Journal of Rocket-Space Technology
Not a member yet
238 research outputs found
Sort by
ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ЗВАРЮВАННЯ НА РОБОЧІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОКАТОДІВ
Get PDFMethods of controlling welding parameters, physical and physico-chemical transformations that occur during welding are considered in the work. The physico-chemical mechanism of welding is considered - the deformation of the crystal lattice, the transfer of metal on the contacting surfaces, the mixing of deformation products, diffusion, phase transformations, the appearance of new chemical compounds - intermetallics, oxides, carbides. Studies of the influence of the main parameters of friction welding on the formation of the structure of the welded joints of the investigated alloys have been carried out. The microstructures of welded joints OT4 + VN-2AE and VT6 + VN-2AE are given. The obtained dependence of the relative strength of the OT 4 + VN-2AE connection on the parameters of the welding process. The given microstructures were obtained by SEM from the surface of OT 4 + VN-2AE and VT6 samples, based on which it was determined that the destruction begins with the formation of microcracks in the contact zone on the side of the VN-2AE niobium alloy. It was determined that a layer saturated with oxygen is formed in the diffusion zone due to which the β-modification of Ni2O5 with a significant specific volume is formed, which causes high internal stresses and the formation of microcracks. The reason for the decrease in the mechanical properties of the welded joint OT 4 + ВН-2АЕ was established - the formation of a phase (Ti-Nb) with an orthorhombic lattice, the degree of curvature of which determines the degree of strengthening of the layer and depends on the niobium content. These data are confirmed by X-ray structural analysis. The analysis of the concentration curves of niobium and titanium shows that titanium does not diffuse into the narrow contact zone of the niobium alloy, and niobium forms a wide diffusion zone in the contact zone of the OT 4 alloy. It was established that niobium contributes to the increase in the solubility of aluminum in λ-titanium, which leads to increase in weldability plasticity and corrosion resistance. It was determined that the low mechanical properties of the welded joints of the VN-2AE alloy with the OT-4 and VT-6 titanium alloys are due to the same nature - the oxidation of the niobium alloy at the welding temperature. It was established that the weak link of the welded joint is the surface of the niobium alloy.В роботі розглянуті методи управління параметрами зварювання, фізичні і фізико-хімічні перетворення, які відбуваються під час зварювання. Розглянуто фізико-хімічний механізм зварювання – деформація кристалічної решітки, перенос металу на контактуючих поверхнях, перемішування продуктів деформації, дифузії, фазові перетворення, поява нових хімічних з’єднань – інтерметалідів, оксидів, карбідів. Проведені дослідження впливу основних параметрів зварювання тертям на формування структури зварних з’єднань досліджуємих сплавів. Наведені мікроструктури зварних з’єднань ОТ4 + ВН-2АЄ та ВТ6 + ВН-2АЄ. Отримана залежність відносної міцності з’єднання ОТ 4 + ВН-2АЄ від параметрів процесу зварювання. Наведені мікроструктури отримані на РЕМ з поверхні зразків ОТ 4 + ВН-2АЄ та ВТ6, на основі яких визначили, що руйнування починається з утворення мікротріщин в приконтактній зоні зі сторони ніобієвого сплаву ВН-2АЄ. Визначили що в дифузійній зоні утворюється слой, насичений киснем за рахунок чого утворюється β-модифікації Ni2O5 зі значним питомим об’ємом, що викликає високі внутрішні напруження і утворення мікротріщин. Встановлено причину зниження механічних властивостей зварного з’єднання ОТ 4 + ВН-2АЄ – утворення фази (Ti-Nb) з орторомбічною решіткою, ступінь викривлення якої визначає ступінь зміцнення слоя і залежить від вмісту ніобію. Ці дані підтверджені рентгеноструктурним аналізом. Аналіз концентраційних кривих ніобію і титану свідчить про те, що у вузьку приконтактну зону ніобієвого сплаву титан не дифундує, а ніобій утворює широку дифузійну зону в приконтактній зоні сплаву ОТ 4. Встановлено, що ніобій сприяє збільшенню розчинності алюмінію в λ-титані, що призводить до підвищення пластичності зварюваності і корозійної стійкості. Визначено, що низькі механічні властивості зварних з’єднань сплаву ВН-2АЄ з титановими сплавами ОТ-4 і ВТ-6 обумовлені однією природою – окисленням ніобієвого сплаву за температури зварювання. Встановили, щослабкою ланкою зварного з’єднання є поверхня ніобієвого сплаву. 
