Разрабатываемых конструкций

Дефектоскоп содержит генератор высоковольтных радиоимпульсов, раз-рядно-оптический преобразователь, усилитель-формирователь выходного сигнала со стрелочным индикатором и блок питания. Работа прибора заключается в следующем. Во вторичной обмотке высоковольтного генератора индуцируется высоковольтный радиоимпульс с частотой заполнения 200— 250 кГц и амплитудой 70 кВ, который подается в разрядно-оптический преобразователь для возбуждения разряда в разрядном промежутке контролируемой системы.

Установив ПРО на контролируемую поверхность изделия, добиваются постоянной яркости высокочастотного разряда в разрядном промежутке, а о результатах контроля судят по величине приложенного к преобразователю импульсного высокочастотного напряжения.

Высокочастотное распыление. Разряд на постоянном токе нельзя использовать для распыления диэлектрических материалов, так как электроны должны непрерывно уходить с мишени во внешнюю цепь. Поэтому мишень должна быть проводящей. Это ограничение снимается при проведении разряда на переменном токе достаточно высокой частоты, именно такой, при которой за половину периода высокочастотного напряжения, приложенного к электродам Э1 и Э2 (рис. 2.7) электроны не успевают пройти расстояние между анодом и катодом (обычно это частота 10—50 МГц). В этом случае электроны попеременно движутся то к электроду Э1, то к электроду Э2, производя на своем пути ионизацию газа. Для поддержания стационарного характера разряда необходимо, чтобы за время своей жизни каждый электрон произвел в среднем одну ионизацию. Роль электродов Э1 и Э2 сводится теперь лишь к созданию поля в газо-- разрядном промежутке, и их можно в принципе вынести за пределы разрядной камеры. В установках высокочастотного распыления эти электроды покрываются мишенями Ml и М2 из распыляемого диэлектрика.

Прокачной лазер с продольной прокачкой газовой смеси (рис. 20, б) имеет более совершенную конструкцию, в результате чего съем мощности с одного метра длины лазерной полости и срок службы этого лазера выше, чем отпаянного. В лазерах такого типа газовая смесь в разрядном промежутке должна постоянно возобновляться, поэтому они имеют большие габаритные размеры, снабжены системой откачки и подачи рабочего газа. С помощью системы откачки в полости ОКГ создается необходимое разрежение (вакуум порядка 10~' мм рт. ст.). В систему подачи рабочего газа обычно входит смеситель газов и насос для заполнения разрядной трубки газовой смесью (в некоторых установках может использоваться заранее приготовленная газовая смесь). По торцам разрядной трубки с помощью сильфонов устанавливаются юстировочные узлы с зеркалами резонатора. В прокачном лазере мощность излучения также пропорциональна длине разрядной трубки. Поэтому при значительной мощности ОКГ с целью снижения габаритных размеров установки газовую трубу делают секционной (коленчатой). Однако такое решение одновременно приводит к возрастанию потерь в результате увеличения отражающих поверхностей в резонаторе.

На рисунке 1.1 схематично дано сопоставление вольт-секундных характеристик пробоя в одинаковом разрядном промежутке твердого тела (горной породы) и жидкой среды. Точка пересечения вольт-секундных характеристик А/с соответствует равенству прочностей и вероятности электрического пробоя сравниваемых сред, и при экспозиции импульсного напряжения менее К)-6 с горная порода становится электрически слабее такого жидкого диэлектрика, как трансформаторное масло, а при экспозиции менее 2-3-10'7 с - слабее технической воды. В области диаграммы левее А/, преобладает электрический пробой твердого тела. В диэлектрических жидкостях условия для реализации процесса более благоприятные, пробой в недиэлектрической жидкости требует импульсов напряжения с длительностью фронта на порядок меньше (Ю-7 с) и более высокого уровня напряжения (подробнее см. разд. 1.2). Так как в этом случае система электродов представляет для источника импульсов низкоомную нагрузку, то формирование на породоразрушающем инструменте импульсов напряжения с требуемыми параметрами представляет определенную техническую проблему /11/.

