CC BY
37
условиях до более высоких значений может быть упрочнен металл или сплав при пластической деформации. Поэтому при обработке низкоуглеродистых сталей наблюдаются наибольшие значения е и наименьшие р углы сдвига. С ростом скорости резания степень деформации срезаемого слоя снижается.
При высокой плотности дислокаций становится возможным возникновение нового типа субструктуры -полос скольжения, т.е. процесс пластической деформации становится локализованным. Локализованные полосы скольжения экспериментально обнаруживаются в толще стружки. Подобная эволюция дислокационной структуры от исходной к хаотической, далее к фрагментированной (ячеистой) и последующее образование полос скольжения характерно для различных видов механических испытаний (при сжатии, растяжении, усталостных испытаниях и т.д.).
Анализ показывает, что тсдв также находится в линейной зависимости от теплоты образования обрабатываемого материала. Теплота образования характеризует количество тепла, которое необходимо сообщить веществу,
чтобы перевести его из кристаллического состояния в жидкое путем разрыва межатомных связей. Экспериментальные данные подтверждают высказанное положение.
Подобно тсдв, удельная qF сила трения также является константой при варьировании условий резания.
Влияние охрупчивания границ зерен при сегрегации на них примесей, в частности углерода, в сталях на вид стружки изучалось путем моделирования на основе квантово - механических расчетов [2].
Размер кластера обеспечивал необходимую точность воспроизведения явления сегрегации и достаточное время расчетов. В качестве рассчитываемых характеристик были выбраны Ео - общая энергия связи в кластере и межатомные расстояния.
Энергия связи кластера, взятая с обратным знаком, представляет собой энергию, которую нужно затратить на разрыв всех межатомных связей в кластер, т.е. разделить его на отдельные атомы. Энергия связи, приходящаяся на один атом равна Еа=Ео/п, где п-число атомов в кластере.
Общая энергия, энергия на атом и межатомные расстояния в кластерах
Таблица 1
Вид кластера
Число атомов
Об.энергия кластера, эВ
Энергия на один атом, эВ
Расстояние Ао между атомами
Энергия дислокации, эВ
атомы железа железо-углерод
30 30
-138,4 -142,2
-4,61 -4,74
1,56 1,54
6
Из таблицы видно, что прочность связей межатомного взаимодействия Бе - С выше, чем у системы Бе - Бе, а длина связи в системе Бе - С также ниже по сравнению с длиной связи в системе Бе - Бе. Следовательно, границы зерен при наличии примесей припятствуют эстафетной передачи деформации из зерна в зерно. Деформация локализуется в микрообъемах, а сопротивление деформации возрастает. При этом атомы примеси закрепляют дислокации, повышая сопротивление пластическому течению по границам зерен, а, следовательно, создают трудности поворота зерен. Таким образом, углерод уменьшает подвижность дислокаций и охрупчивает границы зерен в сталях и тем самым влияет на образование элементной стружки при низких скоростях резания.
С увеличением скорости, а, следовательно, с ростом температуры, формируется сливная стружка. Этому способствуют диффузионные процессы на границах зерен, облегчающие поворот зерен и межзеренную дефор-
мацию. При дальнейшем росте скорости резания формирование элементной стружки связано с запаздыванием пластических деформаций. При обработке титановых сплавов и нержавеющих сталей, и сплавов формирование элементной стружки также обусловлено охрупчиванием границ зерен примесями и вид стружки с ростом скорости резания не изменяется.
Список литературы
1. Компьютерное моделирование и исследование наноструктур в процессах обработки резанием на основе квантово-механических расчетов: учеб. пособие / Ю.Г. Кабалдин [и др.]; НГТУ им.Р.Е. Алексеева. Н.Новгород, 2014. - 119 с.
2. Атомный подход к процессам деформации и разрушения срезаемого слоя при резании / Ю.Г. Кабалдин, А.М. Кузьмишина // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. №2. С.78-88.
КРИТЕРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПОРАЖЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ОРУЖИЕМ
Кузнецов Дмитрий Владимирович
Черноморское высшее военно-морское училище имени П.С. Нахимова, г. Севастополь
FUNCTIONAL CRITERIA OF MODERN RADIO SYSTEMS electromagnetic weapons Kuznetsov Dmitry VladimirovichBlack sea higher naval school named after P. S. Nakhimov, Sevastopol АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены критерии, исходя из которых, могут определяться направления в развитии средств электромагнитного поражения (электромагнитное оружие). ABSTRACT
The article describes the criteria on the basis of which can be determined by trends in the development of means of electromagnetic losses (electromagnetic weapon).
Ключевые слова: радиоэлектронная аппаратура; электромагнитное поле; экранирование; энергия поражения; мощное электромагнитное излучение; защита.
Keywords: electronic equipment; electromagnetic field; shielding; the energy of destruction; a powerful electromagnetic radiation; protection.
Основная часть. Влияние мощных электромагнитных излучений (МЭМИ) на различные радиоэлектронные средства выражается как в непосредственном воздействии полей на элементы и блоки радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), так и в воздействии импульсных напряжений и токов, наводимых МЭМИ в антенно-волноводных устройствах и линиях связи, и поступающих в итоге на чувствительные элементы входов РЭА. Основные направления воздействия - «прямое», через антенно-волноводный тракт и «обратное» через отверстия и щели в экранах
[1,2,12]. Во многих работах [3-9] рассмотрены различные модели этого воздействия. Предложены способы и методы борьбы с помехами, путем применения различных вариантов организации защиты устройств. На основании предложенных моделей можно обозначить наиболее приоритетные факторы, от параметров которых зависит степень защищенности РЭА.
В работах [5,7,10] предложена модель определения энергии в сверхвысокочастотных (СВЧ) трактах РЭА:
W( т ) =
E2
д2 V ■ КЗД - Ri ■кН ■h
Д
Rh
2 2 cos 0 ■ cos ф
4- {(RH + Rи )2 +[lpm- 1 /(m ■Ca)]2 J
1 - e(ai +a2 )-т 1 - e2ai т 1 - e2a2 т [l - 2œ(a1 + a2 )] ■ 2 cos (m ■ т + y - ß)
(a1 + a2 )e(a1 + a2)- т 2a1 e2a1-т 2
a 2 e
2 a 2 ■ т
1(07
a1 + a2 )m + m ]e
2 a1 + a 2 ) ■ т
[1 - 2m ■ a1 ] ■ cos (m ■ т + y - ß) [1 - 2m ■ a2 ] ■ cos (m ■ т + y - ß)
[2œ ■ a 1 + m2 ]e2 a1 т
[2m ■ a2 + m2 ]e2a2 т
(1)
где: Етах - максимальное значение напряженности электрической составляющей МЭМИ, В/м; Д - коэффициент направленного действия антенны, п - коэффициент полезного действия антенны; кН - коэффициент, учитывающий неоднородности антенно-волноводного тракта; hД - действующая высота стержня волноводно-коаксиального перехода, м; 9, ф - углы между направлением электрической оси антенны и направлением на источник МЭМИ в азимутальной и тангенциальной плоскостях, рад; КЗД - коэффициент затухания ЭМВ от расстояния до места источника МЭМИ; КЗВ - коэффициент затухания ЭМВ в волноводе; RH - сопротивление нагрузки антенны, Ом; RИ - сопротивление излучения стержня ВКП, Ом; Lp -
индуктивность стержня ВКП, Гн; Са - емкость стержня ВКП, Ф.
Данная модель позволяет рассчитывать количество энергии, выделяемой на чувствительных элементах СВЧ трактов, таких как смесительные и детекторные СВЧ диоды, являющиеся наиболее уязвимым местом данной системы ввиду малой импульсной электрической прочности.
