eng
Выпуск #1/2001
М.Критенко, А.Масловский, Л.Меньшиков, В.Москаленко.
Радиолокационные системы для диагностирования машин и механизмов
Радиолокационные системы для диагностирования машин и механизмов
Просмотры: 2576
Боеготовность многих систем вооружения напрямую зависит от надежности основных элементов входящих в их состав газотурбинных двигателей. Однако традиционные средства технического диагностирования этих сложных механизмов не обеспечивают в полной мере эффективный контроль их состояния и, главное, требуют большого объема сборочно-разборочных работ. От этих недостатков свободны разработанные в последние годы радиолокационные системы диагностирования, которые осуществляют автоматический контроль подвижных механизмов в процессе их функционирования. Метод, положеннный в их основу, удостоен в 1995 году Серебряной медали на Брюссельской выставке изобретений и ноу-хау и защищен двумя патентами РФ.
Газотурбинные двигатели (ГТД) – одна из самых сложных механических систем, широко применяемых сегодня в силовых и двигательных установках различного назначения (самолетов, вертолетов, беспилотных летательных аппаратов, судовых основных и вспомогательных установках, системах автономного электропитания и пр.). Совокупность технико-эксплуатационных характеристик ГТД выгодно отличает их от двигателей других типов. Элементы проточной части ГТД (роторные колеса, лопатки, камера сгорания и пр.) эксплуатируются в условиях тепловых и силовых нагрузок, находящихся на верхнем допустимом пределе, и не гарантированы от попадания в них посторонних предметов (песка, камней, птиц, льда, воды и пр.), что обусловливает высокую долю их отказов в общем числе отказов двигателя. К особенностям ГТД, кроме того, относятся отсутствие резервных деталей и узлов, а также высокая стоимость (10–30% от общей стоимости изделия). Разрушение любого основного элемента двигателя, как правило, приводит к потере его работоспособности и, как следствие, – к утере боеготовности образца вооружения, на котором он установлен, и к значительным финансовым затратам на последующий ремонт (например, до 50% затрат на техническое обслуживание и ремонт современных самолетов приходится на долю их двигателей).
Поэтому весьма актуальной была разработка новых средств автоматического диагностирования состояния проточной части ГТД – радиолокационных систем. Эти новые средства используют последние достижения электронной техники, теории обработки сигналов, распознавания образов и принятия решения, что позволяет им выдавать информацию о состоянии проточной части ГТД в процессе его функционирования.
Принцип действия радиолокационных систем диагностирования основан на излучении электромагнитных колебаний определенной структуры в направлении движущихся диагностируемых элементов и регистрации сигнала, который обусловлен электромагнитным полем, сформированным этими элементами и их окружением. Параметры поля определяются конструктивными и кинематическими характеристиками отражающих элементов. В зависимости от назначения радиолокационных систем в результате последующей обработки сигналов могут быть определены относительные или абсолютные параметры движения диагностируемых элементов (частота вращения или колебания, изменение периодичности и скорости движения и т.п.) и изменение их формы или размеров (износ, разрушение, нагар, эрозионные образования и т.п.).
В общем случае в состав радиолокационной системы диагностирования входят антенно-волноводная секция, радиочастотный датчик, устройство сопряжения и устройство принятия решения (рис.1). Основной элемент системы диагностирования, в наибольшей степени определяющий ее метрологические и эксплуатационные свойства, – радиочастотный датчик, который обеспечивает формирование электромагнитных колебаний требуемой структуры, их излучение, последующий прием, преобразование и первичную обработку сигналов.
