Проведение испытаний обжимных электрических соединений с целью определения их свойств и надежности Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ют, что пористые, окрашенные и прочие материалы, при нагреве которых выделяются летучие вещества, влияющие на теплообмен в НКИ, за редким исключением могут испытываться в малогабаритных ТБК наравне с прочими изделиями космической промышленности - практически автоматически.

Библиографические ссылки

1. Нусинов М. Д. Воздействие и моделирование космического вакуума. М. : Машиностроение, 1982. 176 с.

2. Руководство для конструкторов по обеспечению тепловых режимов / Э. И. Андреев, Н. А. Афанасьев,

В. М. Гуля, К. А. Коптелов. Красноярск-26 : НПО ПМ, 1991. 95 с.

References

1. Nusinov M. D. Vozdejstvie i modelirovanie kos-micheskogo vakuuma. M. : Mashinostroenie. 1982. 176 s.

2. Andreev Je. I. Rukovodstvo dlja konstruktorov po obespecheniju teplovyh rezhimov / Je. I. Andreev, N. A. Afanas'ev, V. M. Gulja, K. A. Koptelov. Krasnojarsk-26 : NPO PM, 1991. 95 s.

© Бобылев Т. Ю., 2013

УДК 621.3.019.3

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ОБЖИМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ И НАДЕЖНОСТИ

И. С. Васильев1, С. В. Ефремов1, С. Б. Сунцов1, В. С. Ким2

1 ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 Е-mail: vasilyev_is@sibmail.com Национальный исследовательский Томский политехнический университет Россия, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30. E-mail: kim_vs@rambler.ru

Приведены результаты расчета переходного электрического сопротивления обжимных электрических соединений, которые находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Показано, что по механическим и электрическим характеристикам обжимные электрические соединители могут применяться в более жестких условиях. Обсуждаются начальные результаты ускоренного старения обжимных контактов. На основании данных дальнейшего экспериментального исследования обжимных контактов предложено создать полуэмпирическую модель, позволяющую прогнозировать поведение новых конструкций обжимных электрических контактов в процессе эксплуатации.

Ключевые слова: обжимные электрические соединения, испытания, электрические и механические характеристики, надежность.

TESTING OF CRIMPED ELECTRIC CONNECTIONS FOR DETERMINATION OF THEIR PROPERTIES AND RELIABILITY

I. S. Vasil'ev1, S. V. Efremov1, S. B. Suntsov1, V. S. Kim2

1 JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. Е-mail: vasilyev_is@sibmail.com

2Tomsk National Research Polytechnic University 30, Lenin Ау., Tomsk, 634050, Russia. E-mail: kim_vs@rambler.ru

The article provides results of crimped electric connections' transient resistance calculations. Calculation results show good convergence with experimental data. It was demonstrated that mechanical and electrical performances of crimped connectors allow usage in tougher conditions. Primary results of crimped pins accelerated aging are discussed. On the basis of further experimental data concerning crimped pins, it is proposed to create a semiempirical model allowing to predict the behaviour of new crimped pin designs during operation.

Keywords: crimped electrical connections, tests, electrical and mechanical characteristics, reliability.

Космический аппарат (КА) состоит из множества систем. Одной из таких систем является бортовая кабельная сеть (БКС) КА, которая связывает оборудование КА, обеспечивая электропитание и обмен информацией. Обеспечение надежности БКС является важным фактором для надежного функционирования КА.

БКС состоит из множества элементов. Одним из таких элементов являются обжимные контакты соединителей и обжимные сростки. Внедрение в ОАО «ИСС» в начале 2000-х годов электрического монтажа методом обжима повысило эффективность изготовления БКС. Надежность обжимных соединений

Контроль и испытания ракетно-космической техники

подтверждена работой множества КА. Для увеличения ресурса обжимных соединений необходимы дополнительные исследования.

Так как базовой характеристикой контакта является величина переходного сопротивления, проведем расчет данной величины. Такой расчет необходим для задания начальных условий при дальнейшем моделировании изменения характеристик во время эксплуатации.

Изготовление обжимных соединений сопровождается проведением обязательных контрольных испытаний [1]. Результаты данных испытаний приведены в табл. 1 [2].

