Измеритель моментов инерции роторов-маховиков

Михеева, Валерия Андреевна Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Актуальность работы заключается в повышении уровня метрологического обеспечения разрабатываемой полу-автоматической установки, предназначенной модернизировать процесс измерения момента инерции роторов-маховиков в АО “НПЦ “Полюс”.
Предметом исследования является измеритель момента инерции роторов-маховиков “ИМИР”.
Цель работы: повышение уровня метрологического обеспечения процесса контроля инерционных характеристик роторов-маховиков в объеме разработки методики испытаний при предъявительских, приемо-сдаточных и типовых испытаниях и оформления соответствующего документа, технического условия.

Введение ……………………………………………………………………………………………… 18
1 Ротор-маховик в системе ориентации и стабилизации космического
аппарата ……………………………………………………………………………………………. 21
1.1 Система ориентации и стабилизации космического аппарата ………….. 21
1.2 Двигатели-маховики ……………………………………………………………………… 21
1.3 Актуальность совершенствования систем контроля массово-инерционных
характеристик роторов-маховиков …………………………………………………………. 26
1.4 Выводы к главе …………………………………………………………………………….. 27
2 Измерение момента инерции ……………………………………………………………….. 29
2.1 Момент инерции …………………………………………………………………………… 29
2.2 Методы измерения момента инерции …………………………………………….. 31
2.2.1 Вращательные методы определения момента инерции ……………. 31
2.2.2 Маятниковые методы определения момента инерции ……………… 34
2.3 Выводы к главе …………………………………………………………………………….. 34
3 Измеритель моментов инерции роторов-маховиков ……………………………… 36
3.1 Модернизация процесса измерения момента инерции …………………….. 36
3.2 Метрологическое обеспечение «ИМИР» ……………………………………….. 41
3.3 Выводы к главе …………………………………………………………………………….. 46
4 Разработка технической документации ……………………………………………….. 48
4.1 Разработка технического условия ………………………………………………….. 48
4.2 Расчет надежности ……………………………………………………………………….. 54
4.3 Выводы к главе …………………………………………………………………………….. 62
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэфективность и ресурсосбережение …. 63
5.1 Организация и планирование НИР ………………………………………………… 63
5.1.1 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………….. 65
5.1.2 Разработка графика проведения научного исследования………….. 65
5.2 Расчет сметы на выполнения проекта ……………………………………………. 67
5.2.1 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………….. 67
5.2.2 Расчет заработной платы исполнителей темы …………………………. 68
5.2.3 Расчет затрат на социальный налог ………………………………………… 69
5.2.4 Расчет затрат на электроэнергию …………………………………………… 70
5.2.5 Расчет амортизации расходов ……………………………………………….. 71
5.2.6 Расчет прочих расходов ………………………………………………………… 73
5.2.7 Расчет бщей себестоимости разработки …………………………………. 73
5.3 Оценка экономической эффективности работы ……………………………… 74
5.4 Выводы к главе …………………………………………………………………………….. 74
6 Социальная ответственность ………………………………………………………………. 76
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …. 77
6.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства…….. 77
6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны .. 77
6.2 Производственная безопасность ……………………………………………………. 78
6.2.1 Анализ вредных и опасных факторов …………………………………….. 78
6.2.1.1 Микроклимат……………………………………………………………. 79
6.2.1.2 Повышенный уровень электромагнитных излучений ….. 81
6.2.1.3 Повышенный уровень шума на рабочем месте ……………. 82
6.2.1.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны и расчет
искусственного освещения …………………………………………………………………….. 83
6.2.1.5 Психофизические факторы………………………………………… 85
6.2.1.6 Электробезопасность …………………………………………………. 86
6.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 88
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 89
6.5 Выводы к главе ……………………………………………………………………………. 91
Заключение ………………………………………………………………………………………….. 92
Список использованных источников ……………………………………………………… 94
Приложение А (справочное) The flywheel rotor in the spacecraft orientation and
stabilization system …………………………………………………………………………………. 98
Приложение Б (обязательное) Технические условия на измеритель момента
инерции роторов-маховиков «ИМИР»…………………………………………………… 112
Приложение В (обязательное) Расчет эксплуатационной безотказности
элементов счетчика «ИМИР» ……………………………………………………………….. 163
Приложение Г (обязательное) Временные показатели проведения научного
исследования ………………………………………………………………………………………. 165
Приложение Д (обязательное) Календарный план-график проведения
НИР ……………………………………………………………………………………………………. 166

