CC BY
4
2. Зайчиков И.В., Солдатов В.И., Лавров И.В. Система регистрации тепловизионных изображений клеевого шва фарфорового изолятора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2014. Вып. 9. Ч. 1. 203 с.
3. Паспорт ИЛЯН.686.115.009ПС. Изолятор опорный типа ИВВ-500-2000 УХЛ1.
4. Зайчиков И.В., Солдатов В.И., Лавров И.В. Метод нагрева фарфорового изолятора в системе регистрации тепловизионных изображений клеевого шва // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2015. Вып. 9. С. 103 - 106.
Зайчиков Игорь Вячеславович, канд. техн. наук, доцент, zigorwm@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHOD OF VIZUALIZATION OF TEMPERATURE DISTRIBUTION BY THERMOGRAMS OF ADHESIVE
SEAMS OFPORCLEAININSULATORSIVV500
I.W. Zaychikov
A method for visualizing the temperature distribution in thermal imaging images of the adhesive seam of the IVV500 porcelain insulator is described.
Key words: thermal imaging, image, palette, color, semitone.
Zaychikov Igor Wjacheslavovich, candidate of technical sciences, docent, zigorwm@mail.ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 681.785.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-246-251
РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ СМЫВОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Г.А. Костин, Т.А. Черняк, Е.Е. Майоров, В.В. Курлов, И.С. Таюрская
В работе рассматривается возможность использования рефрактометрических методов и средств измерений смывок, применяемых в гражданской авиации. Применение для удаления, выработавшего свой срок и пришедшего в негодность лакокрасочного покрытия всегда была актуальной задачей для любого производства. В работе была поставлена задача, а также определены объекты и метод исследования. Проведены измерения концентрационной зависимости показателя преломления в растворах смывок в воде при t = 20 °С на X = 589 нм в диапазоне концентраций к = 0... 10 % и температурной зависимости показателя преломления в растворах смывок в воде при к = 0 %, 5 %, 7 %, 10 % на X = 589 нм в диапазоне температур t = 10.35 °С. Экспериментальные данные получены при погрешности измерений показателя преломления п (к; ^ в диапазоне концентраций к = 0.10 % и температур t = 10.35 °С Ап = ± 0,0004, так и погрешностью термостатирования (до At = ± 1 °С).
Ключевые слова: смывка, рефрактометр, летательный аппарат, гражданская авиация, показатель преломления, погрешность измерений.
В настоящее время смывки для удаления лакокрасочных покрытий с наружной поверхности летательного аппарата и съемных деталей широко используются в гражданской авиации [1, 2]. Удаление выработавшего свой срок и пришедшего в негодность лакокрасочного покрытия всегда была актуальной проблемой с которой приходится постоянно сталкиваться в условиях производства и эксплуатации воздушных судов [3, 4].
Для технических служб аэропорта важно, чтобы съемные детали или наружные поверхности летательного аппарата, которые были подвержены обработке лакокрасочным покрытием имели длительный срок эксплуатации, не теряли свой декоративный вид и выполняли свои защитные функции [5, 6]. Чтобы добиться этих результатов необходимо обрабатывать эксплуатируемые поверхности планера и съемные детали смывками (спецжидкостями), рекомендованными в соответствие с техническими требованиями для летательных аппаратов для подготовки к покрытию новыми лакокрасочными материалами.
Исследование спецжидкостей рефрактометрическими методами и средствами может быть перспективно, так как получение информации о составе применяемой спецжидкости имеет огромное значение и напрямую зависит на качество обрабатываемого покрытия [7, 8]. Используемые рефрактометры для измерения различного рода жидкостей основаны на отражении. Эти методы и средства для ведения достоверных измерений должны иметь оптические параметры по контролируемым средам, например, показатель преломления и т.д. [11-15].
Анализ литературных данных показал, что в доступной научной литературе оптические свойства авиационных смывок практически не представлены, а если имеются, то в виде оценочного характера [15-19]. Получение оптических данных в лабораторных условиях может представлять интерес для производителей этих жидкостей. Эти данные могут повлиять на конструктив прибора, а также возможны определенные изменения в оптическую схему для контроля смывок, используемых в гражданской авиации.
