Анализ неразрушающих методов контроля металлокомпозитных баков высокого давления для КА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

References

1. Smirnov A. V. et al. Space mission Millimetron for terahertz astronomy. 2012. Vol. 8442. P. 84424C -84424C - 9. DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.927184.

2. Gardner J. P. et al. The James Webb Space Telescope // Space Sci Rev. 2006, vol. 123, № 4, p. 485-606.

3. Kawaguchi J. An Overview of Solar Sail Related Activities at JAXA // Advances in Solar Sailing / ed. M. Macdonald Springer Berlin; Heidelberg, 2014, p. 3-14.

4. Katan C. NASA's Next Solar Sail: Lessons Learned from NanoSail - D2. Logan, UT, United States, 2012.

5. Mayorova V. et al. ISS - Test bed for the future solar sail systems (IAC-12-B3.3.10) // Proceedings of 63rd International Astronautical Congress. Naples, Italy, 2012.

© Зимин В. Н., Неровный Н. А., 2014

УДК 629.78.018.4:620.179

АНАЛИЗ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОКОМПОЗИТНЫХ БАКОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ КА

И. А. Кравченко1, Л. М. Бородин1, Ю. П. Похабов2, А. М. Лепихин2

1ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: borodin@iss-reshetnev.ru 2Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» КНЦ СО РАН Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 53. E-mail: secretary@sktb.krsn.ru

Производится анализ эффективности применения неразрушающих методов контроля ксеноновых баков высокого давления (КБВД) для КА.

Ключевые слова: ксеноновый бак высокого давления (КБВД).

THE ANALYSIS OF NONDESTRUCTIVE CONTROL METHODS OF COMPOSITE OVERWRAPPED PRESSURE VESSEL FOR SFD

I. A. Kravchenko1, L. M. Borodin1, Yu. P. Pokhabov2, A. M. Lepikhin2

1JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: borodin@iss-reshetnev.ru

2Special Designed Technological Bureau KSC SB RAS 53, Mira prosp., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation. E-mail: secretary@sktb.krsn.ru

The effectiveness of non-destructive testing methods xenon overwrapped pressure vessel for the space flying device (SFD) is analysed.

Keywords: xenon overwrapped pressure vessel.

Главное преимущество использования в КА ме-таллокомпозитных баков высокого давления по сравнению с металлическими сосудами высокого давления заключается в достижении лучших удельных весовых характеристик.

КБВД (в англоязычной литературе COPV -Composite Overwrapped Pressure Vessel) - это сосуд, состоящий из тонкостенного металлического лейнера с внешней силовой композиционной оболочкой, способный выдерживать высокое давление жидкости или газа. Лейнер обеспечивает барьер между жидкостью (газом) и композиционной оболочкой, предотвращая течь и химическую деградацию конструкции.

При изготовлении КБВД (см. рисунок) на данный момент наиболее остро стоит вопрос выбора критерия отбраковки композитных сосудов с применением методов неразрушающего контроля (НК).

Бак хранения ксенона, изготовленный на ОАО «ИСС» имени академика М.Ф. Решетнева»

Был проведен ряд испытаний с использованием следующих методов НК: ультразвуковой контроль (толщинометрия силовой композитной оболочки), теп-

Решетневскуе чтения. 2014

ловизионный контроль, акустико-эмиссионный контроль, контроль герметичности (с использованием гелиевого течеискателя и пенополимерного индикатора III1И-2). контроль геометрии внутренней поверхности лейнера, контроль перемещений стенок КБВД при гидравлических и пневматических испытаниях.

Анализ эффективности методов НК показал следующее:

Результаты ультразвукового и тепловизионного контроля силовой композитной оболочки недостаточны для объективного анализа возможностей их применения для выявления дефектов композитной оболочки и отбраковки КБВД.

Контроль герметичности с использованием гелиевого течеискателя позволяет выявлять микро- и макродефекты сплошности лейнера с приблизительной локализацией места дефекта и оценкой общей негерметичности.

Контроль герметичности с использованием пенополи-мерного индикатора ППИ-2 позволяет выявлять макродефекты сплошности с локализацией места дефекта.

Акустико-эмиссионный (АЭ) контроль позволяет выявлять пассивные, пассивно-активные и активные дефекты с локализацией места дефекта. Метод обладает наглядностью и высокой информативностью результатов контроля, может достоверно фиксировать начало процессов разрушения за 60-90 секунд до непосредственного момента разрушения.

Контроль геометрии внутренней поверхности лей-нера позволяет выявлять дефекты формы лейнера, включая локальные зоны потери устойчивости стенки.

Контроль перемещений стенок КБВД при гидравлических и пневматических испытаниях позволяет определять относительные перемещения стенок по осям КБВД. Но для использования данного метода должен быть установлен предельный уровень допустимых перемещений.

Результаты сравнительных исследований показали, что наиболее близким к решению поставленной задачи отбраковки КБВД является метод АЭ-конт-роля, имеющий физическую основу, связанную с процессами деформирования и разрушения КБВД.

Данные исследований и результаты АЭ-контроля КБВД показывают, что в качестве критерия отбраковки КБВД может быть использован фактор Фелисити:

FR = ^ Pn

где PАЭ - давление, при котором зафиксировано начало существенной акустической эмиссии на рассматриваемой ступени нагружения; Г„ - давление на предыдущей ступени нагружения.

Постепенное снижение этого показателя по ступеням повышения нагружения свидетельствует о наличии активных процессов деформирования и разрушения в конструкции. Таким образом, браковочным признаком является не абсолютное значение коэффициента FR. а его снижение по мере повышения уровня нагруженности КБВД.

© Кравченко И. А., Бородин Л. М., Похабов Ю. П., Лепихин А. М., 2014

УДК 629.78:531.395

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАСКРЫТИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ ЗАМКНУТЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

А. В. Крылов, С. А. Чурилин

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Российская Федерация, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская, 5. E-mail: sm11@sm.bmstu.ru

Рассматривается процесс раскрытия многозвенной замкнутой космической конструкции на примере раскрытия кольцевой антенны типа складного антенного контура. Выявлены особенности свободного раскрытия данной системы.

Ключевые слова: трансформируемые космические конструкции, моделирование развертывания космических конструкций, складные космические антенны.

FEATURES OF DEPLOYING LARGE TRANSFORMABLE CLOSED SPACE STRUCTURES

A. V. Krylov, S. A. Churilin

Bauman Moscow State Technical University

5, 2-ya Baumanskaya str., Moscow, 105005, Russian Federation. E-mail: sm11@sm.bmstu.ru

Multilink closed space structure deployment taken as an example of circular folding antenna frame deployment is under consideration. Specificities offree deployment of the circular folding antenna frame are revealed.

Keywords: deployable space structure, simulation of deployment of space structures, kinematics of deployment, folding space antenna.