CC BY
19
Секция
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»
УДК 62-1/-9
ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
А. И. Адамович*, В. А. Будьков, К. А. Пасечник, Д. А. Пятаев, А. Н. Чиров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: anatoliyadamovich@icloud.com
Рассмотрена перспектива поднятия качества производства изделий из композитных материалов, применяемых в ракетно-космической отрасли, посредством проведения испытаний и исследований на статические и динамические характеристики с применением робототехниче-ских систем.
Ключевые слова: композитные материалы, испытания изделий из композиционных материалов, робототехнические системы.
RESEARCH AND TESTING OF PRODUCTS FROM COMPOSITE MATERIALS ON STATIC AND DYNAMIC CHARACTERISTICS WITH THE USE OF ROBOTIC SYSTEMS
A. I. Adamovich*, V. A. Budkov, K. A. Pasechnik, D. A. Pyataev, A. N. Chirov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: anatoliyadamovich@icloud.com
In this article, the authors consider the prospect of raising the quality of production of composite materials used in the rocket and space industry, through testing and research on static and dynamic characteristics using robotic systems.
Keywords: composite materials, testing ofproducts from composite materials, robotic systems.
Введение. Современный космический аппарат (КА) представляет собой сложную техническую систему, в состав которой входят силовая конструкция, навесное оборудование, подсистемы энергопитания, ориентации, стабилизации, ретрансляции, механические устройства отделения и развёртывания рефлекторов антенн и солнечных батарей. И, возрастающие требования к надёжности, обеспечению неразрушения и нормальному функционированию КА приводят к необходимости разработки новых решений обеспечения на соответствие технического состояния КА [1].
Одним из таких решений является внедрение материалов нового уровня эксплуатационных свойств, в числе которых ведущая роль, несомненно, принадлежит композиционным материалам (КМ). Такие материалы обладают рядом уникальных свойств и характеристиками (прочностные, деформационные, ударные, упругостные, температурные, адгезионные, электрические, фрикци-
Секция « Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
онные, теплопроводные и др.), не характерными для исходных компонентов и «классических» материалов [2]. Отметим, что производство изделий из КМ обладает рядом преимуществ: универсальность; возможность получения изделий сложной формы и большого размера; низкая стоимость оснастки; возможность создавать слоистые конструкции, в том числе с закладными деталями; пригодность для опытного производства. Вместе с тем характерны и недостатки: большие затраты ручного труда; низкая производительность; «плавучесть» качества изделий; трудность обеспечения однородности материала и стабильности его физико-механических свойств [3]. И, для решения ряда таких недостатков актуально применение робототехнического комплекса - не только как инструмента автоматизации, но и как инструмента, который можно ориентировать на выявление конструктивных и производственно-технологических дефектов. Данный подход даёт перспективу более объективного контроля и надёжной оценки на этапах опытного и серийного производств.
Основная часть. Проведение испытаний и контроля посредством применения робототехни-ческих систем, созданных по принципам распознавания, удержания, слежения и перемещения объекта, в совокупности с системами, предназначенными для получения информации и последующего её анализа, позволят выявлять дефекты и обнаруживать отклонения от соответствующих расчётных значений, либо от величин, полученных ранее при испытаниях однотипных изделий.
Наиболее основными (часто проводимыми) испытаниями являются испытания на статические и динамические (усталостные) характеристики изделия, например: испытания, позволяющие выявлять дефекты, сопряженные со статистическим разбросом жёсткостных и прочностно-устойчивых свойств изделия, находящегося под воздействием кратковременных и продолжительных ударных или нагнетающих нагрузок. Обращая внимание на то, что такого рода испытаниям подвергаются изделия из КМ, то результатами испытаний могут определяться такие параметры, как: степень пластификации и стеклования, степень деградации механических свойств изделия при воздействии агрессивных или нежелательных условий и сред, степень перехода от микро- к макроразрушениям, и т. п. Также применение робототехнических систем позволит выявлять дефекты без попыток возможного принудительного исключения влияния других факторов, и к тому же, даст возможность оценить и их. Под такими факторами можно понимать резонансные частоты, формы и коэффициенты демпфирования собственных тонов колебаний, амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики, спектральные плотности мощности случайной вибрации и т. п. [4]. Помимо того, возможно проведение испытаний в имитации тех условий и средах, которым подвергается КА в космическом пространстве без каких-либо существенных и дополнительных требований к робототехническим системам, что поможет избавиться от ряда существующих технических и организационных сложностей, требующих пристального и непрерывного контроля. Также отметим, что робототехнические системы позволяют автоматизировать сам процесс проведения испытаний, сбор данных и их обработку, что, безусловно, является преимуществом.
Применение робототехнических систем не только как инструмента, ориентированного на выявление конструктивных и производственно-технологических дефектов в изделиях из КМ или инструмента автоматизации, но и как инструмента, позволяющего проводить исследования с целью выявления тех или иных конструктивных особенностей, даёт возможность прогнозирования жёсткостных и прочностно-устойчивых свойств будущего изделия на уровне прототипирования. Соответственно, такая перспектива позволяет применять результаты исследований ещё на стадии проектирования будущего изделия, что безусловно повышает качество производства изделий из КМ от стадии проектирования до конечного продукта.
Заключение. Преимущество применения робототехнических систем состоит и в том, что они несут за собой огромную многофункциональность, т.е. им может быть отведена более значительная роль на производстве. Робототехническая система может быть легко модифицирована или преобразована под выполнение сопутствующих или других задач. Предположительно, один комплекс с робототехнической системой может взять на себя отработку практически всех основных испытаний и доведения изделий из КМ до полной готовности. Немаловажным преимуществом таких систем служит уже заложенная в них автоматизация и высокая точность [5].
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 1
На данный момент, существуют опытные установки на базе промышленного робота, предназначенные для проведения испытаний изделий из КМ. Максимальный процент участия таких систем не велик. И цель применения этих систем затрагивает только процесс автоматизации узконаправленных испытаний.
Библиографические ссылки
1. Беляков И. Т. Технология сборки и испытаний космических аппаратов. М. : Машиностроение, 1990. 133 с.
2. Чернышов Е. А., Романов А. Д. Современные технологии производства изделий из композиционных материалов // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 2. 46 с.
3. Дальский А. М., Барсуков Т. М. Технология конструкционных материалов: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. 6 изд. М., 2005. 592 с.
4. Тестоедов Н. А., Халиманович В. И., Лысенко Е. А. Экспериментальная отработка конструкций и механических систем космических аппаратов // Космические вехи : сб. избр. науч. тр., посвящ. 50-летию образования ОАО «ИСС» им. акад. М. Ф. Решетнева». Железногорск, 2009. С. 355-373.
5. Робототехнические системы по наземной отработке и контроля при производстве космических аппаратов / А. И. Адамович, В. А. Будьков, Д. С. Осеев, Д. А. Пятаев // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы 14-й Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (09-13 апреля 2018г., Красноярск) : в 3 т. Т. 1 / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; СибГУ им. Решетнева. Красноярск, 2018. 327 с.
© Адамович А. И., Будьков В. А., Пасечник К. А., Пятаев Д. А., Чиров А. Н., 2019
