Journal of Rocket-Space Technology
Not a member yet
238 research outputs found
Sort by
МETHODOLOGY FOR DETERMINE OF THE MESH BUBBLE POINT PORE DIAMETER WITH DEFORMED WEAVING STRUCTURE
Get PDFАнотація. Металеві ткані сітки з квадратними чарунками є основним робочим елементом капілярних роздільників фаз рідина-газ. Капілярні роздільники фаз використовуються у баках космічних літальних апаратів для утримання палива у визначених місцях баків в умовах космічної мікрогравітації. Сепарація рідини та газу на сітках відбувається завдяки дії сил поверхневого натягу на поверхні розділу фаз всередині чарунок сітки. Зменшити розміри чарунок сіток, що промислово виготовляються, можна за допомогою методу деформування структури плетення їх волокон. Розроблено методику розрахунку еквівалентного капілярного діаметру пор сіток з деформованою структурою плетіння. Розроблена методика використовує математичні моделі, які враховують тип плетіння сітки (полотняний, саржевий), кут переплетення волокон сітки та крайовий кут змочування її поверхні з рідиною. Також методика використовує алгоритм врахування технологічних похибок при виготовлені сітки. За допомогою розробленої методики отримано графічні залежності еквівалентного капілярного діаметру пор сіток з квадратними чарунками мікронних розмірів, що виготовляються промислово від кута переплетення їх волокон внаслідок деформації. Отримана методика та залежності можуть бути використані при проектуванні капілярних роздільників фаз у паливних баках космічних літальних апаратів, а також при проектуванні капілярних пристроїв інших технічних систем, що мають у своєму складі сітки з деформованою структурою плетіння, а також недеформовані сітки з квадратними чарунками, такі як теплообмінники, фільтри, змішувачі, хімічні реактори та ін. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розроблені нового алгоритму розрахунку еквівалентного капілярного діаметру пор сіток з деформованою структурою плетіння. Отриманий алгоритм враховує тип плетіння сітки (полотняний, саржевий), вплив крайового кута змочування матеріалу сітки і палива, а також похибки при виробництві сітки.Abstract. Metal woven meshes with square cells are the main working element of capillary liquid-gas phase separators. Capillary phase separators are used in spacecraft tanks to hold fuel in designated tank locations under space microgravity conditions. Separation of liquid and gas on meshes occurs due to the action of surface tension forces on the phase interface inside the mesh cells. It is possible to reduce the size of the cells of industrially produced nets by means of the method of deformation of the structure of weaving their fibers. The purpose of the work is to develop a methodology for calculating the bubble point diameter of meshes with a deformed weaving structure. A methodology for calculating the bubble point diameter of meshes with a deformed weaving structure has been developed. The developed methodology uses mathematical models that take into account the type of mesh weaving (plain, twill), the angle of interweaving of the mesh fibers and the marginal angle of wetting of its surface with liquid. Also, the methodology uses an algorithm for taking into account technological errors when making the mesh. Due to the developed technique, graphical dependences of the bubble point diameter of meshes with square cells of micron sizes, manufactured industrially, on the angle of interlacing of their fibers due to deformation were obtained. The resulting methodology and dependencies can be used in the design of capillary phase separators in the fuel tanks of spacecraft, as well as in the design of capillary devices of other technical systems, which include meshes with a deformed weaving structure, as well as non-deformed meshes with square cells, such as heat exchangers, filters, mixers, chemical reactors, etc. The scientific novelty of the obtained results lies in the development of a new algorithm for calculating the bubble point diameter of meshes with a deformed weaving structure. The resulting algorithm takes into account the type of net weaving (plain, twill), the influence of the edge angle of wetting of the net material and fuel, as well as errors in the production of the meshes
IMPROVEMENT OF THE ULTRASONIC METHOD OF CHECKING WELDED JOINTS OF PRODUCTS MADE OF POWDER MATERIALS MADE BY 3D PRINTING
Get PDFАнотація. Проведений аналіз існуючих методів контролю якості зварних з’єднань виробів виконаних адитивними технологіями 3D-друку при відпрацюванні технології їх виготовлення показав, що для отримання ефективної технології виробництва та оптимізації вихідного компонентного складу матеріалу необхідно проводити оцінку якості після кожного технологічного процесу. На відміну від рентгенівського контролю, ультразвуковий контроль абсолютно безпечний для людини та навколишнього середовища, так само в рази дешевше та простіше у реалізації проведення випробувань неруйнівним методом контролю. Нині адитивні технології знаходять дедалі більше практичне застосування під час виробництва виробів різного призначення. За спектром матеріалів, що використовуються в адитивних технологіях, метали і сплави найбільш практично значимі і одночасно проблематичні з точки зору отримання з них якісних виробів. Пов'язано це з тим, що продукції з металів і сплавів, поруч із вимогами точності геометричних розмірів, майже завжди пред'являються вимоги до комплексу властивостей: фізичних, механічних, хімічних і експлуатаційних. Стосовно адитивних технологій вирішення цього завдання пов'язане з подоланням двох основних проблем – необхідністю отримання вихідної якісної металевої сировини та досягнення високих температур її плавлення з метою формування монолітної кристалічної будови виробів. Ці технологічні з'єднання методом зварювання виробів, вироблених адитивними методами, покликані реалізувати потенційні можливості, що закладаються цими