Актуальность и цели . Представлены концептуальные основы и теоретические аспекты организационных преобразований в процессе развития наземного автоматизированного комплекса управления космическими аппаратами и измерений. Целью исследования является уменьшение расходов государства на управление космическими аппаратами (КА), а также повышение эффективности использования перспективных средств управления КА и повышение конкурентоспособности на отечественном и зарубежном рынках. Материалы и методы . Объектом исследования являются существующие и перспективные наземные комплексы управления автоматическими космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения, наземные комплексы управления пилотируемыми космическими комплексами, наземные комплексы управления космическими аппаратами дальнего космоса, комплекс средств измерений, сбора и обработки информации. Результаты . Построение наземного автоматизированного комплекса управления космическим аппаратом на базе систем наземных и спутниковых каналов связи и космических систем ретрансляции позволяет повысить глобальность и оперативность информационного обмена (передачи командно-программной информации, приема целевой, служебной и телеметрической информации) с космическим аппаратом. Выводы . Необходимы концептуальные организационые преобразования наземного автоматизированного комплекса управления космическим аппаратом и измерений для внедрения новых технологий и совершенствования управления космическими аппаратами, которые позволят решить ряд важных задач, а именно: существенно снизить стоимость эксплуатации, уменьшить расходы государства на управление космическими аппаратами, повысить эффективность использования перспективных средств управления космическим аппаратом и иметь высокую конкурентоспособность на отечественном и зарубежном рынках.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2020. — Выпуск 1
Содержание:
Актуальность и цели. Рассматривается методика многокритериального выбора предпочтительного варианта проектного решения на этапах тестирования опытных образцов радиоэлектронных систем, когда измеряемые и контролируемые проектные параметры отклоняются от значений технического задания и их оптимальные значения уточняются в процессе последующих этапов проектирования. В качестве объекта исследования рассматриваются радиоэлектронные системы, имеющие разнородные по природе параметры, представленные в виде интервальных значений. В качестве предмета исследования рассматривается оптимизационная модель для выбора опытного образца радиоэлектронной системы. Целью работы является разработка методики выбора оптимального проектного решения радиоэлектронной системы по совокупности разнородных параметров, представленных в виде девиационных диапазонов. Материалы и методы. Оптимальное проектное решение предлагается находить на основе комплексного применения методов интервального анализа, методов теории принятия решений, а также используя теорию нечетких множеств. Результаты. Разработана методика представления и обработки измерительной информации, основанная на введении интервального отношения предпочтения, которая учитывает девиацию проектных параметров опытных образцов радиоэлектронной системы и различного вида неопределенность, связанную с разнородностью параметров и шкал их измерения. Методика позволяет адекватно отражать и сравнивать разнородную измерительную информацию о качестве тестируемых опытных образцов радиоэлектронных систем и при этом обладает математической корректностью и приемлемой точностью. Выводы. Методика позволяет более обоснованно и с небольшими затратами получить решение задачи выбора оптимальной конструкции радиоэлектронных систем по результатам анализа измерительной информации, а также снизить количество повторных этапов проектирования, время и финансовые затраты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Методику предлагается использовать в системах поддержки принятия конструкторских решений на этапах тестирования опытных образцов радиоэлектронной техники.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Цель работы состоит в совершенствовании эксплуатационно-технических характеристик двигателя внутреннего сгорания тепловоза, работающего на смеси дизельного топлива и природного газа, путем модернизации информационно-управляющей системы. Материалы и методы . Метод исследования основан на реализации алгоритмов дробного пропорционально-интегрально-дифференциаль- ного (ПИД) управления для повышения устойчивости и качества переходных процессов мультитопливного двигателя. Результаты. Результаты работы состоят в реализации предложенной информационно-управляющей системы методом имитационного моделирования и на экспериментальном стенде. Область применения включает модернизацию системы управления двигателя внутреннего сгорания тепловоза. Выводы . Выводы заключаются в обосновании преимущества реализации предложенного алгоритма управления по времени переходного процесса и интегральной оценке качества по сравнению с классическим алгоритмом, что позволяет снизить расход топлива.