Анотація до роботи:

Мєшков С.М. Розвиток методу та вдосконалення пристроїв теплового контролю та діагностики об’єктів циліндричної форми. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.

Дисертація присвячена розробці методик і пристроїв теплового контролю та діагностики об’єктів циліндричної форми (ОЦФ). Для вирішення поставленої задачі була побудована універсальна теплофізична модель, яка проаналізована розробленою програмою „Cylinder”. Показано, що неврахування циліндричної форми об’єкта може привести до помилки у 50% і більше. Розроблено методику і програму „Heat Form” розрахунку смугових та площадкових нагрівачів для ОЦФ. Розроблені принципи побудови реєструючих пристроїв (радіометрів) на підставі системного підходу та експертних оцінок. Для радіометру ИИ – 30А розроблена функція перетворювання, на підставі якої виявлений характер впливу температури середовища на результати контролю. Розроблені методики та пристрої для теплового контролю сосудів Дьюара, теплообмінних апаратів космічної техніки, теплозахисних покриттів. Розроблена методика та прилад ИИ – 21П для теплової діагностики погружних насосів. Розроблені методика та стенд тепловізійного контролю ОЦФ з сотовим покриттям для авіаційних двигунів. Застосування розроблених методик та пристроів дозволяє суттєво підвищити чутливість ТНК ОЦФ (до 75% в залежно від задачі, яка вирішується), та достовірність результатів контролю (на 20% і більше).

У результаті дослідження шляхів підвищення чутливості і достовірності теплового неруйнівного контролю об'єктів циліндричної форми одержані такі результати:

1. Для досягнення поставленої задачі розроблено системний підхід, що складається з теплофізичного аналізу об'єкта контролю з дефектами, визначення на його основі вимог до методики та апаратури контролю, розробки нагрівача та принципів побудови реєстраційного пристрою (радіометру), що відповідають зазначеним вимогам.

Застосування розробленого підходу дає змогу суттєво підвищити як чутливість ТНК ОЦФ (до 75% залежно від задачі, що вирішується), так і достовірність результатів контролю (на 20% і більше).

2. На основі розробленої теплофізичної моделі процесів ТНК ОЦФ установлені закономірності, характер яких:

– величина сигналу від дефекту DТ суттєво залежить від глибини залягання дефекту h (розглядається схема однобічного контролю) і у певному ступені – від його поперечного розміру L (при L h);

– існують оптимальні значення параметрів режиму контролю – час нагріву (t_Н) і час запізнення (t_З), за яких сигнал від заданого дефекту (DТ) максимальний.

3. У кількісному відношенні закономірності ТНК ОЦФ відрізняються від аналогічних, що характерні для об'єктів прямокутної форми (типа пластини), при чому тим суттєвіше, чим більша кривизна об'єкта. Зокрема, це – розрахункове значення величини сигналу від дефекту (DТ), а також – оптимальні значення режиму контролю (t_Н,t_З).

4. Розроблений для проведення моделювання інструмент (у вигляді комп'ютерної програми "Cylinder", що реалізує кількісне рішення прямої задачі нестаціонарної теплопровідності в неоднорідних структурах), може бути використаний на практиці для оцінки можливості застосування теплового методу до нових класів об'єктів, для визначення вимог до методики та апаратури контролю.

5. Проаналізовано шляхи забезпечення рівномірності нагріву поверхні об'єкта контролю при використанні нагрівачів випромінювального типу різної форми. Для проведення аналізу розроблено методику розрахунку розподілу щільності потоку енергії, що враховує циліндричну форму об'єкта. Розрахунковим шляхом на основі розробленої програми «Heat Form» проведено порівняння за рівномірністю нагріву випромінювачів різної форми (площадкового, смугового та точкового). Показано, що оптимальним з точки зору підвищення чутливості контролю є смуговий випромінювач.

6. На основі комплексного підходу, теорії проектування та експертних оцінок запропоновано принципи побудови радіометрів для теплового контролю ОЦФ, які включають вибір структурної схеми, мінімізацію габаритів оптичного блоку на основі системи алгебраїчних рівнянь, складання функції перетворення, за якою оцінюють вплив довкілля на показання радіометрів. Запропоновані принципи були використані при проектуванні радіометрів ИИ – 30А, ИИ – 40А, ИИ – 21П, які впроваджено у виробництво.

7. Розроблені принципи побудови методик і засобів теплового контролю ОЦФ реалізовано при рішенні таких виробничих задач:

– оцінка якості вакуумно-порошкової теплоізоляції в посудинах Дьюара за спеціально введеним інтегральним критерієм (розроблено методику та автоматизований випробувальний стенд конвеєрного типу), запропонована методика дала змогу підвищити достовірність контролю на 20%, а продуктивність праці – у 10 разів;

– виявлення дефектів у каналах охолодження ракетних двигунів (розроблено портативний радіометр ИИ-30А);

– виявлення локальних відшарувань теплозахисних покриттів (розроблено методику і радіометр ИИ-40А), виявлені відхилені теплового опору становили DR/R 1,5 %;

– виявлення механічних дефектів і дефектів електроізоляції в погружних електродвигунах без виводу їх із експлуатації (розроблено методику та радіометр ИИ-21П), випущено партію з 12 приладів;

– виявлення дефектів типу відшарування в теплозахисних і сотових покриттях вузлів авіадвигунів (запропоновано методику та виготовлено макет випробувального стенду).

