Материал: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ

времени видеосъемки известно, в какую сторону направлена видеокамера. Это позволяет определить направление на любой объект на передаваемом с периферийного поста изображении (рис. 4).

Пост видеонаблюдения 1

Контролируемая область

Пост видеонаблюдения 2

Рис.3. Расположение периферийных постов

β

y 0

α

Рис.4. Изображение с камеры видеонаблюдения

Таким образом, приведенная система позволяет организовать наблюдение за природными объектами в некотором участке пространства.

Как и у любой системы регистрации, основными характеристиками рассматриваемой системы являются вероятности ложной тревоги и пропуска сигнала. Таким образом, основной задачей оптимизации системы является поиск таких ее параметров, при которых величины этих вероятностей будут оптимально соответствовать цели, с которой производится использование системы.

Существует множество способов оптимизации основных характеристик системы в зависимости от цели ее применения. Например, если система предназначена для защиты области пространства от вторжения людей, то она должна срабатывать при пересечении границ области предметов, соответствующих по размеру человеческому телу. Предметы со значительно меньшими размерами должны игнорироваться. Таким образом, внедрение простейшей системы распознавания образов, определяющей линейные размеры цели, совместно с элементарной системой принятия решений, определяющее наличие вторжения по этим размерам, способно значительно уменьшить вероятность ложной тревоги и, таким образом, улучшить характеристики системы.

56

Рассмотренная система обладает следующими преимуществами:

система не содержит в себе дорогих и не всем доступных устройств специального назначения (радиолокаторов и т.п.);

система построена на основе устройств, широкий ассортимент которых имеется в свободном доступе на рынке;

в конфигурации с записью видеосигнала на жесткий диск система пассивна, т.е. не имеет радиопередающих модулей, что позволяет обеспечить скрытность;

в конфигурации с передачей видеопотоков от периферийных постов по радиоканалу система обеспечивает вывод и обработку данных в реальном времени;

для работы с системой требуется только один человек.

Описанная система имеет и ряд недостатков:

применение поворотного устройства ограничивает возможность слежения за быстро перемещающимися объектами: механическое поворотное устройство с применением сервоприводов имеет ограниченную скорость движения; система может быть обнаружена с использованием специальных устройств, осуществляющих поиск камер видеонаблюдения по бликам;

так как система оптическая, то посты видеонаблюдения должны располагаться на открытом пространстве (либо, для наблюдения

за воздушными объектами – на вершинах деревьев).

Однако, она может быть использована в случаях, когда соблюдаются необходимые условия ее эксплуатации – прежде всего, для наблюдения за природными объектами на открытой местности. При этом стоимость такой системы, как и стоимость ее обслуживания, намного меньше стоимости спецсредств, предназначенных для выполнения подобных целей. Таким образом, в авиационной орнитологии система локализации объектов природного происхождения может быть применена как для изучения перемещений птиц, так и совместно с различными средствами отпугивания птиц.

Литература

1.Быстров Р.П., Соколов А.В. Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов. – М.: Радиотехника, 2008.

– 320 с.

2.Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Локализация объектов в распределенной системе видеонаблюдения /Информация и безопасность. Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ» , 2010. Т.13,

ч. 4. с.583 -586.

3.Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Локализация объектов в автоматизированной системе видеонаблюдения /Информация и безопасность: региональный научно-

технический журнал. Воронеж, 2011.Т.14, вып.4 с.583586.

Одним из путей повышения служебных характеристик теплозащитных покрытий (ТЗП) для изделий ракетно-космической техники является использование двухслойных покрытий на основе композиционных смесей. Однако практическая реализация такого подхода требует проведения комплекса исследований по влиянию состава, соотношения толщин подслоя и основного слоя, режимов нанесения слоев на основные характеристики ТЗП.

С целью оценки возможности применения композиционных смесей для ТЗП был выполнен ряд экспериментов по нанесению их на образцыиммитаторы камер сгорания ЖРД. Эксперименты были направлены на определение потенциального влияния химического состава используемых смесей, на адгезионную прочность и термическую стойкость получаемого покрытия.

Порошки наносились на имитатор стенки камеры сгорания способом атмосферного плазменного напыления. Для нанесения двухслойного теплозащитного покрытия использовались следующие порошковые материалы:

- для нанесения подслоя

1)порошок марки ПХ20Н80 56 - 26 выпускаемый по ГОСТ 13084 – 88;

2)порошок ПТЮ-10Н выпускаемый по ТУ 14- 1-3926-85.

- для нанесения основного слоя

1)смесь, состоящая из порошка диоксида циркония и порошка ПХ20Н80, стабилизированная 8 % оксида иттрия (состав №1);

2)смесь, состоящая из порошка диоксида циркония и порошка ПТЮ-10Н, стабилизированная 12 % оксида иттрия (состав №2);

Все образцы - иммитаторы изготовлены из хромистой бронзы марки БрХ08 и прошли термическую обработку по режимам, применяемым на изделии.

Подготовка поверхности образцов под напыление осуществлялась в установке пескоструйной обработки карбидом кремния марки 53С зернистостью 125…100. Такая подготовка поверхности обеспечивает требуемую Rz ≥ 50 мкм шероховатость поверхности.