При использовании радиолокационных систем для диагностирования проточной части ГТД через отверстие в корпусе двигателя (например, для эндоскопического осмотра) устанавливается антенно-волноводная секция, выход которой выступает внутрь проточной части на 1–8 мм и располагается между статорными лопатками воздухоспрямляющего аппарата (рис.2). При установке однопозиционного радиочастотного датчика на внешней поверхности ГТД антенно-волноводная секция обеспечивает передачу от него электромагнитных сигналов, их излучение в область дислокации диагностируемых элементов проточной части, прием сигнала, обусловленного электромагнитным полем, который сформирован в результате многократных отражений, и его передачу на вход приемника. При установке двух- или многопозиционных датчиков излучение осуществляется через одну антенно-волноводную секцию, а прием – через другую (другие). Облучение разных элементов проточной части происходит с различной интенсивностью, что обусловлено их различной удаленностью от излучателя, ориентацией в пространстве и затенением соседними элементами. Наибольший вклад в формирование результирующего электромагнитного поля вносят элементы, находящиеся в зоне “прямой видимости”, – статорные лопатки, между которыми располагается антенный ввод, и отдельные фрагменты нескольких лопаток ближайших ступеней ротора.
Сигнал на выходе радиочастотного датчика определяется взаимным положением отражающих элементов проточной части относительно передающей и приемной антенн и изменяется при отклонении от эталонных размеров, положения или отражающих характеристик отдельных элементов. При отсутствии дефектов (т.е. при неизменных геометрических характеристиках отражающих элементов) форма сигнала, получаемого от датчика, стабильна и имеет период повторения, равный периоду вращения вала ротора. В случае возникновения дефектов, связанных с изменением геометрических размеров диагностируемых элементов (из-за забоин, трещин, обрыва, отложений, эрозионного износа лопаток ротора и т.д.), происходит изменение формы сигнала от радиочастотного датчика на временном интервале, соответствующем прохождению дефектного элемента мимо приемоизлучающей антенны (рис.3). Это изменение сигнала положено в основу работы системы автоматического диагностирования, в которой сигналы от датчиков сопоставляются с эталонными (от заведомо исправного двигателя).
Такая система не только устанавливает наличие забоин (рис.4а), но и определяет число дефектных лопаток (соответствует числу значительных “всплесков” диагностического признака на графике рис.4б), их местоположение (номер дефектной лопатки соответствует положению “всплесков” относительно первой лопатки, принятой за нуль по оси абсцисс) и размер (по значению диагностического признака). Благодаря этому могут быть приняты меры, адекватные опасности обнаруженного дефекта.
В ряде случаев возможно такое построение диагностической системы, при котором сигнал от радиочастотного датчика определяется геометрическими характеристиками лопаток только одной ступени компрессора. Поскольку лопатки одного рабочего колеса компрессора идентичны друг другу, обнаружение дефектов и их локализацию можно проводить путем сравнительного анализа фрагментов сигнала от датчика длительностью t = FВР/n (где FВР – частота вращения ротора, n – число лопаток рабочего колеса). Если дефекты отсутствуют, различие между сигналами, соответствующими одной лопатке, минимально. При возникновении дефектов и росте их размеров увеличиваются различия между сигналами от разных лопаток. Преимущество данного способа принятия диагностического решения состоит в использовании не абсолютных, а относительных измерений (сигнал от каждой лопатки сравнивается с сигналом от соседних лопаток, полученным в ходе одного и того же измерения). Такой алгоритм диагностирования позволяет отказаться от измерения характеристик исправного двигателя (получения эталонного сигнала) и обеспечить диагностирование ГТД, информация о котором не могла быть получена ранее.
Система позволяет проводить оценку биений вала ротора, износа или разрушения подшипников с использованием как абсолютных, так и относительных измерений. Биения проявляются в возникновении дополнительной низкочастотной модуляции из-за синхронного изменения траектории движения всех лопаток турбины. При установке радиочастотного датчика в отверстиях, расположенных ближе к дефектному подшипнику, амплитуда дополнительной модуляции увеличивается, что позволяет автоматически обнаруживать дефектный подшипник при одновременном использовании нескольких датчиков или последовательной установке одного и того же датчика в разных смотровых люках.
