автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии формирования сложноконструктивных изделий из металлических трикотажных полотен технического назначения

На правах рукописи

РЫТИКОВ А Ирина Валерьевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ СЛОЖНОКОНСТРУКТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность: 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

и*™

Работа выполнена на кафедре технологии трикотажного производства Московского государственного текстильного университега им. А.Н. Косыгина

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кандидат технических наук

Ведущая организация Российский заочный институт текстильной

и легкой промышленности

Заваруев Владимир Андреевич

Щербаков Виктор Петрович Николаев Владимир Дмитриевич

Защита состоится «_»_ 2005 г. в_часов на заседании

диссертационного совета К212.139.01 в Московском государственном текстильном университете им. А.Н. Косыгина по адресу: 119991, Москва, Малая Калужская ул., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина

Автореферат разослан «_»__ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор --Шустов Ю.С

дооб-^

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, относящихся к анализу, проектированию и разработке технологии, обеспечивающей формирование изделий сложной формы из металлических трикотажных сетеполотен.

Рассмотрены основные переплетения, применяемые в качестве отражающих поверхностей параболических антенн.

Исследованы электрофизические и физико-механические свойства металлического трикотажа, используемого в качестве отражающей поверхности, в частности, электросопротивление, распускаемость и закручиваемость.

Выявлен наиболее рациональный способ изготовления крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажа.

Выявлены причины возникновения дефектов в структуре сетеполотна, возникающие в технологическом процессе изготовления отражающей поверхности антенного рефлектора. Разработана технология устранения дефектов с учетом минимизации перекоса петельной с груктуры трикотажного полотна в процессе ликвидации.

Разработаны новый способ соединения деталей из металлического трикотажного полотна при постоянном натяжении и технология раскроя и пошива крупногабаритного изделия из сетеполотна.

Выявлены требования, предъявляемые к швейным ниткам и к швейным строчкам, предназначенных для сшивки деталей из металлического сетеполотна.

Получены экспериментальные данные прочностных характеристик швейных ниток и швов, выполненных на металлическом сетеполотне, и их влияние на электрофизические свойства материала.

Разработан технологический режим изготовления отражающей поверхности рефлектора

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

Технологию изготовления крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажа, включающую:

- способ раскроя деталей из металлического трикотажного сетеполотна, находящегося под постоянным натяжением;

- способ соединения деталей из металлического трикотажного полотна при постоянном натяжении (патент РФ №2245405);

- технологию устранения дефектов в струю уре металлических трикотажных сегеполотен;

- технологический режим изготовления отражающей поверхности рефлектора из металлического трикотажного сетеполотна.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ обусловлена решением задач, направленных на разработку технологических процессов соэда^^кр^^£^арщ-ных изделий сложной пространственной формы из металлвческдеид'Яйф^йфНых сетеполо-

I СПетеабуМ// О» Я0 ФУ

тен, что связано с отсутствием единой технологии выработки изделий данного ассортимента.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - создание технологии формирования крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажного сетеполотна.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для достижения указанных целей в работе поставлены следующие задачи:

- исследование основных видов структур трико тажных сетегюлотен;

- исследование электрофизических и физико-механических свойств металлического трикотажа, используемого в качестве отражающей поверхности;

- изучение существующих способов формирования объемных текстильных изделий;

- выбор оптимального способа формирования крупногабаритной поверхности сложноконструктивной формы;

- разработка технологии создания отражающей поверхности космической самораскрывающейся антенны;

- изучение видов, диагностика и разработка технологии устранения дефектов в струкгуре металлических трикотажных сетеполотен;

- экспериментальная проверка разработанной технологии формирования отражающей поверхности;

- разработка технологического режима изготовления отражающей поверхности антенного рефлектора из металлического трикотажного сетеполотна.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Выполненная работа базировалась на использовании теоретических и экспериментальных методов исследования, математической статистики. Для решения поставленных задач использован системный подход. Методической и теоретической основой работы являются труды отечественных и зарубежных ученых по технологии трикотажного производства, анализ научных и патентных источников.

Экспериментальные исследования проводились в технологических лабораториях на кафедре технологии трикотажного производства Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина с учетом существующих методик и нормативно-технической документации (ГОСТ, ОСТ, ТУ).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые получены следующие результаты.

