Проблемы машиностроения

Разработан и прошел квалификационные испытания электроракетный двигатель (ЭРД) холловского типа малой мощности КМ-45. Двигатель предназначен для использования в составе двигательных установок малых геостационарных космических аппаратов и расчитан на работу в диапазоне мощности 200- 400 Вт. Создан и введен в эксплуатацию стенд для испытаний мощных ЭРД. Вакуумная камера объемом 90 м³имеет диаметр 3,8 м и длину 8 м. Данный стенд, являясь одним из крупнейших специализированных стендов в Европе, существенно расширяет возможности по созданию и отработке мощных ЭРД для перспективных космических аппаратов. (ФГУП Центр им. Келдыша)

Разработан экспериментальный образец мощного стационарного двигателя (СПД-140) для решения транспортных задач в дальнем космосе. Разработана методика и проведены его ускоренные ресурсные испытания, показавшие возможность достижения ресурса до 10 тысяч часов. (НИИПМЭ МАИ)

Предложена методика оценки (нормирования) безопасности космической техники и космических полетов, а также разработаны основы методологии формирования космических экипажей МКС с позиции минимизации риска. Результаты решения этих задач найдут непосредственное применение при разработке Технических регламентов. (ЦНИИМАШ)

Сформулирован технический облик целевой аппаратуры автоматической межпланетной станции, предназначенной для исследования естественных спутников дальних планет Солнечной системы. Предложены и обоснованы пути решения технических проблем реализации проекта “Автоматическая межпланетная станция”. (ЦНИИМАШ, ФГУП Центр им. Келдыша)

Разработана установка для испытаний подшипников на холодном газообразном азоте и жидком водороде. Выполняемые работы позволят создать типовую конструкцию высокоскоростных шарикоподшипников для турбонасосных агрегатов перспективных ЖРД, в том числе кислородно-водородных ЖРД верхних ступеней и разгонных блоков, ЯРД и энергетических установок КА многоразового применения и длительного ресурса. (ФГУП КБ Химавтоматики)

Разработана компьютерная модель ЖРД, предназначенная для анализа вибраций и динамической прочности элементов конструкции двигателей при различных видах транспортирования (автомобильный транспорт, железная дорога) и эксплуатации. Проведен анализ вынужденных колебаний элементов двигателя, определены их динамическая напряженность и долговечность при воздействии вибрации. (ФГУП КБ Химавтоматики, ИМАШ РАН)

Разработаны методы и средства дистанционного оптико-электронного контроля чистоты сжатого воздуха, используемого в стартовых ракетно-космических комплексах, обеспечивающего повышение надежности и безопасности функционирования бортовой аппаратуры космических аппаратов. Полученные технические характеристики средств контроля значительно превосходят данные отечественных и зарубежных аналогов, защищены патентом РФ и готовы к практическому использованию на стартовых комплексах. (ФГУП КБОМ)

Создан автономный необитаемый подводный аппарат для поиска и обследования полей сульфидных корок в районах с глубинами до 6000 метров. Разработаны программные средства системы управления аппаратом для работы в условиях сложного рельефа дна. (ИПМТ ДВО РАН, Институт автоматики КНР)

Разработан и испытан морской акустический томограф, позволяющий визуализировать горизонтальный разрез морского дна на заданной глубине. (ИПМТ ДВО РАН)

Разработан метод исследования релейных автоколебательных воздушно-динамических рулевых приводов, включающий определение условий возникновения автоколебаний, их параметров и критерий устойчивости. Исследованы особенности динамики приводов с цифровым управлением. (ГУП “КБ приборостроения”, ТГУ)

Экспериментально и теоретически обоснована возможность использования явления вибрационной инжекции газа в жидкость, открытое в ИПМАШ РАН и НПК “Механобр-техника” в 2000 г., для создания новых высокоэффективных вибрационных грохотов и флотационных машин. Это явление, состоит в интенсивном засасывании воздуха в вибрирующий сосуд с жидкостью через отверстия в его нижней части. (ИПМАШ РАН, НПК “Механобр-техника”)

Создан экспериментальный образец технологического СО₂- лазера диффузионного типа с ВЧ - накачкой мощностью 300 Вт. Разработана технология использования катализатора в высокочастотном разряде с целью получения большего КПД. Работа направлена на создание надежных, экономичных и компактных технологических лазеров для резки неметаллических материалов и тонких листовых металлов. (ИПМех РАН)