ENHANCEMENT OF MECHANICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL STEEL 09G2S
Get PDFВстановлено вплив модифікування на процес кристалізації, структури та механічні властивості конструкційних сталей. Тематика статті є актуальною та надає можливості підвищення механічних властивостей за рахунок впливу модифікування на структуроутворення. Розглянуто конструкційні сталі 09Г2 та 09Г2С, які застосовують для відповідальних зварних конструкцій, в тому числі для нафтових і газопровідних труб [2]. Які підлягають статичним і динамічним навантаженням.Ферито-перлітні сталі недостатньо зміцнюються термічною обробкою. Підвищення характеристик міцності термічно незміцнювальних сталей може досягатися за рахунок зменшення розміру зерна, зміцнення границьзерен і формування субмікрокристалічноїструктури за рахунок пластичної деформації або модифікування. Одночасно можливе отримання таких структурних станів, коли ці чинники можуть дати сумарний внесок в підвищення міцності, наприклад, в процесі використання модифікування сплавів дисперсними композиціями. Вихідні и модифіковані виливки сталей 09Г2 і 09Г2С підлягали інтенсивній пластичній деформації знаступним низькотемпературним відпалом при температурі 350 °С. У вихідному стані ливарні сталі 09Г2 і 09Г2С малиферито-перлітну структуру із середнім розміром первинного зерна аустеніта 30 мкм, після модифікуванняі деформації розмір зерна склав 10 мкм. Після гартуваннята охолодження у воді структура змінилась на ферито-трооститну, із середнім розміром зерна ~ 8 ... 10 мкм. Післе охолодження загартованих зразків у розчині ( 20% NaClу воді) одержано структуру пакетного мартенситу. У вихідному стані конструкційні сталі мали недостатньо высокімеханічні властивості (мікротвердість, межа текучості). Під час гартування у водіспостерігається зростання твердості. Найліпші показники відповідають обробці зразків у розчині NaCl, за рахунок подрібнення мартенситних кристалів (під час прискореного охолодження. Проведено технологічний процес інтенсивної пластичної деформації виливок сталей 09Г2 и 09Г2С. Порівняно вихідну структуру і властивості сталей після обробки. Результати досліджень свідчать, що за рахунок проведених заходів досягнуто зменшення розміру зерна сталей у 3 разиі підвищено межу текучості. Проведено обгрунтування вибору типу і фракції модифікатору. Обґрунтовано застосування порошків на основі титану, одержаних плазмохімічним синтезом. Отримані порошки карбіду титану та визначено його хімічний склад. Розроблено технологію введення модифікатора в сталевий розплав. Отримано якісні модифіковані виливки з однорідною структурою. Проведена інтенсивна пластична деформація і термозміцнювальна обробка сталей. Модифікована сталь мала розмір зерна в 3 рази дрібніше вихідної, підвищену мікротвердість і межутекучостів порівнянні з вихідною. Таким чином, для подрібнення зерна і підвищення міцності властивостей сталей запропоновані наступні способи:модифікування, інтенсивна пластична деформація в поєднанні з термозміцнювальною обробкою.The influence of modification on the process of crystallization, structure and mechanical strength of structural steels has been established. The subject of the article is relevant and suggests the possibility of moving mechanical authorities beyond the flow of modification into structural development. Structural steels 09G2 and 09G2S are considered, which are used for all types of welded structures, including naphtha and gas pipes [2]. Both offer static and dynamic ideas. Ferite-pearlite steels are not subject to thermal processing. Improvements in the properties of heat-resistant steels can be achieved through a change in grain size, a sharper grain boundary, and the formation of a submicrocrystalline structure through plastic deformation or modification. At the same time, it is possible to remove such structural components, if these officials can make a total contribution to the
transfer of value, for example, in the process of vicarious modification of alloys with dispersed compositions. The
final and modified castings of steels 09G2 and 09G2S promoted intense plastic deformation with subsequent low-temperature melting at a temperature of 350 °C. The output of distillery steels 09G2 and 09G2S has a small ferite-pearlitic structure with an average size of the primary austenite grain of 30 µm, after modification and deformation the grain size of the alloy is 10 µm. After hardening and cooling near water, the structure changed to ferite-troostite, with an average grain size of ~ 8 ... 10 μm. After cooling the cured samples from the mixture (20% NaCl in water), the structure of packet martensite was obtained. The output structural steels have insufficiently high mechanical strength (microhardness and fluidity). During the hour of soaking near water, the hardness increases. The most recent indicators indicate samples of samples from NaCl, for the preparation of detailed martensitic crystals (under an hour of accelerated cooling. A technological process of intense plastic deformation of forks of steels 09G2 and 09G2S. The output structure and strength of the steels after processing have been repaired. The results are to be seen in the manner of the passes. a change in the grain size of steels has been achieved 3 times and the fluidity range has been moved. Priming has been carried out using a selected type and fraction of modifier. Titanium-based powders have been primed, obtained by plasma-chemical synthesis. Titanium carbide powders have been removed. It has a chemical warehouse assigned to it, and the technology for introducing a modifier into a steel melt has been developed. Clearly modified castings with a uniform structure have been removed. Intense plastic deformation and heat treatment of steels have been carried out. Steel with a small grain size has been modified, 3 times finer than the output, and the micro-drill has been advanced. the flow and between the fluidity are equal to the output. Thus, to refine the grain and increase the value of the power of the steels, Available methods: modification, intense plastic deformation combined with thermal processing
METHOD OF ADJUSTING THE SENSITIVITY OF ULTRASONIC CONTROL OF WELDED JOINTS WITHOUT USING STANDARD SAMPLES
Get PDFАнотація. Останні роки характеризується інтенсивним розвитком адитивних технологій та аналізом їх фізико-механічних властивостей як після 3D друку, так при їх зварюванні між собою. Необхідно вирішувати завдання оптимізації не тільки власне зварювання, а й наступних процесів контролю якості.
