Методическое пособие 805

УДК 621.7

Формообразование труб для топливной системы самолета

Д В Гуськова , В И Максименков

1Студентка гр. СВС-51,guskova96@list.ru

2Д-р техн. наук, профессор ФБГОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

На основе анализа базового способа гибки труб был разработан новый процесс гибки труб и патрубков с использованием гибкой оправки.

Ключевые слова: формообразование труб, гибкая оправка.

Вконструкции самолета широко применяются гнутые трубы и патрубки небольшой длины. Они применяются практических во всех системах самолёта, из-за этого к ним предъявляют большие требования по надежности.

Вработе был изучен базовый метод гибки труб, схема которого представлена на рис. 1.

Рис.1. Базовый метод гибки труб

Из анализа данного способа формообразования патрубков были выявлены браковочные признаки,которые могут возникнуть при формообразовании, такие как: овальность поперечного сечения, утонение стенок, гофры. Все эти признаки влияют на качество трубы, ее надежность.

Для исключения возникновения данных браковочных признаков предлагается новый процесс гибки труб и патрубков с использованием гибкой оправки .Процесс формообразования представлен на рис. 2-4.

445

1, 2 - стационарный и гибочный ролики, 3 - гибкая оправка, 4 - эластичный стержень, 5 – разрезные кольца,6 – прорези, 7 - эластичные прокладки, 8, 9-гибкие тяги,

10 - клинья, 11, 12 - шпильки, 13, 14 - пружины, 15, 16-крышки, 17 - труба

Рис. 2. Предлагаемое устройство для гибки труб

Рис. 3. Устройство в поперечном сечении

Рис. 4. Взаимодействие клина с прорезью разрезного кольца

446

Рассмотрев уравнение равновесия на ось Х:

После произведенных расчётов получили равление разрезного кольцана трубу:

По итогу расчётов должно выполнятся условие того, что наружнее давление должно быть менее, нежели давление создаваемое внутри трубы. Схема представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема процесса гибки

Получено условие:

в н.

В процессе гиба трубы давление трубы увеличивается с уменьшение радиуса изгиба, благодаря гибкой оправке. Это происходит из-за того, что длина наружнего слоя трубы при изгибе увеличивается и при этом происходит относительное перемещение гибких тяг с клиньями относительно разрезных колец. Из-за этого происходит увеличение давления на внутреннюю поверхность трубы, что обеспечивает повышение устойчивости трубы к браковочным признакам. В итоге, с помощью такой конструкции можно регулровать давление на трубу посредством варьирования элементами оправки.

Предлагаемая установка позволяет формообразовывать трубы небольшой длины, которые применяются не только в авиастроении, также в строительстве, нефтегазовой сфере.

Литература 1. Максименков В.И.,Одинг С.С.,Клименков А.Н. Способ гибки труб и

устройство для его осуществления/ В.И. Максименков, С.С.Одинг, патент

2201308 от 27.03.2003

447

УДК 628.515

Фотокаталитическая очистка воды в присутствии оксида титана

С.А. Довбня 1, С.А. Карпункова 2,. А.Ю. Лебедева 3 А.К. Тарханов4; А.И. Никишина5

1,2,3Студенты гр. Б112; sergodovbn@mal.ru;

4,5Канд. физ.-мат. наук, доценты кафедры физики ВГТУ; anvetkin@yandex.ru, 5 ann-nikishina@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Спроектирована и создана установка для изучения и выбора оптимальных параметров фотокаталитической очистки воды. Исследована зависимость скорости от интенсивности излучения и минимальная интенсивность активации процесса.

Ключевые слова: фотоактивация, оксид титана, фотокаталитическое очищение, УФ-излучение, метиленовый голубой.