- исследованы физико-механические и электрофизические свойства металлического трикотажа, а также ниточных строчек и швов, влияющие на процесс изготовления и эксплуатации отражающей поверхности КСА (космическая самораскрывающаяся антенна);

- разработана технология создания отражающей поверхности КСА из металлического трикотажного сетеполотна;

- разработан способ раскроя деталей из металлического трикотажного сетеполотна, находящегося под постоянным натяжением;

- разработан способ соединения деталей из высокорастяжимого полотна при постоянном натяжении (патент РФ №2245405);

- предложены способы устранения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. В результате проведенных исследований определены факторы, связанные со свойствами металлического трикотажного сетеполотна, отрицательно, влияющие на процесс создания отражающей поверхности КСА, и разработаны пути их оптимизации. Получены экспериментальные данные по основным физико-механическим свойствам трикотажных полотен, ниточных строчек и швов. Разработана и апробирована технология изготовления отражающей поверхности КСА из металлического трикотажного сетеполотна при постоянном натяжении. Предложены способы устранения дефектов металлических трикотажных сетеполотен. Разработанная технология внедрена на предприятиях НПО ПМ им. акад. М.Ф. Решетнева (г. Же-лезногорск); РКК «Энергия» (г. Королев).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ проводилась в промышленных условиях на предприятиях НПО ПМ им. акад. М.Ф. Решетнева (г. Железногорск); РКК «Энергия» (г. Королев), а также в процессе выполнения экспериментальных работ в УПМ МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуже-

ны:

- на научно-практической конференции аспирантов на кафедре иностранных языков Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина на (2003 г.);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ -

2003), (18-19 ноября 2003 г.);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ -

2004), (24 ноября 2004 г.);

- на расширенном заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н. Косыгина (26 сентября 2005 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и тезисы докладов на 3 научных конференциях; получен 1 патент на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 253 страницы машинописного текста, 112 рисунков, 27 таблиц, 2 приложения. Список литературы включает 57 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы. Отмечено, что наиболее перспективным яв-

ляется использование металлических трикотажных сетеполотен в качестве отражающих поверхностей космических самораскрывающихся и наземных антенн связи.

В первой главе проведен анализ литературы по предметной области исследования, рассмотрено состояние вопроса в области технологии и ассортимента трикотажа для отражающих поверхностей.

При анализе литературных источников установлено, что при формировании данного ассортимента наиболее перспективными являются основовязаные сетеполотна филейных переплетений.

Причем наиболее полно соответствующим требованиям предъявляемым к I

материалу отражающей поверхности, является трикотаж филейных платиро-ванных переплетений.

В качестве материала для отражающей повепхности выбрано металлическое трикотажное сетеполотно, выработанное переплетением Атлас-Атлас с мелкоячеистой равномерной структурой и обладающее малым весом В качестве сырья для выработки данного полотна, как наиболее полно соответствующая требованиям, предъявляемым к проектируемому изделию, (рис.1)

Рис. 1. График кладок и переплетение нитей трикотажа переплетения Атлас-Атлас.

Вторая глава посвящена исследованиям и оценке основных свойств металлического трикотажного сетеполотна, влияющих на процесс создания отражающей поверхности КСА.

На основе теоретического анализа и экспериментальных исследований, установлено, что полотно, переплетения Атлас-Атас, вырабатываемое из гек-стильно-металлической нити, состоящей из вольфрамовой комплексной нити диаметром 15*3 мкм и вискозной нити линейной плотностью 8,4*2 текс, практически не распускается при повреждении одиночной нити с увеличением рас-

тягивающей нагрузки, действующей на материал.

Установлено, что используемый материал закручивается с краев, поэтому необходимо во время раскройных и швейных операций использовать дополнительный фиксирующий элемент.

Проведены исследования электрофизических свойств металлического трикотажного полотна. Исследовано изменение электросопротивление материала при соединении различными типами ниточных строчек с использованием различных видов швейных нитей.Определено, что ниточный шов с использованием специальных нитей не оказывает существенного влияния на требуемое электросопротивление материала в заданном диапазоне и не зависит от вида используемой ниточной строчки.

Третья глава посвящена разработке технологии устранения дефектов в структуре металлических трикотажных ceieno.ioien.

Выявлены причины возникновения дефектов в структуре сетеполотна на всех технологических переходах изготовления изделия (вязание, пошив, транспортировка и т.д.). Даны рекомендации по предупреждению появления дефекта на каждой определенной стадии процесса создания отражающей поверхности.

Разработана технология устранения дефектов на трикотажном основовяза-ном полотне высокой плотности путем стягивания краев дефектного места или наложения заплаты из дополни¡ельно!о участка полотна.

Для каждого типа дефекта предложены оптимальные виды штопки с учетом минимизации перекоса структуры трикотажного полотна в процессе ликвидации дефектов: для дефекта точки - стяжки по периметру; для дефекта-линии - стягивания дефектного участка по длине, для дефекта-области - путем наложения заплаты.

Также в результат эксперимента установлено, что для полотна переплетения Атлас-Атлас из вольфрамовой комплексной нити диаметром 15*3 мкм в качестве нитей для штопки могут использоваться 14,3*2 текс (174 кр/м); 29,4 текс (250 кр/м); текстильно-мегаллическая нить составом: вольфрамовая комплексная пить диаметром 15*3 мкм и вискозная нить 8,4*2 текс.

