ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Студенттер мен жас ғалымдардың
«Ғылым және білім - 2014»
атты IX Халықаралық ғылыми конференциясының БАЯНДАМАЛАР ЖИНАҒЫ
СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ
IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых
«Наука и образование - 2014»
PROCEEDINGS
of the IX International Scientific Conference for students and young scholars
«Science and education - 2014»
2014 жыл 11 сәуір
Астана
УДК 001(063) ББК 72
Ғ 96
Ғ 96
«Ғылым және білім – 2014» атты студенттер мен жас ғалымдардың ІХ Халықаралық ғылыми конференциясы = ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Наука и образование - 2014» = The IX International Scientific Conference for students and young scholars «Science and education - 2014».
– Астана: http://www.enu.kz/ru/nauka/nauka-i-obrazovanie/, 2014. – 5830 стр.
(қазақша, орысша, ағылшынша).
ISBN 978-9965-31-610-4
Жинаққа студенттердің, магистранттардың, докторанттардың және жас ғалымдардың жаратылыстану-техникалық және гуманитарлық ғылымдардың өзекті мәселелері бойынша баяндамалары енгізілген.
The proceedings are the papers of students, undergraduates, doctoral students and young researchers on topical issues of natural and technical sciences and humanities.
В сборник вошли доклады студентов, магистрантов, докторантов и молодых ученых по актуальным вопросам естественно-технических и гуманитарных наук.
УДК 001(063) ББК 72
ISBN 978-9965-31-610-4 © Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық
университеті, 2014
3151
Выводы В результате выполненной работы установлены общие принципы решения задачи определения углового положения КА, заключающиеся в построении двух неколлинеарных направлений в двух системах координат БСК и ССК. Показано, что однобазовый интерференционный метод определения углового положения КА можно отнести к методам средней точности, что позволяет решать задачу определения угловой ориентации КА в случае выхода из строя одной из двух баз антенн.
Список использованных источников
1.Навигация и управление ориентацией малых космических аппаратов: монография / Д.В. Лебедев, А.И. Ткаченко ; НАН Украины, Междунар. НУЦ информ. технологий и систем. — К.: Наук. думка, 2006. — 298 с. — Библиогр.: с. 288-296. — рус.;
2.Использование системы NAVSTAR для определения угловой ориентации объектов./
В.Н. Абросимов, В.И. Алексеева, Ю.А. Гребенко и др. // Зарубежная радиоэлектроника. 1989.
№ 1. С. 46-53.
3.Пат. 2122217 Рос. Федерация, МПК G01S5/02. Способ угловой ориентации объектов по радионавигационным сигналам космических аппаратов (варианты)/ Алешечкин А.М., Фатеев Ю. Л., Чмых М. К.; заявитель и патентообладатель Красноярский государственный технический университет - № 97107921/09; заявл. 15.05.1997; опубл. 20.11.1998 – 12 с..
УДК 678-419.8:004.9
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕСПЛОШНОСТЕЙ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПКМ.
КРИТЕРИЙ АДАПТИВНОЙ ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ НЕСПЛОШНОСТИ НА ПРОЧНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Деревянко Игорь Игоревич E-mail: [email protected]
Аспирант Днепропетровского Национального университета им. О.Гончара, Днепропетровск, Украина
Научный руководитель – В.П. Малайчук
Перспективы развития ракетно-космической отрасли в значительной степени связаны с использованием новых материалов и применением передовых технологий. Конец 20-го и начало 21-го века отмечены все более широким применением в конструкциях ракетоносителей полимерных композиционных материалов (ПКМ), и как следствие, появлением новых технологий изготовления и методик контроля высокоэффективных изделий на их основе.
Объект исследования - технологически сложная конструкция межступенного отсека (МСО) ракетоносителя «Циклон-4», выполненная в виде обратного усеченного конуса высотой 4014 мм с диаметром нижнего основания 3000 мм, а верхнего – 3980 мм (рисунок 1). Корпус МСО из ПКМ состоит из оболочки, верхнего и нижнего стыковочных шпангоутов, в местах размещения разрывных болтов в верхний стыковочный шпангоут вклеены углепластиковые фитинги с вклеенными стальными опорными пластинами и втулками. Описание конструктивно-технологических решений применения углепластиков в опытном МСО, представлено в работах [1, 2].
3152
Рис. 1 – Вид МСО ракетоносителя «Циклон-4»
На рисунке 2 приведена схема разбиения развертки внешней поверхности корпуса МСО. Как видно вся поверхность разбита на равнопропорциональные зоны (квадраты).
Каждый квадрат представлял собой зону отдельного измерения. Поверхность разбита на 10 горизонтальных делений – осевые направления, 16 вертикальных – медианные направления.
