электропроводящих покрытий на диэлектрических материалах актуально при решении ряда научно-технических задач, в частности, при создании элементов измерительных схем, датчиков, нагревательных композиций, при разработке экранирующих и радиопоглощающих материалов [1-5]. В промышленности широко применяются [6-8] технологии металлизации диэлектрических мате риалов, пластмасс из жидкой и газовой фаз. В отличие от технологий металли зации и физико-химических свойств металлических покрытий, электропрово дящие покрытия на основе КГ дисперсий изучены недостаточно. Это связано с отсутствием промышленных технологий получения КГ-дисперсий и с отсутст вием исследований процессов осаждения КГ частиц на поверхность диэлектри ческих материалов, а также свойств электропроводящих покрытий.

На проводимость электропроводящих покрытий диэлектрических мате риалов: бумага, картон, лавсан, полиимид, поролон и т.д. – влияют физико химические свойства КГ-дисперсий: размеры частиц, строение мицелл КГ, на личие функциональных групп на поверхности частиц и технологии нанесения покрытий. Свойства диэлектрической поверхности: структура поверхности, пористость, природа твердой поверхности, наличие функциональных групп – влияют как на проводимость покрытий, так и на адгезионные свойства покры тий [1-3].

В технических (поликристаллических) графитовых материалах размеры кристаллов изменяются в очень широких пределах. Кристаллы могут плотно прилегать друг к другу (плотнокристаллические графиты) или иметь форму чешуек, слабо связанных друг с другом (чешуйчатые графиты). Такое разнооб разие структуры, а также возможность модификации свойств путем химическо го воздействия на стадии активации позволяет целенаправленно изменять свой ства графитовых материалов в заданном направлении [4,5].

Синтез коллоидно-графитовых препаратов осуществлялся через стадии:

виброизмельчения, окисления графита в смеси концентрированных растворов серной и азотной кислот до образования межслоевых соединений графита, их гидролиза и промывки осадка на фильтре. Стадии термического рафинирова ния, виброизмельчения влияют на структуру графитовых чешуек, способствуя их расслоению. При этом, чем меньше в чешуйках графита поперечных связей, тем больше вероятность их расслоения. Образование трещин между слоями в чешуйках графита при измельчении позволяет на стадии получения межслое вых соединений улучшить внедрение кислот и затем разделить чешуйки на от дельные диски [9].

Окисленный графит после отмывки приобретает свойство образовывать коллоидные системы, которое можно характеризовать кинетической и агрега тивной устойчивостью. Стабилизация частиц графита осуществляется за счет кислородсодержащих функциональных групп типа:

-ОН, -СООН, =С=О, обра зующихся на поверхности графитовых частиц. Удельная поверхность частиц графита в растворе ТО-3 не менее 1300м2/г [10].

Появление высокой электропроводности и адгезионных свойств в окис ленных графитах при последующей термообработке связано с реакцией поли конденсации, сопровождающейся уплотнением покрытий. Как показали иссле дования, наиболее подходящими для получения электропроводных графито вых пленок из ультрадисперсных суспензий являются графиты Тайгинского месторождения, как наиболее стабильные по технологическим и структурным параметрам. Поэтому в качестве исходного сырья был выбран Тайгинский тер мически обеззоленный графит с зольностью 0,2%.

На основании проведенных исследований для получения покрытий с мак симальной электропроводностью следует использовать графит с временем по мола в течение 3-х часов и последующим окислением при 120°С в течение 3-х часов (марки TO-3) [9, 10].

В настоящей работе приведены некоторые способы формирования элек тропроводящих покрытий с использованием водных и спиртовых дисперсий коллоидно-графитовых частиц, приведены электрофизические, радиотехниче ские характеристики покрытий на различных диэлектрических подложках.

Известно, что методом пропитки углеродными коллоидными препарата ми (КГП) можно получить эффективные радиопоглощающие материалы (РПМ) [1,2]. Возможность применения таких РПМ для экранирования кромок антенны с целью уменьшения боковых лепестков существенно зависит от коэффициен тов поглощения (отражения), однородности и других свойств покрытия.

Для увеличения эффективной толщины поглощающего слоя РПМ ис пользовалась вискозная нетканая лента «серпянка-строби» в качестве материа ла подложки. Было установлено, что серпянка обладает высокой окрашиваемо стью углеродным раствором, требуемой плотностью и проницаемостью, удов летворительными механическими свойствами. Измерены механические, опти ческие и электрофизические свойства пропитанных материалов.

Осаждение коллоидных частиц графита на диэлектрический материал серпянку осуществлялось технологией пропитки образцов при помещении их в растворы определенной концентрации в течение заданного времени. Помеще ние диэлектрического материала в раствор с коллоидными частицами графита приводит к протеканию следующих процессов. На границе раздела между твердым телом и раствором происходит адсорбция коллоидных частиц. При этом на распределение и количество адсорбированных на диэлектрическую по верхность мицелл КГ могут влиять как свойства поверхности: структура по верхности, пористость, природа твердой поверхности, наличие функциональ ных групп, так и физико-химические свойства раствора коллоидных графито вых частиц. На реальный процесс осаждения коллоидно-графитовых частиц, а, следовательно, и на распределение графитовых частиц на поверхности диэлек трических материалов влияют также технологические условия изготовления образцов материалов: температурные условия сушки образцов, вязкость рас творов и условия модифицирования поверхности материалов для формирова ния функциональных групп.