Нанесение теплозащитного покрытия осуществлялось на установке УПУ-3Д. В качестве

плазмообразующего газа применялся аргон с добавлением водорода.

Испытание покрытия на адгезионную прочность осуществлялось в разрывной машине FP 100 / 1 в соответствии с ОС 92.1406-68. Для данного испытания к образцу с покрытием приклеивается ответная часть – образец аналогичной формы и размеров. В качестве клеевой прослойки применяется пленочный клей «ВК-3А».

Проверка термостойкости осуществлялась путем нагрева образца со стороны покрытия пламенем ацетилен - кислородной горелки Нагрев производился до температуры 600 ˚С и выдержке при этой температуре 1 минуту. Температура измерялась хромель-алюмелевой термопарой с индикацией на потенциометре. После этого образец охлаждался в воде с температурой 20 ˚С. Проверка осуществлялась до появления дефектов покрытия.

Результаты испытаний покрытий различного химического состава на прочность сцепления представлены на рис. 1.

2

1

Рис. 1. Зависимость прочности сцепления покрытия (σсц) от содержания оксида иттрия в керметной смеси (1 кривая

– подслой ПХ20Н80, 2 кривая – подслой ПТЮ-10Н)

Данные сравнительных испытаний адгезионной прочности для теплозащитного покрытия с различным композиционным составом выявили влияние химического состава используемых смесей на адгезионную прочность и термическую стойкость получаемого покрытия. Прочность подслоя нанесенного с применением материала ПТЮ-10Н превышает значения, полученные при применении штатного порошкового материала ПХ20Н80. Для основного слоя лучшие результаты наблюдаются при использовании керметной смеси стабилизированной

12 % оксида иттрия, при этом обеспечивается требуемая термостойкость покрытия.

Для определения оптимального сочетания толщины слоев стандартного ТЗП «Кермет» весь диапазон значений толщин, как слоя, так и подслоя был разделен на три интервала. Исходя из технологии нанесения для подслоя интервалы составили от 60 до 70 мкм, от 90 до 100 мкм и от 120 до 130 мкм. Для основного покрытия – от 90 до 100, от 110 до 120 и от 170 до 180 мкм. Контроль толщины покрытия проводился двумя путями: на настроечных образцах и образцах-свидетелях микрометром и прибором - толщиномером «Константа К-5».

Результаты испытаний для подслоя и двухслойного покрытия приведены на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Зависимость прочности сцепления подслоя с основой (σсц) от толщины (δ)

1

3

2

Рис. 3. Зависимость прочности покрытия (σсц) от толщины керметного слоя (δ): 1 кривая – толщина подслоя от 60 до 70 мкм; 2 кривая – толщина подслоя от 90 до 100 мкм; 3 кривая – толщина подслоя от 120 до 130 мкм.

Анализ результатов показывает, что максимальные значения прочности сцепления подложки соответствует интервалу от 90 до 100 мкм. В то же время σсц всего ТЗП имеет близкие максимальные значения как для подслоя от 60 до 70 мкм, так и для интервала от 90 до 100 мкм. В целом увеличение толщин свыше определенных значений, как подслоя, так и основного покрытия приводит к снижению σсц, что, видимо, обусловлено ростом остаточных термических напряжений, образующихся в контактных зонах покрытия.

Для оценки термостойкости, по результатам испытаний на прочность сцепления покрытия, были выбраны два сочетания толщин подслоя и покрытия с лучшими показателями: подслой от 60 до 70 мкм, основное покрытие толщиной от 100 до 110 мкм и подслой от 90 до 100 мкм; основное покрытие от 110 до 120 мкм. Результаты испытания представлены в таблице.

Лучшие показатели прочности и термостойкости ТЗП «Кермет» наблюдаются при сочетании толщины подслоя от 90 до 100 мкм и основного покрытия от 110 до 120 мкм.

Таким образом, исследования показали, что толщина слоев и их сочетание оказывает немаловажную роль в общей прочности покрытия и его термостойкости. Ограничение подслоя толщиной от 90 до 100 мкм в сочетании с керметным слоем толщиной от 110 до 120 мкм обеспечивает повышение прочности теплозащитных покрытий в 1,5 – 1,6 раза и термостойкости в 1,8 раза в сравнении с нормативными значениями.

По результатам оценки прочности покрытия определен оптимальный режим напыления подслоя, соответствующий ~ 16 кВт подводимой к плазмотрону мощности.

Для устранения влияния эрозии анодного узла плазмотрона на стабильность технологических параметров процесса, исключения недопустимых медных включений в материале покрытия был конструктивно изменен анодный узел за счет использования тугоплавкой графитовой вставки с экспериментально подобранным наружным диаметром (рис. 4). Проведенные испытания показали отсутствие негативного влияния графитовой вставки на характеристики получаемого покрытия, повышение стабильности электрических параметров работы плазмотрона.

Рис. 4. Анодное сопло из меди (слева) и с графитовой вставкой (справа)

Проведенные исследования и полученные результаты послужили основой технических и технологических рекомендаций, использованных в технологии нанесения ТЗП на изделие и обеспечивших экономический эффект на планируемую годовую программу выпуска камер сгорания 122,8 тыс. руб.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения плазмотрона с графитовой вставкой на планируемую годовую программу выпуска изделий составит 218,3 тыс. руб.

58