Рис. 2 - Схема разбиения развертки внешней поверхности корпуса (i – порядковый номер по осевому направлению, j – порядковый номер по медианному направлению)
Важной задачей при создании таких конструкций является оценка конструктивно- технологических решений, закладываемых в конструкцию узла. Особенностью является изготовление конструкции из ПКМ (на основе углеволокон), а это требует разработки новых информативных параметров и методик обработки данных. Решение подобных задач и их алгоритм представлен в работах [3, 4, 5].
В данной работе исследуется основная оболочка, представляющая собой крупногабаритную трехслойную сотовую конструкцию. На различных стадиях технологического процесса изготовления конструкции могут возникать несплошности в оболочке. Несплошности влекут за собой потерю прочностных характеристик и, как следствие, могут привести к ее разрушению. Наиболее распространенными из них являются неприклей между сотовым заполнителем и углепластиковыми обшивками и расслоение самих обшивок.
Оценка влияния несплошностей на работоспособность конструкции из ПКМ является одной из основных задач анализа результатов контроля и статических испытаний. Для решения поставленной задачи предлагается использовать критерий адаптивной оценки критического влияния несплошности на прочность изделия, который учитывает влияние характеристик, полученных при тензометрических испытаниях и ультразвуковом контроле.
Критерий дает оценку влияния деформированной зоны на конструкцию в зависимости от нагружения, при этом может быть определенна траектория полета, при которой влияние несплошностей на прочность будет наименьшим.
Предлагаемый критерий адаптивной оценки имеет вид:
3153
j i j i j i j
i T S k
DZ, , , , , (1) где DZ - адаптивная оценка критического влияния;
T - тензометрическая составляющая;
S - геометрическая составляющая несплошности;
k - коэффициент состояния деформирования.
Каждая из составляющих критерия адаптивной оценки является уникальной характеристикой, полученной при статических испытаниях и неразрушающем контроле.
Составляющие получены следующим образом:
1) Тензометрическая составляющая T. Представляет собой тензометрические экспериментальные измерения, полученные в ходе этапов статических испытаний, имитирующих нагрузки при различных траекториях полета ракеты.
Испытательные нагрузки МСО представлены в работе [2]. В каждом квадрате (согласно рисунку 2) расположено 4 тензодатчика, производящих следующие замеры: 1-й и 2-й – горизонтальное и вертикальное направления на наружной поверхности, 3-й и 4-й – на внутренней поверхности изделия. Нагружение узла производилось в 6 стадий: стадия 4 соответствует эксплуатационным нагрузкам, стадия 6 - расчетным нагрузкам.
Тензометрическая составляющая критерия адаптивной оценки критического влияния несплошности на прочность изделия имеет вид:
(max)
,
, Tк
Ti j Tкi j , (2)
1 0Ti,j
где Tк - значение тензометрического измерения квадрата;
(max)
Tк - максимальное значение тензометрических измерений всех этапов статических испытаний на конструкции МСО.
2) Геометрическая составляющая несплошности S. Контроль сплошности материала оболочки в процессе статических испытаний является важной составляющей при проверке работоспособности конструкции. Зоны несплошности и их геометрические размеры могут быть определены ультразвуковыми либо голографическими методами контроля.
В процессе контроля МСО несплошность материала определялась по затуханию ультразвукового сигнала при теневом амплитудном контроле (зона контроля – 700 мм от шпангоута верхнего). Найденные дефекты при теневом контроле проверялись импедансным методом (их месторасположение).
По результатам контроля определены площади несплошностей (дефектных мест) а также их месторасположение относительно квадратов трехслойной оболочки. Исходя из этого, геометрическая составляющая несплошности имеет вид:
j i
j i j
i Sк
S Sд
, ,
, , (3) 1
0Si,j где Sд - площадь зоны несплошности;
Sк - площадь квадрата (учитывая конусность МСО, квадраты имеют неравные площади).
3) Коэффициент состояния деформирования k. Как известно из источников [6, 7]
(фрагмент представлен в таблице 1) прочностные характеристики углепластиков как однонаправленных, так и многослойных при растяжении и сжатии отличаются.
Таблица 1 - Свойства некоторых углепластиков на основе непрерывных волокон и углерод- углеродных композитов
3154
Показатель
Углепластики на основе эпоксидного и полиимидного связующих с ориентированными нитями, жгутами, лентами
Углерод-углеродные композиты с нитями, жгутами
однонаправ-
ленные перекрестные 1:1
однонаправ-
ленные перекрестные 1:1
Прочность, МПа
При растяжении 800-1700 500-900 2500-3000 200-700
При сжатии 700-1200 500-800 1200-1600 100-300
Следовательно, влияние несплошности на конструкцию при ее сжатии и влияние той же несплошности на конструкцию при растяжении отличаются. Учитывая этот факт, возникает необходимость поправочного коэффициента. Коэффициент состояния деформирования имеет вид:
Сжатие k
Растяжение k k
сж раст j
i, , (4) где kраст - поправочный коэффициент для растяжения;
kсж - поправочный коэффициент для сжатия.