Четвертая глава посвящена вопросам создания устойчивой объемной формы отражающей поверхности из трикотажного сетеполотна с учетом конст-рукшвных требований разработанных в РКК «Энергия».

Заданное конструктивное решение антенны предусматривает формирование отражающей поверхности из 50 плоскостных деталей различных конфигураций и размеров, где длина одной детали составляет в среднем 6 м, поэтому способ членения конструкции на детали с последующим соединением их посредством швейных операций наиболее оптимален.

Для фиксации пространственной формы трикотажного изделия в натянутом состоянии при создании отражающей поверхности крупногабаритного разворачиваемого рефлектора целесообразно применять жесткий каркас.

Разработана новая технология раскроя и пошива трикотажного металлического сетеполотна при заданном двухосном натяжении материала. Разработанная технология обеспечивает равномерное растяжение полотна по соединительному шву любой длины до требуемых эксплуатационных размеров при сохранении физико-механических свойств полотна в области шва. Также данная технология обеспечивает соединение деталей при постоянном двухосном натяжении, линию соединения длиной до 6 м, ограничение закручиваемости краев выкроенных деталей, удобство транспортировки деталей в процессе изготовления отражающей поверхности.

Предварительное растяжение полотна и фиксация контура лекал на материале осуществляется при помощи фиксирующего элемента - лешы-контакт. Лента-контакт не растяжима и используется для поддержания постоянного натяжения сетеполотна в процессе раскроя и сшивания. Также лента-контакт препятствует закручиванию трикотажного полотна с краев выкроенных деталей (рис. 3).

Рис. 3. Схема соединения сетеполотна и ленты-контакт между собой.

Перед операцией раскроя полотно растягивают на заданную величину. Это осуществляется на специализированном раскройном столе, на котором установлена фиксирующая рама (рис. 4).

кнопки

Рис.4. Схема нагружения сетеполотна

Полотно раскладывают на столе, по краям полотна прокладывают спицы, за которые прикрепляют грузы, обеспечивающие заданное двухосное растяжение материала. После растяжения полотно закрепляется на раме при помощи фиксирующих элементов.

Далее раму с растянутым полотном устанавливают на столе, на котором прикреплены необходимые лекала с лентой-контакт. Затем производится операция сцепления полотна с крючковой частью ленты-контакт. Окончательно сетеполотно закрепляется при помощи пете 1ЬН0Й части ленты-контакт, которая накладывается поверх полотна на крючковую часть ленты-контакт.

Раскрой деталей производится по внешнему контуру лекал, ограниченных лентой-контакт.

Далее производят предварительное соединение деталей и сшивают их на швейной машине с одновременной обрезкой леЕГГы-контакг.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований основных физико-механических свойств швейных ниток и ниточных строчек Исследования проводились с целью выбора швейных ниток и швов, отвечающих ряду условий работы рефлектора. При проведении испытаний использовались стандартные методы и условия испытаний Испытания проводились на разрывной машине F 441 фирмы «Zweigle» (Германия).

Выявлено, что условиям работы рефлектора удовлетворяют нитки из поли-имидных волокон, которые обладают хорошей устойчивостью к действию повышенных температур, радиационному облучению, а также радиопрозрачны. По результатам полуцикловых испытаний швейных ниток наилучшие показатели по разрывной нагрузке и удлинению дали полиимидные швейные нитки линейной плотностью 29,4 текс (крутка 155 кр/м) Данные нитки рекомендованы к использованию.

Проведены полуцикловые и многоцикловые испытания ниточных швов, выполненных на металлическом трикотажном сетеполотне. По результатам экспериментальной оценки свойств отобранных стежков, рекомендована к использованию строчка краеобметочного стежка.

Для соединения деталей больших размеров из металлического трикотажного сетеполотна, учитывая возможное появление дефектов в процессе пошива, была выбрана кеттельная машина 22 класса, имеющая игольчатый транспортер, механизм обрезки края и два шьющих механизма, выполняеощих краеобметоч-ный шов.

В шестой главе разработан технологичесь ий режим, позволяющий осуществить изготовление отражающей поверхности параболической антенны в реальных условиях.

Режим включает все технологические переходы. На основе разработанного технологического режима был выработан опытный образец отражающей поверхности антенного рефлектора в промышленных условиях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате проведенного литературно! о обзора выявлено, что в настоящее время не существует единой технологии создания крупногабаритной отражающей поверхности из металлического трикотажа.

2. На основе анализа структур и свойств различных видов трикотажных переплетений установлено, что наиболее полно специфическим требованиям, предъявляемым к материалу отражающей поверхности, соответствуют металлические трикотажные сетеполотна одинарных филейных переплетений с равномерной мелкоячеестой структурой

3. В резулыате экспериментальных исследований физико-механических и электрофизических свойств определено, что для обеспечения технологических особенностей производства и эксплуатации отражающей поверхности КСА целесообразно использовать филейное переплетение атлас-атлас, выработанное из текстильно-металлической нити, состоящей из вольфрамовой комплексной нити диаметром 15*3 мкм и вискозной нити линейной плотностью 8,4*2 текс, при условии, что отражающая поверхность должна находиться под постоянным натяжением равным 6 г/пог.см.