факторами, для досягнення необхідних властивостей. Перевірка зварювальних з'єднань – обов'язковий етап будь-яких зварювальних робіт. Завдяки ретельному контролю можна виявити явні та приховані дефекти, які надалі вплинуть на якість та довговічність усієї металевої конструкції. Звичайно, можна оцінити якість зварного шва неозброєним поглядом, але констатувати факт наявності провару (повного проплавлення) необхідно робити неруйнівними методами. Якість сплаву зварних з'єднань сильно впливає на міцність конструкцій судин, що працюють під тиском. Невідповідність зварних швів заданим характеристикам призводить до руйнувань конструкцій з катастрофічними наслідками, те саме відноситься і до систем, що працюють з сосудами та трубопроводами під тиском. Тому після зварювальних робіт в обов'язковому порядку готовий виріб піддають випробуванням та контролю на предмет виявлення дефектів у зварних з'єднаннях. За допомогою візуального контролю ми не зможемо виявити внутрішні тріщини та непровари. Тому важливо знати додаткові методи контролю якості.Abstract. The analysis of existing methods of quality control of welded joints of products made by additive 3D printing technologies during the development of their manufacturing technology showed that in order to obtain an effective production technology and optimize the initial component composition of the material, it is necessary to conduct a quality assessment after each technological process. Unlike X-ray control, ultrasonic control is absolutely safe for people and the environment, and it is also much cheaper and easier to implement tests by a non-destructive control method. Currently, additive technologies are increasingly being used in the production of products for various purposes. According to the range of materials used in additive technologies, metals and alloys are the most practically significant and at the same time problematic from the point of view of obtaining quality products from them. This is due to the fact that products made of metals and alloys, along with requirements for the accuracy of geometric dimensions, almost always have requirements for a set of properties: physical, mechanical, chemical and operational. With regard to additive technologies, the solution to this problem is connected with overcoming two main problems - the need to obtain high-quality metal raw materials and to achieve high temperatures of its melting in order to form a monolithic crystalline structure of products. These technological connections by the method of welding of products produced by additive methods are designed to realize the potential opportunities laid down by these factors to achieve the necessary properties. Inspection of welding joints is a mandatory stage of any welding work. Thanks to careful inspection, it is possible to detect obvious and hidden defects, which will further affect the quality and durability of the entire metal structure. Of course, it is possible to assess the quality of the weld with the naked eye, but it is necessary to ascertain the fact of the presence of penetration (full penetration) using non-destructive methods. The quality of the alloy of the welded joints strongly affects the strength of the structures of the vessels operating under pressure. The non-compliance of welds with the specified characteristics leads to the destruction of structures with catastrophic consequences, the same applies to systems working with vessels and pipelines under pressure. Therefore, after welding work, the finished product must be subjected to testing and control for the detection of defects in welded joints. With the help of visual control, we will not be able to detect internal cracks and fail to cook. Therefore, it is important to know additional methods of quality control
MODELING OF THE PROCESS OF PROCESSING WITH AN ABRASIVE AIR JET OF THE WORKING SURFACES OF THE BLADES OF CLOSED-TYPE MONOWHEELS OBTAINED BY THE ADDITIVE METHOD
Get PDFАнотація. Застосування адитивних технологій для виробництва деталей в авіа- та ракетобудуванні з кожним роком набуває все більшого поширення, оскільки даний метод має ряд значних переваг в порівнянні з традиційними технологіями такими як штампування, лиття та механічна обробка та розглядається як альтернативний метод виготовлення. Однак адитивні технології нажаль мають вагомий і серйозний недолік, а саме отримання необхідної заданої шорсткості та якості поверхні виробів незалежно від їх просторового розташування. Застосування даного методу дозволяє виготовляти різні деталі ракетно-космічної техніки насамперед робочі колеса турбін з лопатками закритого типу на одному типі обладнання за значно коротший час. Однак не дивлячись на значні переваги адитивних технологій, актуальною залишається проблема шорсткості та забезпечення кінцевої якості поверхні незалежно від просторового розташування елементів деталі. Причиною цьому є обмежений доступ традиційного ріжучого інструменту типу фрез чи шліфувальних головок. Перспективним методом обробки робочих поверхонь лопаток турбін закритого типу є абразивно-струменева обробка (бластінг). Правильний вибір технологічних режимів може гарантувати забезпечення результатів струменевої обробки. Однак необхідність врахування значної кількості вхідних даних, а саме параметрів обладнання, абразивного струменя, фізико-механічних властивостей матеріалу та форми оброблюваних поверхонь виробів, а також відсутність чітких рекомендацій та технологічних даних суттєво ускладнюють процес.
Метою завданням є моделювання струменевої обробки лопаток моноколіс закритого типу з використанням програмної системи аналізу кінцевих елементів ANSYS CFX. У даній статті наведені результати чисельного моделювання обробки поверхонь закритих лопаток турбін та виявлення технологічних факторів, що впливають на шорсткість та якість поверхні середовищі стисненого повітря на зразках виготовлених зі сплаву Inconel 718.