Система ориентации представляет собой сложную автоматическую
систему, в которой объектом управления является космический аппарат.
Известны реактивные, маховичные и гиросиловые системы ориентации. Свое
название они получили от исполнительных органов, создающих управляющие
моменты: реактивных двигателей, электродвигателей-маховиков и силовых
гироскопов. Ограниченность запасов реактивного топлива и мощности
бортовых источников питания предъявляет высокие требования к
экономичности системы ориентации. Система должна оптимизироваться не
только по общепринятым показателям качества для систем управления, таким
как точность ориентации, время переходных процессов, полоса пропускания,
надежность, но также по расходам реактивного топлива и электроэнергии
бортовых источников питания. Выбор того или иного типа системы ориентации
в значительной степени определяется ее показателями экономичности и
надежности.
Маховичные системы в отличие от реактивных систем используют для
работы не реактивное топливо, а электроэнергию, запасы которой на борту
восполняются при помощи солнечных батарей. Маховичные системы широко
применяются на метеорологических спутниках Земли и космических аппаратах
для исследования природных ресурсов [1].
Каждый ротор-маховик, установленный на космическом аппарате (далее
– КА), имеет строго установленные параметры, начиная с геометрических и
заканчивая параметрами вращения. Уклонение от них может негативно
сказаться на управлении КА и в последствие привести к катастрофе.
Таким образом, в настоящее время актуально создание полу-
автоматизированных измерительно вычислительных комплексов контроля,
обеспечивающих высокие показатели точности.
Цель работы – повышение уровня метрологического обеспечения
процесса контроля инерционных характеристик роторов-маховиков в объеме
разработки методики испытаний при предъявительских, приемо-сдаточных и
типовых испытаниях и оформления соответствующего документа,
технического условия.
Объект исследования – методы испытаний полу-автоматизированных
установок контроля инерционных характеристик.
Предмет исследования – измеритель момента инерции роторов-
маховиков «ИМИР» (далее – «ИМИР»).
В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи.
1 Обзор научно-исследовательских публикаций в области механики, в
частности область динамики. Поиск патентов и обзор установок, измеряющих
момент инерции.
2 Анализ актуальности выбранной тематики. Описание системы
ориентации и стабилизации КА. Описание недавно разработанного двигателя-
маховика, на котором используются контролируемые маховики.
3 Описание инструкции измерений момента инерции, проводимые с
помощью «ИМИР».
4 Выявления проблем в области метрологического обеспечения
процесса измерения массово-инерционных характеристик. Определение
метрологического обеспечения «ИМИР».
5 Разработка методики испытаний и технического условия
ЕИЖА.ХХХХХХ.001 ТУ на «ИМИР».
6 Расчет надежности эксплуатационной безотказности элементов
счетчика «ИМИР».
Научная и практическая значимость:
─ теоретически обоснована актуальность совершенствования систем
контроля массово-инерционных характеристик роторов-маховиков, входящих в
систему ориентации и стабилизации космических аппаратов;
─ разработана инструкция измерения момента инерции роторов-
маховиков на полу-автоматизированной разработанной установке «ИМИР»;
─ теоретически обосновано метрологическое обеспечение «ИМИР», в
объеме методики испытаний, реализующие проверку соответствия
характеристик «ИМИР» требованиям единства и необходимой точности
измерений;
─ разработано техническое условие на «ИМИР»;
─ проведен расчёт эксплуатационной безотказности элементов
счетчика «ИМИР».
Разработанная документация будет присоединена к комплекту
технической документации на «ИМИР». Предъявительские, приемо-сдаточные
испытания «ИМИР» будут проводиться по разработанной методике, после
положительных результатов которых «ИМИР» введут в эксплуатацию на АО
«НПЦ «Полюс».

Задача системы ориентации и стабилизации космического аппарат (КА),
заключается в обеспечении его устойчивого движения по заданной траектории.
Надежность системы непосредственно зависит от точности технологических
параметров КА, в том числе массово-инерционных параметров. Контроль
массово-инерционных параметров составных частей системы ориентации и
стабилизации КА проводится на этапе окончательной сборки изделия для
установления их действительных значений и проверки соответствия заданным
допукам.
Анализ литературы и патентный поиск показал, что современные
установки контроля массово-инерционных характеристик показывают низкие
характеристики точности. Производительность таких установок не позволяет
повысить точность контроля массово-инерционных характеристик, что делает
актуальной задачу модернизации конструкции установок и методического
обеспечения для измерений характеристик с целью уменьшения
продолжительности экспериментальной работы и повышения точности
определения характеристик.
Таким образом, в настоящее время актуально создание полу-
автоматизированных измерительно вычислительных комплексов контроля,
обеспечивающие высокие показатели точности.
Модернизация процесса измерения момента инерции роторов-
маховиков в АО «НПЦ «Полюс» была произведена разработкой измерителя
момента инерции роторов-маховиков «ИМИР». Ввод данной установки решит
и исключит существующие описанные трудности и недостатки процесса
измерения момента инерции.
В ходе работы над магистерской диссертацией были выполнены
следующие задачи.
1 Обзор научно-исследовательских публикаций в области механики, в
частности область динамики. Поиск патентов и обзор установок, измеряющих
момент инерции.
2 Анализ актуальности выбранной тематики. Описание системы
ориентации и стабилизации КА. Описание недавно разработанного двигателя-
маховика, на котором используются контролируемые маховики.
3 Описание инструкции измерений момента инерции, проводимые с
помощью «ИМИР».
4 Выявление проблем в области метрологического обеспечения процесса
измерения массово-инерционных характеристик. Определение
метрологического обеспечения измерителя момента инерции роторов-
маховиков «ИМИР».
5 Разработка методики испытаний и технического условия
ЕИЖА.ХХХХХХ.001 ТУ на измеритель моментов инерции роторов-маховиков
«ИМИР».
6 Расчет надежности эксплуатационной безотказности элементов
счетчика «ИМИР».
В ходе работы над магистерской диссертацией была проведена большая
работа над повышением уровня метрологического обеспечения процесса
контроля массово-инерционных характеристик роторов-маховиков в объеме
разработки методики испытаний при предъявительских, приемо-сдаточных и
типовых испытаниях и оформления соответствующего документа,
технического условия. Также была проведена оценка целесообразности
разработки опытно-конструкторской разработки, измерителя момента инерции
роторов-маховиков «ИМИР» в объеме расчета эксплуатационной безотказности
элементов счетчика «ИМИР».

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Применение метаматериалов в первичных измерительных преобразователях
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Интеграция методологии FMEA с процессом проектирования и разработки продукции
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Автоматическая коррекция систематической погрешности средств измерений
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)