CC BY
12УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ОТСЕКЕ В СООТВЕТСТВИИ С МОДЕЛЬЮ ВНЕЗАПНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ
Доник В.Д.
кандидат технических наук, Государственное предприятие «АНТОНОВ»
DEFINITION OF VARIATION DEPENDENCES FOR AIR PARAMETERS IN THE COMPARTMENT IN ACCORDANCE WITH SUDDEN DEPRESSURIZATION MODEL
Donik V.D., cand.tech.sci., ANTONOVcompani
АННОТАЦИЯ
Впервые представлены результаты расчета изменения давления воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации и докритическом перепаде давления. Разработанная модель адекватно описывает процесс изменения давления воздуха в отсеке. Частным решениям разработанной модели является ударная адиабата Гюгонио. Проведено сопоставление результатов расчета давления воздуха в отсеке в соответствии с разработанной моделью, ударной адиабатой Гюгонио, уравнением Пуассона. Установлены режимы изменения параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации отсека через круглое отверстие при докритическом перепаде давления воздуха.
ABSTRACT
For the first time were presented the results of air pressure variation calculation in the compartment at sudden depressurization and sub-critical pressure differential. The developed model is adequately describing the air pressure variation process in the compartment. The developed model partial solution is Hugoniots shock adiabat. The results comparison was made for air pressure calculation in the compartment as per developed model, Hugoniots shock adiabat and Poissons equation. The modes of air pressure parameters variation in the compartment at sudden depressurization via round-type hole and sub-critical pressure differential were defined.
Ключевые слова: летательный аппарат, внезапная разгерметизация, математическая модель, газовая динамика, ударная адиабата Гюгонио, уравнение Пуассона.
Key words: airplane, sudden depressurization, mathematical model, gas dynamics, Hugoniots shock adiabat, Poissons equation.
Постановка проблемы
Проведены исследования по изучению процессов внезапного сжатия жидкости и газа. Имеющиеся случаи разрушения конструкции летательных аппаратов привели к необходимости проведения дальнейших исследований по разработке математической модели при внезапной разгерметизации отсека. Такая математическая модель была разработана и исследована в области критических перепадов давления. Несмотря на это, области использования модели не достаточно исследованы. Поэтому исследование разработанной моделей и установление основных закономерностей изменения параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации представляет научную проблему, которая имеет практическое значение для обеспечения целостности конструкции отсеков летательного аппарата (ЛА).
Анализ последних исследований и публикаций
В жидких и газообразных средах при определенных условиях их применения происходит внезапное изменение параметров среды. В гидравлике одним из основных и фундаментальных явлений является гидравлический удар. Впервые теоретические и экспериментальные исследования гидравлического удара провел Н.Е.Жуковский [1]. Для исследования гидравлического удара использованы численные методы, которые представлены в одной из работ [2]. В работе приведены результаты решений нескольких задач неустановившегося движения жидкости в трубах. С помощью относительно простых уравнений (линеаризованных) представляется возможным адекватно описать исследуемый процесс. Рассмотрено распространение возмущений, которые описываются волновым уравнением второго порядка. Проведенные исследования позволили установить основные закономерности образо-
вания, распространения и поглощение колебаний жидкости, методы и средства устранения таких колебаний. В работах рассмотрены основные процессы ударного сжатия, но не ударного расширения.
Ударное сжатие происходит также в газообразной среде [3,4]. Основные исследования по изучению процессов ударного сжатия проведены в стендовых условиях и на натурных образцах. В процессе проведения исследований широко изучались процессы сжатия и расширения газа поршнем. Получены основные закономерности на прямом скачке уплотнения. Установлено, что процесс сжатия газа на скачке уплотнения является адиабатным, но он не является квазистатическим. Следовательно, этот процесс необратим. В процессе ударного сжатия происходит увеличение энтропии. Отмечается, что невозможно получить скачек разрежения. При ударном расширении должно происходить убывание энтропии, что противоречило бы второму началу термодинамики. Показано, что «если газ ударно сжать, то его обратное расширение происходит не по ударной адиабате, а по адиабате Пуассона». При ударном сжатии газа зависимость между давлением, плотностью и температурой определяется в соответствии с адиабатой Гюгонио. Показано, что изменение параметров воздуха в соответствии с термодинамикой тела переменной массы подчиняется условию квазистационарности. При рассмотрении перетекания воздуха между отсеками, где происходит внезапное расширение и сжатие воздуха, изменение процессов воздуха в отсеках не достаточно исследовано.
