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!

    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 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
    21 Выполненная работа
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 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)