Для исследований свойств электропроводящих покрытий были подготов лены образцы покрытий в два слоя на серпянке. После окунания в спиртовой КГ раствор образцы сушили на воздухе и проводили повторное окунание, затем образцы термообрабатывали.

Процесс осаждения частиц КГ на диэлектрические материалы контроли ровали весовым методом и по изменению сопротивления исходных растворов переменному электрическому току на частоте 1 кГц.

Толщину серпянки измеряли не менее чем в шести точках покрытия (с последующим усреднением результатов измерений и вычитанием средней тол щины подложки) на оптическом микрометре-толщиномере с погрешностью прибора ±0,5 мкм (калибровку толщиномера для устранения абсолютной по грешности выполняли по стеклянным мерам толщины, изготовленным с точно стью ±0,2 мкм).

Почернение материала «Серпянка-строби» измеряли при помощи экспо нометрического устройства фотоаппарата Olympus C-740. Первоначально опре деляли экспозиционные параметры съемки для непропитанной серпянки на просвет. Источником света служил специальный медицинский осветитель для рассматривания рентгеновских пленок на просвет. Затем на это же место на эк ране помещали пропитанный образец серпянки и повторно фиксировали экспо зиционные параметры. В результате этих измерений получали возможность оп ределить, какая часть падающего на серпянку света пропущена этим почерне нием. Найденную величину пересчитывали в единицы оптической плотности D по формуле J D = lg 0. (1) J Найденные величины оптических плотностей характеризуют диапазон почернений и пропорциональны количеству углеродного покрытия ТО-3 на данной подложке. Таким образом, интервал плотностей служит важной харак теристикой неоднородности покрытия.

Структура пропитанного материала «Серпянка-строби» показывает, что одной пропитки не достаточно. Это связано, в свою очередь, с неоднородно стью самой серпянки, полученной путем прессования.

Более наглядно величины оптической плотности по длине ленты видны на рис. 1. Эти измерения позволили выявить дефектные участки поверхности лент и установить причины возможного брака (неоднородности) при изготов лении лент большой длины.

Оптическая плотность D 1, 1, 1, 1, 0, 0 5 10 15 20 Номер измерения (со сдвигом 2 см по длине ленты) Рис.1. Изменение оптической плотности материала«Серпянки-строби»

по длине ленты после пропитки раствором ТО- Массу ленты измеряли на электронных весах с поправкой на 8 мг до и по сле пропитки. Пересчитанное количество углерода на 1 дм2 поверхности со ставило 0,2 г.

Для измерений удельного сопротивления использовали двухзондовый че тырехконтактный метод измерения. Измерения проводили с использованием цифрового измерителя Е7-8 на переменном токе фиксированной частоты 1 кГц.

В частном случае (при исследовании покрытий малой толщины и большой пло щади), когда слой составляет 3…30 мкм, расстояние между зондами и длина образца значительно больше ширины, причем зонды располагаются приблизи тельно на средней линии, можно использовать следующие выражения для удельного сопротивления v (формула (2)) и поверхностного сопротивле ния s (формула (3)):

s = U d / (I lu ), (2) Ом;

v = s, (3) Ом·м где I – ток цепи;

d- толщина образца;

lu - расстояние между потенциальными зондами.

В некоторых случаях применяли упрощенный двухконтактный метод из мерений, когда токовые и потенциальные зонды совмещаются. Недостатком этого метода является измерение сопротивления контакта между образцом и электродом, что может привести к значительной погрешности.

Из полученных данных следует, что покрытия характеризуются значи тельной неравномерностью электрического сопротивления отдельных участков, что прежде всего связано с ручной пропиткой образцов и сушкой.

Для измерения механических свойств ленту подвергали многократным изгибным воздействиям и измеряли электрическое сопротивление трех кусков ленты длиной l=30 см до и после изгиба (n=10 раз) с радиусом закругления R=2,75 см. Расстояние между электродами принимали равным 4 см.

Следовательно, изгибные воздействия не влияют на электрическое сопро тивление переменному току частотой 1 кГц, т.е. лента абсолютно устойчива к механическим воздействиям.

Исследовались также радиоэкранирующие свойства образцов серпянки.

Результаты измерений образцов строительной серпянки показали, что их коэф фициент экранирования не превышает 3дБ во всем измеряемом ДДВ.

Величину экранирующего эффекта К (дБ) для образцов материалов опре деляли как логарифмическое отношение мощности СВЧ волны, падающей на образец Кпад, к мощности волны, прошедшей через образец Inp. Эта величина за висит от радиофизических параметров материала (комплексных диэлектриче ской и магнитной проницаемостей) и толщины образца. При увеличении про водимости материала возрастает как отражение электромагнитной энергии от проводящей поверхности, так и рассеяние энергии в объеме образца, следова тельно, возрастает и величина экранирования К. Измерения коэффициентов от ражения (КО) проводились в свободном пространстве при нормальном падении электромагнитной волны на образец, расположенный на металлической по верхности на длинах волн 0.8..15 см. Измерения базируются на прямом измере нии отношения мощностей отраженного сигнала от эталона (металлической пластины) и исследуемого образца на фиксированной длине волны при нор мальном падении волны, сфокусированной рупорной антенной.

