Исследование вибрационных характеристик оптически прозрачных деталей с применением метода конечных элементов и цифровой спекл-интерферометрии


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен экспериментальный способ исследования собственных форм колебаний рабочих поверхностей крупногабаритных оптически-прозрачных деталей, используемых в изображающих и интерференционных системах, входящих в состав оптико-электронных измерительных комплексов. На основе помехоустойчивого спекл-интерферометра разработана оптическая система, обеспечивающая регистрацию полей нормальной составляющей вектора вибросмещения плоской оптической поверхности, на которую нанесено диффузно-рассеивающее покрытие. Определено оптимальное пропускание покрытия для получения контрастных спекл-интерферограмм. Исследованы формы колебаний плоского диффузно-рассеивающего элемента, входящего в состав цифрового спекл-интерферометра, с целью верификации результатов численного моделирования его колебаний на резонансных частотах. Выявлены рассогласования экспериментальных и расчётных результатов в пределах 5…7% для собственных форм колебаний, зарегистрированных в диапазоне от 0 до 900 Гц.

Об авторах

А. В. Ивченко

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: fgrt@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2228-0835

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий производства двигателей

Россия

А. И. Жужукин

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: cntkknio@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-0005-0135

кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИИ-201

Россия

Р. Н. Сергеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: romansr@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7157-316X

инженер НИИ-201

Россия

А. И. Сафин

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: safin.ai@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0003-0936-4364

кандидат технических наук, доцент кафедры автоматических систем энергетических установок