Можно предположить какие факторы способствуют достижению максимального технологического эффекта - это условия для опережающего хода функции E(t) в твердом теле у потенциального электрода и торможения разрядного процесса у другого электрода. Решающее значение имеет выравнивание электрического поля в разрядном промежутке за счет внедрения объемного заряда и выноса на электроды потенциала "земли" при их заземлении. Чем раньше и эффективнее происходит внедрение разряда у потенциального электрода и раньше завершается формирование канала сквозного пробоя, тем меньшее развитие получает процесс у заземленного электрода, вследствие чего выше технологический эффект. В отношении этого условия вариант с положительной полярностью импульса (рисЛЛОа) предпочтительней, так как разрядный процесс у потенциального электрода начинается раньше, вынос потенциала на головку "кистевого" разряда приводит к резкому скачку напряженности поля в твердом теле и началу в нем разрядного процесса. Наоборот, внедрение объемного заряда в жидкость и на поверхность образца при отрицательной полярности импульса (рис.1 ЛОгДе) приводит к особенно значительному выравниванию электрического поля, снижению напряженности поля в твердом теле и сдерживанию развития разряда в нем.

где напряжение начала разряда (Д, и средняя скорость разряда Vv однозначно связываются с крутизной фронта импульса напряжения. Важным достоинством данной методики, в отличие от использования соотношений типа (1.9), является то, что аналитическое выражение с определенными допущениями описывает реальный физический процесс и имеется физическая основа для дальнейших уточняющих корректив. В частности, напряжение начала разряда может быть выражено через геометрию электрода или радиус головки лидера и критериальные параметры начала прогрессирующей ионизации, а скорость разряда может быть поставлена в зависимость от градиента напряженности поля в разрядном промежутке. Порядок рассчитанных с использованием такого подхода величин скоростей разряда для ряда горных породах соответствует по порядку величин экспериментально определяемым значениям скоростей в прозрачных твердых диэлектриках в примерно таких же условиях пробоя.

Вольт-секундные характеристики пробоя в параллельной системе сред "горная порода-технологическая среда" в условиях ЭЙ аналогичны таковым для стандартных условий пробоя каждой среды в отдельности. Электрическая прочность системы сред является промежуточной между прочностями отдельных сред и аналогично им описывается вероятностной функцией *?(U)' с нормальным распределением по Гауссу. Следует лишь учитывать комбинированный характер пробоя, общее увеличение длины канала разряда и факторы, связанные с влиянием формы электродов. В оптимальных условиях воздействия, когда вероятность пробоя твердого тела достигает максимума и становится наибольшей длина канала разряда, напряжение пробоя "системы" приближается к напряжению пробоя твердого тела в эквивалентном разрядном промежутке ls (ls =41/п) с подобной геометрией поля.

Трудоемкость оптимизационных исследований по описанной выше схеме вынуждает исследователей при оценке разрушаемости различных горных пород ограничиваться менее сложными схемами - определением энергоемкости разрушения в одном фиксированном разрядном промежутке в стандартной электродной конструкции. Чем ближе к данной методике проводимые оптимизационные исследования, тем более их результаты соответствуют прогнозируемой зависимости энергоемкости

После зарядки емкостных накопителей они подключаются к разрядному промежутку с целью формирования в толще частиц дробимого продукта канала пробоя. Здесь имеют место большие непроизводительные затраты энергии. В большинстве случаев технологически приемлемой средой в рабочей разрядной камере является техническая вода, имеющая относительно высокую электрическую проводимость (~Ю'3-10'2 Ом-см). В такой среде существенное значение имеет растекание импульсных токов как с электродов, так и с поверхности плазменных образований, формируемых в разрядном промежутке в процессе пробоя. Это приводит к значительным потерям энергии в разрядном промежутке на стадии формирования канала пробоя и локально меняет свойства и характеристики жидкости (температуру, проводимость и др.), вплоть до ее фазовых превращений /11/. Величина предпробивных потерь (энергия формирования фронта импульса напряжения) может быть рассчитана по строгим соотношениям для принятой схемы замещения контура генератора (например, в /11/ для C-L-R=C или C-L-R) или оценена в приближениях (по уровню амплитуды напряжения U,j, и времени фронта t
если принимать U(t) = (ифлф)1, где R - эквивалентное сопротивление жидкости в разрядном промежутке

