Registration Number
0824U003509, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
07-01-2025
popup.evolution
o
Title
Development and Investigation of a Longitudinal Welded Structure of Transformable Volume for Space Apparatus Construction
Author
Yaroslav V. Borovyk,
popup.head Valentin S. Volkov
popup.opponent Viktor V. Kvasnytskyi
popup.opponent Iryna Gusarova
popup.review Olena A. Velikoivanenko
popup.review Olga S. Kushnarova
popup.rada
E.O. Paton Electric Welding Institute (PWI)
Description
Дисертація присвячена розробці та виготовленню металевої конструкції перетворюваного об’єму (КПО) космічного призначення з конічних секцій, механічні характеристики якої можливо прогнозувати на етапі її створення з урахуванням впливу факторів агресивного середовища в умовах експлуатації. Виконано визначення конструктивної схеми, яка відповідає найкращому поєднанню масово-габаритних характеристик, високої компактності та стійкості під дією експлуатаційних навантажень та факторів космічного простору. Визначено оптимальні співвідношення геометричних параметрів конічних секцій КПО, включаючи їх товщину і параметри кільцевих складок, що утворюються при компактному перетворенні, при яких оболонка конструкції обраного матеріалу має найбільшу стійкість під дією характерних (регламентованих) зовнішніх навантажень. Проведено порівняльний аналіз скінчено-елементних моделей розкриття суцільнозварних секцій КПО з рівною вихідною геометрією та товщиною при різній кількості складок та різній компактності, що в сукупності з верифікацією отриманих результатів шляхом натурного експерименту дозволило отримати об’єктивні дані щодо локальної втрати стійкості тонких перетворюваних оболонок в нестаціонарному стані. Показано, що забезпечення сталого процесу розкриття зі збереженням регулярності рухомої поверхні оболонки можливо за умов дотримання відповідності кроку її кільцевої згортки до діапазону у 26…29 товщин металу оболонки.
Досліджено вплив алгоритмів мікроплазмового зварювання та їх параметрів на кінцеві механічні властивості КПО, а також відпрацьовано та систематизовано режими зварювання екстремально деформованих з’єднань перетворюваних секцій КПО з високолегованої аустенітної сталі фольгового класу товщин. Запропоновано методики кількісної оцінки прецизійних параметрів зварювання у повторюваних циклах складання суцільнозварної КПО періодичного профілю. Продемонстровано можливість та ефективність поточного коригування параметрів зварювального процесу за результатами експрес-оцінки структурно-фазового стану зварного з’єднання методами неруйнівного контролю.
Реалізовано методику прогнозування жорсткісних параметрів багатосекційної КПО довжиною 3 метри шляхом розрахунково-експериментального модального аналізу довгомірної оболонки в стані розкриття із вихідними даними, попередньо отриманими методом чисельного аналізу. Виконано моделювання точних геометричних параметрів розкритої КПО після зняття внутрішнього тиску формоперетворення для усунення вірогідності виникнення резонансних частот коливань в експлуатаційних умовах.
Об'єктом досліджень є самонесні конструкції перетворюваного об’єму космічного призначення
Предмет досліджень – технологічні процеси виготовлення і дослідження експлуатаційних властивостей довгомірної зварної конструкції перетворюваного об’єму.
Мета роботи: створення довгомірної конструкції перетворюваного об’єму із забезпеченням заданих геометричних параметрів, вакуумної щільності після проходження деформаційних циклів та несучої здатності під дією факторів космічного простору.
Ідея досліджень полягає у визначенні взаємозв’язку між геометричними параметрами і коефіцієнтом трансформації довгомірної КПО з несною здатністю і необхідною частотою її власних коливань.
Отримання самонесних властивостей розкривних конструкцій є метою переважної більшості відомих проектів, за винятком випадків їх технологічного застосування у якості поверхонь відбиття і т.ін. У досліджуваному класі конструкцій жорсткість у робочому стані не вимагає застосування додаткових технологій для її одержання та підтримання, але залежить від ступеню розкриття та збільшується із його зростанням. З іншого боку, актуальною та остаточно не вирішеною проблемою в сучасній аерокосмічній техниці є точність відтворення геометричних параметрів розкривних конструкцій оболонкового типу. Отже, в роботі досліджується як сполучення достатніх ступеню трансформації та відповідної йому жорсткості, так і вплив пружно-пластичних властивостей матеріалів оболонки на прецизійність її перетворення на межі застосування зовнішнього джерела енергії для ініціювання розкриття.
Наукова новизна роботи полягає у сукупності конструктивно-технологічних рішень, направлених на створення довгомірної зварної конструкції перетворюваного об’єму (КПО) космічного призначення, у розроблених технологіях зварювання, формотворення та верифікації екпериментальними оцінками результатів математичного моделювання напружено-деформованих станів і частот власних коливань КПО, що забезпечують її необхідну несучу здатність і масово-габаритні параметри, високу міцність і вакуумну щільність зварних з’єднань.
Registration Date
2024-12-10
popup.nrat_date
2024-12-10 / 2026-07-01
