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!

    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 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
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 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
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа

    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)