Проверять на прочность крупные детали ракет будут в новом научном центре

Томский политехнический университет (ТПУ) совместно с ракетно-космической корпорацией «Энергия» и Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ) запустил в дни форума U-NOVUS центр перспективных исследований «Динамическое моделирование материалов и конструкций». Главной задачей нового центра станет неразрушающий контроль готовых изделий для космической отрасли.

В центре работает единственный в стране диагностический комплекс, предназначенный для контроля сварки швов крупных деталей ракет, спутников и прочих космических летательных аппаратов. Система контроля разработана Институтом физики высоких технологий Томского политехнического университета.

«В производстве космических кораблей нового поколения традиционные алюминиевые сплавы уже не используются. Разработаны новые материалы, обладающие повышенной прочностью. Традиционные методы сварки для деталей космических аппаратов, изготавливаемых из этих материалов, оказываются сегодня слабоэффективными. Наиболее качественный метод сварки — сварка трением с перемешиванием. Сварка этим методом не деформирует продукции, не требует предварительной обработки детали», — отмечает заместитель генерального конструктора ОАО «РКК „Энергия“» Александр Чернявский.

Главная проблема, по его словам, на сегодняшний день в том, что новая технология сварки пока мало изучена, при ее использовании на изделии иногда образуются дефекты плавления разного типа — небольшие трещины, деформации шва. Человеческому глазу они не всегда видны, но если эти дефекты вовремя не заметить, в дальнейшем в космосе они себя проявят. Традиционные устройства контроля не адаптированы под дефекты, возникающие при сварке трением с перемешиванием.

«Мы разработали систему контроля — комплекс диагностики для таких швов, включающий в себя шесть методов проверки. С помощью устройства можно провести сканирование шва на наличие дефектов и проанализировать, по каким причинам он образовался»,

— рассказывает директор ИФВТ Алексей Яковлев.

С помощью системы контроля можно проводить диагностику объектов диаметром до пяти метров. Например, деталей ракет. Первый заказчик комплекса — РКК «Энергия».

«Технология ТПУ будет работать на базе нашего комплекса в Москве. С ее помощью мы будем проверять качество производимых РКК «Энергия» деталей ракет и других космических летательных аппаратов»,

— говорит Александр Чернявский.

Вторую разработку центра моделирования ученые ТПУ разработали совместно с ИФПМ СО РАН, — трехкомпонентный лазерный сканирующий доплеровский виброметр, или 3D-лазерный виброметр.

С помощью этой системы можно проводить виртуальные испытания подвижных частей космических летательных аппаратов, морских судов, автомобилей и так далее. Определяет неполадки работы той или иной детали устройство виброметр по частоте колебаний. На церемонии открытия центра ученые продемонстрировали установку в деле.

Предварительно подготовив точную виртуальную копию двигателя квадроцикла, они запустили «оригинал» и по амплитуде колебаний вычислили, что у него не в порядке кронштейн — опорная консоль.

Ученые добавили, что это первый виброметр с такими параметрами в России.

«С использованием 3D-лазерного виброметра можно точно определять вибрацию всех деталей уже на этапе проектирования той или иной конструкции.

На этом оборудовании мы будем решать первоочередные задачи для космоса, однако одинаково полезным оно окажется и для отраслей авиа-, машиностроения. Что особенно удобно, лазерный виброметр может работать с крупными объектами»,

— уточнил директор Института физики прочности и материаловедения СО РАН, зав. кафедрой физики высоких технологий в машиностроении ТПУ Сергей Псахье.

Он добавил, что удобство разработки еще и в том, что крупный объект (например, ракету или двигатель крупного судна) не обязательно привозить с завода в Томск. Достаточно смоделировать ее виртуального «клона». Дальше система с помощью сотрудников центра выполнит всю необходимую работу сама.

В свою очередь, Александр Чернявский подчеркнул, что речь идет, прежде всего, о проектировании конструкций на раннем этапе.

«Особенно важным для нас является то, что мы можем смоделировать виртуальный образец того или иного устройства еще на этапе его создания. Таким образом, мы сразу корректируем его недостатки и получаем готовое изделие в нужном нам виде, сэкономив время и средства на его корректировку и устранение всех недочетов», — отмечает Чернявский.