Компьютерное моделирование процесса образования токопроводящей пленки на внутренней поверхности трубки

Секция

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН И РОБОТОТЕХНИКА»

УДК 621.52

Р. Р. Ахмедшин, Д. Н. Михалев Научный руководитель - Т. Т. Ереско Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБКИ

На основании необходимых расчетов произведено компьютерное моделирование способа нанесения то-копроводящего покрытия на внутреннюю поверхность трубки.

Трубки малого сечения, имеющие токопроводя-щее покрытие, востребованы в качестве волноводов систем спутниковой связи. Нашей задачей является создание равномерного пленочного покрытия внутри прямоугольного профиля металлической или диэлектрической трубки, используя вакуумные технологии.

Для решения данной задачи необходим источник атомов металла (источник), который будет формировать проводящую пленку. Процесс происходит в вакууме, осуществить его можно различными способами. Один из них - использовать сильно ионизированный пар, его транспортировку и осаждение осуществлять, воздействуя электрическим или магнитным полем.

Рассмотрим подробно этот способ. Если трубка прямолинейна, то ионные пучки испаряемого вещества необходимо внутри нее сталкивать. Меняя энергию частиц одного из пучков, мы тем самым можем перемещать место их столкновения вдоль трубки. Меняя угол отклонения пучков, можно приближать их к покрываемому участку поверхности [1].

Если трубка имеет один сгиб, тогда, необходимо использовать два источника ионных пучков, расположенных на ее входах, но сталкивать их теперь не получится. Необходимо направлять их на покрываемые внутренние участки волновода, находящиеся в зоне видимости, отклоняя пучок. Для отклонения ионного пучка, можно использовать электростатическую или магнитную отклоняющую систему. Логичнее для тяжелых ионов использовать электростатическую отклоняющую систему [2], так как магнитная система имеет ряд недостатков: для нашего случая потребуется огромный расхода энер-

гии, внешнее охлаждение и, кроме того, обладает значительной инерционностью. Для регулировки энергии пучка необходимо менять ускоряющее напряжение между катодом и анодом.

Произведем расчет координат столкновения пучка внутри прямоугольного линейного волновода. В момент вылета иона из пушки его энергия Еи равна:

Еи = ч(и2 - и ) = дАи, где д - заряд иона; Аи - ускоряющее напряжение между катодом и анодом.

Его скорость равна:

V =

р7.

V т

За время t он пролетает расстояние х = Vt.

Теперь пусть V1 и V2 - скорости ионов первой и второй ионной пушки. При этом первая (1) пушка находится в начале координат, вторая (2) - на противоположном конце волновода длиной I.

Произведенный расчет соотношения скоростей ионных пучков, необходимых для их столкновения на координате х0 показал, что

Аи 2 Аи 1

I

-1

Итак, меняя отношение ускоряющих напряжений, можно получить различные координаты точки столкновения ионов.

В качестве отклоняющей системы используем две параллельные прямоугольные пластины площадью = п • т (п - длина; т - ширина пластины). Произведем компьютерное моделирование данной системы (рис. 2).

Vlt -- 1 - V2t

Волновод

1 к

©

Хо

Рис. 1. Расчетная схема

2

x

х

0

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рис. 2. Результаты компьютерного моделирования

Анализ результатов компьютерного моделирования показал, что данный способ возможно и целесообразно реализовать на практике.

Библиографические ссылки

1. Scientific Review : Осаждение тонких пленок в вакууме. URL: http://scientificreview.ru/plenki.

2. Википедия - свободная энциклопедии : Электронно-лучевые приборы / Осциллографическая электронно-лучевая трубка. URL: http://ru.wikipedia. org/wiki/ Осциллографическая электронно-лучевая трубка.

© Ахмедшин Р. Р., Михалев Д. Н., Ереско Т. Т., 2010

УДК 532:622.32

Э. Р. Аюханова, Ш. Р. Галлямов, М. О. Митягина Научный руководитель - А. В. Месропян Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

СВЕРЛЯЩИЕ ПЕРФОРАТОРЫ С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

Представлены состояние и обзор технических средств гидродинамического исследования скважин. Рассматриваются вопросы совершенствования методов вторичного вскрытия нефте- и газоносных пластов с помощью сверлящей перфорации. Приведены основные потребительские характеристики гидроперфораторов.

Объем месторождений, разрабатываемых в России, оценить довольно сложно. По весьма приблизительным оценкам разрабатывается более 150 месторождений, количество скважин составляет в среднем 300 шт. на месторождение, хотя есть месторождение, в котором в разработке находятся около 5 000 скважин (Западная Сибирь) [1].

Нефтяная скважина строится на основании данных многолетних поисковых и геологоразведочных работ, а проектирование строительства занимает иногда несколько месяцев. Вскрытие же пласта осуществляется в считанные часы, и в конечном итоге определяет производительность скважины.

Известно, что производительность нефтяных и газовых скважин напрямую зависит от качества вторичного вскрытия продуктивного пласта. Вторичное вскрытие пластов является одной из наиболее важных задач, решаемых при заканчивании скважины.

Сверлящая перфорация - это один из методов вторичного вскрытия нефтяных и газовых пластов, основанный на механическом способе разрушения элементов крепления скважины и горных пород.

Внедрение сверлящих гидроперфораторов позволяло наиболее просто и эффективно решать многие технологические проблемы, трудно решаемые при бурении пневматическими машинами и электросверлами. В частности, проблемы автоматизации бурения, изменения энергетических параметров машины в зависимости от свойств буримой породы, числа ударов, хода поршня, частоты оборотов инструмента, выхода на оптимальные параметры бурения и, соответственно, увеличения производительности бурения [2].

Сверлящие перфораторы создают перфорационные каналы в мягком, щадящем режиме без ударного воздействия, исключают деформацию и разрушение обсадных труб, трещинообразование в цементном кольце, ухудшение фильтрационных характеристик в прискважинной зоне пласта [3].

Известные, заданные конструктивно, геометрические параметры перфорационных каналов, их оптимальное пространственное расположение позволяют точно прогнозировать возможные дебиты, назначать оптимальный режим эксплуатации скважины.