Россия

Список литературы

  1. Золотов А.А., Титов М.И. Обеспечение надёжности транспортных аппаратов космических систем. М.: Машиностроение, 1988. 215 с.
  2. Гишваров А.С. Совмещённые ресурсные испытания технических систем. Уфа: АН РБ, Гилем, 2002. 268 с.
  3. Кузнецов Н.Д., Цейтлин В.И., Волков В.И. Технологические методы повышения надёжности: справочник. М.: Машиностроение, 1993. 304 с.
  4. Федорченко Д.Г., Кочеров Е.П. Прочностная доводка и устранение основных дефектов ГТД. Самара: Издатель Исакова Т.С. (БИЮР), 2022. 431 с.
  5. Форрест П. Усталость металла. М.: Машиностроение, 1968. 352 с.
  6. Крюков С.В. Вибродиагностика технического состояния деталей ГТД на основе исследования их собственных форм колебаний. Дис. … канд. техн. наук. Рыбинск, 2007, 164 с.
  7. Бабаев А.А. Амортизация, демпфирование и стабилизация бортовых оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1984. 232 с.
  8. Телепнев П.П., Кузнецов Д.А., Герасимчук В.В., Ефанов В.В. Обоснование требований к проектным параметрам элементов конструкции космического аппарата на основе динамического анализа переходных процессов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2023. № 2 (60). С. 13-20. doi: 10.26162/LS.2023.60.2.002
  9. Xing W., Tuo W., Li X., Wang T., Yang C. Micro-vibration suppression and compensation techniques for in-orbit satellite: A review // Chinese Journal of Aeronautics. 2024. V. 37, Iss. 9. doi: 10.1016/j.cja.2024.05.036
  10. Haghshenas J. Vibration effects on remote sensing satellite images // Advances in Aircraft and Spacecraft Science. 2017. V. 4, Iss. 5. P. 543-553. doi: 10.12989/aas.2017.4.5.543
  11. Qin C., Xu Z., Xia M., He S., Zhang J. Design and optimization of the micro-vibration isolation system for large space telescope // Journal of Sound and Vibration. 2020. V. 482. doi: 10.1016/j.jsv.2020.115461
  12. Телепнев П.П., Жиряков А.В., Герасимчук В.В. Проектный расчёт уровня вибронагруженности элементов конструкций КА методом динамического анализа // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2020. № 1 (47). С. 13-18. doi: 10.26162/LS.2020.47.1.002
  13. Zhang Y., Sheng C., Hu Q., Li M., Guo Z., Qi R. Dynamic analysis and control application of vibration isolation system with magnetic suspension on satellites // Aerospace Science and Technology. 2018. V. 75. P. 99-114. doi: 10.1016/j.ast.2017.12.041
  14. Телепнев П.П., Кузнецов Д.А. Методы виброзащиты прецизионных космических аппаратов. Химки: Издатель АО «НПО Лавочкина», 2019. 263 с.
  15. Справочник конструктора оптико-механических приборов / под ред. М.Я. Кругера, В.А. Панова. Л.: Машиностроение, 1967. 760 с.
  16. Malacara D., Malacara Z. Handbook of optical design. New York: Marcel Dekker, 2004. 522 p.
  17. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская Г.В. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 339 c.
  18. Ryaboy V.M. Vibration control for optomechanical systems. Singapore: World Scientific, 2021. 280 p.
  19. Справочник технолога-оптика / под ред. М.А. Окатова. СПб: Политехника, 2004. 679 с.
  20. Gerhard C. Optics manufacturing. Components and systems. New-York: CRC Press, 2018. 309 p.
  21. Ghareab D., Ibrahim A. Optical metrology with interferometry. Newcastle upon Tyne: Cambridge Scholars Publ., 2019. 312 p.
  22. Гужов В.И., Ильиных С.П. Компьютерная интерферометрия: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 252 c.
  23. Франсон М. Оптика спеклов. М.: Мир, 1980. 171 с.
  24. Ivchenko A.V., Zhuzhukin A.I. The system development for digital recording of speckle-interferograms of an oscillating object without vibration isolation // Proceedings of the International Conference on Dynamics and Vibroacoustics of Machines, DVM 2020 (September, 16-18, 2020, Samara, Russia). doi: 10.1109/dvm49764.2020.9243896
  25. Ivchenko A.V., Safin A.I. The technique improvement for GTE-wheel oscillation recording by the noise-proof digital speckle pattern interferometer // Proceedings of the International Conference on Dynamics and Vibroacoustics of Machines, DVM 2022 (September, 21-23, 2022, Samara, Russia). doi: 10.1109/dvm55487.2022.9930910
  26. Жужукин А.И., Непеин К.Г. Спекл-интерферометрическая установка для исследования частот и форм колебаний рабочих колёс турбомашин // Инженерный журнал: наука и инновации. 2022. № 4 (124). doi: 10.18698/2308-6033-2022-4-2169
  27. Жужукин А.И. Устройство для исследования форм колебаний: патент РФ № 71429; опубл. 10.03.2008; бюл. № 7.
  28. Ивченко А.В., Сафин А.И. Исследование влияния широкополосных механических возмущений на качество записи интерферограмм колебаний рабочего колеса ГТД при использовании цифрового спекл-интерферометра панорамного типа // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2024. Т. 23, № 1. С. 160-176. doi: 10.18287/2541-7533-2024-23-1-160-176.
  29. Журавлев О.А., Шапошников Ю.Н., Щеглов Ю.Д., Комаров С.Ю. Применение методов голографической и спекл-интерферометрии для исследования вибрации и шума механических конструкций. Самара: Изд-во СГАУ, 2005. 193 с.
  30. Jones R., Wykes C. Holographic and speckle interferometry. A discussion of the theory, practice and application of the techniques. Cambridge: Cambridge University Press, 1983. 330 p.
  31. Клименко И.С. Голография сфокусированных изображений и спекл-интерферометрия. М.: Наука, 1985. 222 с.
  32. Brock J.R. A note on the Beer-Lambert law // Analytica Chimica Acta. 1962. V. 27. P. 95-97. doi: 10.1016/S0003-2670(00)88457-3
  33. Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде FemapwithNXNastran. М.: ДМК Пресс, 2013. 784 с.
  34. Негматов С.С., Пак И.И. Демпфирующие свойства полимерных материалов и покрытий на их основе. Обзор. Ташкент: УзНИНТИ, 1974. 26 с.
  35. Францевич И.Н., Воронов Ф.Ф., Бакута С.А. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов. Справочник. Киев: Наукова Думка, 1982. 287 с.
  36. Головкин С.А., Пушкар А., Левин Д.М. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов. М.: Металлургия, 1987. 191 с.
  37. Shakhmatov E.V., Zhuravlev O.A., Sergeev R.N., Safin A.I. Development and application of mobile digital speckle interferometer for vibrometer model sample honeycomb // Procedia Engineering. 2015. V. 106. P. 247-252. doi: 10.1016/j.proeng.2015.06.031
  38. Moeller K.D. Optics. Learning by computing, with examples using MathCad®, Matlab®, Mathematica®, and Maple®. New York: Springer-Verlag, 2007. 455 p. doi: 10.1007/978-0-387-69492-4
  39. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск: Наука и техника, 1969. 592 с.
  40. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.
  41. Chicharro J.M., Bayon A., Salazar F. Measurement of damping in magnetic materials by optical heterodyne interferometry // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. V. 268, Iss. 3. Р. 348-356. doi: 10.1016/s0304-8853(03)00546-8
  42. Handbook of plastic optics / ed. by S. Bäumer. Darmstadt: Wiley, 2006. 199 р.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».