Ветер листья осенние кружит,
Как сменить серость будней на небыль?
Посмотри: под ногами лишь лужи,
Но в них синее-синее небо...
Ветер листья осенние кружит...
© Copyright: Лариса Медея Морозова, 2022
Свидетельство о публикации №122091807386
Свидетельство о публикации №122091807386
Рецензии
УДК 620.3
МОДИФИКАЦИЯ МОДУЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛОВ
И. А. Задорин1, С. Ю. Воронина1, О. В. Семенуха1,2, М. М. Симунин1,3
1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва»
Российская Федерация, 662972, Красноярский край, г. Железногорск, ул. Ленина 52
3Институт Физики им. Л.В. Киренского СО РАН
Российская Федерация, 660036, ул. Академгородок, 50, строение 38, Красноярск, Красноярский край,
E-mail: igoza3@rambler.ru
В работе представлено описание модуля испытательного стенда для исследования функциональных свойств полимерных композитных материалов на основе измерения их электропроводности при деформации, используемых в ракетно-космической технике.
Ключевые слова: полимерный композиционный материал, сопротивление изоляции, испытательный стенд, электропроводность, тензорезистивный эффект, тензометрия.
MODIFICATION OF THE TEST BENCH MODULE FOR INVESTIGATION OF THE ELECTRICAL RESISTANCE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS
A. Zadorin1, S.YU. Voronina1, O.V. Semenuha1,2, M.M. Simunin1,3
1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2JSC "Information Satellite Systems" named after Academician M.F. Reshetnev»
st. Lenina 52 Krasnoyarsk Territory, Zheleznogorsk, 662972, Russian Federation
3Institute of Physics named after L.V. Kirensky Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
st. Academgorodok, 50, building 38, Krasnoyarsk Territory, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation
E-mail: igoza3@rambler.ru
The paper presents a description of the test bench module for studying the functional properties of polymer composite materials based on measuring their electrical conductivity during deformation, used in rocket and space technology.
Keywords: polymer composite material, insulation resistance, test stand, electrical conductivity, tensoresistive effect, strain gauge.
Испытательный стенд «СТЕН-1» изначально проектировался как инструмент для изучения тензорезистивных свойств полимерных композитных материалов с электропроводящими наполнителями. Данные материалы вызывают интерес при изготовлении конструкций ракетно-космической техники, таких как покрытия корпуса космического аппарата [1], сегментов мембранной оболочки [2], в котором за счет изменения электрического сопротивления при деформации материала представляется возможным определение положения рефлектора антенны. При эксплуатации стенда возникали сложности при проведении исследований в связи с недостаточной точностью динамических измерений при деформации растяжения по причине раскачивания ёмкости силового контура вследствие быстрого набора или сброса жидкости. Это приводило к значительной погрешности измерения сопротивления. Причиной тому являлось: неравномерное примыкание токосъёмных контактов к испытуемому образцу во время деформации сдвига и изгиба.
Поэтому для стабилизации вектора движения силового контура на основе стальных резьбовых шпилек, стеклопластиковых стержней, электротехнических латунных колодок, винтовых соединений, была собрана раздвижная конструкция, закрепляющая опытный образец и цифровой штангенциркуль (Рис. 1).
Рис. 1. Раздвижная конструкция тензорезистивного модуля
Штангенциркуль с цифровым отсчётным устройством, закреплённый лапками к токосъёмным зажимам винтовыми соединениями, позволяет с высокой точностью (до 0,01 мм) фиксировать изменение размера образца в результате воздействия нагрузки при растяжении. Кроме того, был смонтирован тензорезистивный контур для измерения сопротивления при сжатии. Штангенциркуль контура сжатия закреплён губкой штанги для наружных измерений к основанию ложемента для цилиндрического опытного образца, стоящему на столике весов, а губкой подвижной рамки к верхней полке стенда. Штангенциркуль, имеющий только одну степень свободы, включённый в измерительную схему, создает дополнительный элемент, исключающий скручивание и изгиб опытного образца, зафиксированного в силовом контуре, и снижает погрешность измерений. Посредством обнуления показаний штангенциркулей возможно точная фиксация значения удлинения и укорачивания образца. В силовом модуле испытательного стенда вместо пятилитровых полиэтиленовых канистр были установлены два резервуара из стеклопластика прямоугольного сечения ёмкостью 7,2 литра с трубчатыми креплениями в виде муфт, надетых на вертикальные стойки, позволяющие силовому контуру свободно скользить по направляющим без перекосов и раскачивания. Такая модификация силового модуля дала возможность точного измерения линейной деформации образца полимерного композиционного материала и привела к увеличению точности измерения его сопротивления.