В последнее время на проблему очистки воды обращено внимание множества исследователей так как, к сожалению, в наше время, ввиду негативных факторов антропогенного влияния, качество воды сильно ухудшилось [1,2]. Сорбционная очистка не всегда является в полной мере эффективной. Поэтому в настоящее время идет активный поиск альтернативных методов получения чистой воды. Одним из возможных способов очищения воды от биологических загрязнений является её фотокаталитическое очищение в присутствии TiO2 [3]. Этот способ перспективен, так как при его использовании в воду не вводятся различные антисептики, такие как гипохлорит натрия, которые сами по себе токсичны [4,5].

Для исследования процесса и выявления его оптимальных параметров была создана экспериментальная установка, показанная на рис. 1 и 2.

Рис. 1

448

Рис. 2

Установка представляет собой закрытый цилиндр, в который помещаются сверхмощные ультрафиолетовые диоды, радиатор охлаждения, кронштейн со шкалой, позиционная пластина и исследуемый образец. В приводимом исследовании важным является контроль интенсивности УФ-излучения, в связи с чем в устройстве предусмотрена возможность ее изменения и контроля. Предложены три механизма: изменение количества задействованных излучателей, контролируемое варьирование тока диода и геометрический. Так как полупроводниковые излучатели функционируют при больших температурах и могут оказывать температурное влияние друг на друга, то в качестве источников питания были выбраны стабилизаторы тока на 700 и 350 мА, помещаемые в отдельных корпусах.

В качестве условного загрязнителя был применен анилиновый краситель метиленовый голубой. Выбор обусловлен его доступностью и схожестью по скорости разложения с наиболее распространенными биозагрязнителями. Контроль остаточного загрязнения проводился на фотоспектрометре. В ходе исследований было установлено, что минимальная поверхностная плотность мощности, необходимая для запуска процесса разложения красителя составляет 100 мВт/см2. При дальнейшем увеличении интенсивности наблюдается линейный рост скорости очистки, вид зависимости начинает меняться при увеличении интенсивности больше 0,8 Вт/cм2. Для исследования характера этой зависимости при больших плотностях мощности планируется создание новой экспериментальной установки.

Литература

1.Рябчиков, Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования / Б.Е. Рябчиков,. – М.: ДеЛи принт, 2004. – 328 с.

2.Николадзе, И.Г. Водоснабжение / И.Г. Николадзе, М.А. Сомов. –

М.: Стройиздат, 1995. – 688 с.

3.Фрог Б.Н. Водоподготовка / Б.Н. Фрог. – М.: МГУ, 2001. – 680 с.

4.СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора, 2002. – 103 с.

5.СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

449

УДК 629.764

Частная космическая деятельность

А.В. Саврико1, Т.А. Башарина2, В.С. Левин3, Д.П. Шматов4 1Студент гр. РД-21, rd-vgtu@mail.ru

2Лаборант НИС каф. «Ракетные двигатели», rd-vgtu@mail.ru

3Студент гр. РД-52, rd-vgtu@mail.ru

4Канд. техн. наук, доцент, rd-vgtu@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Космическая техника во все времена являлась воплощением самых передовых и смелых идей, созданных человеком. Для того чтобы продолжать историю человеческой цивилизации, необходимо интенсивное развитие космических технологий. На данный момент передовиками этих технологий являются США и Россия. Япония так же успешно развивается в данной области.

Ключевые слова: частная космонавтика, освоение космоса, сверхлегкие ракеты, легкие ракеты.

Внастоящее время США в своей стратегии освоения космоса приняли решение оставить себе функции управляющего органа, регулирующего космические полеты и в роли заказчика, а разработку и создание космических аппаратов отдали в руки частного сектора. Оказалось, что частники способны решать сложные технологические задачи быстрее и с меньшими затратами, чем государственные корпорации. Это происходит из-за того, что коммерческие компании используют новые космические технологии, которые легко внедряют

впроизводство, в отличие от государственных организаций. Самыми популярными частными космическими компаниями, выпускающими легкие и сверхлег-

кие ракеты в США, являются «SpaceX», «Blue origin», «Rocket Lab», «Virgin

Galactic».