История развития авиации показывает, что возникают условия эксплуатации ЛА, когда происходит вырыв или самопроизвольное открытие дверей, люков, разрушение стекол фонаря кабины, разрушение участков фюзеляжа,
нарушение целостности конструкции кабины или герметичности [5]. При разгерметизации герметичных кабин (ГК) ЛА происходит падение давления воздуха. Такое воздействие давления на человека принято называть декомпрессией, а при внезапном падении давления воздуха в микроинтервале времени до 1 секунды - взрывной декомпрессией [6]. У человека под влиянием декомпрессии образуются декомпрессионные расстройства. По данным Федерального управления гражданской авиации (ФАА) США, за период с 1959 г по 1976 г отмечено более 300 случаев разгерметизации кабин пассажирских самолетов. Эти случаи разгерметизации ГК ЛА имеют место и по настоящее время [7]. На основании многочисленных исследований определены основные нормативные требования к проектированию и эксплуатации ГК ЛА. В качестве таких требований выступают в Украине авиационные правила (АП-25), США - БАК.-25 [8], Европе - С8-25. Указанные Нормы являются государственными требованиями по безопасности полета и являются обязательными для выполнения предприятиями на всех этапах создания и эксплуатации ЛА. Введение этих норм привело к необходимости проведению дальнейших исследований и повышению требований к целостности конструкции ЛА.
Для выполнения нормативных требований впервые были обобщены и представлены основные принципы, законы, уравнения, правила и способы. При разгерметизации, включая внезапную, получены математические модели процессов воздуха в отсеке при изменении параметров воздуха по политропе. Представлены результаты численных и экспериментальных исследований влияния показателя политропы и площади отверстия (круглое, типа «пробка», «щель», «рваное») на результаты моделирования давления воздуха во времени [9,10]. Проведено сопоставление результатов расчета и эксперимента при закритическом перепаде давления газа. При докритиче-ском режиме течения газа результаты исследований модели не представлены. Области применения разработанных моделей недостаточно исследованы и требуют дальнейшего изучения.
В работе [11] представлены основные зависимости моделирования газодинамического процесса в отсеке с переменным значением уравнения политропы. Установлены общие зависимости и критерии модели газодинамического процесса, получены частные решения. На основании разработанных моделей решение практических задач не рассмотрено.
Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы
В результате анализа опубликованных работ установлено, что в работах рассмотрены основные процессы ударного сжатия, но не ударного расширения. Для разработанной математической модели внезапной разгерметизации отсека в соответствии с работой [9] проведены исследования течения газа при закритическом отношении давлений или перепаде давления [10], но не докритическом. Не достаточно исследованы свойства модели и ее возможности по сравнению с ударной адиабатой Гюгонио, уравнением Пуассона и другими авторами. Из имеющихся случаев внезапной разгерметизации отсеков ЛА следует, что при рассмотрении перетекания воздуха между отсеками, где
происходит внезапное расширение и сжатие воздуха, изменение процессов воздуха в отсеках не достаточно исследовано.
Цель статьи
На основании разработанной модели внезапной разгерметизации отсека [9] провести расчеты и установить закономерности изменения параметров воздуха в отсеке.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Установить основные закономерности изменения параметров газа в отсеке при внезапной разгерметизации отсека через круглое отверстие при докритическом перепаде давления.
2. При внезапной разгерметизации сопоставить результаты расчета давления воздуха в отсеке в соответствии с разработанной математической моделью [9], моделью Ивлентиева [13] и экспериментом при докритическом перепаде давления.
3. Сопоставить результаты расчета давления и плотности воздуха в отсеке в соответствии с разработанной моделью [9] и ударной адиабатой Гюгонио, уравнением Пуасона.
