Адаптация стандартных реперных знаков для термовакуумных измерений крупногабаритных трансформируемых конструкций Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

УДК 629.78.018.4:620.172/178.2:678:621.378

АДАПТАЦИЯ СТАНДАРТНЫХ РЕПЕРНЫХ ЗНАКОВ ДЛЯ ТЕРМОВАКУУМНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Е. А. Байбородова, Г. В. Двирный, А. П. Антоненко, Д. В. Усачёв, Д. В. Чураков

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

E-mail: baiborodovaea@mail.ru

Рассмотрена бесконтактная система измерения при помощи лазерного трекера и меток (реперных знаков), определены проблемы данной системы. Предложен метод адаптации стандартных меток для термовакуумных измерений.

Ключевые слова: термовакуумные измерения, лазерный трекер, реперные знаки, крупногабаритные трансформируемые конструкции.

OFF-THE-SHELF ALIGNMENT MARKS ADAPTATION FOR THERMAL-VACUUM MEASUREMENTS OF LARGE TRANSFORMABLE STRUCTURES

E. A. Bayborodova, G. V. Dvirnyy, A. P. Antonenko, D. V. Usachev, D. V. Churakov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: baiborodovaea@mail.ru

This paper describes noncontact measurement system using a laser tracker and alignment marks and issues thereto related. A method of off-the-shelf alignment marks adaptation for thermal-vacuum measurements is proposed.

Keywords: thermal-vacuum measurements, laser tracker, alignment marks, large transformable structures.

Исследование возможных деформаций конструкций вследствие температурных воздействий в космическом пространстве - одна из основных задач наземных испытаний космических аппаратов (КА).

Измерение геометрических параметров конструкций до и после воздействия экстремальных температур помогает выявить отклонения от первоначальной формы изделия. Бесконтактные методы измерений геометрических параметров являются наиболее эффективными. В настоящее время для измерения геометрических характеристик конструкций применяются бесконтактные методы измерений и контроля: теодолитные, интерферометрические (лазерный трекер с метками и лазерный сканер) и фотограмметрические измерительные системы [1].

В АО «ИСС» для измерений термодеформаций крупногабаритных трансформируемых механических систем (КТМС) применяют вышеперечисленные системы бесконтактных измерений [2]. Наиболее перспективной является интерферометрическая система с использованием лазерного трекера, работающая на принципе слежения лазерного луча за специальными уголковыми отражателями (реперными знаками), установленными на поверхности измеряемого изделия в определённых точках. Излучаемый прибором лазерный луч попадает в центр реперного знака, возвращается обратно в объектив и далее на приемный датчик дальномера. Это позволяет определить две угловые координаты и расстояние. По полученным данным затем вычисляется текущее пространственное поло-

жение реперного знака и соответственно идентифицируется поверхность измеряемого изделия [3-5].

Для термовакуумных испытаний лазерный трекер (в нашем случае API Tracker 3) помещается в специально разработанный гермоконтейнер напротив объекта испытаний, на объекте испытаний крепятся определенным образом разного типа зеркальные метки (реперные знаки), каждая со своими отражательными характеристиками (рис. 1).

0

тип а тип б

Рис. 1. Общий вид реперных знаков, использующихся при измерениях

Основной элемент реперного знака - тип а - пустотелый ретрорефлектор (трехгранная призма) без сферы, и тип б - пустотелый ретрорефлектор (трехгранная призма), вмонтированный в сферу.

Сферический отражатель (зеркальная призма, вмонтированная в сферу) поставляется в комплекте с

щ

проектирование и производство летательных, аппаратов, космические исследования и проекты

магнитной базой, что очень удобно в их настройке на сложных формах конструкций.

Использование же только одного вкладыша без сферы (метка типа а) значительно удешевляет (в 2-3 раза) стоимость реперного знака (см. таблицу), но удобство использования и регулировка положения метки при этом очень затруднены. Ко всему прочему, использование вкладышей без сферического корпуса создаёт проблему при испытаниях на экстремальные положительные температуры - в области +120 °С метка не визируется лучом лазерного трекера.

Для решения этой проблемы разработаны методы адаптации применения меток при экстремальных положительных температурах, один из которых предлагает по возможности оградить метки от чрезмерного нагрева. Этого можно добиться, используя специаль-

но разработанную оснастку под каждое изделие, учитывающую особенности форм объекта испытаний.

Главные проблемы использования цилиндрических вкладышей без сферы, как говорилось выше, -закрепление их на конструкциях сложных форм, а также затруднённость их регулировки. Поскольку простое приклеивание очевидно снижает возможности тонкой настройки цилиндрических меток, было разработано два способа доработки на предмет крепления меток к поверхности: при помощи монтирования металлической сферы в тыльную часть цилиндрической метки, которая устанавливается на магнитную подставку собственного изготовления; и монтирование в тыльную часть метки небольшого шарнира, крепящегося при помощи болтового соединения к измеряемой конструкции (рис. 2).