4. На основе проведенного анализа существующих способов получения объемной формы изделий из трикотажа выявлено, что для изготовления крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажа, наиболее оптимален способ членения конструкции на детали с последующим их соединением.

5. Исследованы изменения электропроводных свойств металлического се-теполотна отражающей поверхности при соединении различными типами ниточных строчек с использованием различных видов швейных нитей. Определено, что соединение деталей специальными швейными нитями посредством швейных операций может быть использовано при формировании крупногабаритной отражающей поверхности, поскольку это не влияет на электросопротивление материала в заданном диапазоне.

6. Разработана новая технология соединения деталей из металлического трикотажного сетеполотна при обеспечении постоянного натяжения материала, ликвидации закручиваемости в местах соединения деталей, а также удобства транспортиров» и длинномерных деталей, которая заключается в использовании специального гибкого фиксирующего элемента в виде ленты-контакт.

7. Исследованы причины и виды дефеьтов, возникающих в структуре сетеполотна на стадиях изготовления и эксплуатации. Разработана технология устранения дефектов различных видов и размеров с учетом минимизации перекоса петельной структуры трикотажного полотна в процессе ликвидации. Для минимизации на всех технологических переходах предложено использование определенного технологического оборудования.

8. Разработан технологический режим изготовления отражающей поверхности рефлектора, обеспечивающий производство крупногабаритной отражающей поверхности КСА в реальных условиях.

9. Разработанная технология подтверждена созданием реальной конструкции отражающей поверхности крупногабаритной параболической антенны из металлического трикотажного сетеполотна в промышленных условиях на предприятии РКК «Энергия».

10.Выполненные теоретические и экспериментальные исследования открывают возможности дальнейшего совершенствования вопросов создания поверхностей из различных видов металлических трикотажных сетеполо-тен.

12

»17834

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. И.В.Рытикова, Л.Н.Селезнева, В.А.Заваруев Knitting technology in space.

- M.: МГТУ Тезисы докладов научно-практической конференции аспирантов университета на иностранных языках, 2003. с. 5 - 6.

2. И.В.Рытикова, В.А.Заваруев, О.П.Фомина Разработка технологии формирования сложноконструктивных изделий из металлического трикотажа. -М.: МГТУ Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2003), 2003, с.69.

3. И.В.Рытикова, В.А.Заваруев Разработка технологии формирования сложноконструктивных изделий из металлического трикотажа. - Сборник научных трудов аспирантов. Выпуск 9. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2005, с.30-34.

4. И.В.Рытикова, В.А.Заваруев, О.П.Фомина Разработка технологии устранения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен. - М.: МГТУ Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2004), 2004, с. 76.

5. Л.А.Кудрявин, В.А.Заваруев, О.П.Фомина. И.В.Рытикова, С.Ф.Подшивалов. Способ соединения деталей из высокорастяжимого полотна.

- Патент РФ №2245405.

РНБ Русский фонд

2006-4 17649

Подписано в печать 05.10.05 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 0,75 Заказ 452 Тираж 80 МГТУ им. А.Н. Косыгина, 119991, Москва, ул. Малая Калужская, 1

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Металлические трикотажные сетеполотиа технического назначения.

ВЫВОДЫ по главе 1.

ГЛАВА 2. Исследование и оценка свойств металлического трикотажного сетеполотна.

2.1.Разрывные характеристики металлического трикотажа.

2.2.Распускаемость металлического трикотажа. 2.3.3акручиваемость металлического трикотажного сетеполотна. 2.4.Электрофизические свойства металлического трикотажного сетеполотна.

ВЫВОДЫ по главе 2.

ГЛАВА 3. Разработка технологии устранения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен.

3.1.Диагностика причин возникновения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен.

3.2.Способы устранения дефектов основовязаного сетеполотна.

ВЫВОДЫ по главе 3.

ГЛАВА 4. Технология формообразования отражающей поверхности параболической антенны.

4.1 .Технологические требования к изготовлению отражающей поверхности антенны.

4.2.Получение объемной формы изделия. 4.2.1 .Формовочная способность трикотажа. 4.2.2.Формозакрепление.

4.3.Получение развертки конструкции отражающей поверхности.

4.4.Разработка технологии раскроя и пошива полотна при натяжении. ВЫВОДЫ по главе 4.

ГЛАВА 5. Определение оптимальных параметров технологии пошива отражающей поверхности антенны.

5.1.Анализ и исследование свойств швейных ниток, использующихся для сшивания металлического трикотажа.

5.2.Анализ и исследование строения и свойств ниточных стежков и строчек.