ВРоссии производством ракетно-космической техники, как исторически сложилось, занимаются государственные предприятия, а частные компании только начинают входить в эту сферу. В России возникает совершенно новая частная космическая отрасль, и здесь можно отметить компании, развивающиеся на всех участках жизненного цикла космических продуктов: от создания комплектующих и полноценной космической техники и до использования результатов космической деятельности. Среди них можно выделить такие компании, как «Совзонд», «СКАНЭКС», «Лин Индастриал», Dauria Aerospace, «Спутникс», «КосмоКурс».

Частная космическая компания Лин Индастриал.

Частная российская компания «Лин Индастриал» занимается созданием ракет-носителей (РН) легкого и сверхлегкого класса. Основные проекты, над которыми работает компания, – РН сверхлегкого класса «Таймыр», «Анива», «Алдан» и РН легкого класса «Адлер».

450

РН «Адлер» (с полезной нагрузкой (ПН) до 700 кг), РН «Адлер-2» (с ПН до 1000 кг)

РН «Адлер» и РН «Адлер-2» состоят из двух ракетных блоков. На первой ступени ракет предполагается использовать двигатель РД-108А. Это жидкостный ракетный двигатель с четырьмя рулевыми камерами, использующий в качестве топлива экологически безопасные компоненты — кислород и керосин. Ракетный блок первой ступени состоит из переходного отсека, бака окислителя, приборного отсека, бака горючего и хвостового отсека. Ракетный блок второй ступени состоит из приборного отсека, бака окислителя, межбакового отсека, бака горючего и хвостового отсека. В хвостовом отсеке установлен маршевый ЖРД, созданный на основе одной камеры сгорания серийного двигателя РД108А с вытеснительной подачей топлива и углепластикого соплового насадка.

Сверхлегкая ракета «Алдан» (с полезной нагрузкой до 100 кг)

РН «Алдан» состоит из двух ракетных блоков. На всех ступенях используются ЖРД на экологически безопасных компонентах топлива: окислитель — жидкий кислород, горючее — керосин. Ракетный блок первой ступени состоит из переходного отсека, бака окислителя, приборного отсека, бака горючего и хвостового отсека. Ракетный блок второй ступени состоит из приборного отсека, бака окислителя, межбакового отсека, бака горючего и хвостового отсека. Баки окислителя и горючего на обеих ступенях — цилиндрические, гладкие, из алюминиевого сплава АМг6. В хвостовом отсеке находится маршевый ЖРД, созданный на базе рулевой камеры от РД-108А, и баки жидкого азота для наддува и обеспечения работы ПНА для подачи топлива.

Сверхлегкая ракета «Анива» (с полезной нагрузкой около 90 кг)

Ракета-носитель «Анива» в качестве топлива использует сжиженный природный газ (СПГ). «Анива» — двухступенчатая. На первой ступени расположен С5.86.1000-0 с маршевой и четырьмя рулевыми камерами. На второй используется ЖРД, представляющий собой одну рулевую камеру С5.86.1000-0 с высотным (удлиненным) соплом. Управление первой ступенью осуществляется рулевыми камерами, которые качаются в тангенциальной плоскости (плоскости, касательной к корпусу ракеты), а также решетчатыми рулями. Управление второй ступенью по крену осуществляется газовыми соплами (газ для них отбирается за турбонасосным агрегатом), а по тангажу и рысканью — качанием камеры ЖРД второй ступени. Разделение ступеней холодное, то есть сначала отделяется первая ступень, а потом включается двигатель второй ступени.

Семейство сверхлегких ракет «Таймыр» (от 10 до 180 кг полезной нагрузки)

Различные модификации трехступенчатой ракеты собираются из стандартных блоков как из деталей конструктора: УРБ-1, УРБ-2, УРБ-3 и РБ-2.

