События 7 Июня 2005 года
Данная новость была прочитана 7653 раза

Защита кандидатской диссертации сотрудником CompMechLab Д. Шевченко

Соискатель: Д.В. Шевченко (ассистент каф. “Механика и процессы управления”)
Тема диссертации: “Конечно-элементное моделирование и исследование проблем механики радиотелескопа РТ-70”
Научный руководитель: профессор СПбГПУ, к.т.н. А.И. Боровков
Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук, профессор СПбГМТУ В.Р. Скворцов; Кандидат технических наук, доцент СПбГПУ  Э.И. Мансырев.
Ведущая организация – Институт проблем машиноведения РАН.

 

Диссертационная работа Д.В. Шевченко посвящена разработке принципиально новых и эффективных методов расчётных исследования пространственных (3-D) полей температур, перемещений, деформаций и напряжений, возникающих в больших радиотелескопах под действием солнечного излучения и гравитационных сил на примере 70-и метрового радиотелескопа РТ-70. В ходе проведения конечно-элементных (КЭ) исследований разработаны 3D КЭ модели полноповоротной антенны РТ-70, которые учитывают четыре основных конструкционных элемента реальной конструкции (рис. 1):

 

  • Основной рефлектор, состоящий из 1 188 фацет (тонкостенных оболочек), все фацеты делятся вдоль образующей на 14 уровней (ярусов), а также в окружном направлении: в 1-м (верхний ряд) и во 2-м уровнях– 144 фацеты, в 3-6 уровнях – 108 фацет, в 7-11 уровнях – 72 фацеты, в 12-14 уровнях – 36 фацет; фацеты каждого уровня отличаются друг от друга габаритами, числом перфорированных ребер жесткости и т.д. Каждая фацета крепится к ферменному каркасу с помощью  четырех домкратов,  расположенных в углах фацет (узловые точки);
  • Ферменный каркас радиотелескопа состоит из ~ 13 000 труб различного диаметра (~ 10 основных типоразмеров труб);
  • Контррефлектор с опорами – тонкостенная конструкция, расположенная на стержневых опорах;
  • Восьмигранник с сигарой – сложная тонкостенная конструкция, учет которой позволяет корректно описать поведение ферменного каркаса.

 

Рис. 1

На рис. 2 – 5 представлено сравнение реальной конструкции (радиотелескоп П-2500), расположенной в Крыму (г. Евпатория), и разработанной пространственной модели радиотелескопа.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

В работе применены методы теории теплопроводности и упругости. Все расчётные исследования выполнены с помощью метода конечных элементов и программной системы конечно-элементного анализа ANSYS.

Разработан общий алгоритм адаптивной настройки зеркальной системы радиотелескопа РТ-70, подверженной гравитационному и тепловому воздействиям. Сравнение  КЭ результатов с экспериментальными данными, показывает достоверность предложенной методики.

Впервые в отечественной инженерной практике проектирования радиотелескопов на основе разработанных математических и 3-D КЭ моделей выполнены исследования:

–   пространственных распределений перемещений, возникающих в радиотелескопе РТ-70, под действием гравитационных сил. На рис. 7, 8 представлены поля компонентов вектора перемещения ,  в основном зеркале радиотелескопа РТ-70, возникающие в радиотелескопе РТ-70 для угла места , в цилиндрической системе координат (рис. 6);

–   пространственных распределений температур и перемещений, возникающих в радиотелескопе РТ-70 под действием солнечного излучения. Выявлено принципиальное значение учета теплообмена боковой поверхности фацет с окружающей средой. На рис. 9 представлено типичное стационарное поле температур, возникающее в основном рефлекторе при несимметричном нагреве Солнцем и учете теплообмена излучением с небосводом (радиотелескоп наклонен по отношению к приходящим лучам на угол 300).

Разработана методика построения семейства аппроксимирующих параболоидов, описывающих деформированную поверхность основного рефлектора.