Изложение основного материала
При разгерметизации отсека, включая внезапную, запишем основные зависимости изменения параметров
(п)
воздуха в отсеке по политропе в соответствии с
работами [9,10]. Зависимость между полным давлением (р) (Р )
^ 07 пульсациями давления ^ в', температурой воз-
(т)
4 , пульсациями темпе-
(Тв ) (Ох)
ратуры 4 ' от расхода подводимого 4 17 и отводи-
(о2) (сЮх, ё02)
мого 4 2/ воздуха, изменения расхода 4 '
(V) (ЛУ, й2У)
, объема отсека ^ ', изменения объема v ' ,
- (я) -1)
подводимой и отводимой энергии, изменения
(Ля, Л2 я, Л21) т
энергии во времени ( ) запишем в
таком виде
духа в заторможенном потоке
d 2 p d 2 P
+ -3- = n (A - B + С) dr2 dr2
(1)
где
A = R
B =
V (f+§}-<T. + T) f
Gj - G2 + T0+Ta( dGJ dO,,
V2
V I dT dT
v +f 1-е P"+p ) dT
С =
t+t )if+f)-< p-+p >( §+§
v p0+P d v
V2 dr V dr2
1—r ( dl - d1 VСС
R T + T) ( dT dT
СС =
p+p.
( dl - Л ( dT2 dT21
R (T-+Tä)
Проведены стендовые испытания отсека при внезапной разгерметизации через круглое отверстие с относи-
тельной площадью Ботн= Б0/Б=1 (Б0 - площадь отверстия, Б-площадь сечения отсека) в соответствии с [12]. В отсеке и окружающем пространстве определялись давление,
Р р т
плотность и температура соответственно ( 2 , , 2 ,
^, р , Т). Испытания проведены при докритическом режиме течения воздуха. Отношение давлений воздуха
РР
в отсеке ( 2 ) к окружающей среде ( 1) составляет 1,29. Проведем сопоставление результатов расчета и эксперимента. Полученные результаты представлены на рис. 1. Анализ результатов показывает, что при внезапной разгерметизации зависимость давления воздуха в отсеке от времени при докритическом перепаде давления воздуха в начальный момент не содержит явно выраженного переходного режима, а имеет характер затухающих колебаний с выравниванием давления воздуха в отсеке до атмосферного давления. Огибающая максимальных значений давления воздуха в отсеке описывается уравнением
140000
130000 120000 110000
У= 24409,76611ехр(-Х/0,17066) + 102072,15919 (У- давление воздуха в отсеке, Па, X - время, с), а минимальных значений - У = -23170,67498ехр(-Х/0,15241) + 96680,4507. Для максимальных значений давления воздуха в начальный момент разгерметизации отсека логарифмический декремент затухания колебаний давления воздуха составляет 0,0213, а по истечении 0,3 с - 0,0115. Для минимальных значений давления воздуха в начальный момент разгерметизации отсека логарифмический декремент затухания колебаний давления воздуха составляет -0,0687, а по истечении 0,3 с - -0,0178. В начальный момент разгерметизации в течении до 0,3с период затухания колебаний составляет Т (0,0336...0,037)с. При истечении воздуха из отсека в течении более (0,4.. .0,6)с затухающие колебания воздуха в отсеке сопровождаются случайными колебаниями с последующим выравниванием давления до атмосферного. Таким образом, запасенная энергия в отсеке в виде избыточного давления расходуется на изменение параметров воздуха в отсеке и на совершение работы против внешних сил.
>-
100000 90000 80000 70000
т
т
0.00 0.05
0.10
—I-1-1—
0.15 0.20 X
т
т
т
0.25 0.30 0.35
0.40
Рис. 1. Зависимость давления воздуха в отсеке (У, Па) от времени (X, с):
1 - эксперимент;
2 - расчет в соответствии с моделью (1);
3 - расчет в соответствии с работой [13].
Проведем сопоставление результатов эксперимента и расчета изменения давления воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации в соответствии с моделью (1) и работой [13]. Сравнительный анализ результатов расчета и эксперимента показывает, что разработанная математическая модель (1) отражает характер изменения давления воздуха в отсеке. Максимальная погрешность расчета составляет 12%. По истечении более 0,6 с погрешность расчета обусловлена случайной составляющей в колебательном процессе изменения давления воздуха в отсеке и погрешностью измерительного тракта используемого обо-
рудования. Несмотря на это, разработанная модель (1) при внезапной разгерметизации отсека адекватно описывает изменение давления воздуха в отсеке.
Оценки расчета параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации в соответствии с [13] показывают значительные расхождения результатов расчета и эксперимента, Максимальная погрешность расчета давления воздуха в отсеке составила 26%. Погрешность расчета времени разгерметизации отсека увеличивается и составляет 88%. Одним из существенных недостатков является то, что математическая модель в соответствии с работой
[13] не отражает колебательное изменение давления воздуха в отсеке. Несмотря на эти недостатки, использование такой модели для оценки параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации затруднено и требует дополнительных исследований для определения области ее применения.