Результаты измерений образцов строительной серпянки показали, что они не могут использоваться как самостоятельные РЭМ, но могут найти примене ние в конструкциях РПМ в широком ДДВ. Для сравнительной оценки материа лов в идентичных условиях испытывали радиопоглощающий материал на осно ве картона.

Графит, нанесенный на бумагу, обладает относительно хорошими погло щающими свойствами. Процент поглощения таких защитных материалов прак тически не зависит от частоты. По всей вероятности, подобрав основу для по крытия и пропитывая ее КГП марки TO-3, TO-6 или их смесью в определенных пропорциях, можно добиться полного поглощения радиоволн при минимальной толщине материала. Сплошность (т.е. отсутствие разрывов в поверхностном слое) покрытия обеспечивает высокую электропроводность покрытия.

Электрическое сопротивление образцов из картона измеряли аналогично образцам серпянки. На рис. 2 приведены результаты измерения электросопро тивления картона и серпянки по длине после двукратной пропитки раствором ТО-3. Из графика видно, что образцы из серпянки обладают меньшим электро сопротивлением, чем образцы из картона, а также отклонения сопротивлений от среднего значения в пределах образца у серпянки значительно ниже.

10, Электросопротивление кОм Картон 9, R2 = 0, 8, 7, 6, 5,00 Серпянка 4,00 R = 0, 3, 2, 1, 0,00 Полиномиа 0 5 10 15 20 25 30 35 льный (Картон) Номер измерения со сдвигом по длине 3 см Рис.


2. Изменение электросопротивления картона и «Серпянки-строби» по длине ленты после двукратной пропитки раствором ТО- Поглощающие свойства материалов в значительной степени зависят от свойств основы, на которую наносят графитовое покрытие. Пористая структура бумажной основы обладает большой сорбционной емкостью по отношению к графиту, и полученные материалы, соответственно, обладают большими по глощающими свойствами по сравнению с покрытиями на гладкой основе при относительно тонком (десятки микрон) слое. Образцы с несколькими слоями графита, нанесенными на бумагу, имея толщину значительно меньшую, чем 0,05 мм, обладают неплохими поглощающими свойствами: поглощают 50% от падающей на образец мощности.

Покрытия на поролоне и войлоке, которые используются для экраниров ки помещений от электромагнитных излучений, обладают меньшими удельны ми (на единицу толщины) значениями поглощающих свойств. Эти образцы имеют значительно большую толщину по сравнению с бумагой: 5 и 10 мм со ответственно.

Отражающие свойства зависят в основном от марки КГП и толщины по крытия. По отражающим свойствам графит ТО-3 приближается к металлу.

Таким образом, из представленных данных видно, что свойства материа лов с графитовыми покрытиями в СВЧ изменяются в широком диапазоне зна чений, зависящем от состава покрытия, технологии его нанесения, состава и структуры подложки: качества поверхности, сплошности или пористости ма териала, на который наносят покрытие.

Выводы:

– удельные сопротивления образцов покрытий близки к значениям моно кристаллического графита и высокочистых углеродных материалов графитовой структуры;

– удельное электрическое сопротивление поверхности с увеличением концентрации КГП уменьшается, а сопротивление по объему - возрастает;

– технология изготовления графитовых материалов существенным обра зом влияет на свойства нанесенных на диэлектрические подложки слоев и по зволяет варьировать их удельное поверхностное сопротивление в широких пределах;

– анализ полученных результатов и возможностей технологии показал, что возможно изготовление экспериментальных образцов с заданными радио техническими характеристиками. При этом экспериментальные образцы могут выступать в качестве самостоятельных РПМ, а образцы, полученные с приме нением более высоких концентраций целесообразно использовать как высоко проводящие экранирующие материалы;

– управление электрофизическими свойствами покрытий из КГП на раз личных подложках позволяет решить важную в практическом плане задачу из готовления материалов с управляемыми коэффициентами поглощения, отраже ния и пропускания электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн.

Библиографический список 1. Кузнецов А.М., Прокофьев М.В., Черебаев И.В. и др. РПМ с покрытиями из коллоидных графитовых препаратов (кгп) на плоских и объемных носителях: Тр. 10-й Международ ной конференции по спиновой электронике (Секция 15-й Международной конференции по Гиромагнитной электронике и электродинамике). – Москва (Фирсановка), Россия, 16 18 ноября 2001 г. Т.1, С. 155.

2. Крахин О.И., Прокофьев М.В., Кузнецов А.М. Голографическая антенна на основе новых материалов. Тр. 11-й Международной конференции по спиновой электронике и гировек торной электродинамике (Секция 16-й Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы»). – Москва (Фирсановка), Россия, 20-22 декабря 2002 г. Publisher UNC-1 MPEI (TU), 2002. С. 3. Кузнецов А.М., Прокофьев М.В., Горшенёв В.Н. Электропроводящие покрытия на основе коллоидно-графитовых дисперсий. Третья международная конференция «Углерод: фун даментальные проблемы науки, материаловедение, технология» 13-15 октября 2004 г.

Москва, МГУ. С. 143.

4. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Т.2. – Л.: Энергоатомиздат, 1988.

5. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Т.3. – Л.: Энергоатомиздат, 1989.

