Инерционный датчик

осаждения из паровой фазы (СТЮ). Процесс часто используется в индустрии полупроводников для создания тонких плёнок [3] . Как правило, при процессе СТЮ подложка помещается в пары одного или нескольких веществ, которые, вступая в реакцию и/или разлагаясь, производят на поверхности подложки необходимое вещество. По результатам реакции удалось создать жесткие цепи полимеров, а не скрученные спагетти-подобные нити, как в «нормальных» полимерах. В этом случае на основе сил Ван-дер-Ваальса окислитель течет в камеру вместе с паром мономеров - отдельными молекулярными единицами, которые при окислении соединяются в цепи, создавая основу известных полимеров. Выращивали полимеры на подложках из кремния/стекла, на которые адсорбируются и реагируют окислитель и мономеры, используя уникальный механизм самодиагностики роста технологии СТЮ. Ученный Ванг [4] произвел относительно крупномасштабные образцы, каждый размером два квадратных сантиметра - размером с отпечаток пальца. Поскольку этот образец используется широко, например, в солнечных батареях, органических полевых транзисторах и органических свето-излучающих диодах, то делая этот материал термически проводящим, возможно рассеивать тепло во всей органической электронике.

В Массачусетском технологическом институте измерили теплопроводность каждого образца с использованием теплового отражения во временной области - метод, в котором направляется лазер на образец материала, с тем, чтобы нагреть его поверхность, а затем осуществить контроль падения температуры его поверхности, фиксируя тем самым отражательную способность материала.

Временный профиль распада температуры поверхности связан со скоростью распространения тепла,

из которой возможно вычисление теплопроводности материала. В среднем образцы полимера могли проводить тепло примерно в 10 раз быстрее, чем обычные полимеры.

В Аргоннской национальной лаборатории Цзян и Сюй обнаружили [56], что образцы полимера оказались почти изотропными или однородными. Это говорит о том, что свойства материала, такие как его теплопроводность, также должны быть почти однородными. Следуя этим соображениям, показано, что материал должен одинаково хорошо проводить нагрев во всех направлениях, увеличивая его теп-лорассеивающий потенциал.

В будущем предполагается продолжить изучение фундаментальной физики проводимости полимера, а также оценить способы использования материала в электронике и других продуктах, таких как корпуса для батарей и пленки для печатных плат. Имеется возможность+ напрямую и конформно покрывать этот материал на кремниевых пластинах и разных электронных устройствах, что обеспечивает повышение надежности функционирования как бытовых, так и специальных электронных средств.

Теоретически, если осознать, как работает тепловой транспорт (на основе каких законов функционирует предложенный процесс теплопередачи в неупорядоченных структурах), возможно, получить более высокой коэффициент теплопроводности. Тогда появляется возможность решения широко распространенной проблемы перегрева и обеспечить лучшее тепловое управлениеВариант применения новейших пакетов прикладных программ математического моделирования, несомненно, остается в качестве ведущей для осуществления процесса проектирования бортовой РЭА.

ЛИТЕРАТУРА

1. http://web.mit.edu/ [Электронный ресурс];

2. https://ru.wikipedia.org/wiki [Электронный ресурс];

3. Химическое осаждение из газовой фазы [Электронный ресурс] : Материал из Википедии — свободной энциклопедии : Версия 87931770, сохранённая в 09:52 иТС 29 сентября 2017 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон, дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2017. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/?oldid=87 9317 7 0;

4. https://www.sciencedaily.com/ [Электронный ресурс];

5. https://elibraryru/contentsasp?titleid=27 2 65 [Электронный ресурс].

УДК 621.838

Китаев В.Н., Поль В.В., Афанасьев Р.Л., Петров М.В.