Отримані результати будуть використані при розробці реального технологічного процесу обробки проточних частин лопаток закритого типу та подальше впровадження у виробництво.Abstract. The use of additive technologies for the production of parts in aircraft and rocket engineering is becoming more and more widespread every year, as this method has a number of significant advantages compared to traditional technologies such as stamping, casting and machining, and is considered an alternative manufacturing method. However, additive technologies unfortunately have a significant and serious drawback, namely obtaining the required roughness and quality of the surface of the products regardless of their spatial location. The use of this method makes it possible to manufacture various parts of rocket and space technology, primarily turbine impellers with closed blades on one type of equipment in a much shorter time. However, despite the significant advantages of additive technologies, the problem of roughness and ensuring the final quality of the surface remains relevant, regardless of the spatial arrangement of the elements of the part. The reason for this is the limited access of traditional cutting tools such as cutters or grinding heads. A promising method of processing the working surfaces of closed turbine blades is abrasive jet processing (blasting). The correct choice of technological modes can guarantee ensuring the results of inkjet processing. However, the need to take into account a significant amount of input data, namely the parameters of the equipment, the abrasive jet, the physical and
mechanical properties of the material and the shape of the processed product surfaces, as well as the lack of clear recommendations and technological data significantly complicate the process.
The goal of the task is to model the jet processing of closed-type monowheel blades using the ANSYS CFX finite element analysis software system. This article presents the results of numerical modeling of the surface treatment of closed turbine blades and the identification of technological factors affecting the surface roughness and quality of the compressed air environment on samples made of Inconel 718 alloy.
The obtained results will be used in the development of a real technological process of processing the flow parts of the closed type blades and further introduction into production
ТРИДЦЯТЬ РОКІВ НА ОРБІТІ
Get PDFПленарна доповідь на XXIV Міжнародній молодіжній науково-практичній конференції «Людина и Космос», присвяченій 30-річчю створення Державного космічного агентства України (25-27 травня 2022 р.). 30-річна історія Національного космічного агентства України дозволяє, попри всі негаразди, які були на шляху його становлення і роботи, позитивно оцінити інтегральні вагомі результати діяльності колективу агентства та його значний внесок у збереження високотехнологічних підприємств. В травні 1993 року Постановою Кабінету міністрів України була затверджена Перша космічна програма України. Необхідним і своєчасним для розвитку ракетно-космічної галузі було створення спільно з НАН України Інституту космічних досліджень та Міжнародного центру космічного права. Після формування ракетно-космічної галузі прийнято рішення про надання НКАУ статусу спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади. Були реалізовані проекти із запуску КА «Січ-1», спільний українсько-американський науковий експеримент з космічної ботаніки, який провів на орбіті перший космонавт незалежної України Леонід Каденюк, унікальні міжнародні проєкти «Морський старт», «Наземний старт», «Дніпро», «ЄгиптСат». Був забезпечений вихід на міжнародний ринок космічних послуг. В липні 2014 році РН «Дніпро» було виведено на орбіту одночасно 33 космічних апарата на замовлення 17 країн. За 30 років підготовлено та реалізовано 5 Державних науково-технічних космічних програм. Кожна з них була розрахована на п’ять років. Сформовано сучасну, наукомістку високотехнологічну ракетно-космічну галузь країни, укладено Угоди про співпрацю в космічній сфері з 28 країнами, утворено Національний центр управління та випробувань космічних засобів, утворено Інститут космічних досліджень (ІКД) та Міжнародний центр космічного права (МЦКП), Національний центр аерокосмічної освіти молоді; виведено на орбіти 29 КА, в т.ч. «Січ-1» вперше під юрисдикцією України, нового класу «Січ-1М», «Січ-2», «Мікрон», «ЄгиптСат-1», «Січ-2-1»; реалізовано космічний проєкт «Дніпро» на базі ракети РС-20, розроблено вітчизняний ракетний комплекс «Циклон-4»; забезпечено пуски з 6 космодромів світу 132 ракет-носіїв української розробки, запущено в космос понад 380 космічних апаратів з них 29 української розробки та виготовлення.Article based on plenary report at the XXIV International Youth Scientific and Practical Conference "Human and Space", dedicated to the 30th anniversary of the State Space Agency of Ukraine (May 25-27, 2022). The 30-year history of the State Space Agency of Ukraine allows, despite all the troubles that were on the way of its formation and activity, to positively evaluate the integral and significant results of the agency's team and its significant contribution to the preservation of high-tech enterprises. In May 1993, the First Space Program of Ukraine was approved by the Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine. It was necessary and timely for the development of the rocket and space industry the creation of the Institute of Space Research and the International Center for Space Law together with the National Academy of Sciences of Ukraine. After the formation of the rocket and space industry, a decision was made to grant NKAU the status of a specially authorized central division of the Government. Projects were implemented for the launch of the Sich-1 satellite, a joint Ukrainian-American scientific experiment on space biology, which was carried out in orbit by Leonid Kadeniuk, the first Ukrainian cosmonaut, unique international projects "Sea Launch", "Land Launch", "Dnipro", "EgyptSat". Access to the international market of space services was ensured. In July 2014, launch vehicle "Dnipro" launched 33 satellites at the same time on the order of 17 countries. For 30 years, 5 State scientific and technical Space Programs have been developed and implemented. Each of them was designed for five years. A modern, science-intensive high-tech rocket and space industry of Ukraine was formed, Agreements on cooperation in the space sphere were concluded with 28 countries, the National Center for Control and Testing of Space Technique, the Institute for Space Research (ICD) and the International Center for Space Law (ICPL), the National Center for Aerospace youth education were created; 29 space vehicles were launched, including "Sich-1" for the first time under the jurisdiction of Ukraine, new class "Sich-1M", "Sich-2", "Mikron", "EgyptSat-1", "Sich-2-1"; the space project "Dnipro" based on the RS-20 rocket was implemented; the domestic missile complex "Cyclone-4" was developed; 132 launchers of Ukrainian design were launched from 6 cosmodromes around the world, more than 380 satellites were launched into space, 29 of which were designed and manufactured by Ukraine.