6. Эйчис А.П.. Металлолаковые покрытия. – Киев: Техника, 1975.

7. Василенок Ю.И. Предупреждение статической электризации полимеров. – Л.: Химия, 1981.

8. Шалкаускас М., Вашкялис А. Химическая металлизация пластмасс. – Л.: Химия, 1985.

9. Топоров Г.Н., Семенов М.В., Елисеева Р.А., Хачатурьян Т.К., Татаренко В.А. Получение коллоидно-графитовых препаратов без стабилизирующих добавок. Коллоидный журнал.

№3. 1978. С. 575-577.

10. Фиалков А.С., Топоров Г.Н., Чеканова В.Д. О возможности регулирования содержания функциональных групп на поверхности углеродных порошков // ЖФХ. Т.37. №3. 1963.

С. 566-569.

З.Т. Рахманов, К.В. Татмышевский Владимирский государственный университет ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СЕНСОРОВ Широкое применение волоконно-оптических систем сбора и обработки информации требует разработки сенсоров, использующих в своей работе сиг налы той же физической природы.

Современное развитие информационно-измерительных систем и расши рение диапазонов условий применения изделий предъявляет к сенсорным эле ментам особые требования по помехоустойчивости к электромагнитным полям, быстродействию, надежности, информативности, миниатюрности, возможности встраивания в конструкцию. Применение механолюминесцентных (светогене рационных) сенсоров давления (МЛСД) с чувствительными элементами сосре доточенного и распределенного типа позволяют решить эти проблемы. Исполь зование световых сигналов и волоконной оптики решает задачу сопряжения сенсоров с волоконными линиями и повышения помехоустойчивости к элек тромагнитным полям: отсутствие движущихся частей и твердотельность сенсо ра обеспечивают надежность, а использование помимо амплитудно-временных параметров оптического сигнала его пространственной модуляции и состояния поляризации, повышает информативность.

Механолюминесценция (МЛ) как физическое явление обусловлена способ ностью светящихся веществ (механолюминофоров) трансформировать механи ческий вид энергии в световое излучение. Использование данного явления в преобразовательной технике открывает возможность создания сенсоров прин ципиально нового типа.

Механолюминесцентные сенсоры давления используют явление люми несцентного излучения соединений класса АIIВVI (например, ZnS:Мn) под дей ствием приложенного механического напряжения. Отличительными особенно стями МЛСД являются энергонезависимость, тактильность (возможность соз дания тонкопленочных чувствительных элементов практически любой площади с распределенной чувствительностью) и простота конструкции.

Перспективы применения МЛСД связаны с глобальным переходом ин формационной техники к оптическим носителям информации и методам ее об работки. Информационная емкость, скорость передачи, помехоустойчивость, визуализация оптического сигнала намного превосходят аналогичные показате ли электрических сигналов. Реализация механолюминесцентных сенсоров в рамках МОЭМС-технологий (микрооптикоэлектромеханические системы) обеспечивает микроминиатюрное исполнение. Возможность встраивания сен соров внутрь различных конструкционных материалов позволяет получать са модиагностирующиеся изделия с элементами искусственного интеллекта.

Возможны следующие применения механолюминесцентных сенсоров по лей механических напряжений:

- в космической технике (датчики метеоритных потоков);

- в робототехнических системах (тактильные сенсоры);

- в микроэлектронномеханических (МЭМС и МОЭМС) системах;

- в летательных аппаратах;

- в перспективных механо-оптических устройствах;

- в составе оптических интегральных схем;

- в сенсорных системах с распределенным чувствительным элементом;

- в системах предсказания разрушений конструкций статических и под вижных объектов;

- в системах предсказания землетрясений;

- в системах регистрации полей механических нагружений объектов спе циального назначения;

-в приборах гранулометрического анализа полидисперсных систем.

Аналогичные исследования и разработки проводятся в Великобритании агентством DERA (Defence Evaluation and Research Agency, Great Malvern), в Индии (Department of Postgraduate Studies and Research in Physics Rani Durgavati University, Jabalpur), в США (Department of Chemistry, University of California, Los Angeles и Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico). Очевиден отечественный приоритет по данному направлению. Экспортный потенциал может быть увеличен за счет продажи лицензий на технологии изготовления и применения механолюминесцентных сенсорных элементов или за счет продажи изделий из композиционных материалов со встроенными сенсорами. Такие из делия обладают свойством самодиагностики последствий многократных удар ных нагрузок и могут широко применяться в авиационной и космической тех нике.

Однако, анализируя ранее проведенные исследования, следует отметить, что пока еще недостаточно изучена теория явления, отсутствуют математиче ская модель, методика расчета механолюминесцентного преобразования и их экспериментальное подтверждение.

В работах [1, 2] предложен механизм и описаны результаты математиче ского моделирования механолюминесцентного преобразования. Для проверки адекватности математической модели необходимы экспериментальные иссле дования механолюминесцентных сенсоров давления.

В нашем случае эксперименты проводились на специально разработан ном стенде, представляющем собой модифицированный вариант механическо го ударного стенда типа Пр-239. Этот стенд применяется при испытаниях раз личных датчиков импульсного давления [3, 4]. Стенд представляет собой вер тикально расположенный цилиндрический стержень Гопкинсона, установлен ный на специальном основании и акустически изолированный от него при по мощи резиновых прокладок. Схема проведения измерений показана на рис. 1.