5.3.Испытания ниточных швов, образованных на металлическом трикотажном сетеполотне.

5.4.Анализ особенностей процесса стежкообразования при пошиве металлического трикотажного сетеполотна.

ВЫВОДЫ по главе 5.

ГЛАВА 6. Технологический режим раскроя и сшивки деталей сетеполотен для отражающей поверхности рефлектора. ВЫВОДЫ по главе 6.

Развитие текстильной промышленности в настоящее время направлено не только на удовлетворение бытовых нужд населения, но и на производство текстильных изделий технического назначения.

Развитие производства трикотажа технического назначения связано со значительным расширением его применения в различных областях техники, обусловленным значительным расширением сырьевой базы, ростом уровня технологических возможностей оборудования. Среди трикотажа технического назначения многообразием применений и необычностью предъявляемых к нему требований выделяется трикотаж из металлических комплексных и мононитей.

Распространение металлического трикотажа в различных областях техники объясняется рядом уникальных физико-механических и других специфических свойств, присущих только петельной структуре трикотажа, проявляющиеся в совокупности со свойствами самих металлических нитей. Петельная структура трикотажа обеспечивает хорошую растяжимость, формоустойчивость, эластичность, упругость, прочность в условиях высоких температур и разных нагрузок.

Металлический трикотаж с успехом применяется во многих отраслях техники в качестве фильтров, защитной спецодежды для рабочих горячих цехов, пожарных экранирующих штор, защитной облицовки приборов и оборудования. Трикотажное полотно, выработанное из стальной микропроволоки, используют в качестве арматуры теплоизоляционного покрытия для паровых и газовых труб, печей, трубопроводов, атомных станций [1]. Трикотаж из металлических нитей широко используется в вибро- и ударопоглощающих деталях. В ракето- и самолетостроении применяются различного вида уплотняющие материалы.

Широкое применение металлический трикотаж нашел в космических исследованиях и авиационной технике, в частности, в качестве материала отражающих поверхностей космических самораскрывающихся и наземных антенн связи.

Например, известно, что при реализации полета американского корабля «АПОЛЛОН-11», на поверхности Луны была развернута параболическая самораскрывающаяся антенна диаметром около 3 метров. Ее поверхность была выполнена из трикотажного полотна, выработанного основовязаным переплетением из комплексной стальной металлической нити, покрытой слоем золота. [2]

Из литературных зарубежных источников [3,4,5,6] известно, что с момента появления трикотажных материалов из металлических нитей различных сплавов и до настоящего времени, эти материалы представляют собой сетеполотна с размерами ячей от 1 мм до 3 мм, выполненные из металлических нитей диаметром 20^-70 мкм.

Имеющаяся информация не содержала технологических аспектов изготовления металлических полотен, поэтому основными предпосылками создания полотен для антенн в отечественных разработках систем космической связи явились основополагающие исследования российских ученых в области технологии текстильных материалов, проведенные в Московском государственном текстильном университете проф. Шаловым И.И., проф. Кудрявиным Л.А., доц. Заваруевым В.А. [7,8,9,10]. Исследования проводились на базе структур трикотажа кулирных и основовязаных переплетений.

С 1984 г. в МГТУ им. А.Н. Косыгина совместно НПО ПМ (г.Железногорск) проводятся исследования по разработке материалов для отражающих поверхностей антенн космических аппаратов на базе трикотажа основовязаных переплетений [11].

В настоящее время одним из основных элементов конструкции крупногабаритных высокоточных трансформируемых антенн космических аппаратов является металлическое полотно, монтируемое на несущую конструкцию зеркала антенны и имеющее целый комплекс специфических свойств: гибкое и эластичное, обеспечивает многократность свертывания и развертывания без изменения своих характеристик, имеет минимальную массу и разрушаемость при местных механических повреждениях, необходимую прочность при использовании растягивающих усилий, обеспечивает работоспособность при неблагоприятных погодных условиях, имеет минимальное лобовое сопротивление и большой коэффициент отражения электромагнитных волн. Эти свойства обусловлены как структурой трикотажных переплетений, так и характеристиками металлических нитей, образующих полотно.

Антенны являются одним из основных элементов коммуникационных спутников. От них зависит качество и надежность связи, а с увеличением габаритов антенн значительно расширяются их возможности. Таким образом, исследование особенностей и разработка оптимальных технологических процессов изготовления крупногабаритных изделий из металлических трикотажных сетеполотен является актуальной задачей.

Цель научной работы. Обзор отечественной и зарубежной литературы показывает, что в настоящее время в нашей стране нет единой технологии изготовления отражающих поверхностей крупногабаритных антенн.