Пленарна доповідь на XXIV Міжнародній молодіжній науково-практичній конференції «Людина и Космос», присвяченій 30-річчю створення Державного космічного агентства України (25-27 травня 2022 р.). 30-річна історія Національного космічного агентства України дозволяє, попри всі негаразди, які були на шляху його становлення і роботи, позитивно оцінити інтегральні вагомі результати діяльності колективу агентства та його значний внесок у збереження високотехнологічних підприємств. В травні 1993 року Постановою Кабінету міністрів України була затверджена Перша космічна програма України. Необхідним і своєчасним для розвитку ракетно-космічної галузі було створення спільно з НАН України Інституту космічних досліджень та Міжнародного центру космічного права. Після формування ракетно-космічної галузі прийнято рішення про надання НКАУ статусу спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади. Були реалізовані проекти із запуску КА «Січ-1», спільний українсько-американський науковий експеримент з космічної ботаніки, який провів на орбіті перший космонавт незалежної України Леонід Каденюк, унікальні міжнародні проєкти «Морський старт», «Наземний старт», «Дніпро», «ЄгиптСат». Був забезпечений вихід на міжнародний ринок космічних послуг. В липні 2014 році РН «Дніпро» було виведено на орбіту одночасно 33 космічних апарата на замовлення 17 країн. За 30 років підготовлено та реалізовано 5 Державних науково-технічних космічних програм. Кожна з них була розрахована на п’ять років. Сформовано сучасну, наукомістку високотехнологічну ракетно-космічну галузь країни, укладено Угоди про співпрацю в космічній сфері з 28 країнами, утворено Національний центр управління та випробувань космічних засобів, утворено Інститут космічних досліджень (ІКД) та Міжнародний центр космічного права (МЦКП), Національний центр аерокосмічної освіти молоді; виведено на орбіти 29 КА, в т.ч. «Січ-1» вперше під юрисдикцією України, нового класу «Січ-1М», «Січ-2», «Мікрон», «ЄгиптСат-1», «Січ-2-1»; реалізовано космічний проєкт «Дніпро» на базі ракети РС-20, розроблено вітчизняний ракетний комплекс «Циклон-4»; забезпечено пуски з 6 космодромів світу 132 ракет-носіїв української розробки, запущено в космос понад 380 космічних апаратів з них 29 української розробки та виготовлення
ВИКОРИСТАННЯ МІКРО-СЕРВІСНОЇ АРХІТЕКТУРИ ПРИ ПОБУДОВІ ПЗ КУБСАТ (CUBESAT) ДЛЯ ШВИДКОЇ РОЗПОДІЛЕНОЇ РОЗРОБКИ ТА ВІДПРАЦЮВАННЯ ПЗ
Get PDFAbstract. CubeSats as a sub-class of nanosatellites have become a game-changer in the industry of scientific research and exploration of the new space technologies. Their cost effectiveness, relative ease of manufacturing, and predicted lifecycle are the main factors of success, leading to roughly 2280 nanosatellites being put on the Earth’s LEO. However, many issues still arise in regard to the effective development, testing, and successful mission control of the CubeSats. The authors of the article suggest the combination of well-known software development processes, design paradigms, patterns, and techniques, that are creating a new way of making CubeSat software development as flexible and as easy as possible. The very first part of the research suggests the outlook on modern software development processes and their evolution over the last years. The second part of the research looks into virtualization and containerization principles as the architectural response to complex software development. The third and fourth parts of the research concentrated on the selection and proper testing of the container execution engine and its performance with the most common algorithm used in embedded software development. Via the porting and proper performance test of the WASM3 WebAssembly interpreter, the authors provide valuable research in regard to the practical use of micro-services, and containerization in the CubeSats. For the sake of the usefulness and completeness of the porting and performance testing – the authors suggest the most-known STEM platforms as the test environments. Concluding the research by the practical porting and testing steps, and found limitations of the containerization, the authors come up with a newly defined concept of so-called Software Defined Satellites. Such a concept could help the industry to minimize risks in reusing the software, perform several missions on the same CubeSat spacecraft, and thus, drastically decrease the cost of CubeSats launches.Анотація. CubeSats, як підклас наносупутників, змінив правила гри в індустрії наукових досліджень і освоєння нових космічних технологій. Їх економічна ефективність, відносна простота виготовлення та прогнозований життєвий цикл є основними факторами успіху, що призвели до того, що на НОО Землі вже запущено близько 2280 наносупутників. Однак, все ще виникає багато питань щодо ефективної розробки, тестування та успішного управління місіями CubeSat. Автори статті пропонують поєднати відомі процеси розробки програмного забезпечення, парадигми проектування, патерни та методи, які,в свою чергу, створюють новий спосіб зробити розробку програмного забезпечення для CubeSat гнучкою та максимально простою. Перша частина дослідження пропонує погляд на сучасні процеси розробки програмного забезпечення та їх еволюцію за останні роки. У другій частині дослідження розглядаються принципи віртуалізації та контейнеризації як архітектурна відповідь на складну розробку програмного забезпечення. Третя та четверта частини дослідження зосереджені на виборі та належному тестуванні механізму виконання контейнерів та його продуктивності з найпоширенішим алгоритмами, що використовуються при розробці вбудованого програмного забезпечення. Завдяки портуванню та належному тестуванню продуктивності інтерпретатора WASM3 WebAssembly, автори проводять цінні дослідження щодо практичного використання мікросервісів та контейнеризації в CubeSat. Задля корисності та повноти портування та тестування продуктивності – автори пропонують найвідоміші STEM-платформи в якості тестових платформ. Завершуючи дослідження практичними кроками перенесення та тестування, а також виявленими обмеженнями контейнеризації, автори пропонують нову концепцію так званих програмно-визначених супутників (Software Defined Satellites). Така концепція може допомогти галузі мінімізувати ризики через повторне використання програмного забезпечення, виконувати кілька місій на одному космічному апараті CubeSat і, таким чином, різко знизити вартість запусків CubeSa
ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ 3D-ДРУКУ ВИРОБІВ У АВІАЦІЙНІЙ ТА РАКЕТНО-КОСМІЧНІЙ ГАЛУЗІ ІЗ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ З КОМПОЗИЦІЙНИМ АРМУВАННЯМ
Get PDFРозвиток засобів адитивного виробництва та виготовлення виробів знаходить застосування і у авіаційній та ракетно-космічній техніці. Адитивне виробництво дозволяє покращити масові коефіцієнти деталей та вузлів, надавати деталям форми та особливості, які важко реалізувати методами традиційного виробництва. Вибір нових видів виробництва відображається не тільки на поліпшені технічних характеристик апаратів та літальних об’єктів, а і на їх конструкції, що адаптується до умов адитивного виготовлення деталей та частин. За відсутності перешкод та обмежень традиційних способів виробництва стає можливим у повному обсязі використовувати переваги просторової та топологічної оптимізації деталей та конструкцій. У даній статті розглянуті основні особливості та тенденції ринку, що пов’язані з впровадженням методів адитивного виробництва та 3D-друку з збільшенням масштабів їх застосування. Були проаналізовані існуючі моделі обладнання, що присутні на ринку. Були розглянуті особливості видів армування, їх вплив на характеристики кінцевого виробу та вимоги до обладнання, на якому буде виконуватись друк деталей відповідними видами пластиків. На підставі цих тенденцій були проаналізовані матеріали, що мають найбільший потенціал до більш масового застосування та обладнання, що сумісні з цими матеріалами. Були розглянуті та проаналізовані матеріали з різними типами армування та наведені їх характеристики і переваги. Виходячи з аналізу, у висновках були подані рекомендації щодо оптимального вибору матеріалу та стан ринку матеріалів та обладнання. Також, були наведені рекомендації щодо модернізації 3d-принтерів домашнього чи аматорського класу для друку такими армованими пластиками.The development of means of additive manufacturing and manufacturing of products is also used in aviation and rocket and space technology. Additive manufacturing makes it possible to improve the mass coefficients of parts and assemblies, to give parts shapes and features that are difficult to implement using traditional production methods. The choice of new types of production is reflected not only in the improved technical characteristics of devices and flying objects, but also in their design, which adapts to the conditions of additive manufacturing of details and parts. In the absence of obstacles and limitations of traditional production methods, it becomes possible to fully use the advantages of spatial and topological optimization of parts and structures. This article examines the main features and market trends associated with the introduction of additive manufacturing and 3D printing methods with an increase in the scope of their application. Existing models of equipment present on the market were analyzed. The peculiarities of the types of reinforcement, their influence on the characteristics of the final product and the requirements for the equipment on which the parts will be printed with the appropriate types of plastics were considered. Based on these trends, the materials with the greatest potential for more mass application and the equipment compatible with these materials were analyzed. Materials with different types of reinforcement were considered and analyzed, and their characteristics and advantages were given. Based on the analysis, the recommendations on the optimal choice of material and the state of the market of materials and equipment were presented in the conclusions. Also, recommendations were given for upgrading home or amateur-class 3d printers for printing with such reinforced plastics.Розвиток засобів адитивного виробництва та виготовлення виробів знаходить застосування і у авіаційній та ракетно-космічній техніці. Адитивне виробництво дозволяє покращити масові коефіцієнти деталей та вузлів, надавати деталям форми та особливості, які важко реалізувати методами традиційного виробництва. Вибір нових видів виробництва відображається не тільки на поліпшені технічних характеристик апаратів та літальних об’єктів, а і на їх конструкції, що адаптується до умов адитивного виготовлення деталей та частин. За відсутності перешкод та обмежень традиційних способів виробництва стає можливим у повному обсязі використовувати переваги просторової та топологічної оптимізації деталей та конструкцій. У даній статті розглянуті основні особливості та тенденції ринку, що пов’язані з впровадженням методів адитивного виробництва та 3D-друку з збільшенням масштабів їх застосування. Були проаналізовані існуючі моделі обладнання, що присутні на ринку. Були розглянуті особливості видів армування, їх вплив на характеристики кінцевого виробу та вимоги до обладнання, на якому буде виконуватись друк деталей відповідними видами пластиків. На підставі цих тенденцій були проаналізовані матеріали, що мають найбільший потенціал до більш масового застосування та обладнання, що сумісні з цими матеріалами. Були розглянуті та проаналізовані матеріали з різними типами армування та наведені їх характеристики і переваги. Виходячи з аналізу, у висновках були подані рекомендації щодо оптимального вибору матеріалу та стан ринку матеріалів та обладнання. Також, були наведені рекомендації щодо модернізації 3d-принтерів домашнього чи аматорського класу для друку такими армованими пластиками
ПАРАМЕТРИ ST-40M ХОЛОВСЬКОГО ДВИГУНА З ДЖЕРЕЛОМ РОЗРЯДУ ПІДВИЩЕНОЇ ПОТУЖНОСТІ