Нагар и отложения на лопатках приводят к изменению параметров их отражательных характеристик и, как следствие, – к изменению спектра сигналов, получаемых от радиочастотных датчиков. Это происходит благодаря вариациям вклада в результирующий сигнал высокочастотных доплеровских составляющих, возникающих в результате “вторичных”, “третичных” и т.д. отражений. По изменению ширины спектра можно судить о степени загрязнения.
Таким образом, системы технического диагностирования, основанные на проведении радиочастотных измерений с использованием различных диагностических алгоритмов, способны обнаружить и в ряде случаев определить параметры практически всех встречающихся дефектов проточной части газотурбинных двигателей. Основные преимущества этих систем состоят в следующем.
· Измерения по своей сути – бесконтактные, т.е. не оказывают никакого влияния на контролируемое изделие или процесс.
· Полезный сигнал формируется непосредственно диагностируемыми элементами без промежуточного преобразования и передачи, как, например, в системах виброакустического диагностирования, где он претерпевает искажения в процессе прохождения от дефектного элемента к датчику.
· Диагностирование газотурбинных двигателей происходит в реальном масштабе времени в штатных режимах работы и в широком диапазоне частот вращения вала ротора, что обеспечивает обнаружение и определение характеристик практически всех типов дефектов проточной части ГТД.
· Конструктивное выполнение радиочастотных датчиков может быть различно: для постоянного размещения на двигателе или для оперативной установки. Это позволяет создавать системы диагностирования как для мониторинга двигателя, так и для его периодической проверки оператором в процессе эксплуатации. В первом случае на двигателе устанавливается один или несколько датчиков (рис.5), которые постоянно измеряют параметры проточной части ГТД и способны обнаруживать не только появление дефектов, но и прохождение через двигатель посторонних предметов (песка, града, птиц) или возникновение помпажа. Благодаря использованию антенно-волноводных секций различной конструкции длиной до 3–8 м датчики можно размещать на удалении от самых горячих и вибрирующих участков двигателя, что повышает их надежность и системы в целом. Периодическое (предполетное) диагностирование двигателя производится с помощью датчика, выполненного в переносном варианте (рис.6). Конструкция датчика позволяет оперативно подключать его к установленному в отверстии корпуса двигателя антенному вводу (рис.7) и измерять параметры элементов проточной части при раскрутке ротора в режиме малого газа или от стартера. Решение об исправности двигателя принимается оперативно при помощи подключаемого к датчику автономного процессора, который также осуществляет запись информации для последующей обработки в диагностическом центре.
· Диагностирование проточной части ГТД обеспечивается малым числом датчиков (в предельном случае одним), что обусловлено особенностями распространения электромагнитных колебаний через роторные колеса и спрямляющий аппарат ГТД.
· Для монтажа датчиков во многих случаях не требуется доработка двигателя. Волноводы могут иметь длину до нескольких метров, что позволяет устанавливать датчики в удобном для монтажа и обслуживания месте.
· Использование систем диагностирования не требует проведения сборочно-разборочных и сложных подготовительных работ.
Широкие потенциальные возможности радиолокационных систем диагностирования в сочетании с многообразием вариантов конструктивного исполнения датчиков обеспечивают создание систем контроля технического состояния с высокими эксплуатационными и техническими характеристиками, оптимизированных для различных типов машин и механизмов.
Литература
Пат. 2036442 РФ. Способ диагностики состояния механизма в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления/А.Л.Горелик, В.К.Алексеев, И.В.Егоров, А.В.Масловский, Л.Г.Меньшиков, А.Б.Тягунов, Е.Г.Перепелицин. Приоритет 27.05.95.
Пат. 2112936 РФ. Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления/ А.Л.Горелик, А.В.Масловский, Л.Г.Меньшиков, Е.Г.Перепелицин, А.Б.Тягунов, С.С.Эпштейн. Приоритет 10.06.98.