Добавление цифровых штангенциркулей в конструкцию испытательного стенда, и линейная фиксация силовой и дренажной ёмкости, создали условия проведения исследования образцов на новом качественном уровне. Таким образом, проведена модификация силового модуля испытательного стенда по измерению электропроводимости.
В процессе проведения работы по модификации была обнаружена возможность использования испытательного стенда для измерения сопротивления изоляции исследуемых образцов полимерных композитных материалов с использованием высоких значений испытательных напряжений путём подключения в схему измерителя сопротивления изоляции "МЕГЕОН 13900"[3].
Следовательно, при интеграции данного контрольно-измерительного прибора, термобарокамеры, климатической камеры в конструкцию лабораторного стенда, позволяющих измерять сопротивление изоляции при экстремальных условиях эксплуатации, существующие перспективы использования данного проекта в научно-исследовательской работе расширятся. В этой комплектации испытательного стенда возможно измерять сопротивление изоляции как для высоковольтных кабелей, так и низковольтных силовых кабелей, входящих не только в сферу технической деятельности аэрокосмической отрасли, но в сферу коммерческой деятельности электронной и электротехнической промышленности. Подобные комплексные системы используют для испытания космических аппаратов [4]. При соответствующем программном обеспечении данный испытательный стенд возможно использовать в обучающем процессе в сфере образования [5].
Библиографические ссылки
1. Композиционные электропроводные материалы для терморегулирования и электростатической защиты / Р.А. Ермолаев, В.А. Харламов, И.В. Евкин и др. // Конструкции из композиционных материалов. 2006. № 1. С. 73-80.
2. Тензорезистивный эффект как диагностика трансформации мембранной оболочки рефлектора / О.В. Семенуха, С. Ю. Воронина, М. М. Симунин и др. // Решетнёвские чтения, Красноярск. - 2021. С. 125-126.
3. МЕГЕОН [Электронный ресурс] URL: http://www.megeon-pribor.ru/katalog/megaommetry/megeon-13900 (дата обращения: 10.09.2022).
4. Комплексные системы для отработки и испытания космических аппаратов / С.В. Кравченко, С.Б. Нестеров, В.А. Романько.и др. // Вакуумная техника и технология. 2012. Т. 22. № 4. С. 213-230.
5. Электротехнический комплекс для дистанционного обучения / В.П. Быкова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2021. № 2. С. 109-119.
References
1. Composite electrically conductive materials for thermal control and electrostatic protection / R.A. Ermolaev, V.A. Kharlamov, I.V. Evkin et al. // Structures from composite materials. 2006. No. 1. S. 73-80.
2. Tensoresistive effect as a diagnosis of the transformation of the membrane shell of the reflector / O.V. Semenukha, S. Yu. Voronina, M. M. Simunin et al. // Reshetnev Readings, Krasnoyarsk, 2021, Р. 125-126.
3. MEGEON [Electronic resource] URL: http://www.megeon-pribor.ru/katalog/megaommetry/megeon-13900 (date of access: 09/13/2022).
4. Complex systems for development and testing of spacecraft / S.V. Kravchenko, S.B. Nesterov, V.A. Romanko.et al. // Vacuum equipment and technology. 2012. V. 22. No. 4. S. 213-230.
5. Laboratory practicum performance in electrical engineering and physics using the software and hardware package / Bykova V.P. // Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering. 2021. № 2. С. 109-119.