Целью работы явилось исследовании оптических свойств смывок, применяемых в гражданской
авиации.
Постановка задачи. Приготовить для использования в лабораторных условиях водные растворы смывок, а также рефрактометром (УРЛ-1) получить концентрационную зависимость показателя преломления и температурную зависимость показателя преломления на длине волны излучения 589 нм.
Объект и метод исследования. Начальными компонентами были смывки марок АФТ-1, СД (СП) и дистиллированная вода. Для измерения оптических параметров концентрация смывок в дистиллированной воде составляла: к = 0 %, к = 5 %, к = 7% и к = 10%. В работе использовались сертифицированные весы с погрешностью 0,1 г (от 0 до 500 г).
АФТ-1 - вязкая жидкость серовато- розового цвета, представляет собой раствор коллоксилина или этилцеллюлозы и парафина в смеси с органическими растворителями. Предназначается для снятия старых масляных и нитроцеллюлозных лакокрасочных покрытий.
СД (СП) - жидкость прозрачная, предназначается для удаления старых лакокрасочных покрытий на масляной основе, в том числе: меламинные, масляно-стирольные, алкидно-стирольные, полиакриловые и алкидно-акриловые покрытия, а также комплексных покрытий из них с металлических поверхностей. С помощью смывки эффективно убираются следы шпатлевок и грунтовок на эпоксидной основе, она удаляет с металла поливинилацетальные красочные покрытия.
Для получения экспериментальных данных использовался рефрактометр УРЛ-1 и термостат MLW и2С. Внешний вид экспериментальной установки дан на рис. 1.
С помощью этой установки контролировался показателя преломления при к = 0...10 % и t = 10...35 °С на I = 589 нм.
Погрешность измерений составляла Дп = ± 0,0004.
Рис. 1. Экспериментальная установка
Экспериментальные результаты. Данные по концентрационной зависимости показателя преломления смывок АФТ-1 и СД (СП) даны на рис. 2.
Экспериментальные данные были расчитаны полиномами третьей степени:
п(к) = - 0,000004 к3 + 0,00005 к2 + 0,0013 к + 1,3308 (1)
для АТФ-1,
и (к) = 0,00002 к3 - 0,0004 к2 + 0,0023 к + 1,3334 (2)
для СД (СП).
Сходимость по (1) или (2) концентрационных зависимостей составляла Ди < 0,0003. Экспериментальные данные температурной зависимости показателя преломления смывок АФТ-1 и СД (СП) приведены в табл. 1 и 2, а также на рис. 3.
Таблица 1
Температурная зависимость показателя преломления для АФТ-1_
к = 0 % к = 5 % к = 7% к = 10 %
t, °С п ^ °С п ^ °С п ^ °С п
10 1,3308 10 1,3350 10 1,3395 10 1,3433
13 1,3308 13 1,3361 13 1,3397 13 1,3440
17 1,3309 17 1,3380 17 1,3401 17 1,3442
21 1,3310 21 1,3381 21 1,3411 21 1,3451
25 1,3312 25 1,3382 25 1,3413 25 1,3463
29 1,3322 29 1,3390 29 1,3414 29 1,3466
33 1,3330 33 1,3388 33 1,3420 33 1,3476
35 1,3335 35 1,3390 35 1,3429 35 1,3488
1346 1.344
1,342 1,34 в 1,338 1,336 1.334 1,332
1.33
1346 1.344 1.342
1.34
£
1.33В 1.336 1.334
1.332 н-,-,-,-,-,-,
0 2 4 6 8 10 12
к, "о
Рис. 2. Зависимость показателя преломления водных растворов смывок от массовой концентрации:
а - смывка марки АФТ-1; б - смывка марки СД (СП)
Таблица 2
Температурная зависимость показателя преломления для СД (СП)_
к = 0 % к = 5 % к = 7% к = 10 %
°с п г, °с п г, °с п г, °с п
10 1,3320 10 1,3360 10 1,3395 10 1,3422
13 1,3325 13 1,3370 13 1,3397 13 1,3425
17 1,3330 17 1,3380 17 1,3401 17 1,3433
21 1,3334 21 1,3390 21 1,3401 21 1,3439
25 1,3341 25 1,3395 25 1,3423 25 1,3445
29 1,3345 29 1,3400 29 1,3434 29 1,3456
33 1,3350 33 1,3410 33 1,3440 33 1,3466
