УДК 621.311.2

Гулитова Екатерина Сергеевна,

магистрант,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

Косармыгин Александр Сергеевич,

магистрант,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

Марков Владимир Владимирович,

кандидат технических наук, доцент,

ОГУ им. И.С. Тургенева,

Россия, г. Орёл

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА КОМПЛЕКСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ ИХ ДЕТАЛЕЙ

Аннотация: Предметом исследования является процесс обеспечения качества прямоугольных электрических соединителей, применяемых в ракетно-космической технике. Статья раскрывает взаимосвязь результатов контроля деталей соединителей с комплексными показателями их качества. Представлены рекомендации по повышению качества электрических соединителей на примере соединителей ракетно-космической техники.

Ключевые слова: ракетно-космическая техника; электрический соединитель; качество; входной контроль; метод контроля

Gulitova Ekaterina Sergeevna,

master student,

OSU them. I.S. Turgenev,

Russia, Oryol

Kosarmigin Alexandr Sergeevich,

master student,

OSU them. I.S. Turgenev,

Russia, Oryol

Markov Vladimir Vladimirovich,

candidate of technical sciences, associate professor,

OSU them. I.S. Turgenev,

Russia, Oryol

DEVELOPMENT OF A PROJECT OF COMPREHENSIVE QUALITY ASSURANCE OF RECTANGULAR ELECTRICAL CONNECTORS ON THE RESULTS OF INPUT CONTROL OF THEIR PARTS

Abstract: The subject of the research is the process of ensuring the quality of rectangular electrical connectors used in rocket and space technology. The article reveals the relationship between the results of control of parts of connectors with complex indicators of their quality. Recommendations for improving the quality of electrical connectors are presented on the example of connectors for rocket and space technology.

Key words: rocket and space technology; electrical connector; quality; incoming control; control method

Введение. Состояние космической деятельности является одним из основных факторов, определяющих уровень развития и влияния России в современном мире, ее статус высокоразвитого государства.

Надежность аппаратуры является одним из основных факторов, влияющих на эффективность использования космических систем (КС). К современным КА (2010-2016 гг.) предъявляются требования о доведении сроков активного существования до 10-15 лет и более [1]. Обеспечение высоких показателей надежности при столь длительных сроках эксплуатации требует от разработчиков аппаратуры больших интеллектуальных и материальных затрат.

Электрические соединители являются важным компонентом изделий ракетно-космической техники, так как входят в состав электрических цепей, соединяющих основные части КА: модуль служебных систем, модуль полезной нагрузки и бортовую кабельную сеть. Отказы соединителей приводят к нарушению передачи информационных, телеметрических и командных сигналов между модулями КА, нарушениям электропитания аппаратуры, потере научной информации, отказам частей и КА в целом [2].

Основную долю соединителей, применяемых при производстве космической техники, составляют отечественные разъемы. Однако, как отмечает А.А. Еремин, технический уровень отечественных электрических соединителей не в полной мере соответствует требованиям, предъявляемым к радиоэлектронным компонентам радиоэлектронной аппаратуры.

Содержание проекта. В рамках выполнения проекта в направлении комплексного обеспечения качества прямоугольных электрических соединителей выполнено сравнение отечественных и импортных соединителей, проведён анализ стандартных методов контроля и испытаний соединителей.

 Импортные соединители имеют ряд преимуществ перед отечественными по массогабаритным показателям, степени защиты от внешних воздействий, электрическим характеристикам, однако их применение осложнено ограничениями на поставку, длительными сроками закупки, а также отсутствием документации о качестве. Современное состояние основных фондов отечественных предприятий, выпускающих электрические соединители, требует модернизации [3].  В связи с этим довольно острой является проблема контроля отечественных соединителей на всех этапах жизненного цикла изделий РКТ.

Стандартные методы контроля и испытаний разъёмных электрических соединителей указаны в ГОСТ 23784-98. К ним относятся:

1. контроль на соответствие требованиям к конструкции;
2. контроль на соответствие требованиям к электрическим параметрам и режимам эксплуатации: контроль переходного сопротивления контакта; контроль сопротивления цепи экранировки; контроль емкости между контактами; контроль сопротивления изоляции; контроль на воздействие тока на каждый контакт; контроль на воздействие максимально допустимых кратковременных токов на контакт; контроль работоспособности соединителей при минимальных токах и напряжениях;
3. контроль на соответствие требованиям по стойкости к внешним воздействующим факторам;
4. контроль на соответствие требованиям по надежности [4].

К нестандартным методам контроля относятся следующие экспериментальные методы исследования свойств поверхностей контактов: инфракрасная (ИК) спектроскопия; спектроскопия комбинационного рассеяния; спектроскопия полного рассеяния; оже-электронная спектроскопия; рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия; электронная микроскопия.

