Научная статья на тему 'Влияние шероховатости на температуру поверхностей тонкой пластины'

Влияние шероховатости на температуру поверхностей тонкой пластины Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
179
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН / СПУТНИК / ШЕРОХОВАТОСТЬ / PROTECTIVE SCREEN / THE SATELLITE / ROUGHNESS

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Сухоносова Т.С., Телегин С.В.

Рассмотрено улучшение состава защитного экрана для увеличения срока эксплуатации и уменьшения массогабаритных характеристик. Исследована зависимость температуры от шероховатости тонкой пластины.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Сухоносова Т.С., Телегин С.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPACT OF ROUGHNESS ON THE SURFACES TEMPERATURE OF THE THIN PLATE

This work is to improve the composition of heterogeneous radiation shield together with improving the life cycle and reduced weight. The dependence of temperature on the roughness of a thin plate is investigated.

Текст научной работы на тему «Влияние шероховатости на температуру поверхностей тонкой пластины»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

УДК 536.212

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ НА ТЕМПЕРАТУРУ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОНКОЙ ПЛАСТИНЫ

Т. С. Сухоносова, С. В. Телегин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: teddy-tanya1@mail.ru

Рассмотрено улучшение состава защитного экрана для увеличения срока эксплуатации и уменьшения мас-согабаритных характеристик. Исследована зависимость температуры от шероховатости тонкой пластины.

Ключевые слова: защитный экран, спутник, шероховатость.

IMPACT OF ROUGHNESS ON THE SURFACES TEMPERATURE OF THE THIN PLATE

T. S. Sukhonosova, S. V. Telegin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: teddy-tanya1@mail.ru

This work is to improve the composition of heterogeneous radiation shield together with improving the life cycle and reduced weight. The dependence of temperature on the roughness of a thin plate is investigated.

Keywords: protective screen, the satellite, roughness.

В наше время всеобщей информатизации общества, активно используется большое число спутниковых систем, предназначенных для различных областей применения. На работоспособность бортовой аппаратуры влияют многочисленные факторы. Одним из главных является фактор воздействия ионизирующих излучений космической среды.

Воздействие подобных излучений приводит к структурным изменениям материалов. Большая часть поглощенной энергии ионизирующих излучений переходит в тепло, вызывающее значительное повышение температуры материала (радиационный разогрев), что в условиях космической среды составляет от десятков до сотен градусов. А по мере повышения температуры радиационная стойкость материалов непрерывно понижается.

В результате активирования некоторых видов молекулярного движения и при низкой теплопроводности материала, вся поглощенная энергия выделяется в виде тепла в тонком слое, который может расплавиться или даже раствориться.

Поэтому изучение явления теплопереноса является очень важным при разработке композиционных материалов защитных экранов.

Одним из возможных путей снижения стоимости КА является снижение массы пассивных элементов защиты без потери радиационно-стойких свойств. Возможно несколько вариантов снижения веса за счет экранов: отсутствие защиты, использование экранов из легких алюминиевых сплавов [1].

В данной работе мы будем рассматривать тонкие алюминиевые пластины с гладкой поверхностью и с шероховатой. Шероховатость была выполнена пескоструйной обработкой карбидом бора (B4C)

с фракцией 0,4-0,8 мм [2]. Мы исследуем температуры поверхностей тонких алюминиевых пластин марки АМг6, в состав которых входят химические элементы (в процентном соотношении): А1 - 91,1-93,68 %; Mg -5,8-6,8 %; Мп - 0,5-0,8 %; Бе - не больше 0,4 %; 81 - не больше 0,4 %; гп - не больше 0,2 %; Т1 - 0,020,1 %; Си - не больше 0,1 %; Ве - 0,0002-0,005 % [3], на экспериментальной установке (см. рисунок).