Макет датчика (рис. 2) устанавливался на свободном торце стержня с помо щью специальной мастики.


Импульсное воздействие на стержень осуществлялось путем сбрасывания груза определенной массы. При соударении груза со стержнем в последнем возбуждается и распространяется по стержню импульс давления ст(t), который воздействует на опытный образец МЛД, вызывая его срабатывание. Для реги страции выходного потока излучения использовался фотоумножитель ФЭУ-68, работающий в линейном режиме. Фотоумножитель, делитель напряжения к не му и предварительный усилитель были собраны на общей плате и размещены в отдельном светонепроницаемом корпусе.

8 Рис. 1. Схема проведения измерений на механическом ударном стенде: 1 – груз;

2 – пьезо электрический датчик внешней синхронизации;

3 – стержень–волновод;

4 – механолюми несцентный датчик;

5 – пьезоакселерометр АП-19;

6 – усилитель заряда согласующий ПУНЖ-1-002;

7 – вольтметр импульсный цифровой В 4;

8 – жгут волоконно-оптический ГОЖВ;

9 – блок фотоумножителя ФЭУ-68;

10 – осциллограф двухлучевой запоминающий С8-17;

11 - устройство крепления Предварительный этап экспериментального исследования состоял в изу чении наличия механолюминесцентных свойств у образцов ЧЭ, изготовленных на основе 13 типов промышленных люминофоров, у 10-ти из которых было за регистрировано МЛ-излучение. Наибольшую чувствительность к механиче скому возбуждению проявили ЧЭ на основе электролюминофора ЭЛС-580С, которые и были подвергнуты дальнейшему исследованию. Интенсивность из лучения ЧЭ на основе электролюминофора ЭЛС-510 оказалась приблизительно в 6–8, у остальных в 12–20 раз ниже.

При проверке адекватности математической модели в качестве значимых компонент отклика чувствительного элемента были выбраны: Y1- амплитуда импульса энергетической светимости, Y2 – длительность переднего фронта им пульса, Y3 – длительность задержки появления излучения относительно начала импульса давления ЧЭ(t), Y4- общая длительность импульса излучения (рис. 3 и 4). Результаты статистической обработки показали, что с доверительной веро ятностью не хуже 0,95 расхождения между экспериментальными и расчетными данными носят случайный характер и по величине не значимы. Это доказывает адекватность математической модели реальному объекту.

В результате теоретических исследований на основе пакетов MATLAB разработана программная среда, позволяющая в диалоговом режиме рассчиты вать основные конструктивные параметры механолюминесцентных сенсоров, а также параметры их выходных световых и электрических сигналов с учетом спектральных характеристик фотоприемника и чувствительного элемента.

3 5 6 7 2 (t) R (t) Рис. 2. Конструкция механолюминесцентного датчика импульсного давления волнового дей ствия: 1 – сердечник-концентратор;

2 – упругая прокладка;

3 – накидная гайка;

4 – ЧЭ;

5 – корпус;

6 – штифт;

7 – ВОЖ;

8 – наконечник ВОЖ;

9 - корпус изделия или специального крепежного элемента Рис. 3. Пример обработки осциллограммы импульса ударного ускорения и импульса энерге тической светимости: а – математическое представление импульса давления (t);

б – ап проксимация экспериментально полученного импульса ударного ускорения afs(t);

в – импульс ударного ускорения на рабочем торце стержня;

г – импульс энергетической светимости ЧЭ (площадь ЧЭ SЧЭ=3,1 мм2);

д – расчетная зависимость энергетической светимости, по лученная при входном воздействии, соответствующем кривой а Выводы:

- разработан испытательный ударный стенд для проведения эксперимен тальных исследований;

- экспериментально подтверждена математическая модель механооптиче ского преобразования для люминофоров с внутрицентровым свечением;

- составлена методика расчета параметров светового сигнала в зависимо сти от параметров импульса ударного нагружения;

- экспериментально определены материалы, обладающие наибольшей яр костью свечения;

- изготовлены и испытаны макетные образцы сенсорных элементов для датчиков сосредоточенного и распределенного типа.

a f s ( t) 5 м /c а) А R ( t) 100 мкс 2,2 В т /м б) R э, 8, В т /м 6, 4, Y 2, 0 200 400 600 800 t, м к с 1 0 0 Y в) Рис. 4. Осциллограммы: а – импульса ударного ускорения;

б – энергетической светимости механолюминесцентного чувствительного элемента;

в – расчетная зависимость импульса энергетической светимости. Расчетная зависимость получена при входном воздействии с параметрами: А=52 МПа, t=40 мкс, что соответствует пересчету результата измере ния импульса ударного ускорения Библиографический список 1. Татмышевский К.В. Механолюминесцентные сенсорные элементы. – Владимир: Изд.

ВлГУ, 2004.

2. Татмышевский К.В. Механолюминесцентный чувствительный элемент: математическая модель и динамические свойства // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагности ка. 2005. №4.

3. Сулин Г.А. Автоматические приборы управления взрывом. – СПб.: Изд. БГТУ им. Д.Ф.

Устинова, 1992.

4. Испытательная техника: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1.

