Наукове видання Матеріали ХVIII міжнародної науково-практичної конференції учотирьох частинах Ч. IV харків 2010 ббк 73 І 57 - страница 8


^ ВЫБОР ВИДА ФУНКЦИИ ОТКЛИКА, ОПИСЫВАЮЩЕЙ НЕОБРАТИМЫЕ ОТКАЗЫ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

^ Коробко А.И., Коробко З.И.

НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ», Харьков

В общем виде функция отклика для электрической (или магнитной) составляющей действующего на типовой элемент радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) импульсного электромагнитного излучения (ЭМИ) может быть представлена в следующем виде:

Ео = f (Xi + hJ) + S,

где: Ео – математическое ожидание отклика; Xi – контролируемые и управляемые факторы воздействия; hJ – контролируемые, но неуправляемые факторы; S – ошибка эксперимента.

Определяющее значение для выбора функции отклика f (Xi + hJ) имеет ее рациональность и минимизация ошибки S уравнения (1).

Были рассмотрены два основных физических механизма необратимых отказов элементов РЭА - электрический пробой и тепловой пробой полупроводниковых структур. В диапазоне исследованных изменений импульсного ЭМИ (длительность фронта длительность импульса), вероятность наступления необратимых отказов элементов РЭА, не подсоединенных к другим элементам и проводникам, достаточно мала.

Данный факт позволяет допустить, что максимальные значения импульсов тока и напряжения пропорциональны скорости нарастания импульсного ЭМИ и обратно пропорциональны величине длительности фронта импульса ЭМИ. Энергия импульсов прямо пропорциональна величине длительности импульса ЭМИ.

Ограничиваясь степенью влияния факторов не выше второй и считая, что hJ = 0, функцию отклика можно представить в следующем виде: f (Xi) = А Х1 + В / Х2 + С Х1/ Х2 + D,

где: Х1 – величина длительности фронта ЭМИ; Х2 – величина длительности импульса ЭМИ; A, B, C, D – неизвестные коэффициенты, определяемые при решении уравнения для различных опытов.

Определение влияния полярности ЭМИ проведено экспериментально.


^ МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ МЕР ЗАЩИТЫ РАКЕТЫ И ЕЁ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Коробко А.И., Коробко З.И.

НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ», Харьков

Методология экспериментальной отработки мер защиты ракеты космического назначения (РКН) базируется на экспериментальных методах, которые предполагают проведение испытаний РКН на стойкость к поражающему воздействию статического электричества.

Методологическая подготовка включает в себя проведение анализов вида РКН и особенностей проведения испытаний, воздействия поражающего фактора, электромагнитного взаимодействия РКН или её составных частей с окружающими системами при электростатических проявлениях, электромагнитной безопасности.

Электростатические разряды возникают в момент старта РКН: между электросоединителями торцевой части первой ступени; между разъемами пневматических связей торцевой части первой ступени; между опорным кольцом первой ступени и пусковым столом. Момент времени возникновения этих разрядов определяется по схеме полета.

Место возникновения разрядов между электросоединителями и разъемами пневматических связей четко определено, место возникновения разрядов между опорным кольцом первой ступени и пусковым столом не имеет четкого определения.

Электростатические разряды возникают в момент расстыковки первой и второй ступеней между стыковочными кольцами; в момент сброса головного обтекателя - между стыковочными кольцами второй ступени и головного обтекателя; в момент расстыковки космического аппарата и второй ступени - между стыковочными кольцами второй ступени и космического аппарата. На стадии полета место возникновения электрических разрядов не имеет четкого определения.

Анализ электромагнитного взаимодействия РКН с окружающими системами (пусковой стол; подъемно-установочный агрегат; транспортно-установочный агрегат) показал, что данное взаимодействие имеет место на старте.

Испытания РКН должны проводиться в безэховой экранированной камере соответствующих размеров.


^ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ УМНОЖИТЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ДЛЯ ЗАРЯДКИ ЕМКАСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ.

Коробко А.И., Рудаков В.В. , Коробко А.А.

НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ», Харьков

Цель исследований – оптимизация параметров элементов умножителя напряжения последовательного типа, работающего в нестационарном режиме, который использовался для зарядки емкостного накопителя энергии.