Важным, но трудоемким этапом разработки новых транспортных средств является экспериментальное исследование моделей разрабатываемых конструкций. Оно проводится с целью измерения различных параметров движения, а также сил и моментов, воздействующих на движущуюся модель. Одним из путей повышения эффективности подобных исследований является автоматизация измерений с использованием информационно-измерительных систем (ИИС).

В большинстве разрабатываемых конструкций ТЭП и ядерных установок имеются перегрузки и вибрации. Многие детали ядерных реакторов и ТЭП свариваются и имеют сложную форму. Поэтому полуфабрикаты, из которых они изготавливаются, должны обладать достаточно большим запасом пластичности при комнатной температуре, а сварные швы на деталях не должны растрескиваться. По этим причинам переход молибдена с понижением температуры из пластичного в хрупкое состояние оказался серьезным препятствием для широкого использования этого металла в ядерных энергетических установках.

Помещенный в данной книге материал позволяет производить расчеты существующих и разрабатываемых конструкций обмуровок.

Во Франции проведены обширные исследования промежуточных теплообменников мощных АЭС [16]. На рис. 3.31 можно проследить эволюцию размеров вновь разрабатываемых конструкций теплообменников. Новые теплообменники мощных АЭС имеют тенденцию к уменьшению отношения длины теплообменника к его диаметру.

Должностные обязанности. Руководит созданием новых и модернизацией конструкций изделий (комплексов, машин, аппаратов, приборов, механизмов) действующего производства, обеспечивая им высокий технический уровень, соответствие современным достижениям науки и техники, требованиям технической эстетики и наиболее экономичной технологии производства. Принимает меры по ускорению освоения в производстве перспективных конструкторских разработок, новейших материалов, широкому внедрению научно-технических достижений. Организует разработку проектов новых опытных и промышленных установок, нестандартного оборудования и приспособлений в связи с реконструкцией объектов, автоматизацией производства и механизацией трудоемких процессов. Проводит работу по повышению уровня стандартизации и унификации разрабатываемых конструкций изделий. Обеспечивает соответствие новых и модернизированных конструкций техническим заданиям, стандартам, требованиям научной организации труда, нормам техники безопасности. Руководит подготовкой технико-экономических обоснований эффективности новых конструкторских разработок, их преимуществ по сравнению с ранее изготовлявшимися. Организует разработку перспективных и годовых планов внедрения новой техники, конструкторской подготовки производства исследовательских и опытно-конструкторских работ, контролирует их выполнение. Обеспечивает внедрение систем автоматизированного проектирования, своевременное составление, согласование и утверждение чертежей и другой документации, разрабатываемой конструкторскими подразделениями. Совместно с заказчиками осуществляет разработку технических заданий на проектирование, обеспечивает защиту в установленном порядке разработанных эскизных, технических и рабочих проектов, согла-

Должностные обязанности. Разрабатывает эскизные, технические и рабочие проекты особо сложных, сложных и средней сложности изделий, используя средства автоматизации проектирования, обеспечивает при этом соответствие разрабатываемых конструкций техническим заданиям, стандартам, нормам техники безопасности, требованиям наиболее экономичной технологии производства, а также использование в них стандартизированных и уни-