Японский проект микрозавода
С 1991 года в Японии разрабатывается проект микрозавода, который входит в национальную программу перспектив развития прикладных наук и технологий, проводимую под эгидой Министерства внешней торговли и промышленности. По определению микрозавод – это завод размером со стол плюс новая технология производства микроизделий. Он состоит из миниатюрного технологического оборудования, в которое входят обрабатывающее оборудование, конвейеры, дозирующие устройства, насосные агрегаты, манипуляторы, система управления и датчики контроля. На сегодняшнем этапе проекта создается типовая модель микрозавода с технологиями механической микрообработки, предполагаемые объекты производства которого:
· устройство технического обслуживания электростанций. Предназначено для проведения контроля и ремонта внутренних сторон узких ( диаметром 10–20 мм) трубопроводов теплообменников. Под управлением СВЧ-сигналов устройство перемещается как горизонтально, так и вертикально внутри металлических трубопроводов, в том числе и по изогнутым участкам. ПЗС-микрокамера и связной прибор позволяют идентифицировать элементы повреждения и передавать данные изображения;
· микрозаводская система, предназначенная для коммерциализации различного технологического оборудования по изготовлению миниатюрных изделий. Координирует все процессы механической обработки, сборки, транспортировки, контроля и т.п.;
· система медицинского диагностирования и лечения. Минимизирует ущерб, наносимый телу больного при диагностировании болезни и проведении хирургической операции.
При изготовлении миниатюрных изделий (на милли- и микрометровом уровне) микрозавод имеет ряд колоссальных преимуществ перед заводом обычного типа:
· значительная экономия пространства и электроэнергии благодаря миниатюризации технологического оборудования;
· соответственно и снижение стоимости изготовления благодаря сокращению потребления электроэнергии. Если линейные размеры оборудования в Х раз меньше обычного, то потребление энергии для привода ниже в Х3 раз, для освещения – в 1,5Х3 раз, а для кондиционирования воздуха – в 3Х3;
· простота изменения схемы размещения технологического оборудования. Благодаря небольшим массам и габаритам очень легко изменять схему его расположения, что к тому же сокращает необходимое для этого время простоя;
· сокращение цикла разработки новой продукции. В отличие от обычного производства, на микрозаводе при разработке новой продукции можно использовать одно и то же миниатюрное оборудование как на стадии разработки, так и на стадии производства;
· возможность производства в особых условиях окружающей среды. Миниатюрное оборудование можно поместить в экологически чистые условия, в среду инертных газов, в вакуумные и свободные от микроорганизмов камеры, а в будущем – и на космические станции, в условия невесомости.
Уже создан опытный образец микрозавода, в котором интегрированы участки обработки, сборки и транспортировки. Общие габариты 1035х735х900 мм. Участок обработки содержит электромеханическое оборудование, использующее сканирующий туннельный микроскоп (разрешение – порядка микрометра), а также прибор для мониторинга и контроля результатов обработки. В участок сборки входят микроманипулятор, держатели, микродиспенсер, прибор для мониторинга и контроля. Участок транспортировки использует конвейер, в который вмонтированы палеты с постоянными магнитами.
На основе результатов работы опытного образца будут разрабатываться микрозаводы другого назначения.
JETRO, 2000, sept., p. 11–17
Поэтому весьма актуальной была разработка новых средств автоматического диагностирования состояния проточной части ГТД – радиолокационных систем. Эти новые средства используют последние достижения электронной техники, теории обработки сигналов, распознавания образов и принятия решения, что позволяет им выдавать информацию о состоянии проточной части ГТД в процессе его функционирования.
Принцип действия радиолокационных систем диагностирования основан на излучении электромагнитных колебаний определенной структуры в направлении движущихся диагностируемых элементов и регистрации сигнала, который обусловлен электромагнитным полем, сформированным этими элементами и их окружением. Параметры поля определяются конструктивными и кинематическими характеристиками отражающих элементов. В зависимости от назначения радиолокационных систем в результате последующей обработки сигналов могут быть определены относительные или абсолютные параметры движения диагностируемых элементов (частота вращения или колебания, изменение периодичности и скорости движения и т.п.) и изменение их формы или размеров (износ, разрушение, нагар, эрозионные образования и т.п.).