Кроме того, работе [11] рассмотрено влияние СВЧ импульса с такими же характеристиками на линии связи и кабели, находящиеся в электрически негерметичных помещениях судов, связанных с окружающей средой по средствам иллюминаторов и смотровых окон:
W( т ) =
E 2 D 2 F 2 12
Em ■ ^г ( в ) ■ Г ■ 1
22
4 ■л^ D a1 s в /лв R н ■e
4 ml
m
ZE(H ) ' 3
f X >
V Re J
1 - e
( a1 + a2 )■ т
1 2 a1 т 1
1 - e 1 1 - e +- +
2 a 2 т
( a1 +a2 ) т 2 a1 т 2 a2 т
( a 1 + a 2 ) e' 1 2 7 2 a1 e 1 2 a 2 e 2 [1 - 2m( a1 + a2 )] ■ 2 cos (m ■ т + y - ß)
(a1 + a2 )m + m
,( a1 + a2 )-т
[1 - 2 m ■ a1 ] ■ cos (m ■ т + y - ß) [1 - 2m ■a 2 ]■ cos (m ■ т + y - ß)
2m a1 + m 2
,2 a1 -T
2m a2 + m 2
2 a2 т
(2)
Вг ( в г ( в )>?>¥ )
где: - коэффициент направ-
ленности воздействия горизонтально (вертикально) - поляризованной электромагнитной волны; а - частотный параметр импульса; еВ - диэлектрическая проницаемость среды (воздуха); дВ - магнитная проницаемость среды (воздуха); 5 - эквивалентная глубина проникновения, м; р
- удельное сопротивление материала экрана, Ом/м; 2Е(Н)
- волновое сопротивление электрического (магнитного) поля, Ом; Яе - эквивалентный радиус экрана, м; т -наибольший размер отверстия, м; d - толщина экрана, м.
На основании значений, получаемых в данных моделях можно сделать вывод о параметрах, наиболее влияющих на уровни выделяемой энергии.
Напряженность электромагнитного поля в месте срабатывания источника СВЧ энергии.
На рисунке 1, а предложена зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от напряженности электрической составляющей ЭМ поля при начальных условиях: длительность СВЧ импульса Ш = 100 нс, длительность фронта импульса tф = 20 нс; коэффициент затухания ЭМ волны в пространстве для нормальных условий КЗД =
2
х
+
х
2
+
х
F/4пD, где F - коэффициент потерь = 1; коэффициент направленного действия антенны Д =4тс^/Х2, где коэффициент использования площади антенны у = 0,4; площадь зеркала антенны S = 0,49 м2; длину волны X - 0,032 м; КПД антенны п = 0,9; коэффициент, учитывающий неоднородности антенно-волноводного тракта кН = 0,9; действующую длину штыря волноводно-коаксиального перехода ВД = 0,0025 м; угол азимутального отклонения источника МЭМИ 0 = 0; коэффициент затухания ЭМ волны в волноводе КЗВ = 0,0435 Дб/м; сопротивление нагрузки RH = 75 Ом; расстояние до источника МЭМИ D = 100 м.
Из графика видно, что при увеличении на порядок напряженности ЭМ поля, энергия на нагрузке увеличивается на 2 порядка. Таким образом, для увеличения количества энергии, воздействия на СВЧ диод необходимо добиваться максимально возможной напряженности ЭМ поля, создаваемой источником СВЧ энергии.
Расстояние до места срабатывания источника СВЧ энергии.
Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от расстояния до места срабатывания ЭМБП при тех же условиях предложена на рисунке 1, б для напряженности ЭМ поля Е = 50 кВ/м.
■Л'.Ди У!