Оптимизация осуществлялась по следующим параметрам элементов последовательного умножителя напряжения (ПУН):

- прямой импульс тока через высоковольтные диоды ПУН;

- обратное напряжение на высоковольтных диодах ПУН;

- рабочее напряжение конденсаторов ступеней ПУН.

Исследовались токи и напряжения в ПУН при синусоидальном виде входного напряжения источника и импульсом виде источника напряжения. В модели ПУН были сделаны следующие допущения:

- реальный трансформатор был замещен на идеальный источник напряжения;

- диоды, применяемые в модели, считались идеальными.

Исследования проводились в компьютерной среде моделирования электрических схем « Micro Cap 8.1.0.0 ».

В результате исследований получена временная зависимость распределения напряжения на диодах и токов на конденсаторах ПУН.

Полученные результаты позволяют произвести оптимизацию по величине прямых импульсных токов и обратных напряжений выпрямительных диодов, а также по величинам рабочих напряжений конденсатора ПУН.

Кроме того, разработанная методика анализа позволяет оптимизировать требования к высоковольтному трансформатору в части получения максимального значения коэффициента полезного действия цепи заряда емкостного накопителя энергии.


^ ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ФУР'Є У ЦИФРОВІЙ ОБРОБЦІ СИГНАЛІВ

Кравченко В. І., Горюшкін А. Е.

НТУ «ХПІ», Харків

Сучасна методологія цифрової обробки сигналів заснована на методах цифрової фільтрації і базується на прямому та зворотному дискретному перетворенню Фур’є. Реалізацію обробки здійснюють за допомогою алгоритмів швидкого перетворення Фур’є та дискретної згортки цифрових послідовностей. Обидва методи мають взаємодоповнюючі операції та являють собою основу для реалізації програмних фільтрів.

У сучасних цифрових радіо - і телекомунікаційних системах такі перетворення сигналів є основними видами перетворень дискретних і цифрових сигналів. Їх використання дозволяє розраховувати та синтезувати структури цифрових фільтрів з дуже високою точністю. Однак багато часу витрачають на здійснення відповідних розрахунків. Особливо багато часу витрачають під час розрахунків цифрових фільтрів високого порядку. У той же час, як звичай, одержувати результати обчислення потрібно у реальному часі.

Використання швидкого перетворення Фур’є на основі стандартних процедур дозволяє оптимізувати за часом процедуру обчислення результатів та здійснювати їх у реальному часі. При цьому можливо здійснювати обчислення за спрощеними процедурами. Зокрема це стосується процедури із проріджуванням за часом.

Однак, процедура проріджування за часом вимагає знання логічного зв'язку кожного вихідного елемента перетворення із вхідним. При малій цифровій послідовності вхідної інформації (n 1000) швидкодія суттєво зростає.

У той же час, здійснюючи послідовно розподіл вихідної цифрової послідовності на дві рівні частини із подальшим таким же розподілом кожної із отриманих частин цифрової послідовності, суттєво підвищуємо швидкодію обробки сигналу. Такий алгоритм обробки інформаційних сигналів із проріджуванням за частотою дозволяє зменшити час обробки цифрових сигналів у реальному вимірі за рахунок спрощення процедури обробки із збереженням необхідної точності перетворень.


^ РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ

НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Кравченко В. И., Кравец В. А., Касилов О. В., Серков А. А.

НТУ «ХПИ», Харьков

Современные радиоэлектронные устройства представляют собой программно-аппаратные комплексы, в которых выполняемые системой функции распределяются определенным образом между программной и аппаратной частями. Каждая из этих частей вносит определенный вклад в обеспечение надежного выполнения устройством своих функций, в особенности при действии внешних деструктивных воздействий. И если вопросы обеспечения надежного функционирования аппаратной части имеют устоявшиеся решения, то вопросам создания надежного программного обеспечения уделяется недостаточно внимания. Идеи создания надежных устройств из ненадежных элементов, идущие от К.Шеннона и Дж. фон Неймана несомненно реализуемы. Однако, главной трудностью в создании надежного программного обеспечения является его большой объем. Обычно объем математического обеспечения составляет от нескольких миллионов до десятков миллионов строк – операторов Фортрана. Логарифмический рост относительного числа ошибок с увеличением длины программы ограничивает создание программ объемом более 108 строк.