В общем случае в состав радиолокационной системы диагностирования входят антенно-волноводная секция, радиочастотный датчик, устройство сопряжения и устройство принятия решения (рис.1). Основной элемент системы диагностирования, в наибольшей степени определяющий ее метрологические и эксплуатационные свойства, – радиочастотный датчик, который обеспечивает формирование электромагнитных колебаний требуемой структуры, их излучение, последующий прием, преобразование и первичную обработку сигналов.
При использовании радиолокационных систем для диагностирования проточной части ГТД через отверстие в корпусе двигателя (например, для эндоскопического осмотра) устанавливается антенно-волноводная секция, выход которой выступает внутрь проточной части на 1–8 мм и располагается между статорными лопатками воздухоспрямляющего аппарата (рис.2). При установке однопозиционного радиочастотного датчика на внешней поверхности ГТД антенно-волноводная секция обеспечивает передачу от него электромагнитных сигналов, их излучение в область дислокации диагностируемых элементов проточной части, прием сигнала, обусловленного электромагнитным полем, который сформирован в результате многократных отражений, и его передачу на вход приемника. При установке двух- или многопозиционных датчиков излучение осуществляется через одну антенно-волноводную секцию, а прием – через другую (другие). Облучение разных элементов проточной части происходит с различной интенсивностью, что обусловлено их различной удаленностью от излучателя, ориентацией в пространстве и затенением соседними элементами. Наибольший вклад в формирование результирующего электромагнитного поля вносят элементы, находящиеся в зоне “прямой видимости”, – статорные лопатки, между которыми располагается антенный ввод, и отдельные фрагменты нескольких лопаток ближайших ступеней ротора.
Сигнал на выходе радиочастотного датчика определяется взаимным положением отражающих элементов проточной части относительно передающей и приемной антенн и изменяется при отклонении от эталонных размеров, положения или отражающих характеристик отдельных элементов. При отсутствии дефектов (т.е. при неизменных геометрических характеристиках отражающих элементов) форма сигнала, получаемого от датчика, стабильна и имеет период повторения, равный периоду вращения вала ротора. В случае возникновения дефектов, связанных с изменением геометрических размеров диагностируемых элементов (из-за забоин, трещин, обрыва, отложений, эрозионного износа лопаток ротора и т.д.), происходит изменение формы сигнала от радиочастотного датчика на временном интервале, соответствующем прохождению дефектного элемента мимо приемоизлучающей антенны (рис.3). Это изменение сигнала положено в основу работы системы автоматического диагностирования, в которой сигналы от датчиков сопоставляются с эталонными (от заведомо исправного двигателя).
Такая система не только устанавливает наличие забоин (рис.4а), но и определяет число дефектных лопаток (соответствует числу значительных “всплесков” диагностического признака на графике рис.4б), их местоположение (номер дефектной лопатки соответствует положению “всплесков” относительно первой лопатки, принятой за нуль по оси абсцисс) и размер (по значению диагностического признака). Благодаря этому могут быть приняты меры, адекватные опасности обнаруженного дефекта.
В ряде случаев возможно такое построение диагностической системы, при котором сигнал от радиочастотного датчика определяется геометрическими характеристиками лопаток только одной ступени компрессора. Поскольку лопатки одного рабочего колеса компрессора идентичны друг другу, обнаружение дефектов и их локализацию можно проводить путем сравнительного анализа фрагментов сигнала от датчика длительностью t = FВР/n (где FВР – частота вращения ротора, n – число лопаток рабочего колеса). Если дефекты отсутствуют, различие между сигналами, соответствующими одной лопатке, минимально. При возникновении дефектов и росте их размеров увеличиваются различия между сигналами от разных лопаток. Преимущество данного способа принятия диагностического решения состоит в использовании не абсолютных, а относительных измерений (сигнал от каждой лопатки сравнивается с сигналом от соседних лопаток, полученным в ходе одного и того же измерения). Такой алгоритм диагностирования позволяет отказаться от измерения характеристик исправного двигателя (получения эталонного сигнала) и обеспечить диагностирование ГТД, информация о котором не могла быть получена ранее.