Від якості з'єднань багато в чому залежить працездатність зварних виробів і конструкцій, а отже, і їх безпека в процесі експлуатації для оточуючих середовища і людей. Вимоги до якості з'єднань включають наступні основні показники: надійність і міцність; макро- і мікрогеометрію з'єднання і шва; дефектність з'єднання; структуру металу і його термообробку.Для контролю якості зварювання застосовують ті, що руйнують і неруйнівні випробування, причому останні, як правило, переважають. Внутрішні дефекти головним чином виявляють ультразвуковими і радіаційним методами. Застосовують магнітні методи для контролю під поверхневих і поверхневих дефектів у феромагнітних матеріалах. Поверхневих дефектів у вигляді тонких тріщин знаходять за допомогою капілярних методів - кольорової і люмінесцентної дефектоскопії. Дрібніші наскрізні дефекти дозволяють виявити техніка вакуумного і гелієвого пошуку витоку, гідро - і пневмовипробуваннями. Якість продукції головним чином залежить від рівня технології виробництва. Тому важливий чинник сучасності перехід до активного управлінню якістю зварювання шляхом використання зворотних зв’язків від контролю до технології.
Іншими словами, на порядок денний ставиться актуальне завдання: опрацювання ультразвукового контролю якості зварних з'єднань виробів, виготовлених адитивними технологіями з можливістю налаштування чутливості за АРД-діаграмами, що забезпечить без еталонне налаштування дефектоскопа. Таким чином можна досягти матеріальної вигоди за рахунок відсутності певної кількості стандартних зразків, оскільки з’явится можливість проводити налаштування чутливості дефектоскопа розрахунковим методом, знаючи фізичні властивості матеріалу контрольованого об’єкту. Також в певній мірі, описаний спосіб ультразвукового контролю з налаштуванням чутливості по АВД-діаграмам, може виступити альтернативою ренген контролю зварних з’єднань, за рахунок простоти реалізації контролю, безпекової та фінансової складової.Abstract. Recent years have been characterized by intensive development of additive technologies and scientific analysis of physical and chemical phenomena during welding of 3D printed products from various materials. It is necessary to solve the problem of optimizing not only the welding itself, but also the quality control processes that follow it. The performance of welded products and structures largely depends on the quality of connections, and therefore their safety during operation for the surrounding environment and people. Requirements for the quality of connections include the following main indicators: reliability and strength; macro- and micro-geometry of the connection and seam; faulty connection; metal structure and its heat treatment. To control the quality of welding, destructive and non-destructive tests are used, and the latter, as a rule, prevail. Internal defects are mainly detected by ultrasonic and radiation methods. Magnetic methods are used to control subsurface and surface defects in ferromagnetic materials. Surface defects in the form of thin cracks are found using capillary methods - color and fluorescent defectoscopy. Smaller through-hole defects can be detected by vacuum and helium leak detection techniques, hydro and pneumatic tests. The quality of products mainly depends on the level of technology of its production. Therefore, an important factor of modernity is the transition to active management of welding quality through the use of feedback from control to technology. In other words, an urgent task is on the agenda: the development of non-destructive ultrasonic quality control of welded joints of products manufactured by additive technologies with the ability to adjust sensitivity using DGS diagrams, which will provide a standard-free adjustment of the flaw detector.In this way, it is possible to achieve material benefit due to the absence of a certain number of standard samples, since it will be possible to adjust the sensitivity of the defectoscope by the calculation method, knowing the physical properties of the material of the controlled object. Also, to a certain extent, the described method of ultrasonic control with sensitivity adjustment according to AAD-diagrams can act as an alternative to X-ray control of welded joints, due to the simplicity of control implementation, safety and financial component
КОСМІЧНИЙ БУКСИР З ВОДНЕВО-КИСНЕВОЮ ЕНЕРГОРУШІЙНОЮ УСТАНОВКОЮ
Get PDFAnnotation. The article considers a spacecraft containing hybrid power and propulsion systems based on a solar battery and an electrochemical battery, a reversible fuel cell with a water tank as a working fluid, which together provide power to all onboard systems and power two types of engines - a gas rocket propulsion system and an electric rocket propulsion system.The solar panel generates energy to power the main systems connected to the central bus. The systems include: electrochemical energy storage, specialized onboard consumers, a reversible fuel generator, gas automation, and an electric rocket engine. The reversible fuel cell operates in two modes: as a water electrolyzer and as an electrochemical generator. In the water electrolyzer mode, water is dissociated into hydrogen and oxygen, which are then accumulated in the corresponding flexible storage tanks. From the tanks, these components will be fed to the gas propellant rocket engine through gas automation. The engine should perform a pulsed Hohmann orbital transfer, creating a high-speed space tug mode. Subsequently, the excess water supply, which is converted into hydrogen and oxygen, is converted into electrical energy in the electrochemical generator mode and performs cogeneration with the solar panel of the necessary energy to power the predominantly electric heating corrector engine, which also uses the produced hydrogen as a working fluid. Thus, the reversible fuel generator is used as an electrolyzer at the stage of extraction of fuel components and as a powerful additional energy source in the electrochemical generator mode. This solution makes it possible to use safe propellant refueling operations at the launch using water as the propellant and to transfer the extraction of explosive hydrogen and oxygen components directly to the mission. Mass characterization calculations also determine a more favorable launch mass of water as a propellant.