© Задорин И.А., Воронина С.Ю., Семенуха О.В., Симунин М.М., 2022
Творческая Лаборатория Игозаленд 01.10.2022 05:43 • Заявить о нарушении
МОДИФИКАЦИЯ МОДУЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛОВ
И. А. Задорин1, С. Ю. Воронина1, О. В. Семенуха1,2, М. М. Симунин1,3
1Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва»
Российская Федерация, 662972, Красноярский край, г. Железногорск, ул. Ленина 52
3Институт Физики им. Л.В. Киренского СО РАН
Российская Федерация, 660036, ул. Академгородок, 50, строение 38, Красноярск, Красноярский край,
E-mail: igoza3@rambler.ru
В работе представлено описание модуля испытательного стенда для исследования функциональных свойств полимерных композитных материалов на основе измерения их электропроводности при деформации, используемых в ракетно-космической технике.
Ключевые слова: полимерный композиционный материал, сопротивление изоляции, испытательный стенд, электропроводность, тензорезистивный эффект, тензометрия.
MODIFICATION OF THE TEST BENCH MODULE FOR INVESTIGATION OF THE ELECTRICAL RESISTANCE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS
A. Zadorin1, S.YU. Voronina1, O.V. Semenuha1,2, M.M. Simunin1,3
1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2JSC "Information Satellite Systems" named after Academician M.F. Reshetnev»
st. Lenina 52 Krasnoyarsk Territory, Zheleznogorsk, 662972, Russian Federation
3Institute of Physics named after L.V. Kirensky Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
st. Academgorodok, 50, building 38, Krasnoyarsk Territory, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation
E-mail: igoza3@rambler.ru
The paper presents a description of the test bench module for studying the functional properties of polymer composite materials based on measuring their electrical conductivity during deformation, used in rocket and space technology.
Keywords: polymer composite material, insulation resistance, test stand, electrical conductivity, tensoresistive effect, strain gauge.
Испытательный стенд «СТЕН-1» изначально проектировался как инструмент для изучения тензорезистивных свойств полимерных композитных материалов с электропроводящими наполнителями. Данные материалы вызывают интерес при изготовлении конструкций ракетно-космической техники, таких как покрытия корпуса космического аппарата [1], сегментов мембранной оболочки [2], в котором за счет изменения электрического сопротивления при деформации материала представляется возможным определение положения рефлектора антенны. При эксплуатации стенда возникали сложности при проведении исследований в связи с недостаточной точностью динамических измерений при деформации растяжения по причине раскачивания ёмкости силового контура вследствие быстрого набора или сброса жидкости. Это приводило к значительной погрешности измерения сопротивления. Причиной тому являлось: неравномерное примыкание токосъёмных контактов к испытуемому образцу во время деформации сдвига и изгиба.
Поэтому для стабилизации вектора движения силового контура на основе стальных резьбовых шпилек, стеклопластиковых стержней, электротехнических латунных колодок, винтовых соединений, была собрана раздвижная конструкция, закрепляющая опытный образец и цифровой штангенциркуль (Рис. 1).
Рис. 1. Раздвижная конструкция тензорезистивного модуля
Штангенциркуль с цифровым отсчётным устройством, закреплённый лапками к токосъёмным зажимам винтовыми соединениями, позволяет с высокой точностью (до 0,01 мм) фиксировать изменение размера образца в результате воздействия нагрузки при растяжении. Кроме того, был смонтирован тензорезистивный контур для измерения сопротивления при сжатии. Штангенциркуль контура сжатия закреплён губкой штанги для наружных измерений к основанию ложемента для цилиндрического опытного образца, стоящему на столике весов, а губкой подвижной рамки к верхней полке стенда. Штангенциркуль, имеющий только одну степень свободы, включённый в измерительную схему, создает дополнительный элемент, исключающий скручивание и изгиб опытного образца, зафиксированного в силовом контуре, и снижает погрешность измерений. Посредством обнуления показаний штангенциркулей возможно точная фиксация значения удлинения и укорачивания образца. В силовом модуле испытательного стенда вместо пятилитровых полиэтиленовых канистр были установлены два резервуара из стеклопластика прямоугольного сечения ёмкостью 7,2 литра с трубчатыми креплениями в виде муфт, надетых на вертикальные стойки, позволяющие силовому контуру свободно скользить по направляющим без перекосов и раскачивания. Такая модификация силового модуля дала возможность точного измерения линейной деформации образца полимерного композиционного материала и привела к увеличению точности измерения его сопротивления.