Система позволяет проводить оценку биений вала ротора, износа или разрушения подшипников с использованием как абсолютных, так и относительных измерений. Биения проявляются в возникновении дополнительной низкочастотной модуляции из-за синхронного изменения траектории движения всех лопаток турбины. При установке радиочастотного датчика в отверстиях, расположенных ближе к дефектному подшипнику, амплитуда дополнительной модуляции увеличивается, что позволяет автоматически обнаруживать дефектный подшипник при одновременном использовании нескольких датчиков или последовательной установке одного и того же датчика в разных смотровых люках.
Нагар и отложения на лопатках приводят к изменению параметров их отражательных характеристик и, как следствие, – к изменению спектра сигналов, получаемых от радиочастотных датчиков. Это происходит благодаря вариациям вклада в результирующий сигнал высокочастотных доплеровских составляющих, возникающих в результате “вторичных”, “третичных” и т.д. отражений. По изменению ширины спектра можно судить о степени загрязнения.
Таким образом, системы технического диагностирования, основанные на проведении радиочастотных измерений с использованием различных диагностических алгоритмов, способны обнаружить и в ряде случаев определить параметры практически всех встречающихся дефектов проточной части газотурбинных двигателей. Основные преимущества этих систем состоят в следующем.
· Измерения по своей сути – бесконтактные, т.е. не оказывают никакого влияния на контролируемое изделие или процесс.
· Полезный сигнал формируется непосредственно диагностируемыми элементами без промежуточного преобразования и передачи, как, например, в системах виброакустического диагностирования, где он претерпевает искажения в процессе прохождения от дефектного элемента к датчику.
· Диагностирование газотурбинных двигателей происходит в реальном масштабе времени в штатных режимах работы и в широком диапазоне частот вращения вала ротора, что обеспечивает обнаружение и определение характеристик практически всех типов дефектов проточной части ГТД.
· Конструктивное выполнение радиочастотных датчиков может быть различно: для постоянного размещения на двигателе или для оперативной установки. Это позволяет создавать системы диагностирования как для мониторинга двигателя, так и для его периодической проверки оператором в процессе эксплуатации. В первом случае на двигателе устанавливается один или несколько датчиков (рис.5), которые постоянно измеряют параметры проточной части ГТД и способны обнаруживать не только появление дефектов, но и прохождение через двигатель посторонних предметов (песка, града, птиц) или возникновение помпажа. Благодаря использованию антенно-волноводных секций различной конструкции длиной до 3–8 м датчики можно размещать на удалении от самых горячих и вибрирующих участков двигателя, что повышает их надежность и системы в целом. Периодическое (предполетное) диагностирование двигателя производится с помощью датчика, выполненного в переносном варианте (рис.6). Конструкция датчика позволяет оперативно подключать его к установленному в отверстии корпуса двигателя антенному вводу (рис.7) и измерять параметры элементов проточной части при раскрутке ротора в режиме малого газа или от стартера. Решение об исправности двигателя принимается оперативно при помощи подключаемого к датчику автономного процессора, который также осуществляет запись информации для последующей обработки в диагностическом центре.
· Диагностирование проточной части ГТД обеспечивается малым числом датчиков (в предельном случае одним), что обусловлено особенностями распространения электромагнитных колебаний через роторные колеса и спрямляющий аппарат ГТД.
· Для монтажа датчиков во многих случаях не требуется доработка двигателя. Волноводы могут иметь длину до нескольких метров, что позволяет устанавливать датчики в удобном для монтажа и обслуживания месте.
· Использование систем диагностирования не требует проведения сборочно-разборочных и сложных подготовительных работ.
Широкие потенциальные возможности радиолокационных систем диагностирования в сочетании с многообразием вариантов конструктивного исполнения датчиков обеспечивают создание систем контроля технического состояния с высокими эксплуатационными и техническими характеристиками, оптимизированных для различных типов машин и механизмов.