Анотація. Розглянуто космічний апарат, що містить гібридні енергетичну та рушійну установки на основі сонячної батареї і електрохімічного акумулятора, реверсивного паливного елемента з ємністю води у якості робочого тіла, які у комплексі забезпечують живленням усі бортові системи та живлять два типи двигунів – маршового газового ракетного та маневрового електроракетного.Сонячна батарея генерує енергію для живлення основних систем, підключених до центральної шини. Системи включають: електрохімічний накопичувач енергії, спеціалізовані бортові споживачі, реверсивний паливний генератор, газову автоматику, електроракетний двигун. Реверсивний паливний елемент функціонує у двох режимах роботи – як електролізер води та як електрохімічний генератор. У режимі електролізера води здійснюється дисоціація води на водень і кисень, що надалі накопичуються у відповідних гнучких ємностях зберігання. З ємностей ці компоненти подаватимуться в маршовий газовий ракетний двигун через газову автоматику. Двигун має виконувати імпульсний Гоманівський орбітальний перехід, створюючи режим швідкісного космічного буксиру. Надалі надлишок запасу води, що перетворена на водень та кисень перетворюється у електричну енергію у режимі електрохімічного генератора та виконує когенерацію з сонячною батареєю необхідної енергії для живлення переважно електронагрівного двигуна, що коректує, який також використовує здобутий водень як робоче тіло. Таким чином реверсивний паливний генератор застосовується як електролізер на етапі видобутку паливних компонентів та як потужне додаткове джерело енергії у режимі електрохімічного генератора. Таке рішення дозволяє використовувати безпечні операції заправки робочим тілом на старті у якості якого використовується вода і перенести видобуток вибухонебезпечних компонентів водню і кисню безпосередньо у виконанні місії. Розрахунки масових характеристик також визначають більш вигідну стартову масу води як робочого тіла
ВАКУУМНА СИСТЕМА ДЛЯ НАНЕСЕННЯ ПОКРИТТІВ НА ДЕТАЛІ РАКЕТНО-КОСМІЧНОЇ ТЕХНІКИ
Get PDFA vertical type vacuum plant was created for applying coatings using the ion-plasma deposition method to the inner surface of hollow products with a diameter of up to 200 mm and a length of up to 1000 mm. The plant includes: a vacuum chamber with a vacuum system, an evaporator with a magnetic system, a power supply and control system, a cooling system. Radial evaporation cathode of tubular shape with controlled arc is used. Inside the cathode is a magnetic system that controls the movement of cathode spots on its surface. Permanent magnets create arched magnetic fields that hold the position of the discharge track in the tangential direction. The trajectory of the movement of the cathode spots has the form of an ellipse stretched along the cathode. For uniform spraying of the cathode surface, the track moves in two directions: around the circumference of the cathode surface and along its length. A mechanism for moving the magnetic system is mounted on the cover of the vacuum chamber. The product to be coated is mounted inside the vacuum chamber in a vertical position thanks to the removable top cover. The necessary rarefaction of the atmosphere (vacuum) is achieved with the help of two vacuum pumps. Coating materials are traditional Сr and Ni-Cr alloys. A feature of the coating structure is presented: the formation of a combination of solid condensed and soft droplet phases. The droplet phase is a part of the evaporator material with several times lower hardness compared to the nitrided condensed phase. The distribution of the soft phase in a strong coating prevents its brittleness, which is important for thick coatings. The disadvantage of the vacuum-arc deposition process is the heating of the part to a temperature of 380-450 °C. To exclude the softening of the main metal of the combustion chamber and nozzle, it is recommended to use bronze alloys with a recrystallization temperature of at least 500 °C.Створена вакуумна установка вертикального типу для нанесення покриттів методом іонно-плазмового осадження на внутрішню поверхню порожнистих виробів діаметром до 200 мм та довжиною до 1000 мм. До складу установки входять: вакуумна камера з системою вакуумування, випарник з магнітною системою, система електроживлення і управління, система охолодження. Застосований катод радіального випару трубчастої форми з керованою дугою. Усередині катода розташована магнітна система, що управляє рухом катодних плям по його поверхні. Постійними магнітами створюються арочні магнітні поля, що утримують в тангенціальному напрямі положення трека розряду. Траєкторія руху катодних плям має форму еліпса, витягнутого уздовж катода. Для рівномірного розпилення поверхні катода трек переміщується в двох напрямах: по колу поверхні катода і уздовж його довжини. На кришці вакуумної камери монтується механізм переміщення магнітної системи. Виріб, на який наноситься покриття, монтується усередині вакуумної камери у вертикальному положенні, завдяки знімній верхній кришці. Необхідне розрідження атмосфери (вакуум) досягається за допомогою двох вакуумних насосів. Матеріали покриття – традиційні Сr та Ni-Cr сплави. Представлена особливість структури покриття: утворення комбінації твердої конденсованої і м'якої краплинної фази. Краплинна фаза є часткою матеріалу випарника з кілька разів меншою твердістю в порівнянні з азотованою конденсованою фазою. Розподіл м'якої фази в міцному покритті запобігає його крихкості, що важливо для товстих покриттів. Недоліком процесу вакуумно-дугового осадження є розігрів деталі до температури 380-450 °С. Для виключення знеміцнення основного металу камери згорання і сопла