Коэффициенты должны определяться следующим образом. По результатам прочностных испытаний образцов трехслойной оболочки определяются прочность при растяжении и сжатии. Максимальному значению из них присваивается «1», а второй коэффициент находится как отношение меньшего к большему.
Подставив выражения (2-4) в (1) получим следующий вид критерия адаптивной оценки:
k Сжатие
Растяжение k
Sк Sд Tк
DZ Tк
сж раст j
i j i j
i j
i
, , ,
, (max) . (5)
Технология контроля тензометрическими датчиками подразумевает получение экспериментальных измерений в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном.
Применив выражение (5) к каждому из направлений, получим оценки критического влияния несплошности на прочность изделия по направлениям. При этом решающей оценкой является максимальное значение в квадрате из двух направлений.
Выводы и предложения.
В результате применения критерия адаптивной оценки для различных этапов нагружения получаем значения оценок опасности нарушения прочности для каждой зоны несплошности и всей конструкции в целом. При этом, сравнив оценки опасности между собой можно определить траекторию полета, при которой влияние несплошностей будет наименьшим.
Для визуализации полученных результатов применяется визуально-аналитический метод представления информации, включающий в себя цветовые развертки поверхности конструкции с указанием мест несплошностей.
При дальнейших исследованиях вероятно применение данного критерия для разработки методики обработки результатов измерений на объектах из ПКМ и определения классификационных пороговых значений.
Список использованных источников
1. Потапов А.М. Технологические особенности изготовления крупногабаритных трехслойных сотовых конструкций из полимерных композиционных материалов / А.М. Потапов, Ю.Г. Артеменко, В.К. Москалец, Ю.В. Штефан, М.А. Каминская //
Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники: сб.
3155
материалов V междунар. науч.-практ. конф., Днепропетровск 5 - 7 июня 2013 г. / Укр. НИИ технологий машиностроения. – Днепропетровск, 2013. – С. 155 – 159.
2. Зиновьев А.М. Конструктивно-технологическое решение и несущая способность опытного межступенного отсека ракеты-носителя «Циклон-4» из полимерных композиционных материалов / А.М. Зиновьев, А.П. Кушнарев, А.В. Кондратьев, А.М. Потапов, А.П. Кузнецов, В.А. Коваленко // Авиационно-космическая техника и технология. – 2013. – №3(100). – С. 46 – 53.
3. Деревянко И.И. Идентификация особенностей конструктивно-технологических решений применения углепластиков в опытной сотовой конструкции по результатам тензометрических измерений при статических испытаниях / И.И. Деревянко, Ю.А. Кочусов, А.М. Потапов, А.А. Самусенко, В.Г. Тихий // Эффективность сотовых конструкций в изделиях авиационно-космической техники: сб. материалов V междунар. науч.-практ. конф., Днепропетровск 5 - 7 июня 2013 г. / Укр. НИИ технологий машиностроения. – Днепропетровск, 2013. – С. 114 – 123.
4. Ужполявичус Б.Б. Статистический расчет при контроле прочности материала и сопротивления несущих конструкций по результатам неразрушающих испытаний // Сборник статей, под ред. В.А. Латишенко «Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов» – Рига «Зинате» 1986. С. 50-56.
5. Богданович А.Е. Анализ несущей способности цилиндрических оболочек из композитов с учетом неосесимметричных технологических несовершенств // Сборник статей, под ред. В.А. Латишенко «Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов» – Рига «Зинате» 1986. С. 88-96.
6. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. Кн. 1. (Handbook of composites). Справочное издание. Под редакцией Дж. Любина. Перевод с английского А.Б. Геллера, М.М. Гельмонта. (Москва: Издательство «Машиностроение», 1988).
7. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. Кн. 2. (Handbook of composites). Справочное издание. Под редакцией Дж. Любина. Перевод с английского А.Б. Геллера, Г.Э. Кесслера, A.M. Кнебельмана. (Москва: Издательство «Машиностроение», 1988).
УДК 629.7.054.07
ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАКЕТНОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
Картабаев Саят [email protected]
Студент 3-го курса кафедры «Космическая техника и технологии» Евразийский национальный университет имени Л. Гумилева, Астана, Казахстан
Научный руководитель – А.Д. Тулегулов Структура ракетно-космического комплекса
На рисунке 1 представлена структурная схема ракетно-космического комплекса.
Подсистемами ракетно-космического комплекса являются технический комплекс, ракетно- космическая система (ракета-космического назначения), стартовый комплекс и др.
В состав ракетно-космической системы входят ракеты-носители, включающие в свой состав ракетные блоки и полезную нагрузку - космическую головную часть (или космический аппарат).
Если в составе ракеты космического назначения или в составе космической головной части имеются космические разгонные блоки (блоки, способные длительное время находиться в космическом пространстве и обеспечивать запуск двигателей в невесомости), то ракета-носитель, как правило, сообщает космическому аппарату скорость, необходимую