Проблемы разработки силовых установок самолетов А.А. Зуева, А.М. Хомяков Московский авиационный институт (государственный технический университет) ОЦЕНКА РАДИАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ КОРПУСА КАМЕРЫ Результаты настоящей работы для внутренних усилий в оболочках корпу са позволяют, помимо расчетов на общую несущую способность, выполнять расчеты на деформативность корпуса.

Деформативность корпуса оценивается по величине радиального смеще ния в трех его характерных сечениях: в сечении камеры сгорания (цилиндриче ский участок корпуса), в критическом сечении и сечении раструба сопла (в не скольких сечениях). В расчетах на деформативность принимается, что наруж ная (силовая) оболочка остается на рабочем режиме двигателя упругой, а внут ренняя оболочка («тепловой экран») и связи ее с наружной оболочкой (ребра в нашем случае) находятся в состоянии отрицательного пластического течения или разгружены от внешних сил (от давлений и температуры).

Пластическое течение называем отрицательным, если оно совершается при двухстороннем сжатии материала оболочки. Такое напряженно–деформи рованное состояние во внутренней оболочке и в ребрах возникает при бессту пенчатом («пушечном») запуске двигателя. Разгрузка внутренней оболочки и ребер от внешних сил достигается при ступенчатом запуске [1].

В работе был осуществлен расчет радиального смещения наружной обо лочки корпуса камеры сгорания. С этой целью составлены уравнения меридио нальных (осевых) и окружных усилий в наружной оболочке (рис. 1).

Рис. 1. Усилия в наружной оболочке R 2 R кр 2 h Nc h + р Ж h 1 p N P c o s 2 N X,1 ;

N X,2 = р Г 2 R 2R t t ( hp h N ) N P sin N,1.

,2 = р Г R + р Ж h t t Напряжения связаны с усилиями в оболочках и ребрах равенствами N,2 N N N N,,1 =,1, X,1 = X,1, X,2 = X,2, P = P.

,2 = (2) h2 h1 h1 h2 hP Радиальное смещение наружной оболочки определяется выражением R (,2 X,2 ).

w2 = (3) E Расчеты проводятся для следующих данных:

hР = 2 103 м R = 0,2 м р Ж = 26 МПа t = 5 103 м Е2 = 2 1011 Па Rкр = 0,1 м (4) а = 3 T 1 = 70 МПа h = 5 103 м TР = 90 МПа h2 = (3,5,7,9) 103 м р Г = 25 МПа =0, и для двух режимов запуска двигателя:

а) бесступенчатый запуск:,1 = X,1 = T,1;

P = Т, P PЖ ;

б) ступенчатый запуск:,1 = X,1 = P = 0.

При этом в расчетах оценивается влияние одного из конструктивных па раметров – угла наклона ребер относительно меридианов оболочек. Угол мо жет принимать в конструкциях корпусов камер значения 15o, 20o, 25o,30o.

В результате расчета получим значения w2 (, h2 ) для режима работы кор пуса (а), которые представлены в табл. 1.

Таблица \h 3 103 7 5 103 9 0, 094 10 2 0, 073 10 0, 219 10 2 0,132 10 15° 0,0938 10 0,1314 10 2 0, 07302 10 0, 2194 10 20° 0, 0937 10 0,1313 10 2 0, 07295 10 0, 2188 10 25° 0, 0936 10 2 0, 0728 10 0,1311 10 0, 2185 10 30° Для режима работы корпуса (б) результаты расчета сведены в табл. 2.

Таблица 5 10 3 7 3 103 9 10 0, 0902 10 0,12629 10 2 0, 070155 10 0, 21048 10 По данным табл. 1 и табл. 2 построены зависимости (рис. 2) w2 = w (, h2 ) рис. 2( а );

(5) w2 = w ( h2 ) рис. 2(б ).

б) а) Рис. 1. Радиальное смещение наружной оболочки корпуса камеры сгорания:

а – бесступенчатый запуск;

б – ступенчатый запуск На следующем этапе в работе был осуществлен расчет радиального сме щения срединной поверхности оболочки закритической части сопла.

На рис. 3 показаны меридиональные и окружные усилия в оболочках со пла.

Рис. 3. Меридиональные и окружные усилия в оболочках сопла Меридиональные и окружные усилия в оболочках сопла определяются системой h cos 2 Nc + р Ж h(1 p ) = N 1 + N 2 + N p ;

2 R sin t t (6) N 1 + N 2 h h sin 2 cos N + N 2 ) р Ж h(1 p )( + ) = р Г.

+ Np ( + R1 R2 t R2 R1 t R1 R Соответствующие напряжения, а также радиальные смещения корпуса в сечении, определяемом углом меридианы, вычисляются аналогичным обра зом.

К расчету принимаются следующие исходные данные:

T 1 = 70 МПа а = h = 5 103 м R1 = 0, 4 м R TР = 90 МПа = 1, h1 = 1 10 3 м R2 = sin (7) = 0, hР = 2 10 3 м рК = 25 МПа R = 0, 2 м = = 0o,15o,30o, 45o h2 = 3 10 3 м р Ж = 30 МПа t = 5 10 Е = 2 1011 Па р Г = 5 МПа Таблица 0° 15° 30° 45° N,2 36, 449 106 34, 037 10 6 18, 449 10 27, 449 10 N,2 22, 26 10 6 20,86 106 17,5 106 11,835,2 6,14 12,15 109 11, 34 109 9,15,2 7, 42 109 3, 94 6, 95 109 5, 68 i ( ) 9, 9 109 5, 39 10, 61 109 8, 003 UR ( ) 3,77 3,5 2,9 2, Для режима работы корпуса сопла со ступенчатым запуском (8) N,1 = N,1 = N P = 0.