рекомендується використовувати бронзові сплави з температурою рекристалізації не менше ніж 500 °С
ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ПЕРЕВІРКИ СТАТИСТИЧНИХ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ КОМП’ЮТЕРНОГО ПРОГРАМНОГО ГЕНЕРАТОРУ
Get PDFAbstract.In the paper, an overview of software generators of pseudorandom variables is carried out, the scope of application of pseudorandom variables is given. The total number of criteria for checking the statistical regularities of computer program generators was determined, and five criteria, which are most often used for checking in computational experiments, were studied. The conducted research confirmed the need to check the statistical regularities of computer generators, because this is especially important when applying them in computational experiments and applying the obtained results in various fields of knowledge (cyber security, simulation modeling, technical information protection systems, modeling of military operations, measuring equipment and computer computer games). Among such criteria are defined in the article: the Sherman, Chang-Spiring, Moran, Fronzini, and Greenwood-Quesenberry-Miller criteria. In the course of the research, it was determined that the following generally accepted requirements must be observed when designing and implementing generators of pseudorandom sequences: simplicity of hardware or software implementation; maximum speed; maximum approximation of the sequence obtained at the output of the generator to the theoretical law of distribution (not necessarily uniform); the ability to control output parameters; the possibility of operation of generators of pseudorandom sequences in a wide range of frequencies; the ability to quickly reconfigure its work depending on the choice of initial parameters. Thus, the development of information technology will allow to automate the process of checking statistical regularities of computer software generators and will provide an opportunity to ensure the adequacy and correctness of the results of statistical analysis.Анотація:У роботі проведено огляд програмних генераторів псевдовипадкових величин, наведено область застосування псевдовипадкових величин. Визначена загальна кількість критеріїв для перевірки статистичних закономірностей комп’ютерних програмних генераторів та проведено дослідження п’яти критеріїв, які найбільш часто використовуються для перевірки у обчислювальних експериментах. Проведене дослідження підтвердило необхідність перевірки статистичних закономірностей комп’ютерних генераторів, бо це особливо важливо при застосуванні їх у обчислювальних експериментах та застосуванні отриманих результатів у різних галузях знань (кібербезпеки, імітаційного моделювання, систем технічного захисту інформації, моделюванні військових дій, вимірювальній техніці та комп’ютерних ігор). Серед таких критеріїв визначені в статті: критерій Шермана, Ченга-Спірінга, Морана, Фронцині та Грінвуда-Кесенберрі-Міллера.В ході дослідження визначено, що припроектуванні та реалізації генераторів псевдовипадкових послідовностей необхідно дотримуватись наступних загально-прийнятих вимог: простота апаратної або програмної реалізації; максимальна швидкодія; максимальна наближеність послідовності отриманої на виході генератора до теоретичного закону розподілу (не обов’язково рівномірного); можливість керування вихідними параметрами; можливість роботи генераторів псевдовипадкових послідовностей в широкому діапазоні частот; можливість швидкого переналагодження його роботи в залежності від вибору вихідних параметрів. Таким чином, розробка інформаційної технології дозволить автоматизувати процес перевірки статистичних закономірностей комп’ютерних програмних генераторів та наддасть можливість для забезпечення адекватності та коректності результатів статистичного аналізу
ФОРМУВАННЯ ХОРОМОВАНИХ ПОКРИТТІВ НА ПРЕСОВОМУ ОСНАЩЕНІ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ГУМО-ТЕХНІЧНИХ ВИРОБІВ ДЛЯ РОКЕТНО-КОСМІЧНОЇ ТЕХНІКИ