ФГУП «РФЯЦ - ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина», Снежинск, Россия

ИНЕРЦИОННЫЙ ДАТЧИК

В статье представлена конструкция и принцип действия инерционного датчика с постоянным магнитом. Рассматриваются результаты оценочного расчета параметров функционирования датчика (по разработанной в программе Ыа^аЬ математической модели). Предлагаются варианты возможной оптимизации магнитной системы датчика для более тонкой настройки параметров его срабатывания, расширения диапазона возможных уставок — пороговых значений ускорений срабатывания и увеличения продолжительности замкнутого состояния контактной системы при ударном воздействии Ключевые слова:

ПОРОГОВЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ДАТЧИК, ИНЕРЦИОННОЕ ТЕЛО, МАГНИТ, МАГНИТОПРОВОД

В разрабатываемых предприятием изделиях в качестве устройств предохранения применяются пороговые инерционные датчики с контактными системами в «упрочненном» исполнении (ИВ7, ИВ30, ИВ31). Указанные приборы, обеспечивающие безопасность изделия, имеют сложные трудоемкие конструкции и по этой причине не могут рассматриваться в качестве инерционных замыкателей для планируемых к разработке устройств задействования.

Для существенного снижения стоимости инерционного прибора предложена его реализация с использованием ранее созданного технического решения по патенту РФ № 2362233 при проведении работ по одной из тем.

Отличительная особенность технического решения по сравнению с известными аналогами - повы-

по определению времени нахождения прибора в сработанном состоянии при встрече изделия с преградой. Предложены варианты возможной оптимизации прибора, для более тонкой настройки параметров его срабатывания.

Инерционный датчик в предложенном варианте конструкции содержит 3 типоразмера оригинальных деталей (корпус, магнитопровод, магнит), токовы-вод в виде отрезка капилляра из 2 9НК, бронзовые проволочные контакты и инерционное тело в виде шарика.

На инерционный датчик выпущена эскизная КД, по которой изготовлены лабораторные образцы для предварительных испытаний с целью подтверждения заявленных характеристик.

Инерционный датчик замыкает контакт при тор-

шенная надежность при простейшей конструкции и можении изделия от встречи с преградой.

малых габаритах.

В данной статье описаны конструкция и принцип действия малогабаритного инерционного прибора с магнитной системой (постоянный магнит, магнито-провод). Приведены результаты оценочных расчетов

Габаритные размеры инерционного датчика показаны на рисунке 1.

Закрепление инерционного датчика в объекте использования осуществляется тремя винтами М3. Установка инерционного датчика непосредственно

на ферромагнитное основание не допускается. Расстояние от установленного инерционного датчика до ферромагнитных элементов не менее 10 мм.

Стрелка, маркированная на корпусе инерционного датчика, показывает направление ускорения срабатывания.

Рисунок 1 - Габаритные размеры инерционного датчика

Конструктивная схема инерционного датчика показана на рисунке 2.

Материал токовыводов - ковар 2 9НК с покрытием Н6, материал корпуса - прессматериал АГ4, материал токовыводов - электротехническая сталь или сплав 27КХ. Конструкция инерционного датчика показана на рисунке 2

Масса инерционного датчика не более 8 г.

Пороговое ускорение срабатывания (уставка), которое настраивается при изготовлении инерционного датчика, возможно в широком диапазоне от нескольких десятков до двух сотен условных единиц.

В первоначальном варианте конструкции настройка уставки осуществлялась подбором магнита (грубая) и шунта соответствующего сечения (тонкая).

Диаграмма срабатывания инерционного датчика - коническая. Соотношение уставок в осевом и поперечном направлении определяется углом конической поверхности, выполненной на магнитопро-водах в зоне взаимодействия с инерционным телом (шариком) .

Рисунок 2 - Конструктивная схема инерционного датчика

Рисунок 3 - инерционный датчик при действии ускорения, превышающего уставку

В среде МА^АВ написана программа, в которую введены дифференциальные уравнения, описывающие движение шарика, замыкающего в инерционном датчике контакты. И в программе проведены оценочные расчеты по определению времени нахождения в сработанном состоянии инерционного датчика. Зависимости перемещения и ускорения шарика от времени для разных мест размещения инерционного датчика в изделии представлены на рисунках 4, 5.

Замыкание контактов

Рисунок 5 - Ускорение и перемещение шарика от времени

Точка 1 и точка 2 - разные зоны изделия. На рисунках 4, 5 разность времен В и А - время нахождения инерционного датчика в сработанном положении.