Поэтому целью данной работы является создание технологии формирования крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажного сетеполотна.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

- исследование основных видов структур трикотажных сетеполотен;

- исследование физико-механических и электрофизических свойств металлического трикотажа, используемого в качестве отражающей поверхности;

- изучение существующих способов формирования объемных текстильных изделий;

- выбор оптимального способа формирования крупногабаритной поверхности сложноконструктивной формы;

- разработка технологии создания отражающей поверхности космической самораскрывающейся антенны;

- изучение видов, диагностика и способы устранения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен;

- экспериментальная проверка разработанной технологии формирования отражающей поверхности;

- разработка технологического режима изготовления отражающей поверхности антенного рефлектора из металлического трикотажного сетеполотна.

Методика исследования. Выполненная работа базировалась на использовании теоретических и экспериментальных методов исследования, математической статистики. Для решения поставленных задач использован системный подход. Методической и теоретической основой работы являются труды отечественных и зарубежных ученых по. технологии трикотажного производства, анализ научных и патентных источников.

Экспериментальные исследования проводились в технологических лабораториях на кафедре технологии трикотажного производства Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина с учетом существующих методик и нормативно-технической документации (ГОСТ, ОСТ, ТУ).

Научная новизна. Состоит в разработке технологии изготовления крупногабаритных изделий из металлического трикотажа.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:

- исследованы физико-механические и электрофизические свойства металлического трикотажа, а также ниточных стежков и строчек, влияющие на процесс изготовления и эксплуатации отражающей поверхности КСА;

- разработана технология создания отражающей поверхности КСА из металлического трикотажного сетеполотна;

- разработан способ раскроя деталей из металлического трикотажного сетеполотна, находящегося под постоянным натяжением;

- разработан способ соединения деталей из высокорастяжимого полотна (патент РФ №2245405);

- предложены способы устранения дефектов в структуре металлических трикотажных сетеполотен.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований определены факторы, связанные со свойствами металлического трикотажного сетеполотна, отрицательно, влияющие на процесс создания отражающей поверхности КСА, и разработаны пути их оптимизации. Получены экспериментальные данные по основным физико-механическим свойствам трикотажных полотен, ниточных строчек и швов. Разработана и апробирована технология изготовления отражающей поверхности КСА из металлического трикотажного сетеполотна при постоянном натяжении. Предложены способы устранения дефектов металлических трикотажных сетеполотен. Разработанная технология внедрена на предприятиях НПО ПМ им. акад. М.Ф. Решетнева (г. Железногорск); РКК «Энергия» (г. Королев). На разработанный способ получен патент на изобретение. Апробация работы проводилась в промышленных условиях на предприятиях НПО ПМ им. акад. М.Ф. Решетнева (г. Железногорск); РКК «Энергия» (г. Королев), а также в процессе выполнения экспериментальных работ в УПМ МГТУ им. А.Н. Косыгина. Акты внедрения результатов научно-исследовательской работы прилагаются.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсужены:

- на научно-практической конференции аспирантов на кафедре иностранных языков Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина на (2003 г.);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2003), (18-19 ноября 2003 г.);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2004), (24 ноября 2004 г.);

- на расширенном заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н. Косыгина (26 сентября 2005 г.).

По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и тезисы докладов на 3 научных конференциях; получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов, списка литературы, включающего 57 наименований, 2 приложений. Работа изложена на 253 страницах машинописного текста, имеет 112 рисунков, 27 таблиц. Приложения представлены на 19 страницах.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. В результате проведенного литературного обзора выявлено, что в настоящее время не существует единой технологии создания крупногабаритной отражающей поверхности из металлического трикотажа.

2. На основе анализа структур и свойств различных видов трикотажных переплетений установлено, что наиболее полно специфическим требованиям, предъявляемым к материалу отражающей поверхности, соответствуют металлические трикотажные сетеполотна одинарных филейных переплетений с равномерной мелкоячеестой структурой.

3. В результате экспериментальных исследований физико-механических и электрофизических свойств определено, что для обеспечения технологических особенностей производства и эксплуатации отражающей поверхности КСА целесообразно использовать филейное переплетение атлас-атлас, выработанное из текстильно-металлической нити, состоящей из вольфрамовой комплексной нити диаметром 15*3 мкм и вискозной нити линейной плотностью 8,4*2 текс, при условии, что отражающая поверхность должна находиться под постоянным натяжением равным 6 г/пог.см.

4. На основе проведенного анализа существующих способов получения объемной формы изделий из трикотажа выявлено, что для изготовления крупногабаритных изделий сложной пространственной формы из металлического трикотажа, наиболее оптимален способ членения конструкции на детали с последующим их соединением.

5. Исследованы изменения электропроводных свойств металлического сетеполотна отражающей поверхности при соединении различными типами ниточных строчек с использованием различных видов швейных нитей. Определено, что соединение деталей специальными швейными нитями посредством швейных операций может быть использовано при формировании крупногабаритной отражающей поверхности, поскольку это не влияет на электросопротивление материала в заданном диапазоне.