Get PDFThis research analyzes the influence of residual stresses formed as a result of the process of self-propagating high-temperature synthesis on the mechanical properties and durability of structural materials and protective coatings. The main emphasis is placed on the analysis of the relationship between residual stresses and adhesive strength and durability of the obtained coatings. Rubber-based composites may prove to be competitive and eventually replace traditional materials in a number of applications, as there are many advantages to using these materials. For example, rubber-based composites often have a lower density than traditional materials such as metals. This leads to a reduction in the weight of products, which is important in a variety of industries where lightness is a key characteristic. Rubber composites are characterized by cushioning, flexibility, and elasticity, which makes them able to handle dynamic loads and adapt to various forms of deformation without losing structural properties. Research was carried out on parts of press tooling used for manufacturing of rubber-technical products in rocket-space engineering. It was found that residual stresses formed during the SHS process have a significant effect on the adhesion properties of protective coatings. Residual stresses appear after SHS treatment under conditions of thermal self-ignition of SHS charges. At the cooling stage of the SHS process, residual compressive stresses appear as a result of the elastic interaction of the alloyed titanium coating and the structural material, which have different sizes and coefficients of thermal expansion. The maximum values of adhesion strength of titanium coatings on steel 45 were 120-150 MPa when alloyed with aluminum and 180-210 MPa when alloyed with chromium. This research emphasizes the importance of residual stress control for improving the strength and durability of protective coatings obtained under SHS conditions and their possible role in extending the service life of structures and equipment. Additional research in this direction may contribute to process optimization and product quality improvement in the aerospace industry.У цьому дослідженні аналізується вплив залишкових напружень, що формуються в результаті процесу саморозповсюджуваного високотемпературного синтезу, на механічні властивості та стійкість конструкційних матеріалів і захисних покриттів. Основний акцент робиться на аналізі взаємозв'язку залишкових напружень з адгезійною міцністю і стійкістю отриманих покриттів. Композити на основі каучуків можуть виявитися конкурентоспроможними та в перспективі замінити традиційні матеріали в ряді застосувань, оскільки є багато переваг застосування даних матеріалів. Наприклад, композити на основі гум часто мають меншу щільність порівняно з традиційними матеріалами, такими як метали. Це призводить до зменшення ваги виробів, що важливо в різноманітних галузях, де легкість є ключовою характеристикою. Гумові композити характеризуються амортизацією, гнучкістю та еластичністю, що робить їх здатними працювати при динамічних навантаженнях та пристосовуватися до різних форм ї деформацій без втрати структурних властивостей. Дослідження проводили на деталях пресового оснащення, що використовується для виготовлення гумотехнічних виробів у ракетно-космічній техніці. Встановлено, що залишкові напруження, які утворилися під час процесу СВС, суттєво впливають на адгезійні властивості захисних покриттів. Залишкові напруження з'являються після СВС-обробки в умовах теплового самозапалювання СВС-шихт. На стадії охолодження СВС-процесу, в результаті пружної взаємодії легованого титанового покриття і конструкційного матеріалу, що мають різні розміри й коефіцієнти термічного розширення, з'являються залишкові напруження стискання.Максимальні значення адгезійної міцності титанових покриттів на сталі 45 становили 120-150 МПа при легуванні алюмінієм і 180-210 МПа при легуванні хромом. Дане дослідження підкреслює важливість контролю залишкових напружень для підвищення міцності та стійкості захисних покриттів, отриманих в умовах СВС, та їхню можливу роль у збільшенні терміну служби конструкцій і обладнання. Додаткові дослідження в цьому напрямку можуть сприяти оптимізації технологічних процесів і підвищенню якості виробів у ракетно-космічній галузі
HEAT TRANSFER CRISIS DURING EVAPORATION OF LIQUID METAL FROM THE SURFACE OF A CAPILLARY-POROUS STRUCTURE
Get PDFОб’єктом дослідження даної роботи є теплофізичні процеси, які відбуваються при тепловіддачі охолоджувальної поверхні з капілярно-пористою структурою (КПС) при фазових переходах охолоджуючої рідини. Збільшення підвищених теплонапруженихможливостей вузлів і агрегатів енергетичних установок, як наземного так і космічного базування, потребує надійного і безпечного охолодження цих елементів. Метою роботи є визначення основних параметрів КПС для застосування більш ефективного способу охолодження теплонапружених елементів рідинних ракетних двигунів.Для виконання такої задачі, у якості теплоносіїв, найбільш доцільніше використовувати речовини з високими критичними параметрами, до яких належать рідкі та лужні метали.Поява нових матеріалів і технологій їх виробництва потребує додаткових досліджень у галузі теплообміну в капілярних структурах та на їх поверхнях, що дає суттєвий ефект у порівнянні з плоскими поверхнями. Використання принципу дії теплових труб з капілярно-пористими структурамищоб забезпечити надійне охолодження рідинних ракетних двигунів малої тяги, для корекції та орієнтації супутників, дає можливість суттєво знизити масово-габаритні характеристики установки у порівнянні з традиційними методами охолодження. У зв’язку з цим у даній роботі для проведення досліджень по визначенню основних ефективних параметрів КПС, як метод дослідження, було вибрано експериментальне визначення коефіцієнта тепловіддачі на капілярно-пористих поверхнях при випаровуванні лужних металів. Визначено кількісні залежності коефіцієнта тепловіддачі від коефіцієнта випаровування. Наведена межа впливу капілярного тиску на коефіцієнт випаровування та виявлені основні причини виникнення кризи теплообміну при випаровуванні рідких металів з капілярних структур.The object of study of this research is the thermophysical processes that occur during heat transfer from a cooling surface with a capillary-porous