По результатам проведенной оценки продолжительность первого замкнутого состояния контакта инерционного датчика при встрече изделия с преградой более 200 мкс.

Требуемая продолжительность первого замкнутого состояния контакта определяется конструкцией контактной системы - на продолжительном конечном участке перемещения и соответственно на начальном обратном участке перемещения шарик взаимодействует с проволочными контактами, обеспечивая замкнутое состояние контакта.

При проведении оптимизации магнитной системы инерционного датчика выявлена необходимость конструктивного обеспечения более тонкой регулировки усилия притяжения шарика магнитной системой. Для этой цели в конструкцию магнитной системы предложено ввести регулировочные винты, выполненные из магнитомягкого материала - электротехнической стали или сплава 27КХ. Конструкция инерционного датчика с четырьмя дополнительными регулировочными винтами показана на рисунке 6.

Изображенные на виде Б-Б рисунка 6 вертикальные винты позволяют шунтировать постоянный магнит, а горизонтальные - менять эффективную площадь магнитопроводов. Наличие резьбы обеспечивает плавное изменение зазоров между торцами винтов и магнитом. Винты дополнительно удерживают магнитную систему инерционного датчика, обеспечивая требуемую механическую прочность конструкции.

Введение в конструкцию инерционного датчика дополнительных регулировочных винтов незначительно повышает его трудоемкость, а следовательно, и стоимость.

Также для упрощения регулировки уставки инерционного датчика на конической поверхности магнитопроводов, взаимодействующей с инерционным телом (шариком), и на само инерционное тело нанесено покрытие типа М24Ср9Пд3 или Н1М353л3тв. Гарантированный зазор в замкнутой магнитной цепи инерционного датчика, обеспечиваемый указанным немагнитным покрытием, позволяет уйти с участка кривой (зависимости усилия притяжения инерционного тела от величины зазора до конической поверхности) с резким изменением притягивающего усилия, что собственно и упрощает регулировку.

Рисунок 6 - Конструкция инерционного датчика с регулировочными винтами

Выполнение магнитной цепи инерционного датчика замкнутой повышает сохраняемость его параметров при воздействии внешних электромагнитных полей в течение длительного срока эксплуатации.

Предложенные варианты возможной оптимизации магнитной системы датчика обеспечивают более точную настройки параметров его срабатывания, расширяют диапазон возможных уставок - пороговых значений ускорений срабатывания и увеличивают продолжительности замкнутого состояния контактной системы при ударном воздействии.

Стоимость подобного простейшего прибора при изготовлении на серийных предприятиях отрасли не будет превышать 5% от стоимости изготовления приборов ИВ7, ИВ3 0, ИВ31.

Оригинальные решения конструкторских задач, показанные на примере разработки малогабаритного инерционного датчика, могут быть полезны инженерам-конструкторам, создающим электромеханические приборы для систем автоматики изделий.

УДК 621.316

Китаев В.Н., Дремков М.А., Уралёв А.А.

ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина», Снежинск, Россия

КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА

В статье представлены результаты работ по созданию надежной контактной системы для коммутирующих устройств, эксплуатируемых в условиях агрессивных внешних сред и широких диапазонах температур и жестких виброударных воздействиях. Разработанная контактная система обеспечивает стабильные электрические параметры в течении длительных сроков эксплуатации Ключевые слова:

СТАБИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ДЛИТЕЛЬНЫЕ СРОКИ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ГЕРМЕТИЧНАЯ КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА, СОХРАНЕНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕННОГО СОСТОЯНИЯ КОНТАКТОВ

В устройствах автоматики, которые используются для коммутации электрических цепей технических объектов, должны применяться контактные системы, имеющие стабильные электрические параметры в течение длительных сроков эксплуатации при жестких внешних климатических факторах. На настоящее время разработано множество конструкций контактных систем приборов [1-4].

Известные контактные системы имеют стабильное переходное электрическое сопротивление, обеспечивает надежную работу при ударных и вибрационных воздействиях. Однако их применение возможно только в герметичных приборах, то есть их область применения ограничена.