Объем программы и возможное количество ошибок априорно можно определить, исходя из сложности решаемой задачи. В то же время сложность задачи, согласно методикам Холстеда, объективно можно оценить количеством используемых в задаче переменных и ожидаемых результатов. При этом длина программы определится следующим соотношением.

N = α1 log2 α1 + α2 log2 α2,

где α1 – число операторов в программе;

α2 – совокупное число входных, выходных и промежуточных параметров, введенных в процессе реализации программы.

Время программирования определяется следующим соотношением:

Т = N2 log2 [(α1 + α2) / 2] / 4S,

где S – параметр Страуда, который меняется от 4 до 20.

Количество возможных ошибок можно подсчитать по формуле:

В = N log2 (α1 + α2) / 3000.

При этом следует отметить, что ограничение модуля программы 260 символами обусловлено гарантией создания безошибочного алгоритма. Однако только разбиение программы на модули небольшой длины не гарантирует создание надежного программного обеспечения для программно-аппаратных комплексов. Решение проблемы – в создании иерархической архитектуры программно-аппаратных устройств.

^ ВИСОКОВОЛЬТНІ КОНДЕНСАТОРИ МАЛОЇ ЄМНОСТІ ПРИ РІЗНИХ ФОРМАХ ДІЮЧОЇ НАРУГИ

Кравченко В. П., Кравченко Ю. В., Лонський С. С., Рудаков В. В.

НТУ «ХПІ», Харків; НДПКІ «Молнія» НТУ «ХПІ», Харків

За останні роки посилилася тенденція використання високовольтних конденсаторів малої ємності для вирішення науково-дослідних та прикладних задач. Це створення високовольтних малоіндуктивних імпульсних конденсаторів малої ємкості в науково-дослідній сфері – для формування імпульсів напруги штучного та природного походження, в промисловості - для виведення токсичних домішок з повітря, отримання озону методом створення «перенапруженого об’єму», обробки відходів медицини та шкідливих виробництв, очищення питної води, стерилізації продуктів харчування, отримання нанопорошків металів, сплавів та їх суміші розмірами в десятки нанометрів, розвитку методів передачі енергії на відстань та протидії електромагнітному тероризму. Необхідно удосконалювати та створювати нові конденсатори малої ємності змінного струму для ємнісних дільників напруги в складі нерезонуючих високовольтних трансформаторів напруги, для роботи в складі схем зміщення потенціалу нейтралі при ліквідації однофазних замикань на землю, в випробувальних резонуючих пристроях, наприклад, для високовольтних випробувань силових кабелів на 110кВ, в схемах з тиристорними елементами, де можливі гармоніки вищих частот, для згладжування напруги в фільтрових установках. В НДПКІ «Молнія» за останні 5 років розроблені високовольтні імпульсні малоіндуктивні конденсатори серії КИМ та КМРИ ємністю від 100пФ до 100нФ напругою від 35кВ до 500кВ як для використання в науково-дослідній сфері так і для вирішення технологічних задач. В доповіді приведені характеристики розроблених конденсаторів і особливості їх конструкцій та режимів роботи, а також рекомендації щодо розробки і конструювання. Замовниками конденсаторів є переважно як державні так і підприємства з різною формою власності практично з усіх регіонів України. Впровадження конденсаторів у замовників дозволило, наприклад, отримати імпульси мегавольтного діапазону тривалістю в одиниці та десятки наносекунд, або, наприклад, вирішити проблему зменшення аварійності трансформаторів напруги змінного струму за рахунок використання замість однієї з обмоток фаз ємнісного дільника напруги.


^ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ «НАПРУЖЕНОГО ОБ’ЄМУ» ІЗОЛЯЦІЇ ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИМИ ДАНИМИ

Кравченко Ю. В., Рудаков В. В.

НТУ «ХПІ», Харків

Метою роботи є визначення характерних розмірів «напруженого об’єму» конденсаторної ізоляції.