водства, производительности труда, снижению себестоимости, улучшению качества и увеличению выпуска продукции, обеспечению благоприятных условий труда и его безопасности. Изучает производственные процессы с целью определения участков, основных и вспомогательных работ и операций, подлежащих механизации и автоматизации, проводит патентные исследования и определяет показатели технического уровня проектируемых объектов техники и технологии. Участвует в составлении перспективных и годовых планов механизации и автоматизации производственных процессов, трудоемких ручных работ, подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузоч-ных и складских операций, в подготовке мероприятий по реконструкции и техническому перевооружению предприятия, сокращению затрат тяжелого ручного труда. Подготавливает технические задания на создание средств механизации и автоматизации и технико-экономические обоснования разрабатываемых конструкций. Готовит материалы для заключения договоров со специализированными организациями на проведение исследовательских, проектных и опытно-конструкторских работ, а также изготовление и ремонт средств механизации и автоматизации, разрабатывает и согласовывает графики выполнения работ, обеспечивает необходимыми техническими данными и материалами. /Участвует в рассмотрении эскизных и технических проектов, рабочих чертежей, разрабатываемых по заказам предприятия, а также в работах по монтажу, испытаниям, наладке и сдаче в эксплуатацию средств механизации и автоматизации, осуществляет контроль за правильным ведением их. Выполняет расчеты эффективности мероприятий по механизации и автоматизации производства, составляет заявки на необходимое оборудование. Участвует в рассмотрении конструкторской документации, связанной с проектированием средств механизации и автоматизации производства вновь строящихся объектов, в разработке более совершенных конструкций защитно-оградительной техники и герметизации вредных процессов производства. Анализирует эффективность применяемых средств механизации и автоматизации, показатели их использования, подготавливает предложения по устранению выявленных недостатков, изменению конструкций или отдельных сборочных единиц на более совершенные. Принимает меры пр обеспечению' надежности и бесперебойной работы средств механизации

Расчеты целесообразно проводить не только для вновь разрабатываемых конструкций, но также и для проверки работающих сепараторов с целью выявления возможности улучшения отдельных показателей работы котла — повышение его производительности, экономичности и надежности эксплуатации.

Радиально-плунжерная машина применяется в основном в стационарных приводах. Учитывая это, в основу разрабатываемых конструкций был положен принцип аксиально-плунжерного насоса с пространственной кинематикой.

Для определения нагрузок принимается расчетная схема агрегата, выбор которой предполагает определенный теоретический метод решения. Для некоторых конструкций нагрузки устанавливаются по статистическим данным, при достаточном объеме которых оценивается также и вероятность их реализации. Для вновь разрабатываемых конструкций, когда данные по разбросам воздействующих на них сил отсутствуют, расчет проводится в запас прочности по максимальным значениям силовых факторов.

Неравноценность различных групп можно показать на следующих примерах. Уровень несущей способности оболочек зависит от технологии и качества изготовления и индивидуальных особенностей конструкции. Поэтому условия выполнения моделей, как бы они не были приближены к натуре по жесткости и уровню действующих напряжений, могут отличаться от натурных образцов в ту или другую сторону (рис. 14). Как показывает сравнение экспериментальных данных вновь разрабатываемых конструкций, изготовленных и испытанных на этапе отработки и результатов периодических испытаний узлов серийного изготовления, уровень несущей способности последних оказывается несколько выше.

Третий этап — формирование модели (либо совокупности моделей) взаимодействия разрабатываемой конструкции и внешней среды, т. е. модели функционирования, построенной для всех этапов жизненного цикла изделия с учетом зависимостей, отража-)ощих реальные физические процессы и трансформации объекта проектирования в процессе эксплуатации. Основная цель этого этапа — исследование моделей функционирования по всем параметрам, определяющим качество искомого технического решения. Именно на этом этапе разработки целесообразно привлечь методы оптимизации с целью выявления наилучшего варианта конструкции. Наиболее существенные принципиальные трудности, возникающие при реализации решения: многокритериальная природа задачи; необходимость учета большого числа факторов; многообразие критериев условной оптимизации; отсутствие простых и достаточно отработанных способов вычисления условных функционалов, задания конструктивных и технологических ограничений при моделировании реальных физических процессов и др. В связи с этим многовариантное исследование прочности конструкций на основании анализа моделей функционирования для получения рациональных, надежных и всесторонне обоснованных конструкторских решений следует признать более целесообразным, чем глобальная оптимизация разрабатываемых конструкций (что, конечно, не исключает возможности локального использования методов оптимизации конструкций на отдельных этапах пр оекти р ова н и я).