Таблица 1

Результаты испытаний образцов обжимных электрических соединений

№ Максимальное падение напряжения, мВ Величина испытательного тока, А Продольное усилие, Н Металлография

1 1,4 5 54,63 -

2 1,7 5 53,29 -

3 2,1 5 52,00 -

4 1,8 5 - 3,55

5 1,4 5 - 6,4

6 2,0 5 - 4,4

Результаты испытаний механических и электрических характеристик [2] показывают, что обжимные соединения полностью удовлетворяют существующим требованиям [1].

Для разработки полуэмпирической модели контакта рассчитаем характеристики контактирующих поверхностей. Сперва найдем необходимую теоретическую величину усилия обжатия, соответствующую номеру позиции переключателя обжимного инструмента и геометрическим параметрам контактов, ее можно рассчитать по формуле (1) [3]:

Рк = 1,05-а,

1 +1 - / -

3

1 1

—+ —

£ ё

■к

= 1078 Н/мм2, (1)

меди: / = 1,35 ); 10 - длина области хвостовика контакта, на которую прикладывается усилие, (10 = 1,9 мм); ё - внешний диаметр хвостовика контакта, мм (ё = 1,73 мм [4]); £ - толщина стенки хвостовика контакта, мм (£ = 0,53 мм, определяется согласно [4]).

Используя геометрические параметры контактов и проводов, а также данные табл. 1, определим общую величину сопротивления Якобщ электрического контакта при выполнении контрольных испытаний [1] и теоретическое сопротивление на длине измеряемого участка Я1пр, а также величину Япер как разницу Як.общ и Яг.пр.

Для определения количества а-пятен в области обжатия воспользуемся (2) [5]:

N = -

п - р

4 - «пер - Рк

(2)

Определим теоретический радиус а-пятна в облас ти обжатия с помощью (3) [5]:

Р

а п =-

2 - N - Я

мм.

(3)

пер

Определим теоретическую величину сопротивле ния стягивания Яс одного а-пятна [5]:

Р

Яс =-

2 - а п

, Ом.

(4)

где а, - предел текучести, МПа (для меди а, = 340 МПа); / - коэффициент сухого трения (для

Используя вышеуказанные выражения и данные табл. 1, получим результаты расчетов, приведенные в табл. 2.

В настоящее время также проводится термоцикли-рование обжимных соединений в диапазоне температур от -110 до +120 оС и давлением 10-5 Па с целью определения их максимальной степени надежности. Проведено 622 цикла изменения температуры. Среднее уменьшение контактного сопротивления составило до 1 %, что указывает на высокую устойчивость обжимных соединений к воздействию факторов эксплуатации.

По изменению характеристик во время испытаний будет построена полуэмпирическая модель контакта, которая будет применяться для прогнозирования изменения характеристик перспективных конструктивных решений с меньшими экономическими затратами.

Расчетные параметры области контакта

Таблица 2

№ образца Количество а-пятен, шт Радиус а-пятна, мм Площадь а-пятна, мм2 Як. общ, мОм Я/.пр, мОм Япер, мОм Яс а-пятна, Ом

1 2 341 0,020 1,355 ■ 10-3 0,28 0,177 0,415

2 1 306 0,027 2,427 ■ 10-3 0,34 0,237 0,310

3 730 0,037 4,340 ■ 10-3 0,42 0,102 0,317 0,232

4 1 111 0,030 2,854 ■ 10-3 0,36 0,257 0,286

5 2 341 0,020 1,355 ■ 10-3 0,28 0,177 0,415

6 832 0,034 3,810 ■ 10-3 0,4 0,297 0,248

Библиографические ссылки

1. БС88-Р-8Т-70-26С. Гарантирование космической продукции. Обжимка высоконадежных электрических соединений. Европейская Кооперация по Космической стандартизации, 2008. 41 с.

2. Васильев И. С., Ким В. С., Ефремов С. В. Надежность электрических соединений в бортовой кабельной сети перспективных космических аппаратов // Науковедение. 2013. № 3.

3. Патент РФ № 2008127119/09, 03.07.2008 / Леонтьев И. В., Гусев Л. Г., Кузьмин В. В. Способ опрес-

совки кабельных наконечников методом радиального прессования : Патент России № 2366049. 2009. Бюл. № 24.

