Автоматизированное изготовление криволинейных волноводов
Проблема качественного гиба труб без возникновения потери устойчивости стенок в виде «гофр» и с минимальными отклонениями формы и размеров сечения является актуальной во всем мире и обычно решается простым увеличением радиусов гиба и толщины стенки. Данная проблема является еще более значимой для космической техники применительно к тонкостенным волноводам космических аппаратов, которые имеют прямоугольную форму поперечного сечения и для снижения массогабаритных параметров требуется выполнять гиб с минимально возможным радиусом кривизны.
Проект «Расчетно-аналитическое сопровождение процесса автоматизированного изготовления криволинейных волноводов для антенно-фидерных устройств космических аппаратов связи», выполненный авторским коллективом кафедры прикладной механики: Кудрявцев И.В., Колотов А.В., Митяев А.Е. и др. в рамках конкурса прикладных научных исследований в интересах первого климатического научно-образовательного центра мирового уровня «Енисейская Сибирь» направлен на разработку математических моделей, методов расчета и программы на их основе, которые позволят управлять напряженно-деформированным состоянием волноводов в процессе их пластического гиба на автоматизированном трубогибочном станке и обосновывать требования к технологическим режимам, материалам и оснастке для получения качественного изделия. Это позволит перейти от неэффективного способа гибки в штампах к современному способу автоматизированной гибки намоткой, что позволит снизить трудоемкость процесса гиба, снизит радиусы гиба и, следовательно, массогабаритные параметры волноводов, улучшит их радиотехнические характеристики за счет устранения соединительных муфт и фланцев.
В результате исследования разработаны математические модели и методы расчета, которые позволяют оценивать и управлять НДС волноводов в процессе пластического гиба на трубогибочном станке и обеспечивать выполнение условий прочности, ограничения утонения наружной и утолщения внутренней стенок сечения, а также устойчивости внутренней стенки для исключения появления брака в виде «гофры». Это позволяет выполнять гибы волноводов с минимальными радиусами гиба и малой толщиной стенки. На основе разработанных методов построены алгоритмы расчета и создана программа расчетно-аналитического сопровождения процесса автоматизированного изготовления криволинейных волноводов применительно к трубогибочному станку «DYNOBEND». Предложен новый тип оснастки, которая, в отличие от существующей, ограничивает деформацию сечения волновода по всем направлениям за счет рассчитанных в программе значений деформаций стенок в процессе пластического гиба, что не позволяет образовываться нежелательным прогибам стенок и другим дефектам.
В целом, это позволяет значительно улучшить технологию изготовления и получить высокое качество волноводов космических аппаратов связи, изготавливаемых на АО «Решетнев» г.Железногорск Красноярского края, который производит 2/3 всех спутников в России, а также обеспечить его конкурентоспособность на мировом рынке космических услуг.
Результаты исследования могут быть использованы для расчетно-аналитического сопровождения процесса изготовления криволинейных труб с различной формой поперечного сечения любых размеров и назначения, обеспечивая качество при минимально возможных радиусах гиба применительно к другим конструкциям, используемых в машиностроении: авиастроение, автомобилестроение и др.