Литература
Пат. 2036442 РФ. Способ диагностики состояния механизма в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления/А.Л.Горелик, В.К.Алексеев, И.В.Егоров, А.В.Масловский, Л.Г.Меньшиков, А.Б.Тягунов, Е.Г.Перепелицин. Приоритет 27.05.95.
Пат. 2112936 РФ. Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления/ А.Л.Горелик, А.В.Масловский, Л.Г.Меньшиков, Е.Г.Перепелицин, А.Б.Тягунов, С.С.Эпштейн. Приоритет 10.06.98.
Японский проект микрозавода
С 1991 года в Японии разрабатывается проект микрозавода, который входит в национальную программу перспектив развития прикладных наук и технологий, проводимую под эгидой Министерства внешней торговли и промышленности. По определению микрозавод – это завод размером со стол плюс новая технология производства микроизделий. Он состоит из миниатюрного технологического оборудования, в которое входят обрабатывающее оборудование, конвейеры, дозирующие устройства, насосные агрегаты, манипуляторы, система управления и датчики контроля. На сегодняшнем этапе проекта создается типовая модель микрозавода с технологиями механической микрообработки, предполагаемые объекты производства которого:
· устройство технического обслуживания электростанций. Предназначено для проведения контроля и ремонта внутренних сторон узких ( диаметром 10–20 мм) трубопроводов теплообменников. Под управлением СВЧ-сигналов устройство перемещается как горизонтально, так и вертикально внутри металлических трубопроводов, в том числе и по изогнутым участкам. ПЗС-микрокамера и связной прибор позволяют идентифицировать элементы повреждения и передавать данные изображения;
· микрозаводская система, предназначенная для коммерциализации различного технологического оборудования по изготовлению миниатюрных изделий. Координирует все процессы механической обработки, сборки, транспортировки, контроля и т.п.;
· система медицинского диагностирования и лечения. Минимизирует ущерб, наносимый телу больного при диагностировании болезни и проведении хирургической операции.
При изготовлении миниатюрных изделий (на милли- и микрометровом уровне) микрозавод имеет ряд колоссальных преимуществ перед заводом обычного типа:
· значительная экономия пространства и электроэнергии благодаря миниатюризации технологического оборудования;
· соответственно и снижение стоимости изготовления благодаря сокращению потребления электроэнергии. Если линейные размеры оборудования в Х раз меньше обычного, то потребление энергии для привода ниже в Х3 раз, для освещения – в 1,5Х3 раз, а для кондиционирования воздуха – в 3Х3;
· простота изменения схемы размещения технологического оборудования. Благодаря небольшим массам и габаритам очень легко изменять схему его расположения, что к тому же сокращает необходимое для этого время простоя;
· сокращение цикла разработки новой продукции. В отличие от обычного производства, на микрозаводе при разработке новой продукции можно использовать одно и то же миниатюрное оборудование как на стадии разработки, так и на стадии производства;
· возможность производства в особых условиях окружающей среды. Миниатюрное оборудование можно поместить в экологически чистые условия, в среду инертных газов, в вакуумные и свободные от микроорганизмов камеры, а в будущем – и на космические станции, в условия невесомости.
Уже создан опытный образец микрозавода, в котором интегрированы участки обработки, сборки и транспортировки. Общие габариты 1035х735х900 мм. Участок обработки содержит электромеханическое оборудование, использующее сканирующий туннельный микроскоп (разрешение – порядка микрометра), а также прибор для мониторинга и контроля результатов обработки. В участок сборки входят микроманипулятор, держатели, микродиспенсер, прибор для мониторинга и контроля. Участок транспортировки использует конвейер, в который вмонтированы палеты с постоянными магнитами.
На основе результатов работы опытного образца будут разрабатываться микрозаводы другого назначения.
JETRO, 2000, sept., p. 11–17
Отзывы читателей