4. Детальная спецификация ESCC № 3401 005. Контакты, электрические, обжимные для соединителей 3401/002. 5-е изд. 2009. Июнь. 18 с.

5. Сафонов А., Сафонов Л. Радиочастотные электрические соединители. Вопросы теории и состояния развития производства // Технологии в электронной промышленности. 2010. № 5.

References

1. ECSS-Q-ST-70-26C. Garantirovanie kosmicheskoj produkcii. Obzhimka vysokonadezhnyh jelektricheskih soedinenij. Evropejskaja Kooperacija po Kosmicheskoj standartizaii. 2008. 41 s.

2. Vasilyev I. S., Kim V. S., Efremov S. V. Nadezhnost' jelektricheskih soedineniy v bortovoy kabel'noy seti perspektivnih kosmicheskih apparatov // Naukovedenie. 2013. № 3.

3. Patent RF № 2008127119/09, 03.07.2008. Leont'ev I. V., Gusev L. G., Kuz'min V. V. Sposob opressovki kabel'nyh nakonechnikov metodom radial'nogo pressova-nija // Patent Rossii № 2366049. 2009. Bjul. № 24.

4. Detal'naja specifikacija ESCC № 3401 005. Kon-takty, jelektricheskie, obzhimnye dlja soedinitelej 3401/002. 5-e izd. 2009. Ijun'. 18 s.

5. Safonov A., Safonov L. Radiochastotnye jelektricheskie soediniteli. Voprosy teorii i sostojanija razvitija proizvodstva // Tehnologii v jelektronnoj promyshle-nnosti. 2010. № 5.

© Васильев И. С., Ефремов С. В., Сунцов С. Б., Ким В. С., 2013

УДК 629.78.048.7

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕРМОБАЛАНСНЫХ И ЭЛЕКТРОТЕРМОВАКУУМНЫХ ИСПЫТАНИЙ КА НЕГЕРМЕТИЧНОЙ КОМПОНОВКИ НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ «ЭКСПРЕСС-2000»

А. Ю. Вшивков, Е. Н. Головенкин, А. П. Колесников, С. А. Ганенко

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

Описаны особенности проектирования, организации и сборки рабочего места термовакуумных испытаний с учетом тактико-технических особенностей платформы «Экспресс-2000».

Ключевые слова: проектирование рабочего места, термовакуумные испытания.

METHODOLOGICAL ASPECTS OF WORKPLACE DESIGN FOR THERMAL BALANCE AND ELECTRIC THERMAL VACUUM TESTS OF NONHERMETIC SPACECRAFT BASED

ON "EXPRESS-2000" PLATFORM

A. Iu. Vshivkov, E. N. Golovenkin, A. P. Kolesnikov, S. A. Ganenko

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia

The features of workplace designing, organization and assembly for TVAC with consideration of tactical and technical features of "Express-2000"platform are described.

Keywords: design of the workplace, thermal vacuum tests.

Процесс проведения термобалансных и электро-термовакуумных испытаний является одним из ключевых при наземной экспериментальной отработке космического аппарата. Ведь именно при термовакуумной отработке можно дать окончательное заключение о готовности большинства систем КА к функционированию по целевому назначению после имитации воздействия в наземных условиях факторов космического пространства. В процессе проектирования рабочего места наземного испытательного комплекса очень важно понимать объем и продолжительность экспериментальных исследований с объектом испытаний, так как исходя из этих факторов определяется объем технологического оборудо-

вания, требуемого для осуществления данной процедуры.

Космические аппараты, спроектированные на платформе «Экспресс-2000», такие как «Экспресс-АМ5», «Экспресс-АМ6», «Ямал-401», относятся к классу тяжелых, энергоемких, с длительным сроком активного существования - более 15 лет. Количество активных каналов (транспондеров) может быть более сотни, а бюджет энергетических характеристик превышать 14 КВт. В процессе проведения термовакуумной проверки таких КА для сдачи заказчику должны быть отработаны следующие этапы: термобалансные испытания (участок выведения, режимы начальной ориентации, режим аппаратной солнечной ориента-