Добавление цифровых штангенциркулей в конструкцию испытательного стенда, и линейная фиксация силовой и дренажной ёмкости, создали условия проведения исследования образцов на новом качественном уровне. Таким образом, проведена модификация силового модуля испытательного стенда по измерению электропроводимости.
В процессе проведения работы по модификации была обнаружена возможность использования испытательного стенда для измерения сопротивления изоляции исследуемых образцов полимерных композитных материалов с использованием высоких значений испытательных напряжений путём подключения в схему измерителя сопротивления изоляции "МЕГЕОН 13900"[3].
Следовательно, при интеграции данного контрольно-измерительного прибора, термобарокамеры, климатической камеры в конструкцию лабораторного стенда, позволяющих измерять сопротивление изоляции при экстремальных условиях эксплуатации, существующие перспективы использования данного проекта в научно-исследовательской работе расширятся. В этой комплектации испытательного стенда возможно измерять сопротивление изоляции как для высоковольтных кабелей, так и низковольтных силовых кабелей, входящих не только в сферу технической деятельности аэрокосмической отрасли, но в сферу коммерческой деятельности электронной и электротехнической промышленности. Подобные комплексные системы используют для испытания космических аппаратов [4]. При соответствующем программном обеспечении данный испытательный стенд возможно использовать в обучающем процессе в сфере образования [5].
Библиографические ссылки
1. Композиционные электропроводные материалы для терморегулирования и электростатической защиты / Р.А. Ермолаев, В.А. Харламов, И.В. Евкин и др. // Конструкции из композиционных материалов. 2006. № 1. С. 73-80.
2. Тензорезистивный эффект как диагностика трансформации мембранной оболочки рефлектора / О.В. Семенуха, С. Ю. Воронина, М. М. Симунин и др. // Решетнёвские чтения, Красноярск. - 2021. С. 125-126.
3. МЕГЕОН [Электронный ресурс] URL: http://www.megeon-pribor.ru/katalog/megaommetry/megeon-13900 (дата обращения: 10.09.2022).
4. Комплексные системы для отработки и испытания космических аппаратов / С.В. Кравченко, С.Б. Нестеров, В.А. Романько.и др. // Вакуумная техника и технология. 2012. Т. 22. № 4. С. 213-230.
5. Электротехнический комплекс для дистанционного обучения / В.П. Быкова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2021. № 2. С. 109-119.
References
1. Composite electrically conductive materials for thermal control and electrostatic protection / R.A. Ermolaev, V.A. Kharlamov, I.V. Evkin et al. // Structures from composite materials. 2006. No. 1. S. 73-80.
2. Tensoresistive effect as a diagnosis of the transformation of the membrane shell of the reflector / O.V. Semenukha, S. Yu. Voronina, M. M. Simunin et al. // Reshetnev Readings, Krasnoyarsk, 2021, Р. 125-126.
3. MEGEON [Electronic resource] URL: http://www.megeon-pribor.ru/katalog/megaommetry/megeon-13900 (date of access: 09/13/2022).
4. Complex systems for development and testing of spacecraft / S.V. Kravchenko, S.B. Nesterov, V.A. Romanko.et al. // Vacuum equipment and technology. 2012. V. 22. No. 4. S. 213-230.
5. Laboratory practicum performance in electrical engineering and physics using the software and hardware package / Bykova V.P. // Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering. 2021. № 2. С. 109-119.
© Задорин И.А., Воронина С.Ю., Семенуха О.В., Симунин М.М., 2022
Творческая Лаборатория Игозаленд 01.10.2022 05:43 • Заявить о нарушении