Запас прочности наружной оболочки при условии, что в = 1100 МПа, составляет величину nв = в = =1,9.

i 578, На рис. 4 показан график зависимости UR(), построенный на основании полученных данных табл. 3.

Представленные в работе [2] расчеты по деформативности корпуса каме ры ЖРД показали, что стенки корпусов камер, как в их цилиндрической, так и сопловых частях на рабочем режиме могут иметь значительные (соизмеримые с толщиной наружной оболочки) смещения. Это приводит к заметному отклоне нию реального газодинамического контура камеры от теоретического, что мо жет оказать существенное влияние на процесс истечения продуктов сгорания, а, следовательно, приведет к снижению удельного импульса тяги. Поэтому по добные расчеты необходимо внедрять в расчетную практику как в учебном, так и в реальном проектировании камер и газогенераторов.

Рис. 4. Зависимости UR () Библиографический список 1. Зуева А.А., Хомяков А.С. Несущая способность оболочки корпуса камеры ЖРД // Созда ние перспективной авиационной техники / Под. ред. Ю.Ю. Комарова. – М.: Изд-во МАИ, 2004.

2. Зуева А.А. Прочностная работоспособность корпусных оболочек камеры ЖРД / Кон курсная работа НИРС, 2005 (на правах рукописи).

Г.П. Торопов, С.А. Хартов Московский авиационный институт (государственный технический университет) РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ ПОТЕНЦИАЛОВ В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ МЕТОДАМИ МАГНИТНОЙ ГИДРОДИНАМИКИ Обычно расчет распределения потенциала ведут с помощью распределе ния Больцмана по формуле kT n * = e ln( e ). (1) * e ne Однако при больших градиентах падения концентрации электронов эта формула дает значительно меньшие падения потенциала. Поэтому в работе ис пользуется более детальная модель, которая базируется на решении уравнений:

из уравнения неразрывности вычисляем падение скорости в объеме вакуум ной камеры;

из уравнения сохранения импульса получаем уравнение обобщенного зако на Ома и выражаем оттуда распределение потенциала;

при расчете закона Ома используется температура электронов, поэтому ее распределение тоже необходимо рассчитать – для этого решаем уравнение сохранения энергии.

Для решения этих уравнений в работе использована конечно-разностная схема. На первой итерации было задано постоянное распределение скоростей потенциала и температуры электронов, затем итерациями было осуществлено приближение к окончательному результату.

Уравнение неразрывности ne + (ne Ve ) = ne na i Ve, (2) t где ne – концентрация электронов;

na – концентрация нейтральных частиц;

i – сечение ионизации, которое задается с помощью графика (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость сечения ионизации атома электронным ударом от Е Уравнение сохранения импульса (me neVe ) + me ne (Ve)Ve = ene E pe + R, (3) t pe = ne kTe, (4) ene j R=, (5) где j – плотность тока, – электрическая проводимость, e 2 ne =, (6) me e где е – частота столкновения электронов с нейтральными частицами и ионами:

e = уVe, (7) где у – сечение упругих взаимодействий, задаваемое графиком (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость сечения упругого взаимодействия от Е Предполагая установившимся состояние и пренебрегая инерциальным членом слева уравнения (3), вводя - = E, получаем обобщенный закон Ома j = + (ne kTe ). (8) ene Для заданных ne, Ve и Те запишем уравнение неразрывности заряда j = 0. (9) Подставляя уравнение (8) в (9), вычисляем распределение потенциала плазмы, применяя конечно-разностную схему для вычисления градиентов и ла пласианов, рассчитывая параметры на новой итерации (слое) с помощью значе ний на предыдущей итерации (слое).

Уравнение сохранения энергии 3 ( ne kTe ) + ne (Ve)kTe + peVe = t 2 2 (10) m = eTe + jE 3 e e ne k (Te TH ) ne na iVe i mi где mi – масса иона;

е – частота столкновения электронов с нейтральными час тицами и ионами;

e – коэффициент электронной теплопроводности;

TH – тем пература нейтральных атомов;

i – потенциал ионизации (величина заданная для данного рабочего вещества), k 2 neTe 2. e =. (11) ei me e 1+ 2 e В качестве исходных данных была принята модель испытательного стен да (вакуумной камеры) на кафедре 208 МАИ (рис. 3).

Рис. 3. Модель испытательного стенда (вакуумной камеры) на кафедре 208 МАИ В результате была получена визуализированная картина (построены диаграм мы):

1) концентрации нейтральных частиц;

2) концентрации ионов, вылетевших из двигателя;

3) концентрации ионов, образовавшихся в результате перезарядки нейтральных атомов, при взаимодействии со струей ионов, вылетевших из двигателя.

Расчеты выявили, что концентрация ионов перезарядки больше, так как их скорость примерно равна температуре стенки камеры (на два порядка мень ше скорости ионов, вылетевших из двигателя) и увеличивается только электро магнитным полем, создающимся в камере.