Базовая конструкция УРБ-1 состоит из переходного отсека, приборного отсека, бака сжатого гелия, межбакового отсека с блоком управляющих двигателей на холодном газе, бака окислителя, межбакового отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором размещена маршевая двигательная установка и могут быть установлены аэродинамические рули. Бак сжатого гелия — цилин-

451

дрический со сферическими днищами. Бак горючего и окислителя — цилиндрические с днищами в виде сегмента сферы. Управление при использовании в качестве блока первой ступени, осуществляется с помощью одного или нескольких аэродинамических рулей, выполненных по схеме решетчатого крыла, при полете в верхних слоях атмосферы — с помощью двигателей на холодном газе, использующих газ наддува — гелий. При использовании в качестве блока второй ступени — только с помощью двигателей на холодном газе.

УРБ-2 состоит из приборного отсека, бака горючего, межбакового отсека, в котором установлены два бака сжатого гелия, бака окислителя и хвостового отсека с маршевым двигателем и блоком управляющих двигателей на холодном газе. Бак сжатого гелия и горючего — сферические, выполнены из композиционных материалов. Бак окислителя — цилиндрический с сегментальносферическими днищами, композитный. Управление осуществляется с помощью двигателей на холодном газе, работающих на газе наддува — гелии.

УРБ-3 и РБ-2 состоят из приборного отсека, бака сжатого гелия, межбакового отсека, бака горючего, межбакового отсека, бака окислителя и хвостового отсека с маршевым двигателем и блоком управляющих двигателей на холодном газе. Бак сжатого гелия, горючего и окислителя у УРБ-3 — сферический, выполнен из композиционных материалов. Бак РБ-2 окислителя - цилиндрический, с короткой обечайкой и двумя полусферическими днищами. Управление осуществляется с помощью двигателей на холодном газе, работающих на газе наддува — гелии. Рассматривается возможность создания твердотопливной третьей ступени.

Частная космическая компания Rocket Lab.

Основная цель частной американской компании заключается в разработке легких, коммерчески эффективных ракет-носителей для доставки на орбиту небольших нагрузок. Основной проект, по которому работает компания - РН

«Electron».

Сверхлёгкая ракета «Electron».

Двухступенчатая ракета-носитель «Electron» космического назначения сверхлегкого класса. Основные конструктивные элементы ракеты-носителя, несущий цилиндрический корпус и топливные баки обеих ступеней выполнены из углепластика и производятся компанией Rocket Lab на собственном заводе. Обе ступени ракеты-носителя используют в качестве компонентов топлива керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель). Первая ступень оборудована девятью жидкостными ракетными двигателями «Резерфорд». Rutherford — двигатель собственного производства Rocket Lab, все основные детали которого создаются способом 3D-печати. Вторая ступень использует один двигатель Rutherford, оптимизированный для максимально эффективной работы в вакууме и оборудованный увеличенным неохлаждаемым сопловым насадком. Ступень оборудована тремя литий-ионными батареями для питания электропривода топливного насоса двигателя, 2 из них сбрасываются после исчерпания, позволяя снизить сухую массу ступени.

452

Частная космическая компания «IHI Corporation»

Японская компания, производящая корабли, авиационные двигатели, турбонаддувы для автомобилей, промышленные машины, котлы для электростанций и другое оборудование. Основной проект, по которому работает компания -

РН «SS-520-4».

Лёгкая ракета «SS-520-4».

Японская трёхступенчатая твердотопливная ракета-носитель. Ракета изготавливается компанией IHI Aerospace. Ракета создана путём добавления третьей ступени к высотной исследовательской ракете SS-520 и соответствующей доработки бортовых систем. Корпус первой ступени выполнен из высокопрочной стали HT-140. Вторая ступень выполнена полностью из углепластикового композиционного материала. Все три ступени используют твёрдое ракетное топливо на основе HTPB. Головной обтекатель выполнен из стеклотекстолита. Третья ступень не имела телеметрической системы. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что частная космонавтика находится на пике своего развития и с каждым днем данная отрасль становится перспективнее. В производстве легких и сверхлегких ракетоносителей частная космическая деятельность делает стремительные шаги в развитии космоса. В частной космонавтике, в отличии от государственной, применяется более отлаженное производство, что позволяет выпускать ракетную технику качественнее, дешевле и в более короткие сроки. Именно поэтому частная космическая деятельность занимает лидирующие позиции.