В результате экспериментальных исследований и компьютерного моделирования предложен способ движения пушпульных микросхем с электромагнитными движителями, состоящий в формировании частотно-управляемого движения в ограниченных пространствах (трубках, щелях), поверхности которых обладают минимальным трением. Экспериментально установлена возможность движения таких систем внутри наклонно и вертикально расположенных трубок малых диаметров с различными радиусами кривизны. (ИПМех РАН)

Разработана, изготовлена и испытана опытная партия композитных охладителей силовых полупроводниковых приборов (СПП) с надежным эффективным термоэластичным контактом на границе металл-керамика. Испытания подтвердили их надежность и высокую эффективность на всех режимах эксплуатации СПП. На основе разработок могут быть созданы керамические молекулярные мембраны для разделения высокотемпературных смесей СО и Н₂в топливных системах с использованием топливных элементов на основе твердо полимерных электролитов, микроГТД и гибридных двигателях. (НИЦ “Тепловые керамические двигатели”)

Исследовано формирование электроизоляционных керамических покрытий детонационным способом. За счет оптимизации напыления улучшена электрическая прочность “тонких” покрытий на 20-30%, а “толстых” в несколько раз. Разработана программа компьютерного управления процессом детонационной обработки. Выполнена надежная электроизоляция элементов электрофизических установок, работающих при напряжениях до 5 кВ в условиях повышенной радиации. (ИГиЛ СО РАН)

Рассмотрены процессы воздействия интенсивного морского волнения на заякоренные объекты. Исследованы нелинейные колебания и качка терминалов и хранилищ, обеспечивающих работу морских комплексов на нефтедобыче. Получены теоретические зависимости, необходимые для проектирования и выбора для таких объектов оптимальных обводов, которые обеспечивают резкое уменьшение амплитуд колебаний и ускорений при качке. Разработан программный комплекс расчета нелинейных колебаний и качки плавучих объектов на интенсивном морском волнении. Результаты работы позволяют обеспечить эксплуатацию морских терминалов и хранилищ при высоте волн 20 и более метров. Разработка выполнена в рамках совместного проекта с фирмой “Moss Meritime a.s.” (Норвегия) и предложена на мировой рынок. (ФГУП ГНЦ “ЦНИИ им. А.Н.Крылова”)

Разработаны технологические режимы равноканального углового прессования магниевых сплавов, обеспечивающие формирование субмикрокристаллической структуры и высокие прочностные характеристики сплавов. Определены оптимальные температурно-скоростные режимы деформации указанных сплавов в условиях низкотемпературной сверхпластичности. Максимальное удлинение для сплава системы Mg-Zn достигает 800%. Указанные характеристики значительно превосходят зарубежные аналоги. Полученные результаты могут найти применение в авиационной и автомобильной промышленности при изготовлении высокопрочных изделий из магниевых сплавов. (НФ ИМАШ РАН)

Показано, что применение структурно-неоднородных заготовок из токопроводящих материалов с поверхностным слоем, модифицированным электроимпульсной обработкой, обеспечивает снижение максимальных значений силы деформирования и параметра поврежденности до 40%, что позволяет существенно снизить трудоемкость получения полуфабрикатов для машиностроения с субмикро- и нанокристаллической структурами, методами интенсивной пластической деформации, в частности, равноканальным угловым прессованием и осадкой с кручением. (ИПСМ РАН)

Выявлено, что создание наноструктурных состояний в тонких поверхностных слоях и нанесение на рабочие поверхности тонких наноструктурных покрытий позволяет повысить пластические характеристики конструкционных материалов. Разработаны, не имеющие аналогов, технологии создания наноструктур в поверхностных слоях конструкций и нанесения на них наноструктурных покрытий. (ИФПМ СО РАН, ИМАШ РАН, ИМЕТ РАН)

Сформулированы основные положения гетерогенного плазмохимического синтеза нитридных покрытий в условиях ионной бомбардировки при ионно-плазменном вакуумном напылении. Разработана математическая модель и программное обеспечение плазмохимического синтеза в условиях ионной бомбардировки, которое дает возможность по заданным параметрам напыления и физико-химическим параметрам взаимодействующих частиц и частиц поверхностного слоя твердого тела, рассчитать скорость роста, показатель стехиометрии полученных нитридных покрытий, эффективность использования напыляемых материалов и предсказать преобладающий механизм роста и вид структуры кристаллитов покрытия. (НИИ технологий и проблем качества при СГАУ)

Предложен метод построения уточненных моделей слоистых оболочечных элементов конструкций из композиционных материалов. Получены аппроксимации для деформаций и перемещений, с помощью которых можно моделировать быстроизменяющиеся поля краевого эффекта и достигать приемлемой точности численного решения на более крупной сетке, чем требует традиционная сплайн-аппроксимация. (ИПРИМ РАН)

