21 апреля 2019г.
В настоящее время техническое состояние жестких покрытий аэродромов государственной авиации требует проведения своевременных оперативных ремонтов. Анализ условий эксплуатации жестких аэродромных покрытий показал, что температурные напряжения плит покрытия совместно с напряжениями от динамических нагрузок, создаваемые пневматиками авиационных судов, приводят к повреждению деформационных швов. Сохранность и долговечность деформационных швов жестких покрытий аэродромов во многом определяется физико-механическими свойствами герметизирующих материалов, [3]. Разрушение, применяемых для герметизации швов битумно-полимерных композитов приводит к попаданию воды в основание покрытия, тем самым снижая его несущую способность. Поэтому актуальной проблемой в области аэродромного обеспечения полетов авиации является повышение эксплуатационных характеристик аэродромных покрытий, которое можно достичь благодаря улучшению физико-механических и эксплуатационных характеристик, применяемых для герметизации деформационных швов битумно- полимерных материалов, [1, 4].
В рамках реализации данной задачи, разработан электромагнитный модуль для обработки битумно- полимерных аэродромных герметиков в постоянном магнитном поле и даны технические рекомендации по оборудованию данным модулем штатных плавильно-заливочных установок для герметизации деформационных швов жестких аэродромных покрытий, [2].
Основным элементами электромагнитного-модуля являются, (рисунок 1).
1. Наборный прямоугольный сердечник сечением 26 см2 (марка стали 3424 ГОСТ 21427.4-78) –элемент № 1;
2. Катушки индуктивности, изготовленные из провода ПЭТВ-2 диаметром 1 мм по 550 витков каждая – элемент № 2.
3. Регулятор мощности силы тока - элемент № 3 .
4. Участок трубопровода подачи герметика - элемент № 4 .
5. Выпрямительный мост на 10 А и сглаживающий конденсатор - элемент № 5 .
6. Теплоизоляция сердечника, изготовленная из стекловолокна и тефлона - элемент № 6.
7. амперметр - элемент № 7 .
8. Тарированная сетка – элемент № 8.
Датчик Холла – элемент
№ 9. Рисунок 1 – Электромагнитный модуль
для модифицирования битумно-полимерных аэродромных герметиков
Принцип работы электромагнитного модуля, (рисунок 2).
Между полюсами (6) электромагнитного индуктора (1) установки помещается участок трубопровода подачи герметика (4) плавильно-заливочной установки. На обмотку катушек индуктивности (2) подается ток постоянного напряжения до 10 А, что создает магнитное поле напряженностью до 34х104 А/м. Разогретый в котле плавильно-заливочной установки до рабочей температуры герметизирующий материал по трубопроводу подается в межполюсное пространство электромагнитного индуктора, где повергается воздействию магнитного поля, (рисунок 2).
Под действием магнитного поля происходит полюсное преднатяжение макромолекул полимера, что приводит к появлению особой формы состояния фазы полимера в битумно-полимерном герметизирующем композите – высокоэластичному ориентированному состоянию. Это значительно увеличивает способность герметизирующего материла к высокоэластичному деформированию и, в свою очередь, существенно повышает
физико-механические и эксплуатационные характеристики герметизирующего материала при его эксплуатации в деформационном шве жесткого аэродромного покрытия.
Необходимым условием удовлетворительного модифицирования битумно-полимерного герметика в электромагнитном поле является его однородность, [5].
Измерение магнитной индукции между полюсами электромагнитного модуля осуществлялось по точкам тарировочной сетки с шагом 0,5 см по осям магнитных полюсов в продольном и поперечном направлениях,
элемент № 8,
рисунок 1.
Средние
значения индукции магнитного поля Bср для силы тока от 1 до 6 А рассчитывались по следующей методике:
нахождение аппроксимирующей (сглаженной) кривой – функция, изменения однородности индукции магнитного поля по осям магнитных полюсов установки (полиномиальные зависимости шестого и пятого порядков с значением величины достоверности аппроксимации, R2>0,95), (рисунок 3);
нахождение площади плоской фигуры под аппроксимирующей кривой в пределах линейных размеров магнитных полюсов установки (расчет значений определенных интегралов производился с помощью оператора квадратурного интегрирования «NIntegrate» в
программе для расчета прикладных математических задач
«Wolfram Mathematica»), рисунок 3;
нахождение средних значений индукции магнитного поля установки для каждого значения силы тока от 1 до 6 А с шагом в 1 А по осям магнитных полюсов (расчет средних значений индукции - Bср
i производился по формуле:
Графики численных расчетов тарировки электромагнитного модуля для модифицирования битумно- полимерных аэродромных герметиков
Выводы: электромагнитный модуль позволяет создавать магнитное поле со средней индукцией магнитного поля напряженностью до 430 мТл или 34х104 А/м при максимальной силе тока – 10 А; условие однородности магнитного поля между полюсами установки выполняется, так как:
k = 0,67 ... 0,91, при условии:
где Bср-
среднее значение магнитной индукции между полюсами установки, мТл;Bmax- максимальное значение магнитной индукции между полюсами установки, мТл.
Таким образом, изготовлена и протарирована установка, позволяющая определить оптимальный режим обработки магнитным(напряженность и время) полем герметика, находящегося в жидкой фазе.
Список литературы
1. Лещицкая Т.П. Попов В.А. Современные методы ремонта аэродромных покрытий. М.: МАДИ- ТУ, 1999 г. 132с.
2.Научно-технический отчёт о НИР 2 категории. Разработка технологии модифицирования герметизирующих материалов для деформационных швов жёстких аэродромных покрытий в электромагнитных полях.
Шифр: «Вейгела». Инв. № 2776.
Номер гос. рег. 1610788. Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016 г.
101 с.
3. Обзор герметизирующих материалов для аэродромных покрытий 26 ЦНИИ. М.: Изд-во МО РФ, 2001.
4.Рекомендации по поддержанию по поддержанию искусственного покрытия ВПП аэропорта Минеральные Воды в эксплуатационном состоянии на основании результатов его обследования и испытания: Отчёт о НИР / ГПН и НИИ ГА «Аэропроект». М., 1993. 42 с.
5. Соболев Е.Е., Никулин С.С., Внуков Н.А., Шульгина Ю.Е. Влияние магнитных полей на свойства герметизирующих материалов аэродромных покрытий. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. ISSN 2226-910X. № 4. Воронеж, 2016. С. 207-214.