Згідно з феноменологічною теоріею руйнування конденсаторної ізоляції ресурс ізоляції є обернено пропорційний величині об’єму ізоляції («напруженому об’єму»), усередині якого напруженість електричного поля перевищує деяку критичну величину. При порівняльному аналізі визначення співвідношення ресурсів різних подібних конденсаторних конструкцій необхідно знати тільки форму і розміри електродів, для яких визначається розподіл електричного поля. При цьому визначення критичної напруженості електричного поля і розмірів «напруженого об’єму» не є обов’язковим. В той же час для уточнення і поглиблення цієї теорії, суті фізичних явищ, що впливають на ресурс, та вирішення ряду прикладних задач щодо удосконалення конструкцій конденсаторів необхідно визначення не відносних значень розмірів «напруженого об’єму», а абсолютних.

Відомо, що ресурс високовольтних силових конденсаторів з обкладинками зі закругленим краєм уздовж периметру у 2-3 рази вищий за ресурс конденсаторів з незакругленим краєм обкладинок. Для цих двох варіантів визначено розподіл електричного поля числовим методом граничних інтегральних рівнянь. За результатами розрахунків визначені напруженості електричного поля в зонах найбільшої неоднорідності електричного поля, тобто у краю обкладинок. За формулами залежності ресурса від напруженості електричного поля у ступені (-5 ÷ -6) знайдено розміри об’ємів ізоляції, де напруженість електричного поля відрізняється у () разів. Характерні розміри «напруженого об’єму», з цих міркувань, становлять (3÷6)% від товщини діелектрику між обкладинками. А критична напруженість електричного поля не перевищує трьох-чотирьохкратних значень напруженості однорідного електричного поля під обкладинками. Отримані результати використані при розробці високовольтних імпульсних конденсаторів з комбінованим діелектриком для визначення товщини шару діелектрику з більшим значенням діелектричної проникності, який розташовано в контакті з обкладинками з метою зменшення неоднорідності поля.


^ ВИКОРИСТАННЯ ПОЛІМЕРНИХ ТРУБ В ЯКОСТІ ІЗОЛЯТОРІВ ВИВОДІВ ВИСОКОВОЛЬТНИХ КОНДЕНСАТОРІВ

Кравченко В. П., Рудаков В. В.

НТУ «ХПІ», Харків; НДПКІ «Молнія» НТУ «ХПІ», Харків

В електроенергетиці широко використовуються пластмасові ізолятори (склопластики, кремнійорганічну гуму, поліетилен, поліпропілен та інші), доля виготовлення і використання яких постійно наростає. Виводи з високовольтних конденсаторів в металевих корпусах частіше усього виконуються з електротехнічного фарфору, або кераміки. Однієї з основних проблем створення малоіндуктивних високовольтних конденсаторів є вимоги до зменшення індуктивності виводів, спрощення їх конструкції і експлуатації, а також можливість ремонту та заміни в умовах експлуатації. В роботі розглядається можливість використання суцільнопластикових труб з поліпропілену виробництва Чеської республіки в якості виводів високовольтних конденсаторів. Ці труби згідно з ДСТУ Б. В.2.7-93-2000 призначені для роботи в мережах холодного, гарячого водопостачання та вторинних мереж опалення. В роботі проведено електричні високовольтні випробування труб діаметром 40мм з товщиною стінки 7мм. Результати випробувань позитивні. Електрична міцність матеріалу не поступається пластмасовим діелектрикам електротехнічного призначення, а сухорозрядна напруга уздовж поверхні в моделі електродів з більшим значенням нормальної складової напруженості відповідає напруженості електричного поля 0,4-0,43 кВ/мм. Оскільки вимоги з механіки, вологостійкості, температурі забезпечені (згідно з сертифікатом відповідності України (№UА1.070.0013872 серія ДЖ, термін дії до 08 лютого 2011р.), а також, враховуючи доступність та відносну дешевизну поліпропіленових труб і зменшення ваги виводів в зрівнянні з фарфоровими у 2 рази і позитивні результати електричних випробувань та двохрічний позитивний досвід експлуатації високовольтних імпульсних конденсаторів з поліпропіленовими ізоляторами, прийнято рішення про можливість використання суцільнопластикових труб з поліпропілену виробництва Чеської республіки в якості виводів високовольтних конденсаторів. Рівень зарядної напруги складає 10-50кВ. До недоліку можна віднести складність виконання рельєфної зовнішньої поверхні ізолятору для збільшення шляху розряду (присутність ребристої поверхні як у фарфорових ізоляторів дає можливість підвищити напругу в 1,3 рази).