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Проведен анализа требований к измерителям температуры для применения в системах аварийной защиты для жидкостных реактивных двигателей. Обосновано применение для этих целей термоэлектрических преобразователей. Показано, что основными требованиями для них, помимо измерения высокой температуры, является совмещение в них противоречивых характеристик по высокому быстродействию и повышенной массе, вытекающей из требований по повышенной механической прочности и устойчивости. Материалы и методы . Для более полного удовлетворения требований САЗ ЖРД предложено использовать термоэлектрические термопреобразователи с чувствительным элементом (ЧЭ) переменного сечения, имеющим повышенное быстродействие при сохранении высокой механической прочности и устойчивости. Результаты . Проанализированы типовые конструкторско-технологические решения термоэлектрических преобразователей, используемых на сегодняшний день в САЗ ЖРД. Показано, как улучшить их основные технические характеристики в условиях сверхнапряженных эксплуатационных факторов. Выводы . Предложено и обосновано конструкторско-технологическое решение термоэлектрического термопреобразователя с ЧЭ переменного сечения, которое было реализовано на практике. Приведены результаты испытаний, показавшие двукратное увеличение быстродействия без уменьшения механической прочности и устойчивости.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Объектом исследования являются резисторы, широко используемые в составе аппаратуры, которая в процессе своей работы может подвергаться различным видам радиационного излучения. Предметом исследования являются радиационные испытания резисторов для определения их способности сохранять значения параметров-критериев годности в пределах заданных норм в процессе и (или) после радиационного воздействия. Целью работы является разработка эффективных способов проведения радиационных испытаний резисторов с целью оценки их надежности. Материалы и методы . Для проведения исследований по радиационной стойкости резисторов применен экспериментальный метод, основанный на использовании моделирующих установок, представляющих источники радиационных воздействий, имеющих единую или близкую физическую природу и характеристики с радиационными факторами, воздействующими на резисторы в реальных условиях эксплуатации. Результаты . Предложена схема для измерения сопротивления резисторов при воздействии радиационного излучения. Получены осциллограммы изменения сопротивления резисторов в процессе воздействия гамма-излучения. Выводы . Получены данные о наличии резкого обратимого уменьшения сопротивления резисторов во время и непосредственно после облучения. Определены факторы, влияющие на надежность резисторов, и уровни снижения сопротивления при радиационном воздействии. Определено время потери работоспособности резисторов в условиях ионизирующего излучения.
Ключевые слова
Актуальность и цели. При работе на длинносеточных бумагоделательных машинах (БДМ) остро стоит вопрос стабилизации параметров (в частности, угла падения и скорости напуска) потока бумажной массы, идущей из напорного или напускного устройства. Применение контактных методов измерения скорости невозможно, так как прибор нарушает целостность потока и, соответственно, разрушает сам процесс формирования бумажного полотна на сетке. Применение лазерных измерителей затрудняется конструктивными особенностями сеточного стола. Таким образом, на первый план выходят оптические измерители скорости потока жидкости на базе кросскорреляционного алгоритма. Однако обосновать применимость данного метода на действующей БДМ невозможно без ряда сложных, ресурсоемких экспериментов. Целью работы является создание модели поверхности потока бумажной массы на сетке БДМ и оценка с ее помощью основных характеристик бесконтактного метода измерения скорости на базе кросскорреляционного алгоритма. Материалы и методы. В работе использованы методы современной теории автоматического управления и автоматизации технологических процессов, методы цифровой обработки изображений и трассерной визуализации, компьютерное моделирование. Результаты. Создана модель поверхности потока бумажной массы на сеточной части БДМ. Выводы. Оценка основных характеристик бесконтактного способа измерения скорости на базе кросскорреляционного алгоритма с помощью модели поверхности потока бумажной массы позволяет говорить о применимости метода для вышеуказанных целей.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Использование современных методов компьютерного анализа позволяет предварительно оценить работоспособность того или иного метода в кратчайшие сроки, отсечь нерациональные варианты и приступить к разработке будущего изделия. Объектом исследования является вихревой волоконно-оптический измеритель расхода, в котором чувствительными элементами являются решетки Брэгга. Материалы и методы. При решении поставленных задач использованы методы интегрального и дифференциального исчисления, математического моделирования, метод конечных элементов, теории механики деформируемого тела. При проектировании конструкции датчиков применялись системы автоматизированного проектирования КОМПАС, SоlidWоrкsSimulаtiоn и Аnsys. Предложена функциональная схема измерительного преобразователя, измеряющего массовый и объемный расходы, а также плотность жидкой или газовой среды. Результаты . В результате моделирования процессов вихреобразования определены конструктивные параметры тела обтекания и деформационного фрагмента. Получены значения частот колебаний деформационного фрагмента, зависящих от объемного расхода и плотности среды. Выводы . Установленные в результате исследования значения сил, действующих на деформационный фрагмент, позволили оценить значение его деформаций и необходимого уровня чувствительности.