Выполнен анализ влияния факторов технологической наследственности в сочетании с эксплуатационной нагруженностью. Показано, что высокоэффективные с экономической точки зрения взрывные технологии запрессовки теплообменных труб и специальные виды сварки создают повышенные уровни остаточных усилий и напряжений, приводят к исчерпанию локальной пластичности и росту местных напряжений в зоне концентрации. Эти повреждающие технологические и эксплуатационные факторы, а также сопутствующие воздействия коррозионной среды, потоки теплоносителя и газовые потоки с высокими и низкими скоростями деформирования являются одной из причин многократного (до 3-10 раз) снижения ресурса. Установлены ограничения в использовании взрывных технологий и сварки. Предложены методы для оценки ресурса и безопасности атомных реакторов и стартовых комплексов для ракетно-космических систем. (ИМАШ РАН, ФГУП ОКБМ, ОКБ “Гидропресс”, ЦНИИТМАШ, ВНИИАЭС, ЦНИИ КМ “Прометей”)

Предложены и обоснованы критерии работоспособности магистральных трубопроводов - прочности, долговечности и трещиностойкости, основанные на дефектоскопическом анализе технического состояния, на данных лабораторных и стендовых испытаний образцов и моделей, на основании механизмов деградации и повреждений. (ИМАШ РАН)

Разработаны расчетные модели, описывающие появления повреждений и разрушение зданий под действием сейсмических и ударных нагрузок. Предложены расчетные схемы, основанные на представлении конструкции в виде сочетания повреждаемых элементов и абсолютно жестких блоков. Показано, что такие схемы позволяют значительно упростить анализ динамического поведения многоэтажных зданий при сейсмических и внешних взрывных воздействиях, а также сократить объем вычислений, особенно при переходе к вероятностно-статистическим моделям. Полученные результаты могут быть использованы при создании новых строительных норм расчета сооружений на сейсмические воздействия. (МЭИ, ИМАШ РАН)

Разработаны теория и метод выбора оптимальной формы поверхностей тел качения для роликовых подшипников и прямозубых зубчатых передач из условия снижения пиков концентрации контактных давлений по краям линии контакта, вызываемые краевыми эффектами и перекосами валов. (ИМАШ РАН)

Поставлена и решена контактная задача о скольжении вязкоупругих тел с учетом их адгезионного взаимодействия. В результате получены аналитические выражения для контактного давления и перемещений границы вязкоупругого тела вне области контакта, а также система алгебраических уравнений для определения границ области контакта и области адгезионного взаимодействия поверхностей, которая решалась численно. Исследовано совместное влияние адгезии и несовершенной упругости на контактные характеристики и деформационную составляющую силы трения. Показано, что вязкоупругие тела, не находящиеся в контакте, но взаимодействующие посредством сил адгезионного притяжения, могут вступить в контакт при увеличении скорости относительного скольжения. (ИПМех РАН)

На основе исследований трибохимических процессов в сверхвысокомолекулярном полиэтилене (СВМПЭ) применяемом в качестве полимерных вкладышей тазобедренного сустава человека, разработан материал, обладающий высокой трибоокислительной стабильностью на основе СВМПЭ, импрегнированного комплексом серебра в среде сверхкритической двуокиси углерода. (ИНЭОС РАН, ИПЛИТ РАН).

Разработан метод повышения смазочной способности масел путем предварительного нанесения на поверхности трения монокристаллического углеродного покрытия-ориентанта, применение которого обеспечивает расширение температурного диапазона эффективного действия смазочных масел, снижение коэффициента трения и повышение противоизносных свойств сопряжений. (ИМАШ РАН, МГУ)

Разработана технология неразрушающего контроля узлов деталей из неметаллических композиционных материалов, в том числе изделий из сферопластиков, монолитных и интегральных сотовых конструкций с использованием малогабаритной рентгенотелевизионной установки. Технология позволяет обнаруживать дефекты, связанные с геометрическими нарушениями сот и их соединений, а также выявлять инородные включения и существенно сокращает время проведения контроля и экспресс-диагностики при производстве, ремонте и эксплуатации авиационной техники. (ВИАМ)

Создан непрерывный СО_{2 -} лазер мощностью 8 кВт с дифракционным качеством пучка при использовании резонатора с пространственной фильтрацией излучения и оптимизацией параметров системы накачки и резонатора. Мощность повышена вдвое по сравнению с промышленными лазерами. ( ИТПМ СО РАН)