Полученные результаты используются при разработке 70-и метрового радиотелескопа, сооружаемого на плато Суффа в Узбекистане. В дальнейшем результаты диссертации могут найти применение в процессе проектирования, создания и эксплуатации других радиотелескопов.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

 

Рис. 9

 

 

Выступление Д.В. Шевченко

Д.В. Шевченко имеет тридцать шесть опубликованных работ, в том числе по теме диссертации - десять. Наиболее значительные работы:

1.  Боровков А.И., Пальмов В.А., Шевченко Д.В. Общий алгоритм адаптивной настройки зеркальной системы радиотелескопа РТ-70, подверженной гравитационному и тепловому воздействиям // Материалы 4-й научно-практической конф. “Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий”. СПб. Изд-во СПбГПУ. 2004. c. 439-449.

2.  Borovkov A.I., Shevchenko D.V., Gimmelman V.G. et al. Finite-Element Modeling and Thermal Analysis of the RT-70 Radio Telescope Main Reflector // Proc. IVth Int. Conf. Antenna Theory and Techniques. Sevastopol. Ukraine. 2003. 651-654 pp.

3.  Боровков А.И., Пальмов В.А., Шевченко Д.В. и др. Конечно-элементная термомеханика радиотелескопа РТ-70 // Материалы VIII Всероссийской конференции “Фундаментальные исследования в технических университетах”. СПб. Изд-во СПбГПУ. 2004. c. 26-32.

На автореферат диссертации поступило 7  положительных отзывов от следующих специалистов:

  • председателя НТС Астрокосмического центра (АКЦ), главного конструктора АКЦ Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) к.т.н. И.Г. Бабакина и уполномоченного Президиума РАН по созданию радиотелескопа РТ-70, зав. отделом АКЦ ФИАН  Ю.Н. Артёменко (Москва);
  • главного конструктора антенного направления ОАО "КБ специального машиностроения" В.Г. Гиммельмана и главного специалиста д.т.н. Ю.И. Мачуева;
  • зав. лабораторией механики оболочек НИИ математики и механики им. Н.Г. Чеботарева Казанского государственного университета, д.ф.-м.н., профессора А.И. Голованова и к.ф.-м.н. А.Ф. Шигабутдинова;
  • начальника сектора НИИ радиоэлектронной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана к.т.н. А.А. Парщикова;
  • зав. кафедрой "Металлические конструкции и испытания сооружений" Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, д.т.н., профессора  Г.И. Белого;
  • генерального директора ЗАО "КОНБИ" (Санкт-Петербург), д.т.н., профессора Ю.Л. Рутмана;
  • зав. кафедрой “Строительные конструкции и материалы” СПГПУ, д.т.н., профессора В.В. Белова.

Выступление представителя ведущей организации – Ученого секретаря Института проблем машиноведения РАН, д.т.н., профессора В.В. Дубаренко

 

Выступление официального оппонента д.ф.-м.н., профессора СПб государственного морского технического университета В.Р. Скворцова

Выступление официального оппонента к.т.н., доцента СПбГПУ Э.И. Мансырева

Выступление главного конструктора антенного направления ОАО "КБ специального машиностроения" В.Г. Гиммельмана

Выступление члена диссертационного совета, директора Главного информационно-вычислительного комплекса СПбГПУ, зав. каф. “Математическое и программное обеспечение высокопроизводительных вычислений”, д.т.н., профессора Ю.Я. Болдырева

Выступление члена диссертационного совета, д.ф.-м.н., профессора каф. “Прикладная математика” В.Г. Корнеева

Выступление члена диссертационного совета д.т.н., профессора каф. “Информационные и управляющие системы” С.М. Устинова

 

Члены диссертационного совета во время голосования – на переднем плане д.ф.-м.н., профессор А.М. Кривцов

 

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве 18 человек (из них – 5 докторов наук по профилю рассматриваемой диссертации), участвовавших в заседании, из 25 человек, входящих в состав совета, проголосовал следующим образом:

за – 18, против – нет, недействительных бюллетеней – нет.

Председатель диссертационного совета Д.212.229.13, Заслуженный деятель науки РФ, д.ф.-м.н., профессор В.А. Пальмов поздравляет с успешной защитой ассистента каф. “Механика и процессы управления” Д.В. Шевченко

 

Материалы по теме:

 

Другие материалы по теме:
Машиностроение
Теги новости:
CompMechLab®