1*10*-Т-Г-Г-Т-Т-Г-"Г-И-Т-
шиГ1-
0 1«10! 1«ю4 ю1 МО4 1.5«104 Зк104 1<к!04 4*104 5«ю' Е: В И
Дж , 1
0.10 0! " 0.0! " 0.0"-0.01 " 0.03 "
о,о< -
0,030.020.01-
а) б)
Рисунок 1 - Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от: а) напряженности электрической составляющей ЭМ поля, б) расстояния до источника СВЧ энергии
Из данной зависимости видно, что значительное ослабление уровня энергии наступает при расстояниях до источника СВЧ больших 40 м. Это объясняется троекратным увеличением затухания ЭМ волны в пространстве.
Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от длины волны высокочастотной составляющей МЭМИ при тех же условиях предложена на рисунке 2, а.
Уменьшение энергии с увеличением длины волны обусловлено снижением резонансных явлений для установленных размеров штыря волноводно-коаксиального
перехода, а также уменьшением энергетической составляющей самой ЭМ волны. Тем не менее, необходимо учитывать тот факт, что при уменьшении длины волны увеличивается ее затухание в пространстве и в волноводе. Поэтому для достижения максимального уровня энергии, ЭМ волна должна быть максимальной длины, в тоже время соответствовать условию прохождения через такую узкополосную систему, как волновод.
0.064 0.015 0.0И
1.М0 1.1-10 1Л.10 1.Ы0
а) б)
Рисунок 2 - Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от: а) длины волны высокочастотной составляющей МЭМИ, б) длительности импульса воздействия
Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны, от длительности импульса воздействия предложена на рисунке 2, б. Она говорит о том, при малой длительности воздействия высокие уровни энергии получены за счет более широкого спектра МЭМИ и о том, что высокие уровни энергии находятся во временных границах максимальной напряженности ЭМ поля, затухающего во времени экспоненциально.
Зависимость энергии от длительности фронта огибающей СВЧ заполнения представлена на рисунке 3, а. Чем короче фронт, тем более высоки скорости нарастания энергии в чувствительном элементе СВЧ устройства и более широк спектр воздействующей ЭМ волны, что тем не менее характерно только для определенного соотношения длительностей импульса и его фронта.
Еще одним из весомых факторов в аспекте качественной организации защиты от неблагоприятных воздействий ЭМ полей на приборы РЭС является хорошее экранирование мест расположения приборов. На рисунке
3, б представлена зависимость энергии, выделяемой в линии связи приборов от размеров неоднородностей в экране помещения для длины волны X = 100м.
Данный график показывает резкое возрастание энергетической составляющей МЭМИ от увеличения размеров отверстий в экране, из-за уменьшения эффективности экранирования.
Выводы.
При рассмотрении существующих моделей по определению уровне энергии, которая может выделиться на чувствительных элементах радиотехнических устройств, таких как полупроводниковые приборы, было выявлено, что уровни данной энергии зависят от следующих факторов:
- уровня напряженности электромагнитного поля в
месте источника МЭМИ;
- расстояния до источника;
а) б)
Рисунок 3 - Зависимость энергии, выделяемой на нагрузке антенны от: а) длительности фронта огибающей,
б) размеров неоднородностей в экране
- длительности импульса и длительности его фронта;
- длинны волны высокочастотной составляющей МЭМИ;
- эффективности экранирования помещения.
Эти факторы определяют критерии, по которым должны строиться системы электромагнитного поражения.
Список литературы
1. Винников В .В. Основы проектирования РЭС. Электромагнитная совместимость и конструирование экранов/ В.В.Винников - Санкт-Петербург: Северо-западный технический университет, 2006. -174 с.
2. Дж. Барнс Электронное конструирование. Методы борьбы с помехами: Перевод с английского/Дж. Барнс - Москва: Мир, 1990. - 237 с.
3. Кравченко В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи / В.И.Кравченко, Е.А.Болотов, Н.И.Летунова - Москва: Радио и связь, 1987. - 256 с.