35 1,3357 35 1,3417 35 1,3459 35 1,3478
Также эксперимент температурных зависимостей показателя преломления расчитаны полиномами третьей степени:
п(о = 0,0000001г3 - 0,000001г2 - 0,00003/ + 1,3312 (3)
для водных растворов АФТ-1 при к = 0 %, п(г) = 0,0000005/3 - 0,00005г2 + 0,0013/ + 1,3359 (4)
для водных растворов АФТ-1 при к = 5 %, п(г) = 0,0000003/3 - 0,00002г2 + 0,0004/ + 1,3363 (5)
для водных растворов АФТ-1 при к = 7 %, п(/) = 0,0000002/3 - 0,00001/2 + 0,0003/ + 1,3409 (6)
для водных растворов АФТ-1 при к = 10 %, п(г) = 0,0000002г3 - 0,00001/2 + 0,0004/ + 1,3294 (7)
для водных растворов СД (СП) при к = 0 %, п(0 = 0,0000005/3 - 0,00004/2 + 0,001/ + 1,3291 (8)
для водных растворов СД (СП) при к = 5 %, п(/) = - 0,0000002/3 + 0,00002/2 - 0,0004/ + 1,3416 (9)
для водных растворов СД (СП) при к = 7 %,
248
n(t) = 0,0000003t3 - 0,00002t2 + 0,0004t + 1,3391 (10)
для водных растворов СД (СП) при к = 10 %.
г, -С
г. °С
Рис. 3. Температурная зависимость показателя преломления для АФТ-1 (а) и СД (СП) (б). При к, % (а): 1 - 0 %; 2 - 5 %; 3 - 7 %, 4 -10 %, (б): 1 - 0 %; 2 - 5 %; 3 - 7 %, 4 -10 %. Точки - эксперимент, сплошные линии - расчет
В исследуемом температурном диапазоне зависимости n(t) практически были линейными. Экспериментальные результаты n(t) сопоставлены с полученными данными, где сплошные линии - расчет, а точки - результаты измерений.
Заключение. В работе приводятся эксперимент концентрационной зависимости показателя преломления и измерения температурной зависимости показателя преломления для смывок АФТ-1 и СД (СП). Для достоверности полученных результатов проведены расчеты, где концентрационные зависимости показателя преломления и температурные зависимости показателя преломления представлены полиномами третьей степени. Представленные исследования могут представлять интерес для оптического приборостроения, а также химических производств данных жидкостей.
Список литературы
1. Бацанов С.С. Структурная рефрактометрия: Изд-во Московского ун-та, 1959. 223 с.
2. Франчук Г.М., Савченко В.И. Опыт использования аэрозольных газодинамических потоков в технологических процессах очистки. Киев: Знание, 1988. 16 с.
3. Барановский В.Ф., Горелкин С.М., Городенцева В.А. Физико - химические методы анализа: М.: Высшая школа, 1972. 344 с.
4. Ицко Э.Ф., Дринберг А.С. Удаление лакокрасочных покрытий. М.: ЛКМ-пресс, 2010. 116 с.
5. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы анализа в химии. Л.: Химия, 1983. 352с.
6. Стойе Д., Фрейтаг В. Краски, покрытия и растворители / пер. с англ. под ред. Э.Ф. Ицко. СПб.: Профессия, 2007. 528 с.
7. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа, М.: Химия, 1964. 537 с.
8. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. М.: «Мир», 2006.
683 с.
9. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. ФизматГИЗ, 1970. 822 с.
10. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: «Логос», 1999.
480 с.
11. Курлов В.В., Громов О.В., Таюрская И.С., Майоров Е.Е., Арефьев А.В., Гулиев Р.Б. Применение разработанного рефрактометрического датчика в пищевом производстве // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2021. № 2. С. 1-12. DOI: 10.25791/pribor.2.202L1237
12. Громов О.В., Майоров Е.Е., Таюрская И.С., Машек А.Ч., Цыганкова Г.А., Удахина С.В. Экспериментальное исследование разработанного автоматизированного рефрактометра для контроля химически агрессивных сред // Научное обозрение. Технические науки. 2021. № 3. С. 21-26.