^ АНАЛІЗ СИСТЕМ З ПЕРЕПИТОМ ЗА КРИТЕРІЄМ СЕРЕДНЬОЇ ВІДНОСНОЇ ШВИДКОСТІ

Логвиненко М. Ф., Шевцова В. В.

НТУ «ХПІ», Харків

Розглядаються системи передачі даних з адресним та квазіадресним перепитом. Для порівняння систем застосується критерій середньої відносної швидкості. Вказується вираз для розрахунку оптимальних довжин кодових блоків. Також приводяться розрахунки середньої відносної швидкості та довжин кодових блоків для різноманітних дискретних каналів.

У телекомунікаційних системах широко використовуються протоколи обміну даними з вирішальним зворотним зв'язком і використанням завадостійких блокових (n, k)-кодів у режимі виявлення помилок. У доповіді розглядаються протоколи з адресним і квазиадресним перепопитом у режимі виявлення помилок.

Система із квазиадресним перепитом розглядається в такій модифікації: дані передаються пакетами по ^ N блоків, при помилковому прийомі i-го блоку передається сигнал «запит» на цей блок, передавач повторно передає помилковий і всі наступні (N–i+1) блоків, а на перші (i–1) позиціях передаються нові блоки.

Середня відносна швидкість протоколу з адресним перепитом для деякого конкретного стану каналу з незалежними по бітах завадами, що виникають з ймовірністю р0, при використанні (k+r, k) блокового коду в режимі виявлення завад визначається наступним чином:

. (1)

Позначимо через  – ймовірність правильного прийому блоку, тоді середня відносна швидкість системи з квазіадресним перепитом:

. (2)

Як показують дослідження за критерієм максимуму середньої відносної швидкості ефективнішим є протокол з адресним перепитом, але для каналів з середньою ймовірністю помилки на біт не більш ніж 10 4 він дає не дуже великий виграш, проте ускладнює структуру встаткування й алгоритм роботи системи. Даний критерій правомірний, насамперед, для випадку, коли в системі циркулюють досить довгі повідомлення. Іншими важливими критеріями є такі показники, як час передачі й час доставки повідомлення.


^ ОСТИГАННЯ ДВОШАРОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

Лонський С.С., Рудаков В.В.

НТУ «ХПІ», Харків

Метою роботи є розрахунок часу остигання внутрішньої поверхні двошарової огороджувальної конструкції (утеплена стіна житлового або лабораторного будинку узимку, після вимкнення опалення) та вибір оптимального способу її утеплення (ззовні чи зсередини).

При розрахунках зроблено допущення: при розміщенні теплоізоляції зсередини приміщення тепловий потік від теплоізоляції до стіни, у кожний розрахунковий інтервал часу, дорівнює нулю (тому що теплопровідність утеплювача набагато менша від теплопровідності цегли); при розміщенні утеплювача ззовні, шар теплоізоляції остигає за стаціонарних умов (епюра температури буде лінійна (у даному випадку вона буде близька до реальної рис. 1)). Методика розрахунку базується на результатах та методики розрахунку остигання одношарової пластини. Також не враховано наявність вітру ззовні. У якості утеплювача обрано пінополістирол. У початковий момент часу температуру на зовнішній поверхні стіни прийнято -20 °С, на внутрішній – +20 °С. Розрахунки виконувалися: 1) для внутрішнього утеплення - з інтервалом у 1 годину; 2) для зовнішнього – через кожні 5 годин. Часові інтервали обрано згідно оцінці загаль­ного часу остигання кожного шару окремо. Результати роз­рахунків приведено у вигляді графіків залежності темпера­тури на внутрішній поверхні від часу остигання (рис. 2). Більш раціональним є утеп­лення приміщень ззовні – це дозволить більше заощаджу­вати енергоносіїв, а отже і коштів, а також зменшити ефект шкідливої дії зволоження і зберегти комфортні умови для проживання на протязі більшого часу.


9944240200520783.html
9944314376591555.html
9944387415876913.html
9944501696823202.html
9944607808590132.html