Get PDFAbstract. The article presents the results of experimental investigation of the ST-40M Hall thruster modification developed by the Space Electric Thruster Systems (SETS). The thruster used a new filament hollow cathode with an emitting insert made of lanthanum hexaboride (LaB6). The use of a new hollow cathode made it possible to study the thruster’s parameters in the discharge power range of 300 – 550 W. The investigation was carried out using a stabilized voltage supply as a discharge power supply. As a result of experimental investigation, the current-voltage characteristics of the discharge in the accelerating channel of the thruster were obtained at fixed values of the anode’s mass flow rate of the working gas - xenon. The experimental dependences of thrust on the anode’s mass flow rate of the working substance and the discharge voltage, as well as the dependences of the specific impulse and thruster efficiency on the discharge voltage, are obtained. Experimental studies have shown that with a change in the discharge voltage in the range of 250 – 400 V and a change in the mass flow rate of the working gas in the range of 0.9 – 2.2 mg/s, the thruster provides a thrust value of 12 – 33 mN, a specific impulse value of 1200 – 1800 s, and the maximum value of the anode’s efficiency is 48 – 52%. The article also contains oscillogramsillustratingtherepeatedprocessofthethrusterstarting. Experimentalinvestigationofthemodified thruster ST-40M with the new hexaboride hollow cathode showed a significant improvement in thruster parameters compared to the prototype parameter before modification. In the process of experimental investigation, it was found that in some modes of the thruster operation, significant fluctuations in the discharge current occur, which led to a significant decreasing in the thruster parameters. For a more accurate clarification of the nature and parameters of the discharge current oscillations, it is necessary to conduct additional studies. The obtained experimental parameters of the modified ST-40M thruster made it possible to determine the values of its optimal parameters for various space missions.Анотація. В статті представлені результати експериментальних досліджень модифікації Холловського двигуна ST-40M, розробленого в компанії Electric Thruster Systems (SETS). У складі двигуна використовувався новий накальний катод з емітуючою вставкою з гексабориду лантану (LaB6). Використання нового полого катоду дозволило досліджувати параметри двигуна в діапазоні потужності розряду 300 – 550 Вт. Дослідження проводились з використанням в якості джерела електроживлення ланок розряду стабілізованого джерела напруги. В результаті експериментальних досліджень отримані вольт- ампері характеристики розряду в прискорювальному каналі двигуна при фіксованих величинах масових витрат робочого газу - ксенону. Наведені експериментальні залежності тяги від масових витрат робочої речовини та напруги розряду, а також залежності величини питомого імпульсу і ККД двигуна від напруги розряду. Експериментальні дослідження показали, що при зміні напруги розряду в діапазоні 250 – 400 В та зміни масових витрат робочого газу в діапазоні 0,9 – 2,2 мг/с двигун забезпечує величину тяги 12 – 33 мН, величину питомого імпульсу 1200 1800 с, а максимальне значення ККД двигуна складає 48 – 52%. В статті також наведені осцилограми, які ілюструють багатократний процес запуску двигуна. Експериментальні дослідження модифікованого двигуна з новим гексаборидним катодом показали суттєве підвищення параметрів двигуна у порівнянні з параметрами його прототипу до модифікації. В процесі експериментальних досліджень було встановлено, що на деяких режимах роботи двигуна виникають значні коливання розрядного струму. Коливання розрядного струму призводять до значного погіршення параметрів двигуна. Для більш точного встановлення характеру та параметрів коливань розрядного струму необхідне проведення додаткових досліджень. Отримані експериментальні параметри модифікованого двигуна ST-40M дозволило визначити значення його оптимальних параметрів для різноманітних космічних місій
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR MODIFICATION OF CAST ALUMINUM ALLOYS WITH NANOCOMPOSITIONS
Get PDFАнотація. Матеріалом дослідження були алюмінієві сплави АЛ9, АЛ4, АЛ4С, АЛ4Д системи Al-Si. Метою роботи є розробка технології модифікування сплаву АЛ9. Об’єктом дослідження було обрано «корпус» із литого алюмінієвого сплаву. У ході роботи досліджено будову та властивості литих алюмінієвих сплавів. Досліджено діаграму стану Al-Si, фізико-механічні властивості карбіду кремнію. Для виготовлення корпусу насоса обрано сплав АЛ9, запропоновано модифікацію сплаву з метою покращення механічних властивостей. Досліджено структуру та механічні властивості модифікованого сплаву. Комплекс проведених досліджень підтвердив модифікуючу дію карбіду кремнію в розплаві Al, відпрацьовану технологію введення в розплав SiC, оптимізовано кількість SiC. У модифікованих заготовках досягнуто подрібнення зерна та покращення властивостей сплаву. Для алюмінієвого сплаву АЛ9 вибір SiC як мікролегуючого та модифікуючого елемента обґрунтований з точки зору відповідності його фізико-хімічної природи властивостям сплавів на основі алюмінію. Вибраним модифікатором алюмінієвого сплаву АЛ9 слугував порошок карбіду кремнію з фракцією до 100 нм. Дослідженнями встановлено подрібнення зерен і структурних компонентів модифікованого сплаву в порівнянні з вихідним. За допомогою металографічного аналізу досліджено процеси під час модифікації. Встановлення технології введення в розплав карбіду кремнію та температурно-часових параметрів термообробки заготовок дозволило отримати дисперсну структуру та високий комплекс механічних властивостей литого алюмінієвого сплаву АЛ9. Запропоновано та теоретично обґрунтовано використання нанодисперсних композицій SiC та ZrC розміром до 100 нм як модифікаторів литих алюмінієвих сплавів системи Al-Si. Встановлено відповідність кристало-геометричної структури наномодифікаторів класу карбідів відносно матриці алюмінієвого сплаву. Проведений аналіз показав, що модифікатори