13. Майоров Е.Е., Курлов В.В., Громов О.В., Гулиев Р.Б., Дагаев А.В., Таюрская И.С. Применение рефрактометра для контроля напитков торговой марки «LIPTON» // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып.6. С. 170-175. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6170-175
14. Михальчевский Ю.Ю., Костин Г.А., Майоров Е.Е., Арефьев В.В., Гулиев Р.Б., Дагаев А.В. Использование рефрактометрии для обеспечения предполетной подготовки воздушных судов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2021. № 10. С. 1-7. DOI: 10.25791/pribor.10.2021.1294
15. Михальчевский Ю.Ю., Костин Г.А., Майоров Е.Е., Курлов В.В., Гулиев Р.Б., Дагаев А.В. Оптико-электронный контроль противообледенительных жидкостей для обработки воздушных судов // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып.10. С. 170-175. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-170-175.
16. Михальчевский Ю.Ю., Костин Г.А., Майоров Е.Е., Арефьев В.В., Хохлова М.В., Удахина С.В. Исследование противообледенительной жидкости оптоэлектронным рефрактометром // Научное приборостроение. 2021. Т.31. №4. С. 88-101.
17. Арефьев А.В., Гулиев Р.Б., Громов О.В., Дагаев А.В., Курлов В.В., Майоров Е.Е., Таюр-ская И.С. Рефрактометрические средства контроля водных растворов тетрахлорэтилена // Научное приборостроение. 2022. Т.32. №2. С. 75-83
18. Громов О.В., Гулиев Р.Б., Черняк Т.А., Майоров Е.Е., Дагаев А.В., Таюрская И.С. Применение метода полного внутреннего отражения для исследования жидкофазных сред на основе ботулоток-сина // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2022. Т. 65. №5. С. 343-349. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-5-343-349
19. Майоров Е.Е. Призменная рефрактометрия измерения оптических характеристик каусти-зационного щелока // Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем: Третья Всероссийская научная конференция (СПб., 18-22 апреля 2022 г.): сб. докл. СПб.: ГУАП, 2022. C. 59-61. DOI: 10.31799/978-5-8088-1707-4-2022-3
Костин Геннадий Александрович, д-р техн. наук, доцент, g kostin@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации,
Черняк Татьяна Анатольевна, канд. экон. наук, доцент, 79119113039@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации,
Майоров Евгений Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент, maiorov_ee@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Курлов Виктор Валентинович, канд. техн. наук, доцент, vitek543@ramblerl.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Таюрская Ирина Соломоновна, канд. экон. наук, доцент, tis_ivesep@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики
REFRACTOMETRIC METHODS AND MEANS OF MEASURING FLUSHES USED IN CIVIL AVIATION G.A. Kostin, T.A. Chernyak, E.E. Maiorov, V. V. Kurlov, I.S. Tayurskaya
The paper considers the possibility of using refractometric methods and means of measuring flushes used in civil aviation. The use of paintwork for removal, which has worked out its term and has become unusable, has always been an urgent task for any production. The task was set in the work, as well as the objects and method of research were determined. Measurements were made of the concentration dependence of the refractive index in solutions of flushes in water at t = 20 ° C at X = 589 nm in the concentration range k = 0...10 % and the temperature dependence of the refractive index in solutions of flushes in water at k = 0 %, 5 %, 7 %, 10 % at X = 589 nm in the temperature range t = 10...35 °C. Experimental data were obtained with the measurement error of the refractive index n (k; t) in the range of concentrations k = 0...10% and temperatures t = 10...35 ° C An = ± 0.0004, and the error of temperature control (up to At = ± 1 ° C).
Key words: flushing, refractometer, aircraft, civil aviation, refractive index, measurement error.