При выводе основных уравнений разработанной модели (1) использовалось предположение о том, что в каждый момент времени выполняется условие квазистационарности [10]. Так при разности давлений в отсеке и окружающей среде в начальный момент разгерметизации в процессе истечения воздуха из отсека параметры воздуха в отсеке и окружающей среде переходят к своему равновесному состоянию в соответствии с уравнением состояния. В каждый момент времени параметры воздуха в отсеке удовлетворяют уравнениям состояния и политропы. Смена состояний воздуха представляет собой непрерывную смену равновесных состояний с изменением температуры, плотности и давления воздуха. Анализ сопоставления результатов расчета и эксперимента показывает о выполнении этого условия. Для исследуемого процесса по истечении более 1 с результаты расчета и эксперимента
18161412-
показывают о выравнивании давления воздуха в отсеке и окружающей среды. Следовательно, при выполнении условия квазистационарности результаты расчета параметров воздуха в отсеке изменяются непрерывно и отражают колебательный, затухающий, обратимый процесс и стремятся к своему равновесному состоянию, то есть к выравниванию давления воздуха в отсеке к атмосферному.
Так как разработанная модель (1) адекватно описывает изменение параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации, то проведем сопоставление ее с ударной адиабатой Гюгонио, уравнением Пуасона. Построим график зависимости отношения давления воздуха в
отсеке (Р2 ) к давлению окружающей среды (Р^) от отношения плотности воздуха в отсеке (р2 ) к плотности воздуха окружающей среды (Р1). Будем проводить анализ отношения Р2 / Р1 как функция от р2 / р1 , то есть
Р / Р1 =Д Р2 / Р1). Результаты расчета такой функции для различных моделей представлены на рис. 2.
108
6 4 2
1 1 ■ I 1
: /
—■ 1 2 3 4 5 6 • / • rt
1 1
- - А - - f а 1 ■ 1 1
/
— - ш— - * > / * А /
1 1 ё / • •
А * *
* щ / . у
* * ▲* / >
""""ГУ '¿ЯВ
X
Рис. 2. Зависимость относительного давления воздуха в отсеке (У, Р / Р^ ) от относительной плотности воздуха (X,
Р2 / Р1 ) для различных моделей течения воздуха из отсека:
1 - уравнение Пуассона;
2 - адиабата Гюгонио;
3 - модель в соответствии с уравнениями (1) и коэффициентом Б=1,2 переменного значения уравнения политропы [11];
4 - модель в соответствии с уравнениями (1) и коэффициентом Б=1,5 переменного значения уравнения политропы [11];
5 - модель в соответствии с уравнениями (1) и коэффициентом Б=0,5 переменного значения уравнения политропы [11]
6 - адиабата с коэффициентом Б=1,2 [11] .
0
0
2
3
5
6
7
z.
Для определения адекватности разработанной модели (1) и сопоставления различных моделей проведены расчеты с показателем политропы п=1,4 и переменным значением уравнения политропы. Изменение значения политропы задавалось в виде постоянного коэффициента (Б) в соответствии с [11]. Анализ полученных результатов расчета показывает, что разработанная модель (1) описывает более широкий круг решаемых задач при изменении параметров воздуха в отсеке по политропе. При внезапной разгерметизации частным решением модели (1) с п=1,4 и Б=1 является ударная адиабата Гюгонио (кривая 2). При разгерметизации отсека и истечении воздуха из отсека частным решением модели (1) является уравнение Пуассона или адиабата (кривая 1).
Значительное влияние на результаты моделирования параметров воздуха в отсеке оказывает коэффициент изменения уравнения политропы. При увеличении коэффициента Б с 0,5 (кривая 5) до 1,2 (кривая 3) и 1,5 (кривая
4) и равных значениях Р2 / Р1 происходит увеличение
значений Р2 / Р1 . Адиабата с Б=1,2 (кривая 6) проходит выше адиабаты Пуассона (кривая 1) и пересекается с ударной адиабатой при Р2 / Р1 ~ 2,9. Из всех рассмотренных значений давлений воздуха в отсеке минимальные
1,0
0,8
значения получены при Б=0,5 (кривая 5), что показано на рис. 2 и рис. 3. Пересечение кривых наблюдается в области
значений Р2 / Р1 — 1 (рис.3). Адиабата Пуассона пересекает кривую 3 и 4, а кривая 5 пересекает кривую 4. Получены отрицательные значения отношения давлений для кривых 2-5. Отрицательное значение отношения давлений не может возникать для адиабаты Пуассона и адиабаты с Б=1,2. Аналогичный результат достигается для адиабаты при значении Б 0. В соответствии с этими зависимостями давление воздуха в отсеке без подвода и отвода энергии не может достигать отрицательных величин.