Литература

1.Лин Индастриал – Легкая ракета «Адлер» [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://spacelin.ru/proekty/legkaya-raketa-adler/

2.Лин Индастриал – Легкая ракета «Алдан» [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://spacelin.ru/proekty/sverkhlegkaya-raketa-aldan/

3.Лин Индастриал – Легкая ракета «Анива» [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://spacelin.ru/proekty/sverkhlegkaya-raketa-aniva/

4.Лин Индастриал – Легкая ракета «Таймыр» [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://spacelin.ru/proekty/sverkhlegkaya-raketa-taymyr/

5.Кирилина, Е.В. Особенности и перспективы развития частной космонавтики в России / Е.В. Кирилина // Вестник Самарского университета. Экономика и управление – 2017 – том 8 - №3 – С.14-18.

6.Голубкина, М.Г. Развитие частной космонавтики в России и за рубежом / М.Г. Голубкина, М.В. Сафронов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики – 2015 – Том 2 – С.208-209.

7.Электрон (ракета-носитель) [Электронный ресурс] - Режим доступа:

URL: https://ru/wikipedia.org/wiki/ Электрон_(ракета-носитель)

8.SS-520-4 [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL: https://ru/wikipedia.org/wiki/ SS-520-4

453

УДК 711.01:159.9

Эволюция кирпичной архитектуры города Воронеж

Н.Ю. Чалова1, Н.В. Семенова2, П.В. Капустин3 1Магистрант гр. М31, Noya-boom@mail.ru

2Доцент, natali.sem@mail.ru

3Кандидат архитектуры, профессор, pekad@rambler.ru

ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет"

Главные тенденции развития кирпичной архитектуры в мире. История развития кирпичной архитектуры в городе Воронеж. Главные особенности и идентичность кирпичного строения города. Анализ существующего положения и вектор развития кирпичной архитектуры будущего для города Воронеж.

Ключевые слова: кирпич, архитектура, кирпичная кладка, роль кирпича в архитектуре.

Каждый строительный материал обладает своими неповторимыми свойствами, предоставляя архитектуре специфические требования конструктивного

иэстетического характера. Для максимального эффекта, архитектору необходимо считаться с естественными характеристиками материала. На ряду с такими строительными материалами, как бетон, сталь, дерево или стекло особое место занимает кирпич. Благодаря ему получаются не только прочные здания и сооружения, но и совершенно оригинальные формы и пластика.

Развитие современных технологий производства кирпича позволили посмотреть на него с другой стороны. Кирпич вновь стал необычайно популярен

ичасто стал использоваться архитекторами для создания неповторимых форм.

Встатье Лехциера, интересно наблюдать, как идет описание, что кирпич

— творение рук человеческих: «творильни» — современный строительный термин, обозначающий бетонированные ямы, где формируется «кирпичное тесто». «Творением» назывался на Руси процесс замеса глины, привезенной из карьера и размятой босыми ногами в ямах в течение долгого времени, а потом ручной формовки из нее кирпичей в деревянных рамках-«пролетках». При этом излишки глины снимали деревянным ножом, иногда «расчесывая» сырые кирпичи, оставляя на их влажной поверхности причудливые волны для последующего лучшего сцепления друг с другом. Кирпич — «деланный камень», как определяет Владимир Даль, символ прирученной природы, старейший продукт гончарного ремесла. Будучи рукотворным (на последнем этапе!), он есть то, что умещается в руке. Так было всегда. Форма и размеры кирпича менялись на протяжении веков, но всегда оставались такими, чтобы каменщику было удобно с ним работать, чтобы кирпич был соизмерим с размером и силой руки строите-

ля [1].

454