Автореферат (785745)
Текст из файла
На правах рукописиБАСКАКОВ ПАВЕЛ АЛЕКСАНДРОВИЧРАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕИНДУКЦИОННО-РЕЗИСТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЯДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВСпециальность 05.09.10 – ЭлектротехнологияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20162Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные электротехнологическиеустановки и системы» ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» и в Акционерном обществе«Красноармейский научно-исследовательский институт механизации».Научный руководитель:заслуженный деятель науки РФ,доктор технических наук,Кувалдин Александр Борисовичпрофессор кафедры «АЭТУС»ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ»Официальные оппоненты:доктор технических наук,Демидович Виктор Болеславовичпрофессор кафедры «ЭТПТ»ФГАОУ ВО СПбГЭТУ «ЛЭТИ»кандидат технических наукСорокин Алексей Григорьевич,доцент кафедры «Математических и естественнонаучных дисциплин» Сызранскогофилиала ФГБОУ ВПО «СГЭУ»Ведущая организация:АО «Научно–производственное объединение «Базальт», г.
МоскваЗащита диссертации состоится «10» июня 2016 г. в 14 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. М-606.Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, г.
Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ».С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ».Автореферат разослан «___»____________2016 г.Ученый секретарь диссертационногосовета Д 212.157.02 к.т.н., профессорЦырук С.А.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.Россия обладает большими запасами химического оружия, которое согласно«Конвенции о запрещении химического оружия» должно быть полностью уничтожено без возможности повторного применения. Для реализации Конвенциипринята Федеральная программа по уничтожению запасов химического оружия вРФ, надзор за выполнением и софинансирование которой осуществляет Международная организация по запрещению химического оружия.
Актуальность уничтожения химического оружия обуславливается старением запасов отравляющихвеществ и увеличением опасности возникновения экологической катастрофы.Наибольшую сложность при уничтожении представляют кассетные химические боеприпасы с неразборными элементами, единственным безопасным способом уничтожения которых является подрыв, при котором происходит разрушениекорпуса и нейтрализация остатков отравляющих веществ. Учитывая высокуюопасность, уничтожение должно происходить дистанционно в специальной камере уничтожения наиболее ответственным узлом которой является нагреватель.Разработка нагревателя связана с выполнением требований по безопасности, производительности, энергоэффективности, полноте уничтожения, стойкостик многократным взрывам и ударам осколков, коррозионно-активным средам,отравляющим веществам и высоким температурам.
Традиционные нагреватели неотвечают всем этим требованиям, что обуславливает необходимость разработкиоригинальной конструкции нагревателя для уничтожения боеприпасов и проведения комплексного исследования, включающего разработку системы электропитания, охлаждения и регулирования температуры.Для уничтожения боеприпасов требуется низкотемпературный нагрев (неболее 500°С), для чего предложено использовать индукционно-резистивныйнагреватель (ИРН) рабочей взрывной камеры - локализатора, в который помещается уничтожаемый боеприпас. Разработка методики расчета, определение конструктивных параметров и эффективных режимов работы ИРН связаны с проведением большого объема теоретических и экспериментальных исследований.Работа выполнялась в рамках ФЦП «Уничтожение запасов химическогооружия в РФ» при выполнении ОКР «Блок-М» и ОКР «Примус» по государственнымконтрактам№110208.1003200.15.020от04.03.2011г.и№120208.1003200.15.021 от 24.02.2012г.
соответственно, что подтверждает ее актуальность.Объектом исследования являются конструктивные параметры и режимыработы ИРН, систем электропитания, охлаждения и регулирования температуры.Предмет исследования: электромагнитные, тепловые и газодинамическиепроцессы при работе ИРН для уничтожения боеприпасов.Цель диссертационной работы: разработка конструкции и методики расчета индукционно-резистивного нагревателя для уничтожения химических боеприпасов, а также исследование режимов его работы и выработка рекомендацийпо созданию и внедрению промышленных нагревателей.4Решаемые задачи:1.
Выбор типа нагрева и конструкции нагревателя на основе требований коборудованию для уничтожения химических боеприпасов.2. Разработка математических моделей для анализа электромагнитных итепловых процессов индукционно-резистивного нагревателя, а также выбора эффективных режимов его работы.3. Исследование электрических и тепловых процессов в ИРН с помощьюразработанных математических моделей для выбора параметров нагревателя.4. Проведение экспериментальных исследований опытного образца ИРНдля подтверждения и уточнения теоретических результатов, полученных на математических моделях.5.
Разработка методики проектирования, выбор основных технических решений и режимов работы для промышленных образцов ИРН.6. Внедрение промышленных нагревателей на объектах по уничтожениюхимического оружия.Методы исследования. В работе использованы основные положения теории электромагнитного и теплового полей и газодинамики, исследования которыхпроводились с помощью компьютерного моделирования в программном комплексе ANSYS методами математической физики и вычислительной математики. Синтез системы регулирования температуры и исследование режимов работы ИРНосуществлялись в программе MATLAB/Simulink.
Проверка основных теоретических положений осуществлялась путем экспериментальных исследований на физических моделях и промышленных образцах ИРН с обработкой экспериментальных данных в программе MATHCAD.Научная новизна:1. Разработана электромагнитная математическая модель системы «индуктор - загрузка» отличающаяся тем, что многослойный индуктор выполнен из кабеля с металлической оболочкой, и проведены исследования электромагнитныхпроцессов, в результате которых получены зависимости тепловыделения, плотности тока в жиле и оболочке провода по длине и слоям индуктора, выбраны основные параметры индуктора, обеспечивающие высокие энергетические характеристики.2.
Разработана математическая модель теплового режима локализатора (загрузки), учитывающая условия стационарного и нестационарного теплообмена, сиспользованием которой исследованы тепловые поля в локализаторе и выбраныпараметры индуктора, обеспечивающие необходимую для уничтожения боеприпасов равномерность нагрева.3. Разработаны математические модели для исследования процессов естественной и вынужденной конвекции в нагревателе, с использованием которыхопределены зависимости коэффициентов теплоотдачи локализатора и многослойного индуктора от условий охлаждения.4. Разработана структурная модель нагревателя с двухконтурной системойрегулирования температуры, учитывающая теплообменные процессы при уничтожении боеприпасов, с использованием которой исследованы режимы работы5нагревателя и выбраны времена пускового нагрева и цикла уничтожения боеприпасов с разной массой взрывчатого вещества.Обоснованность и достоверность полученных в диссертационной работенаучных результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается корректным использованием применяемого математического аппарата, теории оптимальногопроектирования и методов математического моделирования.
Справедливость выводов относительно адекватности разработанных математических моделей основывается на сопоставлении результатов моделирования и экспериментов, расхождение между которыми не превышает 10%. Работоспособность, безопасность иэффективность ИРН подтверждена результатами опытной и промышленной эксплуатации на объектах по уничтожению химического оружия.Основные практические результаты работы:1. С использованием разработанных математических моделей проведеныисследования и даны рекомендации по проектированию и выбору режимов работы ИРН, обеспечивающих энергоэффективность, заданное температурное распределение внутри локализатора, а также полное уничтожение боеприпасов.2. Разработаны новые конструкции опытных и промышленных образцовИРН (три типоразмера), прошедшие экспертизу промышленной безопасности изащищенные патентом РФ на изобретение.3.
Получены экспериментальные данные о параметрах уничтожении боеприпасов и ресурсе нагревателя при многократных подрывах, которые использованы пи проектировании нагревателей.Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работывнедрены на трех объектах по уничтожению химического оружия в виде промышленных образцов ИРН, используемых для уничтожения боеприпасов сложной конструкции.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