Максимальные отрицательные значения отношения давлений составляют: для ударной адиабаты Гюгонио
(кривая 2) Р / Р=-0,1667, для модели (1) при внезапной разгерметизации с Б=0,5 Р2 / Р=-0,268 (кривая 5),
Б=1,2 Р /Рх =-0,1339 (кривая 3), Б=1,5 Р / Рх =-0,091 (кривая 4). Таким образом, максимальные отрицательные значения отношения давлений воздуха в отсеке при Б=0,5 по отношению к ударной адиабате Гюгонио увеличиваются на 61%. При изменении параметров воздуха в отсеке в соответствии с этими зависимостями конструкция отсека может подвергаться как положительным, так и отрицательным давлениям воздуха.
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
0,00
0,25
0,50 X
0,75
1,00
Рис. 3. Зависимость относительного давления воздуха в отсеке (У, р / Р ) от относительной плотности воздуха (X, Р2 / Р ) при р / р — 1 для различных моделей течения воздуха из отсека в соответствии с Рис. 2 Выводы и перспективы чены следующие выводы:
В результате проведенных исследований впервые полу- 1. При внезапной разгерметизации, докритическом
перепаде давления и истечении воздуха из отсека через круглое отверстие проведены результаты расчета параметров воздуха в отсеке в соответствии с разработанной моделью (1).
2. Проведено сопоставление результатов эксперимента и расчета параметров воздуха в отсеке в соответствии с моделью (1) и работой [13]. Установлено, что разработанная модель (1) отражает колебательное изменение параметров воздуха и адекватно описывает изменение давления воздуха в отсеке.
3. В процессе сопоставления результатов расчета и эксперимента установлено, что при выполнении условия квазистационарности результаты расчета параметров воздуха в отсеке изменяются непрерывно и отражают колебательный, затухающий и обратимый процесс.
4. Проведено сопоставление результатов расчета давления воздуха в отсеке в соответствии с разработанной моделью (1), ударной адиабатой Гюгонио, уравнением Пуассона.
5. Установлено, что разработанная модель (1) описывает более широкий класс решаемых задач при изменении параметров воздуха по политропе. Частными решениям разработанной модели (1) получены зависимости изменения параметров воздуха в отсеке, которые соответствуют ударной адиабате Гюгонио, уравнению Пуассона.
6. Проведены исследования влияния изменения значения уравнения политропы на результаты моделирования. Установлено, что максимальное отрицательное значение отношения давлений воздуха в отсеке с переменным значением уравнения политропы, которое задавалось в виде постоянного коэффициента, равного Б=0,5, увеличивается на 61% по отношению к ударной адиабате Гюгонио.
7. Установлены режимы изменения параметров воздуха в отсеке при внезапной разгерметизации отсека через круглое отверстие при докритическом перепаде давления воздуха.
Учитывая полученные результаты, необходимо продолжить исследования по изучению свойств математической модели при изменении значения уравнения политропы для других режимов течения газа в отсеке и перетекании газа из одного отсека в другой.
Список литературы
1. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. - Бюл. политехи. общ.. - 1989. - № 5. - С. 12 - 15.
2. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах: Пер. с англ. - М.: Энер-гоиздат, 1981. - 248 с.
3. Прикладная газовая динамика/ Под ред. Г.Н. Абрамовича - М.: Наука, 1976. - 888 с.
4. Зауэр Р. Введение в газовую динамику. - Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». - 2003. - 228 с.
5. Катастрофи в авiацil. Кримшал^тичний аналiз. Науково-практичне видання. - К.: Видавництво "КВ1Ц", 2005. - 500 с.
6. Виолетт Франсуа. Взрывная декомпрессия и ее действие на организм человека. - М.: Воениздат, 1951. -128
7. Безпека aBia^i'/ В.П.Бабак, В.О.Харченко, В.О. Максимов та iH.; За р-д. В.П.Бабака. - К.: Техшка, 2004. -584 с.
8. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. - М.: ЛИИ им. М.М.Громова, 1994. - 322 с.
9. Доник В.Д. Исследование математической модели истечения газа из отсека при внезапной разгерметизации// Материалы Межд. конф. по моделированию и устойч. ди-намич. систем (DSMSI-2007). - К.: -КНУ им. Т.Шевченка, 2007. - С.189.
10. Доник В.Д., Двейрин А.З. Моделирование газодинамических и аэроакустических процессов при внезапной разгерметизации отсеков летательного аппарата// Открытые информационные и компьютерные технологии. -Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «ХАИ». - 2014. - Вып. 63. - С. 134 - 151.
11. Доник В.Д. Исследование параметров воздуха в отсеке при переменном значении уравнения политропы // Материалы четырнадцатой международной научной конференции имени академика М.Кравчука 19-21 мая 2012 года. - К. - 2012. - С. 169.
12. Доник В.Д., Запорожець О.1. Аероакустичш про-цеси в рaзi розгерметизацп посудини з надлишковим тиском газу// Вкн. НАУ - К. - 2006. - №1(27). - С. 70 - 75.
13. Ивлентиев В.С. Разгерметизация кабин летательных аппаратов: Автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.0702. - М.: МАИ, 1983. - 32 с.
References
1. Zhukovskiy N.E. O gidravlicheskom udare v vodoprovodnyih trubah. - Byul. politehn. obsch.. - 1989. - №5.
- S. 12 - 15.
2. Foks D.A. Gidravlicheskiy analiz neustanovivshegosya techeniya v truboprovodah: Per. s angl. - M.: Energoizdat, 1981. - 248 s.
3. Prikladnaya gazovaya dinamika/ Pod red. G.N. Abramovicha - M.: Nauka, 1976. - 888 s.
4. Zauer R. Vvedenie v gazovuyu dinamiku. - Moskva-Izhevsk: NITs «Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika». -2003. - 228 s.
5. Katastrofi v avIatslYi. Krimlnallstichniy analiz. Naukovo-praktichne vidannya. - K.: Vidavnitstvo "KVITs", 2005. - 500 s.
6. Violett Fransua. Vzryivnaya dekompressiya i ee deystvie na organizm cheloveka. - M.: Voenizdat, 1951. -128 s.
7. Bezpeka avIatsIYi/ V.P.Babak, V.O.Harchenko, V.O.Maksimov ta In.; Za r-d. V.P.Babaka. - K.: TehnIka, 2004.
- 584 s.
8. Aviatsionnyie pravila. Chast 25. Normyi letnoy godnosti samoletov transportnoy kategorii. - M.: LII im. M.M.Gromova, 1994. - 322 s.
9. Donik V.D. Issledovanie matematicheskoy modeli istecheniya gaza iz otseka pri vnezapnoy razgermetizatsii// Materialyi Mezhd. konf. po modelirovaniyu i ustoych. dinamich. sistem (DSMSI-2007). - K.: -KNU im. T.Shevchenka, 2007. - S.189.
10. Donik V.D., Dveyrin A.Z. Modelirovanie gazodinamicheskih i aeroakusticheskih protsessov pri
vnezapnoy razgermetizatsii otsekov letatelnogo apparata// Otkryityie informatsionnyie i kompyuternyie tehnologii. -Harkov: Nats. aerokosm. un-t «HAI». - 2014. - Vyip. 63. - S. 134 - 151.
11. Donik V.D. Issledovanie parametrov vozduha v otseke pri peremennom znachenii uravneniya politropyi //Materialyi chetyirnadtsatoy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii imeni akademika M.Kravchuka 19-21 maya 2012 goda. - K. -
2012. - S. 169.
12. Donik V.D., Zaporozhets O.I. AeroakustichnI protsesi v razI rozgermetizatsIYi posudini z nadlishkovim tiskom gazu// VIsn. NAU. - K. - 2006. - #1(27). - S. 70 - 75.
13. Ivlentiev V.S. Razgermetizatsiya kabin letatelnyih apparatov: Avtoref. dis. d-ra tehn. nauk: 05.0702. - M.: MAI, 1983. - 32 s.