Публікації автора:

1. Стороженко В.А., Мешков С.Н., Денисов С.С. Бесконтактный контроль тепловых режимов погружных электродвигателей// Дефектоскопия. – 1985. – № 10. – С. 86-87.

Здобувачем розроблений радіометр ИИ – 21П для теплового контролю занурювальних електродвигунів ПЕД, проведені промислові випробування.

2. Стороженко В.А.,Мешков С.Н., Денисов С.С., Чижов В.Н. Комплект измерительной аппаратуры для ТНК//Дефектоскопия.–1989.– № 3.–С.94-96.

Здобувачем розроблений стенд та методики визначення параметрів радіометрів.

3. Стороженко В.А., Денисов С.С., Мешков С.Н., Чижов В.Н., Галкин А.В., Пискунова Л.Е. Радиометр для теплового контроля с улучшенными эксплуатационными характеристиками// Дефектоскопия.–1989.– № 4. –С.85-86.

Здобувачем розроблена схема і конструкція радіометра ИИ – 40А для теплового контролю теплозахисних покриттів.

4. Стороженко В.А., Мешков С.Н. Маслова В.О. Приборы и способы контроля качества изделий космической техники// Радиотехника. – Харьков: ХТУРЭ. – 1997. – № 103. – С.9-15.

Здобувачем розроблена методика тепловізійного контролю виробів із сотами для космічних апаратів.

5. Стороженко В.А., Мешков С.Н., Маслова В.О. Применение температурной диагностики в двигателестроении// Труды Второго конгресса двигателестроителей Украины с иностранным участием. – Киев. – Харьков. – 1997. – С. 249-251.

Здобувачем розроблені радіометри для температурної діагностики двигунів.

6. Мельник С.И., Мешков С.Н., Маслова В.А., Орел Р.П. Тепловой неразрушающий контроль композиционных структур и тепловая диагностика//Сб. научных трудов Международной научно – технической конференции "Современные проборы, материалы и технологии для технической диагностики и неразрушающего контроля промышленного оборудования". – Харьков. –1998. – С. 232-234.

Здобувачем проведені експериментальні випробування композиційних матеріалів та виробів з них.

7. Мешков С.Н., Гаптракипов А.А. Комплексный подход к проведению активного теплового неразрушающего контроля (АТНК) композиционных материалов// Сборник научных трудов по материалам 5-й Международной конференции "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". (Новые информационные технологии"). Харьков. – 1999. – С.245 - 247.

Здобувачем розроблена методика та проведені експериментальні дослідження виробів із склопластиків.

8. Стороженко В.А., Мешков С.Н., Гаптракипов А.А. Оптимизация решения производственной задачи теплового неразрушающего контроля// Материалы конференции. Третья Украинская научно – техническая конференция "Неруйнівний контроль та технічна діагностика 2000". – Днепропетровск. – 2000. – С.240-243.

Здобувачем поставлена виробнича задача ТНК і алгоритм її вирішення.

9. Мешков С.Н., Мельник С.И. О задаче оптимизации теплового неразрушающего контроля (АТНК) промышленной продукции// Радиоэлектроника и информатика. – Харків: ХНУРЕ, – 2001. – №2. – С. 93-97.

Здобувачем сформульовані особливості оптимізації засобів ТНК.

10. Мешков С.Н. Исследование влияния условий проведения теплового контроля на точность показаний ИК-радиометра // Радиотехника. – Харьков: ХНУРЭ. – 2001. – №120. – С.149-154.

Здобувачем розроблена функція перетворювання радіометра ИИ – 21П і досліджено вплив зовнішніх умов на точність результатів ТНК.

11. Мешков С.Н., Мельник С.И. Тепловой контроль и диагностика объектов с поверхностью тел вращения // Збірник наукових праць „Фізичні методи та засоби контролю середовища, матеріалів та виробів” (Леотест 2002). – Київ - Львів. – 2002. – С.169 - 171.

Здобувачем поставлена задача теплового контролю об’єктів циліндричної форми і шляхи її вирішення.

12. Стороженко В.А., Мешков С.Н., Гаптракипов А.А. Расчет оптимальных конструкционных параметров источников теплового возбуждения для активного теплового неразрушающего контроля // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. – 2002.–№4.– С.40-41.

Здобувачем розроблена методика розрахунку щільності теплового потоку, яка формується площадним джерелом теплового збудження на поверхні об’єкту контролю.

13. Мешков С.Н., Гаптракипов А.А. Расчет и моделирование тепловых полей, создаваемых нагревателями для активного теплового неразрушающего контроля // Радиотехника.– Харьков: ХНУРЭ. – 2002. – № 129.– С.173-178.

Здобувачем розроблені методики розрахунків щільності теплових потоків, які формуються джерелами теплового збудження різних типів на поверхні об’єктів циліндричної форми.

14. Стороженко В.А., Мельник С.И., Мешков С.Н. Тепловая дефектоскопия теплозащитных покрытий узлов авиадвигателей// Материалы конференции. 4- я Национальная научно – техническая конференция –выставка НКТД – 2003 «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». – Киев. – 2003. – С. 344-349.

Здобувачем розроблений стенд і методика теплової дефектоскопії теплозахисних покриттів елементів авіаційних двигунів, проведені експериментальні дослідження.