4. Kramar V.A. Recommendations for reducing the negative effects of electromagnetic radiation on electronic equipment / V.A. Kramar, A.I. Kharlanov, D.V. Kuznetsov // proceedings of BHNS. - Sevastopol: BHNS - 2015 - № 1. - P. 41-51.
5. Кузнецов Д. В. Моделирование влияний сверхвысокочастотных электромагнитных излучений на входные цепи судовых радиоэлектронных средств / Д. В. Кузнецов, А. И. Харланов, В.В. Гордейчук // Сборник научных трудов АВМС. - Севастополь: АВМС - 2013 - № 4(16). - С.78-82.
6. Кузнецов Д. В. Некоторые вопросы экранирования судовой радиоэлектронной аппаратуры сеточными и электрически тонкими материалами / Д. В. Кузнецов, А. И. Харланов, А. С. Миронова // Научный вестник Евразийского союза ученых. - Москва: ЕСУ - 2014 - № 8. - С.65-67.
7. Кузнецов Д. В. Моделирование влияния микроволнового гармонического мощного электромагнитного излучения на сверхвысокочастотные тракты судовой радиоэлектронной аппаратуры / В. А. Кра-марь, А. И. Харланов, Д. В. Кузнецов // Сборник научных трудов ВУНЦ ВМФ ВМА. - Санкт-Петербург: ВУНЦ ВМФ ВМА - 2015.
8. Кузнецов Д. В. Особенности экранирования смотровых окон и шкальных систем судовых радиоэлектронных средств / В. А. Крамарь, А. И. Харланов, Д. В. Кузнецов // Вестник СНТУ. - Севастополь: СНТУ - 2014 - № 153. - С.111-113.
9. Кузнецов Д. В. Использование многослойного экранирования некоторых элементов судовой радиоэлектронной аппаратуры для снижения негативных факторов воздействия мощных электромагнитных излучений/ В. А. Крамарь, А. И. Харланов, Д.
B. Кузнецов // Ежемесячный научный журнал НАУ. - Екатеринбург: НАУ - 2015 - № 2(7) - ч 3. - С.127-129.
10. Кузнецов Д. В. Практическое использование программы для ЭВМ «Определение энергии сверхвысокочастотного мощного электромагнитного излучения в сверхвысокочастотных трактах радиоэлектронной аппаратуры» / Д. В. Кузнецов // Ежемесячный научный журнал МНИ "Educatю". - Новосибирск: МНИ "Ыисайо" - 2015 - № 2(9) - ч 2. -
C.91-93.
11. Кузнецов Д. В. Моделирование влияний мощных электромагнитных излучений на аппаратуру в электрически негерметичных помещениях на входные цепи аппаратуры судовых радиоэлектронных средств / В. А. Крамарь, Д. В. Кузнецов // Ежемесячный научный журнал МНИ "Educatio". - Новосибирск: МНИ таисайо" - 2015 - № 3(10).
12. Кучер Д.Б. Мощные электромагнитные излучения и сверхпроводящие защитные устройства/ Д.Б. Кучер - Севастополь: Ахтиар, 1997. - 188 с.
ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МДО-ПОКРЫТИЙ
Кузнецов Юрий Алексеевич
Доктор техн. наук, зав. кафедрой «Технология конструкционных материалов и организация технического сервиса»,
профессор, ФГБОУВПО «ОрелГАУ», г. Орел Ушаков Андрей Александрович Лиманский Александр Александрович Надточей Иван Васильевич.
Студенты 4 курса факультета агротехники и энергообеспечения, ФГБОУ ВПО «ОрелГАУ»
АННОТАЦИЯ
В статье показана актуальность обеспечения точности размеров и форм, шероховатости поверхности, полученных при окончательной обработке упрочненных поверхностей. Приведены результаты исследований характеристик шлифовальных кругов на качество обработанных поверхностей и производительность процесса шлифования деталей из алюминиевых сплавов, упрочненных микродуговым оксидированием.