класу карбіду SiC мають гранецентровану кубічну гратку відповідно до гранецентрованої кубічної гратки алюмінієвих сплавів. Це відповідає основним вимогам при виборі модифікаторів.Abstract. The research material were aluminum alloys AL9, AL4, AL4S, AL4D of the Al-Si system. The purpose of this work is to develop a technology for modifying the AL9 alloy. The "body" made of cast aluminum alloy was chosen as the object of the study. In the course of the work, the structure and properties of cast aluminum alloys were studied. The state diagram of Al-Si, physical and mechanical properties of silicon carbide were studied. AL9 alloy was selected for the manufacture of the pump housing, modification of the alloy was proposed in order to improve the mechanical properties. The structure and mechanical properties of the modified alloy were studied. The complex of research conducted confirmed the modifying effect of silicon carbide in the Al melt, the proven technology of introducing SiC into the melt, and the amount of SiC was optimized. In the modified blanks, grinding of the grain and improvement of the properties of the alloy have been achieved. For aluminum alloy AL9, the choice of SiC as a microalloying and modifying element is justified from the point of view of the correspondence of its physicochemical nature and the properties of aluminum-based alloys. Silicon carbide powder with a fraction of up to 100 nm served as the selected modifier of AL9 aluminum alloy. Studies have established the grinding of the grain and structural components of the modified alloy in comparison with the original one. With the help of metallographic analysis, the processes during modification were investigated. The establishment of the technology of introducing silicon carbide into the melt and the temperature-time parameters of the heat treatment of the blanks made it possible to obtain a dispersed structure and a high complex of mechanical properties of the cast aluminum alloy AL9. The use of nanodisperse compositions of SiC and ZrC up to 100 nm in size as modifiers of cast aluminum alloys of the Al-Si system is proposed and theoretically substantiated. Correspondence of the crystal-geometric structure of carbide-class nanomodifiers with respect to the aluminum alloy matrix was established. The conducted analysis showed that SiC carbide class modifiers have a face-centered cubic lattice in accordance with the face-centered cubic lattice of aluminum alloys. This meets the basic requirements when selecting modifier
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІ МЕТОДИ КЕРУВАННЯ КУТОВИМ ПОЛОЖЕННЯМ МАЛИХ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ
Get PDFБагато уваги приділяється зниженню маси космічних апаратів (КА) та ширшому використанню космічних апаратів класу мікросупутник та наноосупутник. Це пов'язано з новими розробками в галузі створення малогабаритної радіоелектронної апаратури, а також із значними витратами на пускові послуги. Зменшення габаритів зазвичай тягне й обмеження на енергетичні можливості КА, що потребує створення чи вдосконалення енергоефективних методів керування. Мета роботи – розробка мало витратних методів кутового керування малих космічних апаратів. До таких методів належать пасивні методи керування кутової орієнтації та стабілізації, а також активні методи з обмеженою енергетикою. Розглянуто особливості використання цих методів на КА. Для гравітаційного стабілізатора отримані залежності максимального кута відхилення КА від початкової кутової швидкості для різних гравітаційних штанг і максимального кута відхилення КА від початкової кутової швидкості, отриманої при відділені КА від ракети-носія, що може бути використано на стадії проєктування гравітаційних стабілізаторів. Розроблено методичне забезпечення для імпульсного керування програмних розворотів КА зі збереження енергії. Створені моделі моментів тертя в двигунах-маховиках, які дозволять більш точніше моделювати обертальний рух КА при імпульсному керуванні двигуном-маховиком. Використання гравітаційних стабілізаторів і імпульсного керування двигунів-маховиків для програмних розворотів КА дозволяють суттєво заощаджувати енергетику КА. Розроблено методичне забезпечення, яке дозволяє моделювати процеси кутового руху для перелічених завдань. Створено методичне забезпечення для методу імпульсного включення двигуна-маховика при програмних розворотах, яке дозволяє більш точніше моделювати процес кутового руху з урахування моделей моментів тертя в двигунах-маховиках і суттєво зменшити споживання енергії бортового джерела живлення.A lot of attention is given to satellites' mass decreasing and ubiquitous use of micro and nanosatellites. It’s related to the progress in microelectronics devices development and significant orbital launch cost. The process of satellite dimensions reduction leads to increasing energy capabilities restrictions. This fact determines the need for improvement of control methods. The goal of the work is the development of a low-energy angular motion control method for microsatellites. Such methods include passive angular orientation and stabilization and active control with restricted energy consumption. The features of such methods were considered. The dependencies of maximum deflections angle from initial angular velocity obtained due separation from launch-vehicle in case of using gravity stabilization boom were obtained. The obtained results could be used in the gravity stabilization system design process. The guidelines for design of satellites' energy-efficient controllable attitude maneuvers were developed. The models of friction torque inside the flywheels were developed. They will increase the accuracy of computer simulation of satellite attitude control with using flywheels in impulse mode. Use of gravity stabilizer and flywheels in impulse control mode for attitude control can significantly reduce energy costs. The design of modeling guidelines were developed. They allow modeling the processes of angular motion for listed tasks. A methodical support for the method of attitude control with using flywheel at impulse mode has been created. It is allow to provide attitude control computer simulation with more accuracy using a model of friction torque and significantly decrease onboard energy consumption also.