Себестоимость реперных знаков

Реперный знак тип а Реперный знак тип б

комплектация стоимость, руб. комплектация стоимость, руб.

Метка цилиндрическая 37 000 Метка цилиндрическая, вмонтированная в сферу 94 000

Оснастка (производство АО «ИСС») 3 000 Магнитная база (оригинал) 10 000

Магнитная база (производство Китай) 100

Итого: 40 100 104 000

Рис. 3. Крепление цилиндрической метки на шарнире: а - общий вид положения метки на рефлекторе 05 м; 6 - метка на шарнире укрупнённо

Решетневские чтения. 2016

Из всего вышесказанного следует:

Использование адаптированной, т. е. доработанной, цилиндрической метки в комплекте с магнитной базой для настройки на сложных формах крупногабаритных конструкций по сравнению с использованием метки, вмонтированной в сферу, даёт экономическую выгоду в 2-2,5 раза при схожих технических характеристиках.

Библиографические ссылки

1. Двирный Г. В. Методы высокоточных измерений прецизионных конструкций мобильных автоматических космических аппаратов в термовакуумных условиях // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 2. С. 38-43.

2. Двирный Г. В. Особенности отработки крупногабаритных трансформируемых конструкций // Научно-техническая конференция молодых специалистов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» : материалы конф. Железногорск, 2008. С. 69-70.

3. Тестоедов Н. А., Двирный Г. В., Пермяков М. Ю. Определение величины температурных деформаций размеростабильных рефлекторов // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 2. С. 67-71.

4. Двирный Г. В., Пермяков М. Ю. Испытания по определению температурных деформаций // «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» : научно-техническая конф. молодых специалистов, посвящённой 50-летию полета в космос Ю. А. Гагарина : материалы конф. Железно-горск, 2011. С. 232-233.

5. Определение погрешности при высокоточных измерениях прецизионных размеростабильных угле-пластиковых конструкций космических аппаратов, в термовакуумных условиях / В. М. Михалкин [и др.] // Исследования в области оружия и систем вооружения,

авиа- и ракетостроения, космических летательных аппаратов : сб. трудов. СПб. : Балтийский гос. техн. ун-т, 2011. С. 97-103.

References

1. Dvirniy G. V. Metody vysokotochnyh izmerenij precizionnyh konstrukcij mobil'nyh avtomaticheskih kosmicheskih apparatov v termovakuumnyh uslovijah // Vestnik SibGAU. 2011. Iss. 2. P. 38-43.

2. Dvirniy G. V. Osobennosti otrabotki krupnogabaritnyh transformiruemyh konstrukcij // Nauchno-tehnicheskaja konferencija molodyh specialistov OAO «Informacionnye sputnikovye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetneva»: Materialy konferencii. Zheleznogorsk, 2008. P. 69-70.

3. Testoedov N. A., Dvirniy G. V., Permjakov M. Ju. Opredelenie velichiny temperaturnyh deformacij razmerostabil'nyh reflektorov // Vestnik SibGAU. 2011. Iss. 2. P. 67-71.

4. Dvirniy G. V., Permjakov M. Ju. Ispytanija po opredeleniju temperaturnyh deformacij // Nauchno-tehnicheskaja konferencija molodyh specialistov OAO «Informacionnye sputnikovye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetneva», posvjashhjonnoj 50-letiju poleta v kosmos Ju. A. Gagarina : materialy konf. Zheleznogorsk, 2011. P. 232-233.

5. Mihalkin V. M. [et al.] Opredelenie pogreshnosti pri vysokotochnyh izmerenij ah precizionnyh razmerostabil'nyh ugleplastikovyh konstrukcij kosmicheskih apparatov, v termovakuumnyh uslovijah // Issledovanija v oblasti oruzhija i sistem vooruzhenija, avia- i raketostroenija, kosmicheskih letatel'nyh apparatov : sb. trudov. SPb. : Baltijskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2011. P. 97-103.

© Байбородова E. А., Двирный Г. В., Антоненко А. П., Усачёв Д. В., Чураков Д. В., 2016

УДК УДК 621.791.72

НАБЛЮДЕНИЕ КАНАЛА ПРОПЛАВЛЕННЯ В РЕНТГЕНОВСКОМ СПЕКТРЕ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ

В. Я. Браверман, Д. Г. Кучаева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Pешетнева Pоссийская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: braverman-vladimir@rambler.ru

Электронно-лучевая сварка широко применяется для получения неразъемных соединений изделий аэрокосмической отрасли. Наблюдение канала проплавления может стать дополнительным инструментом для контроля формирования сварного шва. В статье представлены некоторые результаты экспериментальных исследований в этом направлении.

Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, рентгеновское излучение, рентгеновский датчик.