Ключевые слова
Актуальность и цели. При решении задачи освобождения ЛЭП от обледенения механическим стряхиванием может быть использовано явление хрупкости льда при высоких скоростях нагружения. Объектом исследования является трубка льда, намороженная на провод ЛЭП. Целью работы является выявление зависимости энергии, необходимой для разрушения льда, от скорости удара и проверка предположения о том, что при увеличении скорости динамического воздействия на разрушение льда требуется меньше энергии. Материалы и методы. Исследование выполнено с применением разработанной лабораторной установки. Удары по отбойнику, закрепленному непосредственно на проводе до начала обледенения, совершались с помощью маятника длиной 2 м со сменной массой груза. Результаты. Сформулирован критерий, позволяющий однозначно определить параметры удара, необходимого для разрушения льда. Приведены зависимости запасенной и переданной энергии от скорости ударяющего тела с учетом того, что удар является частично упругим. Выводы. Подтверждено предположение о снижении энергии, необходимой для образования трещин и стряхивания льда при увеличении скорости динамического воздействия по отбойнику, закрепленному непосредственно на проводе.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Пьезоэлементы находят широкое применение в современных технических устройствах разного назначения. Целью работы является исследование влияния различных видов металлизированных покрытий на пьезоэлементы методом магнетронного напыления. Материалы и методы . Изготовлены макеты пьезоэлементов, напыленные титан-никель с помощью метода магнетронного напыления. Результаты . Проведена отработка технологии напыления высокотемпературной контактной группы титан-никель на установке вакуумного магнетронного напыления EvoVac на вращающуюся карусель подложек. Изготовлены экспериментальные макетные образцы на кремниевых пластинах с высокотемпературными контактами титан-никель, проведена проверка адгезии напыленной пленки методом разварки золотой проволоки. Выводы . Магнетронным методом сформированы высокотемпературные электроды на пьезокерамических модулях, позволяющие напылять электроды на высокотемпературные материалы пьезоэлементов системой титанат-ниобат висмута.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Прозрачные проводящие оксиды, представляющие собой тонкопленочные покрытия (полупроводниковые оксиды металлов, полимеры, углеродные структуры) с высокой электропроводностью и хорошей оптической прозрачностью, являются перспективными материалами в солнечных элементах, «умных» стеклах, применяются в функциональной электронике. Цель исследования - анализ зависимостей электрофизических параметров пленок SnO2 от концентрации примеси, объема раствора, что позволяет установить оптимальные технологические режимы для получения оксидных покрытий с улучшенными свойствами. Материалы и методы . Для получения пленок SnO2 применен метод спрей-пиролиза - один из наиболее перспективных методов с точки зрения нанесения прозрачных проводящих покрытий на подложки большой площади. В качестве подложек использованы натриево-кальциево-силикатные стекла. Нанесение пленок SnO2 произведено из растворов, содержащих тетрахлорид пентагидрат олова (SnCl4∙5H2O), в качестве растворителя использован этанол. Для измерения электрофизических параметров пленок применены четырехзондовый метод и метод Ван дер Пау. Результаты . В результате проведенных экспериментов определены электрофизические параметры образцов прозрачных проводящих оксидов, полученных при разных технологических режимах. Построены графики зависимостей поверхностного сопротивления, подвижности носителей заряда от концентрации примеси, что позволило проанализировать механизмы рассеяния, присутствующие в оксидных пленках. Выводы . Подтверждена теория о том, что в прозрачных проводящих оксидах рассеяние на ионизированных примесях является основным механизмом, ограничивающим подвижность носителей заряда. Установлены критические значения концентрации примеси, при увеличении которых качество синтезируемых пленок ухудшается по причине увеличения поверхностного сопротивления, снижения подвижности носителей зарядов. Указанные выводы использованы при определении оптимальных технологических режимов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются методы измерения толщины оксидных покрытий на металлических неферромагнитных подложках. Предметом исследования являются сущность и метрологические характеристики (диапазон измерения, погрешности) существующих методов измерения толщины оксидных покрытий на металлических неферромагнитных подложках. Целью работы является выбор метода измерения толщины оксидных слоев для непрерывного измерения и контроля толщины защитных покрытий, полученных микродуговым оксидированием (МДО), в процессе их управляемого синтеза . Материалы и методы. Для достижения поставленной цели используется системный подход для рассмотрения и анализа существующих методов измерения толщины оксидных покрытий и их метрологических характеристик. Результаты . Проведен аналитический обзор методов измерения толщины оксидных покрытий на металлических подложках, позволяющий определить наиболее приемлемый метод измерения толщины, удовлетворяющий предъявленным требованиям и учитывающий специфику процесса микродугового оксидирования. Выводы . Проведенный аналитический обзор позволяет заключить, что наиболее подходящими для измерения толщины оксидных покрытий в процессе микродугового оксидирования являются электрические методы, в частности, метод, использующий частотный интегрирующий развертывающий преобразователь (ЧИРП). Данный метод дает возможность с высокой точностью осуществлять непрерывные измерения толщины оксидных слоев непосредственно в процессе их формирования и может быть использован при разработке интеллектуальной автоматизированной системы управляемого синтеза МДО-покрытий.