CC BY
22Решетневские чтения. 2013
где АР - перепад давления, Па; р - плотность теплоносителя.
Для тех же 11 вариантов ЭНА экспериментально проверена зависимость (5) между коэффициентом быстроходности и коэффициентом момента m, введенным на основе исходных данных и площади поперечного сечения «горла» спирального отвода насоса Fг (1):
8M-
m =
эд
pD2V Fг
(5)
Здесь Мэд - значение момента на валу электродвигателя, соответствующее расчетной точке характеристики ЭНА; - наружный диаметр рабочего колеса.
Значения коэффициента момента m для испытанных ЭНА с КПД, близким к максимально теоретически возможному, оказались не зависящими от коэффициента быстроходности и попали в диапазон 0,71...0,73.
Использование зависимости (5) для коэффициента момента ЭНА в сочетании с формулами (1) и (2) позволяет уже на этапе определения исходных данных
для проектирования перспективного насоса с большой степенью определенности выбрать основные характеристики нужного электродвигателя.
Библиографические ссылки
1. Логанов А. А. Моделирование характеристик насосов системы терморегулирования // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. № 4. С. 24-28.
2. Кривченко Г. И. Насосы и гидротурбины. М. : Энергия, 1970. 448 с.
References
1. Loganov A. A. Modelirovanie harakteristik nasosov sistemy termoregulirovanija // Izv. vuzov. Priborostroe-nie. 2011. T. 54. № 4. S. 24-28.
2. Krivchenko G. I. Nasosy i gidroturbiny. M. : Jener-gija, 1970. 448 s.
© Логанов А. А., Овечкин Г. И., 2013
УДК 629.78.086
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ С РЕШЕТКОЙ БРЭГГА ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УГЛЕПЛАСТИКОВЫХ ИЗОГРИДНЫХ УЗЛОВ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ СИСТЕМ КА
А. А. Мальцев, Д. О. Шендалев, В. М. Михалкин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 Е-mail: maltzevalex@mail.ru, shendalev-d@iss-reshetnev.ru, mikhalkin@iss-reshetnev.ru
Рассмотрена возможность внедрения оптоволоконных датчиков деформации с решеткой Брэгга в изо-гридные узлы КА для контроля их напряженно-деформированного состояния. Дана информация о текущем состоянии работ и перспективах развития.
Ключевые слова: оптоволоконные датчики деформации, контроль деформаций, изогридные конструкции.
POSSIBILITY OF APPLYING FIBER BRAGG GRATINGS TO CONTROL STRESSEDLY-DEFORMATED CONDITION OF CARBON ISOGRID SATALLITE TRANSFORM SYSTEMS COMPONENTS
A. A. Maltsev, D. O. Shendalev, V. M. Mihalkin
JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. Е-mail: maltzevalex@mail.ru, shendalev-d@iss-reshetnev.ru, mikhalkin@iss-reshetnev.ru
The possibility to embed Fiber Bragg Gratings Gages to isogrid satallite component to control stressedly-deformed condition is considered. The information concerning the current state research and further development prospective are introduced.
Keywords: fiberoptic deformation gages, deformation control, isogrid construction.
В последние годы наблюдается стремительный рост применения композитных материалов в составе трансформируемых систем космических аппаратов (КА). Характерный пример - сетчатые конструкции из углепластика, сочетающие высокую удельную
прочность и жесткость с малым весом. Такой тип конструкций используется как для силовых элементов КА - адаптера и силовой трубы, так и для элементов несущих конструкций крупногабаритных трансформируемых рефлекторов и штанг.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Актуальной задачей при наземной экспериментальной отработке конструкций является оценка напряженно-деформированного состояния, возникающего от внутренних и внешних воздействий в процессе испытаний. Сложность заключается во внедрении средства измерения в готовую конструкцию. Классическим решением этой задачи является применение тензометрии. Однако малый размер поперечного сечения элементов сетчатой структуры спиц рефлектора, например, не позволяет применить классические датчики. Для решения данной проблемы необходимо применять принципиально новые измерительные системы. Одна из таких систем основана на применении оптоволоконных датчиков деформации (ОДД) с решеткой Брэгга РБв8 (Бельгия).
Принцип работы ОДД основан на зависимости отраженного от решетки Брэгга излучения от периода решетки. При линейном растяжении период увеличивается, и длина волны изменяется. Изменение отраженной длины волны фиксируется измерительным оборудованием - сканером.
Благодаря сочетанию минимальных габаритов и массы (чувствительным элементом - датчиком -является участок оптоволокна толщиной 0,2 мм) с большим диапазоном измерения деформации (кратковременно до 5 %) ОДД идеально подходят для контроля деформаций углепластиковых изделий с малым сечением деформируемых участков.
С помощью ОДД возможно контролировать нагрузки в спицах рефлекторов зонтичного типа большого диаметра в процессе их отработки и транспортировки.
Калибровку установленных датчиков можно проводить в процессе испытаний при входном контроле. Спица нагружается автономно заданными усилиями. При этом в сечениях спицы реализуются определенные силовые факторы, и строится зависимость величин силовых факторов от деформации для каждого измеряемого элемента.
По схеме приемосдаточных испытаний был проведен эксперимент по определению несущей способности спицы (см. рисунок).
Длина спицы около 6 м, спица имеет в сечении 20 спиральных ребер. На спицу было установлен 40 ОДД в 2 сечениях (А и Б) - на каждом ребре по одному ОДД.
Осуществлялось пошаговое нагружение спицы с регистрацией величины относительной деформации на каждом шаге. Полученная информация использовалась для проверки величины изгибной жесткости Бх спицы, рассчитанной по величинам перемещений.
При этом использовалось соотношение
М • у
е =-—,
где е - относительное удлинение; М - изгибающий момент в сечении; у - расстояние от средней линии сечения спицы до средней линии сечения спирального ребра.
Схема испытаний
При расчете Бх по средним величинам относительных удлинений для симметричных ребер различие с интегральной характеристикой жесткости не превысило 15 %. Величина отклонений от средней величины позволила оценить разброс площадей поперечного сечения элементов сетчатой структуры.
Полученная величина максимальной деформации при разрушении будет использована для определения границ нормальных нагрузок на спицу подобной конфигурации.
Для использования ОДД в качестве системы мониторинга подобные эксперименты необходимо провести для всех типов структур, где они будут применяться.
Предложенный подход может найти широкое применение в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния узлов КА и для получения экспериментальных данных, способных подтвердить правильность расчетов прочности и жесткости конструкций. При помощи оптической тензометрии могут быть получены данные о поведении конструкций как в статике, так и в динамике, преимущества системы позволяют проводить эксперименты, невозможные ранее, что в конечном итоге положительно влияет на надежность и качество продукции.
© Мальцев А. А., Шендалев Д. О., Михалкин В. М., 2013