Багато уваги приділяється зниженню маси космічних апаратів (КА) та ширшому використанню космічних апаратів класу мікросупутник та наноосупутник. Це пов'язано з новими розробками в галузі створення малогабаритної радіоелектронної апаратури, а також із значними витратами на пускові послуги. Зменшення габаритів зазвичай тягне й обмеження на енергетичні можливості КА, що потребує створення чи вдосконалення енергоефективних методів керування. Мета роботи – розробка мало витратних методів кутового керування малих космічних апаратів. До таких методів належать пасивні методи керування кутової орієнтації та стабілізації, а також активні методи з обмеженою енергетикою. Розглянуто особливості використання цих методів на КА. Для гравітаційного стабілізатора отримані залежності максимального кута відхилення КА від початкової кутової швидкості для різних гравітаційних штанг і максимального кута відхилення КА від початкової кутової швидкості, отриманої при відділені КА від ракети-носія, що може бути використано на стадії проєктування гравітаційних стабілізаторів. Розроблено методичне забезпечення для імпульсного керування програмних розворотів КА зі збереження енергії. Створені моделі моментів тертя в двигунах-маховиках, які дозволять більш точніше моделювати обертальний рух КА при імпульсному керуванні двигуном-маховиком. Використання гравітаційних стабілізаторів і імпульсного керування двигунів-маховиків для програмних розворотів КА дозволяють суттєво заощаджувати енергетику КА. Розроблено методичне забезпечення, яке дозволяє моделювати процеси кутового руху для перелічених завдань. Створено методичне забезпечення для методу імпульсного включення двигуна-маховика при програмних розворотах, яке дозволяє більш точніше моделювати процес кутового руху з урахування моделей моментів тертя в двигунах-маховиках і суттєво зменшити споживання енергії бортового джерела живлення
ANALYSIS OF THE METHODS AND MODELS OF MOVEMENT OF ROCKET LAUNCHERS IN THE ACTIVE SECTION OF THE TRAJECTORY
Get PDFАнотація. Ракето-носії (РН) є основними засобами виведення космічних апаратів (КА) на орбіти і доставки бойових частин на територію супротивника. Незважаючи на те, що існує багато методів і моделей виведення космічних апаратів (КА) на навколоземні орбіти, досі актуальними залишаються питання ефективності програми запуску з погляду таких критеріїв як максимізація корисного навантаження, мінімізація витрат пального, можливість кластерного виведення супутників, точність попадання бойових частин на територію супротивника та ін.Практичний досвід показує, що під час виведення КА на орбіту точність виведення по висоті становить 20-30 км, а точність забезпечення кінцевої швидкості на активній ділянці сягає 100-200 м/с, що впливає на відхилення орбіт КА від планових. Одночасне поліпшення точності виведення КА на орбіту за координатами і за швидкістю досі є важливим завданням.Розглядаються математичні моделі і методи виводу КА на кругові орбіти Землі, а також критерії і методи оптимізацію руху РН на активній ділянці. Проведено аналітичний огляд методів і моделей, які використовуються для дослідження руху РН на активній дільниці траєкторії руху, а також критерії, які використовуються для оптимізації руху. Здійснено класифікацію цих методів та моделей, яка може бути використана для створення більш ефективних програм руху РН на активній ділянці траєкторії польоту. Створена класифікація дозволяє більш системно і зважено підійти до вибору та реалізації моделі руху РН, на основі якої далі буде проводитися оптимізація програми тангажу. Розглянутий підхідвирішення задачі виводу РН на задану висоту з заданим напрямком та величиною швидкості. Наводиться обрана математична модель опису руху РН на активній дільниці для проведення досліджень, а також програмні продукти, які плануються використати для рішення задачі.Abstract. Launchvehicles (LV) are the mainmeans of launching space craft into orbits and delivering combatunitstoenemyterritory. Eventhough there are many metho dsand models for launching space craft into Earthorbits, the issueso flaunch programe fficiency inter msofsuchcriteriaas maxim izing payloads, minimizing fuel consumption, the possibility of cluster launchin go fsatellites, the a ccuracy of hitting the enemy territory, etc. Rema inrelevant. Practical experience shows that whenlaunching a spacecraftintoorbit, the altitude accuracyis 20-30 km, and the accuracy of the final velocity in the active are areaches 100-200 m/s, which affects the deviation of the space craft'sorbits from the plannedones. Simultaneousimprovementoftheaccuracy of space craft laun chesinterms of coordinates and velo city is stillanim portant task. Mathematical models and methods for launching space craftin to Earthorbits, aswell as criteria and me thods for optimizing the movement of the boosterin the active area, areconsidered. Ananalytical review of the metho dsandmo delsused to study the movement of the LV on the active section of the trajectory, a swell as the criteria use dto optimize the movement, is carriedo ut. A classific at ion of the seme tho dsand model sismade, which canbe used to create more efficient programs for the movement of a LV onthe active part of the flightpath. Thecre ated classification allowsfor a more system atic and balance dapproach to the selection and implementation of the LV motion model, base donwhich the pitching program willbe optimized. Thepa percon sider sanap proach to solving the problem of launching a launchvehicleto a give naltitu dewith a give ndirection and speed. The paper presents the selecte dma the matical model for describing the move ment of the LV atthe active site for research, aswellasthes of tware products thata replanned to be used to solve the problem