В настоящее время существует большое количество методов экспериментальной оценки шероховатости поверхности. Наиболее распространены щуповые методы, а также оптические методы, использующие электромагнитное излучение. Известны электрические и термические методы, основанные на прохождении элект­ричества и теплоты через контакт шероховатых тел. Значительное место занимают методы изучения шероховатых поверхностей с помощью сканирующей и просвечиваю­щей электронной микроскопии. Широко применяются статистические методы испытаний электрических соединителей, в частности на надежность и износ [4].

Перечисленные выше методы контроля и испытаний разъёмных электрических соединителей позволяют установить фактическое состояние соединителя непосредственно после воздействия на него факторами рабочей среды, но не позволяют прогнозировать характер изменения показателей надёжности в будущем. Поэтому совершенствование методов контроля показателей надёжности целесообразно проводить в направлении разработки новых, неразрушающих методов контроля, позволяющих прогнозировать остаточный ресурс рабочих поверхностей деталей соединителей.

Для подтверждения данного утверждения проведены измерения переходного сопротивления двух контактных пар (1 и 3) разъема DB-9, изображенного на рисунке 1. Измерения переходного сопротивления проводились по методике, приведенной в ГОСТ 24606.3-82, с использованием нановольтметра/микроомметра Agilent 34420A. Технические характеристики прибора: разрешение индикатора 7.5 разрядов; чувствительность 100 пВ/100 нОм; уровень шума 1,3 нВ (СКЗ)/8 нВ (размах); скорость измерений до 250 отсчетов в секунду. Схема измерения приведена на рисунке 2 (G – источник тока; SA – выключатель; R1 – переменный резистор; PA – амперметр; PV1, PV2 – вольтметры; Rx – переходное сопротивление контакта).

На рисунках 3 и 4 показаны результаты измерений переходных сопротивлений контактных пар 1 и 3 соответственно.

Рисунок 3 – Изменение переходного сопротивления

контактной пары 1 в процессе эксплуатации

Рисунок 4 – Изменение переходного сопротивления

контактной пары 3 в процессе эксплуатации

Из графиков видно, что переходные сопротивления контакта контактных пар прямоугольных электрических соединителей возрастают в процессе эксплуатации (возрастают с увеличением количества выполненных сочленений-расчленений контактных пар). Для контактной пары 1 было зафиксировано два момента, когда переходное сопротивление контакта превысило допустимое значение.

Таким образом, проводя входной контроль по стандартной методике, можно узнать только текущее состояние объекта контроля, но нельзя предсказать, каким оно будет при последующих включениях. Применительно к прямоугольным электрическим соединителям, используемым в изделиях ракетно-космической техники, это означает, что во время наземной отработки качество контактных поверхностей соединителей изменяется, и к моменту начала эксплуатации в натурных условиях состояние разъема может оказаться неудовлетворительным.

Обсуждение результатов. Разработка метода контроля качества прямоугольных электрических соединителей позволит решить одну из основных проблем повышения надежности соединителей – прогнозирование изменения работоспособности соединителей в процессе эксплуатации аппарата, в котором он используется. Для решения данной задачи можно использовать теоретическую основу контроля процессов трения и изнашивания. Наиболее глубоко в теоретическом и экспериментальном отношении феномен трения изучен для опор качения и скольжения машин. Однако, известные модели трения деталей опор машин не могут быть использованы для описания трения в разъёмах без введения ряда ограничений. Контакт в них должен рассматриваться, как упруго-пластический или пластический. Кроме того, при анализе особенностей функционирования прямоугольных электрических соединителей необходимо учитывать трибологические явления, происходящие в первые моменты замыкания или размыкания контактных пар и способные изменить свойства поверхностей деталей соединителей.

Список литературы:

1 Алешин, В.Ф. Проблемные вопросы прогнозирования и подтверждения надежности космических аппаратов длительного функционирования В.Ф. Алёшин, А.Ю. Колобов, Ю.А. Петров // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. №6.

2 Васильев, И.С.Надежность электрических соединений в бортовой кабельной сети перспективных космических аппаратов / И.С. Васильев, В.С. Ким, С.В. Ефремов // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. №3 (16) С.54.

3 Ерёмин, А.А. Пути развития производства прямоугольных низкочастотных соединителей в России /А.А. Ерёмин, А.Н. Киселев, А.В. Шадрин. – 2013 // Современная Электроника. – 2013. – 2013 №6. – С.12-16.

4 Мышкин, Н.К. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии / Н.К. Мышкин, М.И. Петроковец. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 368 с.