CC BY
31
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
УДК 629.78.01: 621.59
ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АКТ ПРИ НИЗКИХ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Н. Ф. Янковская, Р. Р. Екимцев, М. В. Егоров Научный руководитель - Е. В. Раменская
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: lena@kraslan.ru
В технологии наземных испытаний изделий АКТ на работоспособность отработка конструкции позволяет оценить новизну и конкурентоспособность. В статье изложены результаты моделирования функции отклика криостата при работе его в условиях низких критических температур.
Ключевые слова: криостат, космическая техника, вакуумная камера, критические температуры.
TEST THE AEROSPACE TECHNOLOGY PRODUCT UNDER LOW CRITICAL
TEMPERATURE
N. F. Jankovskaja, R. R. Ekimtsev, M. V. Egorov Scientific supervisors - E. V. Ramenskaja
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: lena@kraslan.ru
The design test allows us to estimate the novelty and competitiveness the aerospace technology product in technology of ground working capacity test. The article presents the results of the simulation the response function of the cryostat while operating at low critical temperatures.
Keywords: cryostat, aerospace technology, vacuum chamber, critical temperature.
В производстве изделий авиационно-космической техники (АКТ) используются более 40 видов испытаний и 43 наименований операций контроля. Наземные низкотемпературные испытания изделий являются актуальными как с точки зрения отработки новизны научных и технических решений, так и создания конкурентных систем космических аппаратов (КА) с повышенным сроком эксплуатации.
Для проведения низкотемпературных типовых и приемо-сдаточные испытаний на работоспособность и герметичность агрегатов КА, узлов изделий РКТ методами «пролива», «погружения» и «термо-статирования» используют криостаты. При этом испытания работоспособности и функционирования базовых агрегатов космических аппаратов, в условиях имитирующих космическое пространство выполняют в вакуумных камерах. Реализация поставленной задачи испытаний требует создания новых испытательных устройств. В этой связи разработан двухрежимный малолитражный криостат, удовлетворяющий требованиям технических условий, программ и методик испытания. В первом режиме испытания агрегатов пневмоавтоматики на герметичность в процессе погружения в жидкий азот конструкция работает как криостат, во втором - при отработки объекта на работоспособность в условиях имитации низкой температуры и вакуума космического пространства, как вакуумная камера [1].
Динамика изменения геометрических величин, характеризирующих конкурентные показатели конструкции, исследована моделированием процесса с учетом изменения температуры от 290 до 93 К. Низкие температуры, используемые при испытаниях изделий АКТ, оказывают влияние не только на объект испытания, но также на геометрические параметры конструкции криостата.
В основу моделирования заложена квадратичная зависимость линейного размера толщины стенки криостата от модуля упругости первого рода, коэффициента Пуассона и выпучивания при действии критической силы [2]:
Секция «Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
И2 = Ркр • Ы3 • (1 2)
а • Е
При резких изменениях температуры стенок криогенного оборудования возникают термические напряжения, которые могут разрушить конструкцию. Поэтому охлаждение криогенного оборудования в процессе его эксплуатации является очень ответственным этапом работы и должно производиться с соблюдением определенных требований [3].
Характер изменения функции отклика (см. рисунок), полученной в результате моделирования подтверждает гипотезу о влиянии низких температур на изменение эксплуатационных характеристик криостата.
График изменения функции отклика
При линейной аппроксимации была получена математическая модель процесса охлаждения в виде уравнения к = 1,2637 - 0,2 • 10-3 Т. В процессе уменьшения температуры рабочего тела происходит утонение толщина стенки криостата в пределах 1 мкм, приводящее к снижению локальной прочности оборудования. Результаты исследования послужили основой для создания новых конструкций малолитражных криостатов.
Библиографические ссылки
1. Криостат. Полезная модель / Е. В. Раменская, Ю. А. Филиппов, Н. В. Батуров и др. Бюл. № 2, 20.01.2014 ЯИ 136878 Ш МПК Б25Б 3/10.
2. Криогенные системы / А. М. Архаров, В. П. Беляков, Е. И. Никулин и др. М. : Машиностроение, 1987. 380 с.
3. Беляков В. П. Криогенная техника и технология. М. : Энергоиздат, 1982. 272 с.
© Янковская Н. Ф., Екимцев Р. Р., Егоров М. В., 2015
