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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).