ФОРМУВАННЯ КЛЕЙОВОГО З'бДНАННЯ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ БАГАТОШАРОВИХ КОНСТРУКЦ1Й СУДЕН
Казимиренко Юлiя Олексивна
кандидат техшчних наук, доцент кафедри uamepianoeHaecmea i технологиuemanie Нацюнального ушверситету кораблебудування iuem адмiрала Макарова
THE ADHESIVE BOND FORMATION FOR VESSELS MULTILAYER CONSTRUCTIONS MANUFACTURING
Kazymyrenko Y.O., Associate Professor Department of Materials Science and Technology of Metals Dept Admiral Makarov National University of Shipbuilding
АНОТАЦ1Я
До^джено структуру, фiзико-механiчнi, рентгенозахисш властивостi, горючкть клейовог композици на основi епоксидно-дiановог смоли ЕД-20, наповненог порожшми скляними мкросферами. Показано перспективи застосування для виготовлення конструкцш бiологiчного захисту суден та плавучих споруд, призначених для перевезення та зберi-гання радiаоктивних речовин. Проведено випробування на термостшккть в умовах виникнення пожежонебезпечних ситуацш.
ABSTRACT
The structure, physical, mechanical and X-ray protective properties, the flammability of the adhesive composition on the basis of epoxy resin ED-20 filled with hollow glass microspheres have been investigated. The prospects of the use of the adhesive composition for manufacturing constructions of biological protection of vessels and floating facilities for the transportation and storage of radioactive substances have been shown. The tests on heat resistance in the conditions of occurrence of fire situations have been carried out.
Ключовi слова: клейова композищя, судновi конструкцш, адгезiя, з'еднання, горючкть
Key words: adhesive composition, vessel constructions, adhesion, flammability.
Постановка проблеми. Виготовлення шаруватих ком-позитних суднових конструкцш пов'язано з утворенням мщного з'еднання рiзних за складом та властивостями шарiв. Забезпечення герметичноста стику е важливою тех-нолопчною задачею, вщ яко! залежить надшшсть подаль-шо! експлуатацп.
Аналiз останшх дослщжень та публжацш. Для виготовлення шаруватих конструкцш у суднобудуванш засто-совують зварювальш технологи, мехашчш кршлення та адгезшш клейовi з'еднання [1]. Надшшсть конструкцш визначаеться мщшстю зчеплення, незначною рiзницею в значеннях термiчних коефщентав лшшного розширення (ТКЛР), ремонтною i експлуатацшною технолопчшстю. Застосування мехашчних кршлень порушуе цШсшсть ма-терiалiв конструкцш, знижуючи стутнь !х герметичность При з'еднанш металiв та неметалiв за допомогою зварю-вання через рiзницю ТКЛР в конструкщях виникають залишковi температурш напруження, застосування тех-нологш пайки обмежуеться масштабним фактором кон-струкцiй. Необхвдну герметичнiсть, корозiйну та хiмiчну стшюсть забезпечують адгезiйнi клейовi з'еднання, яю, не зважаючи на порiвняно з шшими методами меншу ме-хашчну мiцнiсть, характеризуються певною технологiчнi-стю та невеликою вартастю внаслiдок ввдсутноста енерго-
витрат.
На спецiалiзованих суднах, призначених для перевезення радюактивних речовин, для захисту обладнання та персоналу застосовують модульш конструкцil бiологiчно-го захисту [2], яю складаються iз шарiв бетону та сталi. Для тдвищення комплексного захисту вiд ди iонiзуючих ви-промiнювань, корозiйних процесiв, пiдвищених температур в робота [3] пропонуеться облицьовувати сталеву по-верхню алюмоматричними композитними плитками. Для формування таких багатошарових конструкцш доцшьно застосовувати клейовi композицil, до яких пред'являють-ся вимоги радiацiйноl стшкосл та гiгроскопiчностi.
Видiлення невирiшених питань проблеми. Створен-ню нероз'емного клейового з'еднання присвячено робо-ти [4-6], в яких визначаються переваги епоксидних кле!в, яю здатш працювати в умовах випромшювання до 100 кГр. Через низьку температуру склування, тривал^ть твердшня, деструкцiйнi процеси, !х застосування в умовах суднобущвного виробництва обмежено. Крам того, впровадження полiмерних матерiалiв у судно будування повинно ввдповвдати вимогам пожежно! безпеки [7]. Наведет в робота [8] результата показують перспективу ви-користання епоксидно^анових смол, а саме ЕД-20, для виготовлення компаундiв, яю застосовуються в процесах