structure (CPS) during phase transitions of the coolant. Increasing the increased thermal stress capabilities of components and assemblies of power plants, both ground- and space-based, requires reliable and safe cooling of these elements. The aim of this work is to determine the main parameters of the coolant system for the application of a more efficient method of cooling the heat-stressed elements of liquid rocket engines.To accomplish this task, it is most appropriate to use substances with high critical parameters, such as liquid and alkaline metals, as heat transfer fluids.The emergence of new materials and technologies for their production requires additional research in the field of heat transfer in capillary structures and on their surfaces, which gives a significant effect compared to flat surfaces. Using the principle of operation of heat pipes with capillary-porous structures to provide reliable cooling of liquid rocket engines of low thrust, for satellite correction and orientation, makes it possible to significantly reduce the mass and size characteristics of the installation compared to traditional cooling methods. In this regard, in this work, the experimental determination of the heat transfer coefficient on capillary-porous surfaces during the evaporation of alkali metals was chosen as a research method to determine the main effective parameters of the CPS. Quantitative dependences of the heat transfer coefficient on the evaporation coefficient were determined. The limit of the influence of capillary pressure on the evaporation coefficient is given and the main causes of the heat transfer crisis during the evaporation of liquid metals from capillary structures are identified
DEVELOPMENT OF A PNEUMATIC SYSTEM FOR SEPARATING STAGES OF A SPACE LAUNCH VEHICLE
Get PDFАнотація. Розглядається пневматична система розділення ступенів, яка забезпечує мінімальні кутові швидкості і яка виключає забруднення поверхонь космічного апарата. На прикладі системи розділення ступенів ракет-носія «Циклон-4» розроблена методика визначення кінематичних параметрів, циклограма подачі стиснутого газу з джерела в пневмоштовхачі, виконуючі органи створення відносної швидкості та їх кріплення до міжступінного відсіку. Пневматична система розділення ступенів представляє собою систему, яка складається із джерела газу, виконуючих органів створення відносної швидкості, магістралей, які сполучають джерело газу і виконуючі органи,клапанів, для ампулізації джерела газу.Основними виконуючими органами створення відносної швидкості пневматичної системи розділення ступенів є пневмоштовхач. Конструктивнопневмоштовхач представляє собою силовий пневмоциліндр, поршень якого переміщується в корпусі при підводі управляючого тиску в його управляючу порожнину, створюючи потрібне зусилля і виконуючі необхідну роботу для забезпечення кінематичних параметрів системи розділення ступенів.Методика визначення кінематичних параметрів включає в себе диференційні рівняння, які описують рух абсолютно твердих тіл в просторі і диференційних рівнянь, які описують процес перетікання газу з газового балону в пневмоштовхачз визначенням термодинамічних параметрів стану газів. Аналогічні методики були застосовані для визначення кінематичних параметрів системи розділення стулок обтічника і отримано експериментальне підтвердження правильності застосованих розрахункових методик. Для рішення системи звичайних нелінійних диференційних рівнянь були застосовані спеціальні численні методи інтегрування. Результати моделювання системи відділення ступені і розгінного блоку космічного апарату показують, що забезпечені потрібна відносна швидкість розділення і безударність процесу з урахуванням максимально можливого розкиду тиску в пнеімоштовхачах, сил супротиву в електроз’єднувачах і направляючих штирях. Результати досліджень дають цінні данні для проектування систем розділення ступеніві розгінних блоків космічних апаратів ракет-носіїв і показують можливість застосування пневматичної системи розділення ступенів. Матеріали статті будуть корисні науковим і інженерно-технічним співробітникам, які працюють над створенням конструкції систем розділення і займаються динамікою перехідних процесів розділення ступенів ракет-носіїв космічного призначення.Annotation. Examine pneumatic system of separation stage, which ensure minimum angle speed and exclude pollution surface of space vehicle. On examplesystem of separation «Cyclone-4» launch vehicleexaminemethod determination kinematic parameters, command timeline, pneumatic system feed of compressed gas from tank to pneumatic pushers, executive body relative speed and them fastening to module. The pneumatic system of separation stage consist of the source gas, the executive body, pipes, which tangent the source gas and the executive bodyand valves for sealing the source gas. Basic the executive body creating relative speed pneumatic system of separation stage is pneumatic pusher. The pneumatic pusher is power pneumatic cylinder, which plunger move out of body, when admission into the body control pressure and create necessary force and do necessary work for create necessarykinematic parameters of system separation stage. The method definition kinematic parameters include differentialequation, which describe motion two rigid bodyin the plane and differentialequation, which describe process flow gas from tank to pneumatic pushers with definitiontermodynamic parameter of conditiongas. Similar method wasapplied for definition kinematic parameter of system separation leaf fairing and got experiment confirmation validity application method of calculating. For solution system non-linear ordinary differential equation was applied special numerical method integration. The result modeling system separation stage and stage block of spacecraft show, that provide need relative speed separation and unstressed process with record maximal possible dispersion pressure in pneumatic pusher, forces strength in connector and the guide studding.The result research givedvaluable data for construction system separation stage and blocks of spacecraftlaunch vehicle and showed possible apply pneumatic system for separation stages. The material article were helpful scientific and engineers technician worker, which work above create construction of system separation stages and keep dynamic transition process system separation stages launch vehicle space setting