Схема измерительной установки [4]: 1 - нагреватель; 2 - термопары; 3 -холодильник; 4 - исследуемый образец; t^ - температура образца со стороны нагревателя; ^ - температура образца со стороны холодильника

Методика проведения эксперимента была выбрана по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

Решетневскуе чтения. 2017

Зависимость температуры от шероховатости образца

Вид поверхности Температура, °C

106,5 В; 0,71 А 76,0 В; 0,51 А 59,2 В; 0,40 А 30,9 В; 0,22 А

ti t2 At t1 t2 At t1 t2 At t1 t2 At

Гладкий 201,7 201,0 0,7 148,8 146,3 2,5 109,4 105,7 3,7 52,0 51,7 0,3

Шероховатый 209,4 209,4 0,0 150,5 148,8 1,7 102,7 99,5 3,2 51,7 51,5 0,2

Гладкий - шероховатый 211,6 210,4 0,8 147,6 147,1 0,5 105,4 103,2 2,2 51,5 50,5 1,0

Шероховатый - гладкий 206,7 206,2 0,5 147,8 147,6 0,2 105,7 103,2 2,5 51,7 51,3 0,4

Температура регистрируется милливольтмилиам-перметром М2020 с хромель-алюмелевых термопар (ТХА) с погрешностью измерения 0,005 мВ. Главные преимущества хромель-алюмелевых термопар перед другими видами термопреобразователей - невысокая стоимость, достаточно широкий диапазон измеряемых температур - от -200 °С до +1372 °С. Показания напряжений переводились в градусы по таблице.

Анализируя результаты, представленные в таблице, можно проследить влияние шероховатости на температуру поверхностей образца. Когда образец лежит абразивной стороной к нагревателю, он нагревается сильнее, чем в случае с гладкой поверхностью, это связано с тем, что гладкая поверхность больше отражает тепловое излучение. Это подтверждает то, что неровности играют роль маленьких зеркал, отражающих излучение в различных направлениях. Также, стоит учитывать степень шероховатости, так как вследствие многократных переотражений от неровностей полное отражение от поверхности может быть меньше, чем в случае совершенно гладкой поверхности [5]. Но вывести явную зависимость для результатов мы не можем, так как среди результатов проявляются ошибки, это связано с тем, что необходимо доработать механизм прижима термопары к образцу.

Библиографические ссылки

1. Особенности радиационной защиты сверхмалых космических аппаратов / Д. М. Зуев [и др.] // Решет-невские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф. Т. 1. Малые космические аппараты: производство, эксплуатация и управление ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. С. 559-561.

2. Козлов Д. Ю. Бластинг. Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке. М. : Феникс, 2007. 215 с.

3. Бухмиров В. В., Ракутина Д. В., Солнышкова Ю. С. Справочные материалы для решения задач по курсу «Тепломассообмен» / ГОУ ВПО «Иванов. гос. энерге-тич. ун-т им. В. И. Ленина». Иваново, 2009. 102 с.

4. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. Науч.-исследов. ин-т строительной физики (НИИСФ) РФ, 1999. 13 с.

5. Кудинов В. В., Пузанов А. А., Замбрижиц-кий А. П. Оптика плазменных покрытий. М. : Наука, 1981. 178 с.

References

1. Features of radiation protection of ultra-small space vehicles / D. M. Zuev [et al.] // Reshetnev Readings : Materials of the XIX International Conference. scientific-practical. Conf. Vol. 1. Small spacecraft: production, operation and management / Sib. state. aerospace. un-t. Krasnoyarsk, 2015. P. 559-561.

2. Kozlov D. Yu. Blasting. A guide to highperformance abrasive blasting. "Phoenix", 2007. 215 c.

3. Bukhmirov V. V., Rakutina D. V., Solnyshko-va Yu. S. Reference materials for solving problems on the course "Heat and Mass Transfer" / Ivanovo State Power Engineering University named after V. I. Lenin. Ivanovo, 2009. 102 p.

4. GOST 7076-99. Materials and products Building. Method for determining the thermal conductivity and thermal resistance for a stationary thermal regime. Research Institute of Building Physics (NIISF) of the Russian Federation, 1999. 13 p.

5. Kudinov V. V., Puzanov A. A, Zambrizhitsky A. P. Optics of plasma coatings. M. : Nauka, 1981. 178 p.

© Сухоносова Т. С., Телегин С. В., 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.