В ряде коммутирующих устройств необходимо обеспечить переключение контактных систем от внешних управляющих поворотных или поступательно перемещающихся конструктивных элементов. В этом случае герметизация контактных систем коммутирующих систем является сложной конструкторской задачей.

Пример оригинального решения подобной конструкторской задачи для приборов и устройств, коммутирующих электрические цепи технических систем в широких областях применения, приведен в настоящей работе.

При проведении на предприятии соответствующей опытно-конструкторской работы по разработке электромеханического датчика положения крыла летательного объекта был достигнут требуемый технический результат по созданию контактной системы, соответствующий условию «изобретательский уровень».

В контактной системе, содержащей корпус из немагнитного материала, изолирующий внутренний объем переключателя, помещенные в корпус установленные парами подвижные упругие контакты, неподвижные контакты, поворотный перемыкатель с толкателями, согласно изобретению перемыкатель оснащен постоянными магнитами чередующейся полярности, расположенными диаметрально и соединенными кольцевым магнитопроводом, снаружи корпус имеет осевой выступ, оснащенный поворотной втулкой, снабженной дополнительными аналогичными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, причем угол поворота поворотной втулки превышает угол поворота перемыкателя, а угловая ширина магнитов не меньше половины разности угла поворота поворотной втулки и угла поворота перемыкателя, при этом на неподвижных контактах установлены консольные элементы с возможностью поворота, а в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов закреплено по одному упору из изоляционного материала, взаимодействующего поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы.

Оснащение перемыкателя диаметрально расположенными постоянными магнитами чередующейся полярности, соединенных кольцевым магнитопрово-дом, и организация снаружи на корпусе осевого выступа с размещенной поворотной втулкой с установленными дополнительными аналогичными постоянными магнитами, также соединенными дополнительным кольцевым магнитопроводом, позволяет осуществлять переключение контактной системы через герметичную стенку корпуса, изолирующего контактную систему от воздействия внешней окружающей среды, зачастую с неконтролируемой влажностью.

Выполнение условий по величинам и соотношению углов поворота внешней поворотной втулки, пере-мыкателя и угловой ширине магнитов обеспечивает повышение надежности переключения контактной системы и надежности сохранения (удержания) исходного и переключенного состояния в том числе и при воздействии высокоинтенсивных эксплуатационных вибраций и ударных ускорений.

Установка на неподвижных контактах консольных элементов с возможностью поворота при настройке контактной системы, и закрепление в корпусе между каждой парой подвижных упругих контактов упоров из изоляционного материала, взаимодействующих поочередно с каждым подвижным упругим контактом в исходном и переключенном состояниях контактной системы, позволяет выполнять контактную систему с тремя и более парами надежных контактов, что, несомненно, расширяет возможные области применения разработанной контактной системы.

Конструкция контактной системы приведена на рисунках 1-10.

На рисунке 1 приведен осевой разрез контактной системы.

На рисунке 2 - разрез А-А на рисунке 1.

На рисунке 3 - разрез Б-Б на рисунке 1, конструкция перемыкателя.

На рисунке 4 - разрез В-В на рисунке 1, конструкция внешней поворотной втулки. Контактная система в исходном состоянии.

На рисунке 5 - разрез В-В на рисунке 1. Контактная система в переключенном состоянии.

На рисунке 6 - контактная система в исходном состоянии (корпус не показан).

На рисунке 7 - контактная система в переключенном состоянии (корпус не показан).

Контактная система (рисунки 1 - 7) содержит корпус 1, в который установлена колодка 2 с то-ковыводами 3 на стеклоизоляторах 4. Корпус 1 выполнен из немагнитного материала, например нержавеющей хромо-никелевой стали типа 12Х18Н10Т. На токовыводах 3 установлены упругие контакты 5 и консольные элементы 6. Между каждой парой упругих контактов 5 расположены упоры 7, выполненные на изоляторе 8, закрепленном на колодке 2. Консольные элементы 6 обеспечивают регулировку одновременного замкнутого состояния всех