6. Разработана новая технология соединения деталей из металлического трикотажного сетеполотна при обеспечении постоянного натяжения материала, ликвидации закручиваемости в местах соединения деталей, а также удобства транспортировки длинномерных деталей, которая заключается в использовании специального гибкого фиксирующего элемента в виде ленты-контакт.

7. Исследованы причины и виды дефектов, возникающих в структуре сетеполотна на стадиях изготовления и эксплуатации. Разработана технология устранения дефектов различных видов и размеров с учетом минимизации перекоса петельной структуры трикотажного полотна в процессе ликвидации. Для минимизации на всех технологических переходах предложено использование определенного технологического оборудования.

8. Разработан технологический режим изготовления отражающей поверхности рефлектора, обеспечивающий производство крупногабаритной отражающей поверхности КСА в реальных условиях.

9. Разработанная технология подтверждена созданием реальной конструкции отражающей поверхности крупногабаритной параболической антенны из металлического трикотажного сетеполотна в промышленных условиях на предприятии РКК «Энергия».

Ю.Выполненные теоретические и экспериментальные исследования открывают возможности дальнейшего совершенствования вопросов создания поверхностей из различных видов металлических трикотажных сетеполотен.

1. Knitted wire mesh improves insulation life. Power. 1975, v. 119, - №1. -p. 28-29.

2. Gross D. Tricot Cloth Vital to Lunar Mission.//Knitted outerwear Times. 1969.-№7.-p. 34-37.

3. Kettengerwirkter Weltraum-Antennenreflector mit 55 m Durchmesser //. 1984.-№3.-s. 51-52.

4. Harold Vorbrugg. Netzentwicklung furentfaltbare Weltraumantennen //Technische Textilin Kettengerwirkter, 1987. №2. - s. 43-46.

5. Entfaltbare Weltraum-Netzantenne // Textilinformationen Kettenwirk-Praxis, 1989. №3. - s. 43-46.

6. Боровков В.В. Разработка системы автоматизированного проектирования трикотажа технического назначения: Дисс. на соиск. учен. степ. к. т. н. М.: 1999. - 273 с.

7. Кудрявин Л.А. Основы теории строения, свойств и процессов выработки сетеизделий трикотажных переплетений. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н. М.: МТИ, 1975.

8. Заваруев В.А. Исследование особенностей переработки металлических мононитей на вязальных машинах с целью получения полотен технического назначения. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. -М.: МТИ, 1980.

9. Стигене Л .Я. Разработка структур трикотажных полотен технического назначения из металлических нитей с целью оптимизации их физико-механических характеристик. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н.-М.: МТИ, 1990.

10. Ю.Кудрявин Л.А. Трикотажные сетеполотна и процессы их выработки: Дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М.: 1964. - 198 с.

11. И.Пайсон Д. Космический текстиль. М.: НГ - Наука, - №10, ноябрь, 1998.-с.7.

12. Кудрявин JI.A., Заваруев В.А. и др. Создание промышленной технологии технического трикотажа. УДК 677.025 №0185.0080455: Отчет по х/д 5-16-84. -М.: МТИ, 1990.

13. Гряник М.В., Ломан В.И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М.: Радио и связь, 1987. - 72 е., ил.

14. Кудрявин Л.А. Основы теории строения, свойств и процессов выработки сетеизделий трикотажных переплетений. Дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н. М.: МТИ, 1975.

15. Патент США№ 3969731. 1976. 343-840.

16. Кисанов Ю.А., Фейзулла, Н.М., Кудрявин Л.А., Заваруев В.А. Материалы для отражающих поверхностей космических складных антенн. — М.: Радио и связь. Антенны, 1981. вып. 29-е. 20-25.

17. Кудрявин Л.А., Заваруев В.А. и др. Создание промышленной технологии технического трикотажа. УДК 677.025 №0185.0080455: Отчет по х/д 5-16-84. М.: МТИ, 1989.

18. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин Л.А. Технология трикотажа. -М.: Легпромбытиздат, 1986. 376 с.

19. Кудрявин Л.А., Заваруев В.А. и др. Оптимизация технологии вязания радиоотражающих металлических сетеполотен. УДК 677.664 №01.89.0059327: Отчет по х/д 33-89/1. -М.: МТИ, 1990.

20. Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа. М.: Легкая индустрия, 1973.

21. Кудрявин Л.А., Заваруев В.А. и др. Создание промышленной технологии технического трикотажа. УДК 677.025 №0185.0080455: Отчет по х/д 5-16-84. М.: МТИ, 1988.

22. Баженов В.И., Бабинец С.В. Материаловедение трикотажно-швейного производства. М.: Легкая индустрия, 1971. -304 с.

23. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия): Учеб. для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Легпромбытиздат, 1992. - 272 е. ил.

24. Кудрявин JI.A., Заваруев В.А. и др. Создание промышленной технологии технического трикотажа. УДК 677.66.055.6(0.88)(56) №01850080455 Отчет по х/д 5-16-84. -М.: МТИ, 1987.