Kostin Gennady Aleksandrovich, doctor of technical sciences, docent, g_kostin@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Saint-Petersburg State University for Civil Aviation,
Chernyak Tatyana Anatolievna, candidate of economic sciences, docent, 79119113039@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Saint-Petersburg State University for Civil Aviation,
Maiorov Evgeny Evgenievich, candidate of technical sciences, docent, majorov_ee@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Kurlov Viktor Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, vitek543@ramblerl.ru, Russia, St. Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Tayurskaya Irina Solomonovna, candidate of economic sciences, docent, tis_ivesep@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Saint-Petersburg University of management technologies and Economics
УДК 62-752.4:681.586.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-251-256
РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА ВОЛНОВОГО
ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГИРОСКОПА
Ж.С. Абгарян, Я.В. Дулуб, В.В. Лихошерст
Приведена реализация автоколебательного контура первичных колебаний волнового твердотельного гироскопа с использованием аналоговых элементов. Показана устойчивость автоколебаний. Рассмотрены вопросы управления амплитудой и фазой автоколебаний.
Ключевые слова: металлический резонатор, автоколебания, волновой твердотельный гироскоп.
Задача построения гироскопического датчика, обладающего малыми габаритами, большим ресурсом работы и позволяющим измерять параметры углового движения с высокой точностью является актуальной для построения на его базе малогабаритных систем ориентации и стабилизации различной структуры и назначения. На сегодняшний день этим требованиям максимально соответствуют два типа гироскопических датчиков угловой скорости: микрогироскопы изготовленные по технологии МЭМС [1] и волновые твердотельные гироскопы (ВТГ) [2]. Первые являются наиболее миниатюрными и обладают самым низким энергопотреблением, при этом основной сложностью производства данных приборов является технология изготовления как механической части микроструктуры, так и электронной части съема и обработки сигналов. При этом наибольшего качественного эффекта удается достигнуть при изготовлении перечисленных элементов на единой подложке - система на кристалле (SoC - system on chip). Пока данные технологии не в полной мере доступны российским производителям.
Волновые твердотельные гироскопы напротив могут быть изготовлены по традиционным технологиям и представляют собой интегрированные системы, состоящие из чувствительного элемента и блока электроники. Среди чувствительных элементов волновых гироскопов следует выделить два основных типа с полусферическим резонатором и цилиндрическим резонатором. Первые чаще всего изготавливаются из кварцевого стекла и обладают минимальной добротностью порядка 1 000 000. Вторые имеют металлические резонаторы, изготовление которых возможно на прецизионных токарных станках.
ВТГ с полусферическим резонатором в зависимости от варианта построения системы управления могут быть как свободными гироскопами, так и гироскопическими датчиками угловой скорости. Приборы с металлическим резонатором цилиндрической формы из-за существенно меньшей добротности (30 000 - 45 000) чаще всего проектируются по схеме датчика угловой скорости, хотя работы по построению на их базе датчика угла также проводятся.
Функционирование данных гироскопов основано на свойстве стоячей волны в кольцевом резонаторе открытом ещё в XIX столетии. Одним из критериев, обеспечивающих качественную работу прибора, является возбуждение и поддержание стоячей волны на резонансной частоте - первичные колебания. Управление амплитудой и частотой колебаний резонатора традиционно реализуется по принципу обеспечения фазового запаздывания равного 90° между задающим гармоническим сигналом на резонансной частоте и выходным сигналом, снимаемым с резонатора. Реализация такого способа управления возможна при наличии высокоточных измерителей выходного сигнала (аналого-цифровых преобразователей), высокопроизводительного вычислителя (сигнальные процессоры, ПЛИС) и быстродействующего ЦАП с разрядностью не менее 12 - 14 бит. Такой набор элементов позволяет достигнуть точности и стабильности показаний ВТГ достаточных для построения на их базе систем ориентации и стабилизации с ограниченным временем. Однако стоимость элементов, сложность настройки и калибровки (для каждого резонатора) существенно увеличивают себестоимость и трудоемкость изготовления ВТГ. В следствии чего поиск путей уменьшения себестоимости и трудоемкости изготовления, а также и настройки контура первичных колебаний является актуальной задачей. В связи с этим целью настоящей статьи является поиск пути построения контура первичных колебаний на элементной базе меньшей стоимости.
251
