Измеритель моментов инерции роторов-маховиков

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

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».