Поэтому на следующем этапе было рассчитано электромагнитное поле. В работе учитывается плазма, поэтому существует условие квазинейтральности, где ne = ni.

Для задания начальной температуры электронов не обязательно модели ровать катод и процессы, происходящие в самом двигателе. Можно задать вир туальный катод, т.е. снять потенциал и температуру электронов в 30-50 мм от двигателя и задать их как граничные условия.

На рис. 4 представлены предварительные результаты работы.

Скорость электронов падает за счет столкновений с нейтральными ато мами, и основное падение наблюдается в области наибольшей концентрации электронов. Увеличение температуры и потенциала в пучке согласуется с экс периментом.

В принципе, для того чтобы рассчитать область за двигателем, необходи мо рассматривать два случая: для быстрых ионов и для перезарядившихся ио нов. Это можно реализовать, измерив точно таким же способом температуру и потенциал электронов за двигателем.

Таким образом, получив распределение потенциала, следует рассчитать распределение поля напряженности E = grad ( ). (12) а) б) Рис. 4. Предварительные результаты работы:

а – распределение скоростей электронов, м/c;

б – распределение потенциала электрическо го поля в вакуумной камере, В.

Напряженность оказывает влияет на траекторию частиц:

axt Fx = qEx ;

Fx = max ;

S x = V0 xt + (13).

Аналогичным образом описываются параметры для осей У и Z.

Это поле может существенно влиять на движение перезаряженных час тиц, а также на их скорость. При расчете траектории движения перезаряженных частиц учитывалось влияние поля, поэтому следует пересчитать алгоритм на хождения концентрации перезаряженных частиц. Работа в данном направлении будет продолжена на кафедре 208 МАИ после соответствующей подготовки стенда, когда станет возможным получить данные потенциала и температуры для определения граничных условий.

Библиографический список 1. Кормен Т. Алгоритмы: построение и анализ. – М.: Наука, 2002.

2. Павловская Т.А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня. – СПб.: Питер, 2002.

3. Алексеев Б.В. Зондовый метод диагностики плазмы. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Шикин Е.В. Кривые и поверхности на экране компьютера. – М.: Диалог-Мифи, 1996.

5. Паппас К.Х. Отладка в С++. – М.: Бином, 2001.

6. Прикладная динамика разреженного газа / Под ред. Кошмарова Ю.А., Рыжова Ю.А. – М.:

Наука, 1977.

7. Секунов Н. Самоучитель Visual C++ 6. – М.: Obhv, 1999.

8. Арцимович Л.А. Физика плазмы. – М.: Наука, 1974.

9. Седжвик Р. Фундаментальные алгоритмы на С. – М.: Diasoft, 2003.

10. Дронов В. Macromedia Dreamweaver MX. – М.: Obhv, 2003.

Перспективы развития бортового радиоэлектронного оборудования и систем управления К.А. Афенко, Е.В. Кочнева, Г.Ф. Савинов Московский авиационный институт (государственный технический университет) КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ БИНС И РТС В представленной статье рассматривается вопрос комплексирования бес платформенных интегральных навигационных систем (БИНС) с радионавига ционными системами РСБН, VOR, DME.

Существующие бесплатформенные навигационные системы являются ав тономными, помехозащищенными системами и способны определять различ ные навигационные параметры. Однако БИНС обладают свойством нарастания ошибок со временем, поэтому используется коррекция погрешности.

Широко применяются СНС, однако эти системы не всегда позволяют по лучить информацию. Возникает задача осуществить коррекцию погрешности БИНС от других систем, в частности радиотехнических систем ближней нави гации (РСБН, VOR/DME). Поэтому в данной работе рассматривается вопрос создания алгоритмов коррекции системы от РТС, определяющих азимут и дальность.

Структура навигационного комплекса В состав современных НК входят различные системы и датчики, инфор мация от которых поступает в ход навигационного вычислителя (рис. 1). Про граммно-математическое обеспечение (ПМО) НВ выбирает такой состав датчи ков, который обеспечивает наилучшее навигационное решение.

Разработка методики моделирования На точность определения параметров местоположения воздушного судна (ВС) влияет состав навигационных датчиков и режим их совместной работы.

Разработанная программа математического моделирования позволяет оценить точность определения координат и составляющих скорости ВС при различном составе датчиков РТС. Исследование проводилось методом математического моделирования в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 2.

Программа включает:

- модель идеального движения объекта;

- модель ошибок БИНС;

- модель ошибок РТС;

- фильтр.

НК БИНС Потребитель НВ навигационной СВС информации СНС РСБН / VOR РСДН РЛК DME Рис. 1. Структура навигационного комплекса Исследование проводилось по следующей схеме:

1. Задается начальное положение объекта.

2. Задается маршрут движения.

3. Задаются координаты маяка и тип РТС (РСБН, VOR/DME).

4. Время отключения датчика СНС и перехода в режим работы по БИНС и РТС 2500 с.

5. Величины погрешностей в модели ошибок РТС, БИНС и СНС.

Координаты точки старта: широта 58,0°, долгота 58,38°. Высота полета 8000 м.

Скорость полета 200 м/с. Координаты маяка: широта 56,5°, долгота 49,0°.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.