Analiza i poprawa błędu wycieku wody w radarze naziemnym Znajomość zawiasów wodnych

Streszczenie: W artykule przedstawiono szczegółową analizę problemu wycieków w zawiasie wodnym radaru naziemnego. Identyfikuje lokalizację usterki, określa główną przyczynę usterki i proponuje środki zaradcze. Skuteczność tych środków jest następnie weryfikowana poprzez analizę symulacji mechanicznej i testy.

W miarę ciągłego rozwoju systemów technologii radarowej rośnie zapotrzebowanie na moc transmisji radarowej, szczególnie w związku z przejściem na większe macierze i duże zbiory danych. Tradycyjne metody chłodzenia powietrzem nie są już wystarczające, aby spełnić wymagania dotyczące chłodzenia tych większych radarów. Chłodzenie czoła radaru jest niezbędne, mimo że nowoczesne radary naziemne przechodzą od skanowania mechanicznego do skanowania fazowego. Jednak nadal wymagany jest mechaniczny obrót azymutu. Ten obrót i przenoszenie chłodziwa pomiędzy urządzeniami powierzchniowymi osiąga się za pomocą płynnych połączeń obrotowych, zwanych również zawiasami wodnymi. Wydajność zawiasu wodnego ma bezpośredni wpływ na ogólną wydajność układu chłodzenia radaru, dlatego niezwykle istotne jest zapewnienie niezawodności i trwałości zawiasu wodnego.

Opis usterki: Usterka wycieku w zawiasie wodnym radaru charakteryzuje się wzrostem poziomu wycieku wraz z dłuższym ciągłym czasem obrotu anteny. Maksymalna szybkość wycieku sięga 150 ml/h. Dodatkowo stopień wycieku różni się znacznie w przypadku zatrzymania anteny w różnych pozycjach azymutu, przy czym najwyższy poziom wycieku obserwuje się w kierunku równoległym do nadwozia pojazdu (około 150 mL/h), a najniższy w kierunku prostopadłym do nadwozia pojazdu (około 10 mL /H).

Lokalizacja usterki i analiza przyczyn: Aby określić lokalizację usterki wycieku, przeprowadza się analizę drzewa usterek, biorąc pod uwagę wewnętrzną strukturę zawiasu wodnego. Analiza wyklucza pewne możliwości w oparciu o przedmontażowe próby ciśnieniowe. Ustalono, że usterka leży w uszczelnieniu dynamicznym 1, a jego przyczyną jest problem z połączeniem zawiasy wodnej z pierścieniem kolektora podczas procesu montażu. Zużycie zębatego pierścienia ślizgowego przekracza zdolność kompensacyjną pierścienia typu O-ring, co prowadzi do dynamicznego uszkodzenia uszczelnienia i wycieku cieczy.

Analiza mechanizmu: Rzeczywiste pomiary wykazują, że początkowy moment obrotowy pierścienia ślizgowego wynosi 100 N·m. Utworzono model elementów skończonych w celu symulacji zachowania zawiasu wodnego w idealnych warunkach i niezrównoważonych obciążeniach spowodowanych momentem obrotowym pierścienia ślizgowego i kątem odchylenia. Z analizy wynika, że ​​ugięcie wału wewnętrznego, zwłaszcza w jego górnej części, prowadzi do różnic w stopniu sprężania pomiędzy uszczelnieniami dynamicznymi. Uszczelnienie dynamiczne 1 ulega najpoważniejszemu zużyciu i wyciekom z powodu mimośrodowego obciążenia spowodowanego połączeniem pomiędzy zawiasą wodną a pierścieniem odchylającym.

Środki usprawniające: W oparciu o zidentyfikowane przyczyny awarii proponowane są następujące ulepszenia. Po pierwsze, zmieniono formę konstrukcyjną zawiasu wodnego z układu promieniowego na układ osiowy, zmniejszając jego wymiary osiowe, zachowując przy tym niezmieniony pierwotny kształt i interfejsy. Po drugie, udoskonalono sposób podparcia pierścieni wewnętrznego i zewnętrznego zawiasu wodnego poprzez zastosowanie łożysk skośnych z parami rozmieszczenia na obu końcach. Poprawia to zdolność zawiasu wodnego do przeciwdziałania kołysaniu.

Analiza symulacji mechanicznej: Utworzono nowy model elementów skończonych w celu analizy zachowania ulepszonego zawiasu wodnego, w tym nowo dodanego urządzenia eliminującego mimośrodowość. Przeprowadzona analiza potwierdza, że ​​dodanie urządzenia eliminującego mimośrodowość skutecznie eliminuje ugięcie spowodowane połączeniem pierścienia dywersyjnego z zawiasą wodną. Dzięki temu na wewnętrzny wał zawiasu wodnego nie działają obciążenia mimośrodowe, co poprawia trwałość i niezawodność zawiasu wodnego.

Wyniki weryfikacji: Ulepszony zawias wodny przechodzi niezależne testy wydajności, testy ciśnieniowe po zintegrowanym połączeniu obrotu z pierścieniem odchylającym, testy instalacji całej maszyny i szeroko zakrojone testy w terenie. Po 96 godzinach testów kopiowania i 1 roku testów w terenie ulepszony zawias wodny wykazuje doskonałą wydajność i brak usterek.

Dzięki udoskonaleniom konstrukcyjnym i dodaniu urządzenia eliminującego mimośrodowość skutecznie kontrolowano problem ugięcia pomiędzy zawiasą wodną a pierścieniem kolektora. Zapewnia to trwałość i niezawodność zawiasu wodnego, zmniejszając ryzyko wycieku. Analiza symulacji mechanicznej i weryfikacja testów potwierdzają skuteczność tych ulepszeń.