OPTIMIZATION OF COOLING CIRCUIT PARAMETERS COMBUSTION CHAMBERS OF LIQUID ROCKET ENGINE
Get PDFАнотація. Проєктування камери рідинного двигуна за стандартною методикою не враховує масові характеристики камери, хоча масова досконалість двигунної установки є однією з основних вимог при проєктуванні ракетної техніки. Метою роботи було провести оптимізацію параметрів охолоджувального тракту камери згоряння рідинного ракетного двигуна за умов мінімуму маси конструкції. Для вирішення оптимізаційної задачі було складено цільову функцію, яка відображає залежність маси камери від її геометричних характеристик та складається з трьох складових, а саме: маси зовнішньої оболонки, внутрішнього гофру та зовнішньої оболонки. Цільова функція залежить від 6 параметрів і є багатопараметричною задачею, вирішення якої у такій постановці неможливе.Було проведено аналіз та визначено, що найбільший вплив на масові характеристики камери вносить саме зовнішня оболонка, причому не так її товщина, як діаметр. Тому кількість змінних було зменшено до трьох і у якості змінних були прийняті висота тракту, крок гофру та кут гофру, як ті, що найбільш впливають на діаметр зовнішньої оболонки корпусу.У якості обмежень взято технологічні обмеження на геометричні характеристики та обмеження на температуру газової стінки у межах 5 %. Для розрахунку камеру було розбито за довжиною на ділянки,а оптимізаційна задача вирішувалася методом узагальненого наведеного градієнта у межах кожної окремої ділянки. Оскільки задача вирішується відносно 3 параметрів, то при розрахунку один параметр було зафіксовано (кут нахилу гофрів) і знайдено два інших за умови мінімуму маси. Для кожної ділянки було винайдено параметри,за яких вона має мінімальну масу. Слід зазначити, що за такого підходу до проєктування економія за масою може складати до 15 %. Виявлено, що зазначений підхід має певні недоліки, а за довжиною камери на кожній ділянці ми маємо власну висоту охолоджувального тракту,що викликає певні труднощі і навіть може зробити неможливим складання камери в цілому. Тому для вирішення цієї проблеми було запропоновано зафіксувати висоту гофрів на цих ділянках,а у якості змінних при вирішенні оптимізаційної задачі обрати лише кут нахилу і крок гофрів. За такого підходу економія маси може складати до 10 %.Abstract. The standard design of the liquid engine chamber does not take into account the mass characteristics of the chamber, although the mass perfection of the engine installation is one of the main requirements in the design of rocket. The aim of the work was to optimize the parameters of the cooling path of the combustion chamber of a liquid rocket engine under the conditions of the minimum mass of the structure. To solve the optimization problem, an objective function was created that reflects the dependence of the camera mass on its geometric characteristics and consists of three components, namely: the mass of the outer shell, the inner corrugation, and the outer shell. The objective function depends on 6 parameters and is a multi-parameter problem, the solution of which is impossible in such a setting. An analysis was carried out and it was determined that the outer shell has the greatest influence on the mass characteristics of the camera, and not so much its thickness as its diameter. Therefore, the number of variables was reduced to three, and the tract height, corrugation pitch, and corrugation angle were adopted as the variables that most affect the diameter of the outer casing. Technological limitations on geometric characteristics and limitations on gas wall temperature within 5% are taken as limitations. For the calculation, the chamber was divided by length into sections, and the optimization problem was solved by the method of the generalized given gradient within each separate section. Since the problem is solved with respect to 3 parameters, one parameter was fixed during the calculation (the angle of inclination of the corrugations) and the other two were found under the condition of minimum mass. For each site, parameters were invented for which it has a minimum mass. It should be noted that with this approach to design, the weight savings can be up to 15%. It was found that the mentioned approach has certain disadvantages, and according to the length of the chamber in each section we have our own height of the cooling path, which causes certain difficulties and may even make it impossible to assemble the chamber as a whole. Therefore, to solve this problem, it was proposed to fix the height of the corrugations in these sections, and to choose only the angle of inclination and the pitch of the corrugations as variables when solving the optimization problem. With this approach, mass savings can be up to 10%