VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В исследовании любой агрессивной среды одной из важнейших задач для ученых является защита научного и исследовательского оборудования. Для этого применяются самые разнообразные методы. Начиная от создания простых защитных корпусов и до создания сложнейших систем защиты от разного рода внешних воздействий.

Цель данной работы заключается в рассмотрении и изучении разных внешних воздействий и факторов, влияющих на целостность и работоспособность научного оборудования учебного стратосата, а также способов его защиты.

Предполагаемые факторы внешних воздействий на учебный стратосат (рис. 1):

1. изменение температуры в процессе достижения требуемой высоты;

2. изменение атмосферного давления (разрежение атмосферы);

3. ультрафиолетовое излучение.

Корпус учебного стратосата изготовлен на 3D-принтере из ABS-пластика [1]. Диапазон эксплуатационных температур данного материала от −40 °C до +90 °C. При использовании данного материала стоит учесть, что температура в стратосфере (на предполагаемой высоте полета учебного стратосата) достигает отметок от −50 °C до −60 °C (рис. 1). Превышение эксплуатационных температур может привести к повреждению научного оборудования учебного и самого корпуса стратосата. Эта проблема решается установкой в стратосат системы терморегуляции и применением материала с соответствующим диапазоном эксплуатационных температур. Проблема прочности корпуса стратосата при падении давления в процессе подъема должна быть решена с применением механического анализа в таких системах, как Ansys или T-Flex Анализ.

Рис. 1. Вертикальный разрез атмосферы:

1 – перламутровые облака, 2 – серебристые облака, 3 – зона зимних потеплений, 4 – слой наибольшей концентрации озона, 5 – зона резких изменений вектора ветра, (—) распределение температуры, (- - -) распределение давления [1]

Одной из слабых сторон ABS-пластика является невысокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению.

Из курса физики известно, что ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длительное воздействие ультрафиолетового излучения разрушает структуру полимерных материалов. Также известно, что озоновый слой является естественной защитой Земли от действия данного типа электромагнитного излучения [4]. Также согласно рис. 1 видно, сто основная часть озонового слоя сосредоточена выше предполагаемой высоты полета учебного стратосата. Из этого следует, что ультрафиолетовое излучение вообще не является проблемой, требующей особых методов решения, так как решается природными механизмами.

Заключение

В данном проекте рассмотрены основные факторы воздействия условий стратосферы на корпус учебного стратосата. Так же предложены общие методы решения данных проблем. При детальной проработке проекта конструкции стратосата нужно принять конкретные решения проблем, основанные на дополнительных теоретических и экспериментальных исследованиях.

Литература:

1. Геохланян Т.Х. Изучение стратосферы. – М.: Знание, 1975.

2. Fractus, Химические и физические свойства ABS (АБС) пластика [электронный ресурс] - http://www.fractus.org/2012/04/18/свойства-abs-абс-пластика/ (Дата обращения 29.02.2016).

3. Википедия — свободная энциклопедия [электронный ресурс] - https://ru.wikipedia.org/wiki/Стратосфера (Дата обращения 29.02.2016).

4. Википедия — свободная энциклопедия [электронный ресурс] - https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Atmosfeer.png. (Дата обращения 29.02.2016).

5. Куприянова У.Е., Шарпаев И.В. ПРОЕКТ УЧЕБНОГО СТРАТОСАТА. [электронный ресурс] http://www.scienceforum.ru/2016/1552/21847. (Дата обращения 29.02.2016).

Код для цитирования: Скопировать