25. Цитович И.Г. технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа: Моногр. М.: Легпромбытиздат, 1992. - 240 с.

26. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин Л.А. Технология трикотажного производства: Основы теории вязания. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 296 с.

27. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1986.-424 с.

28. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. A.M. Прохоров. 3-е изд. -М.: Сов. энциклопедия, 1985. - 1600 е., ил.

29. Садыкова Ф.Х. и др. Текстильное материаловедение и основы текстильных производств: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: легпромбытиздат, 1989. -288 е., ил.

30. Сухарев М.И., Бойцова A.M. Принципы инженерного проектирования одежды. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 272 с.

31. Заваруев В.А. Исследование особенностей переработки металлических мононитей на вязальных машинах с целью получения полотен технического назначения. Дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М.: МТИ, 1980.

32. Белоглазова Е. Зато мы делаем антенны. М.: Вестник авиации и космонавтики: Всероссийский аэрокосмический журнал, №3, 2002. -с.36-38.

33. Высоцкая Н.Н., Иерусалимский A.M., Невельсон Р.А., Федоренко В.А. Технические развертки изделий из листового материала. Ленинград: машиностроение, 1968. - 272 е., ил.

34. Сурикова Г.И., Флерова Л.Н., Юдина Л.П. Использование свойств полотна при конструировании трикотажных изделий. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 128 е., ил.

35. Савостицкий Н.А., Амирова Э.К. Материаловедение швейного производства: Учеб. пособие для студ. учрежд. сред. проф. образования. М.: Изд.центр «Академия»: Мастерство: Высшая школа, 2000.-240 с.

36. Кокеткин П.П., Кочегура Т.Н., Барышникова В.И. и др. Промышленная технология одежды: Справочник М.: Легпромбытиздат, 1988. - 640 с.

37. Модестова Т.А., Флерова Л.Н., Бузов Б.А. Материаловедение швейного производства. М.: Легкая индустрия. 1969. - 472 с.

38. Швейная промышленность: Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИлегпром. Вып. 1: Швейные нитки / Федоровская З.С. - 1990. - 53 с.:ил.

39. Стельмашенко В.И., Розаренова Т.В. Материаловедение швейного производства: Учеб. для вузов. М.: Легпромбытиздат, 1987. - 224 с.

40. Смирнова Н.А. Швейные нитки: Учеб. пособие. Кострома, КТИ, 1994.-80 с.

41. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М.: Химия, 1974. - 376 с.

42. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна / Под ред. А.А. Конкина. -М.: Химия, 1978. 424 е., ил.

43. ТУ 8147-016-05138074-01 Нитки швейные полиимидные специальные. М.: ОАО «Крунит», 2001г.

44. Трикотажная и текстильно-галантерейная промышленность: Обзорная информация. Вып. 4: Основы теории стежкообразования / Далидович А.С. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. - 44 с.

45. Дрожжин В.И., Орещенкова Н.В. Справочник по швейно-трикотажному производству. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.-208 с.

46. Першина Л.Ф., Петрова С.В. Технология швейного производства: Учеб. для сред. учеб. заведений. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Легпромбытиздат, 1991.-416 с.

47. Труханова А.Н. Справочник молодого швейника М.: Высш. школа, 1993.-431 с.

48. Тимашева З.Н., Акилова З.Т., Зиновьева В.А. Технология швейного производства. М.: МТИ, 198(4,5,6). - 384 с.

49. Кокеткин П.П., Сафронова И.В., Кочегура Т.Н. Пути улучшения качества изготовления одежды. М.: Легпромбытиздат, 1989. 240 е.: ил.

50. Савостицкий А.В., Меликов Е.Х. Технология швейных изделий: Учебник для высш. учеб. заведений/ Под редакцией А.В. Савостицкого. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.-440 с.

51. Кокеткин П.П. Механические и физико-химические способы соединения деталей швейных изделий. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. -200 с.

52. Торкунова З.А. Испытания трикотажа. 2-е изд., перераб. - М.: Легпромбытиздат, 1985. - 200 с.

53. ГОСТ 28073-89 изделия швейные. Методы определения разрывной нагрузки, удлинения ниточных швов, раздвигаемости ткани в швах.

54. Рейбарх Л.Б., Лейбман С.Я., Рейбарх Л.П. Оборудование швейного производства: Учеб. пособие для средних специальных учебных заведений. М.: Легпромбытиздат, 1988. - 288 с.

55. Инвалидов Г.В., Ровинская Л.П., Шураков С.Е. Технология шитья трикотажных изделий: Учеб. пособие. Л., 1987.- 79 с.

56. Шаньгина В.Ф. Оценка качества соединений деталей одежды. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 128 е., ил.

57. Савватеева З.В. Технология трикотажно-швейного производства. — М.: Гизлегпром, 1963. 432 с.