10.14489/td.2018.06.pp.034-039

2018, 06 июнь (June)

DOI: 10.14489/td.2018.06.pp.034-039

Будадин О. Н., Кутюрин В. Ю., Муханова Т. А., Гранев И. С.
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ В КОМПОЗИЦИОННЫХ БАЛЛОНАХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПТОВОЛОКОННЫХ РЕШЕТОК БРЭГГА
(с. 34-39)

Аннотация. В различных отраслях промышленности в последние годы широко используются баллоны высокого давления из композиционных материалов. Одним из сдаточных параметров для таких баллонов является значение остаточной деформации после нагружения баллона номинальным давлением. Для некоторых типов баллонов в процессе проверки их качества важным является снятие информации о зависимости деформаций от величины избыточного давления. Традиционно снятие такой зависимости осуществляется с использованием тензометрических датчиков, наклеиваемых на наружную поверхность баллона. Но с развитием сенсорики в новых областях техники, например волоконно-оптических датчиков, появилась возможность встраивать чувствительные элементы в конструктивные элементы изделий. Рассмотрен метод измерения деформаций баллонов высокого давления с использованием оптоволоконных линий с записанными в их структуре волоконными брэгговскими решетками (ВБР).

Ключевые слова: баллон высокого давления, композиционные материалы, деформация, волоконно-оптические датчики, решетка Брэгга.

Budadin O. N., Kutyurin V. Yu., Mukhanova T. A., Granev I. S.
MEASUREMENT OF STRAINS IN COMPOSITE HIGH-PRESSURE CYLINDERS USING BRAGG FIBER-OPTIC GRATINGS
(pp. 34-39)

Abstract. Recent years, composite high-pressure cylinders are widely used in different industries. For these cylinders, a value of residual strain after nominaI-pressure loading of a cylinder is one of acceptance parameters. For several types of cylinders, reading the information about strains as a function of overpressure value during checking of their quality is that parameter.Traditionally, reading such dependence is carried out using straingage transducers to be cemented to the outer surface of a cylinder. But with developing the sensorics in new areas, for example fiber-optic sensors, it became possible to build sensitive elements in structural elements of products. The present paper considers a method of measuring high-pressure cylinder strains using fiber-optic lines with Bragg fiber gratings recorded in their structure. A principal possibility of measuring strain inside a material of filament-wound products during their tests using Bragg gratings on homeproduced fiber-optic lines (Bragg fiber-optic measuring lines) is shown.

Keywords: high-pressure cylinder, composite materials, strain, fiber-optic sensors, Bragg grating.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

О. Н. Будадин, В. Ю. Кутюрин, Т. А. Муханова, И. С. Гранев (АО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения» (АО «ЦНИИСМ»), г. Хотьково, Московская обл., Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

O. N. Budadin, V. Yu. Kutyurin, T. A. Mukhanova, I. S. Granev (Central Research Institute for Special Machinery, JSC (CRISM JSC), Khotkovo, Moscow Region, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Takeda N. Fiber optic sensor-based SHM technologies for aerospace applications in Japan / Proc. SPIE 6933. Smart Sensor Phenomena, Technology, Networks, and Systems. 2008. (doi: 10.1117/12.776838; URL: http://dx.doi.org/10.1117/12.776838).
2. Takeda N., Tajima N., Sakurai T., Kishi T. Recent advances in composite fuselage demonstration program for damage and health monitoring in Japan // Structural control and health monitoring. 2005. V. 12. Р. 245 – 255.
3. Childers B. A., Froggatt M. E., Allison S. G. et al. Use of 3000 Bragg grating strain sensors distributed on four 8-m optical fibers during static load tests of a composite structure // Proc. SPIE 4332 «Smart Structures and Materials–2001»: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies. 2001 (doi: 10.1117/12.429650; URL: http://dx.doi.org/10.1117/12.429650).
4. Honglei Guo, Gaozhi Xiao, Nezih Mrad, Jianping Yao. Fiber Optic Sensors for Structural Health Monitoring of Air Platforms // Sensors. 2011. V. 11. P. 3687 – 3705.
5. Venu Gopal, Madhav Annamdas. Review on Developments in Fiber Optical Sensors and Applications // International Journal of Materials Engineering. 2011. N 1. P. 1 – 16.
6. Harrison J. S., Wise S. A., Bryant R. G. et al. Innovative materials for aircraft morphing // Proc. SPIE 3326 «Smart Structures and Materials 1998: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies» (doi: 10.1117/12.310639; URL: http://dx.doi.org/10.1117/12.310639).
7. Wild G., Hinckley S. Acousto-Ultrasonic Optical Fiber Sensors: Overview and State-of-the-Art IEEE // Sensors Journal. 2008. V. 8. P. 1184 – 1193.
8. Mizutani T., Takeda N., Takeya H. On-board Strain Measurement of a Cryogenic Composite Tank Mounted on a Reusable Rocket using FBG Sensors // Structural Health Monitoring. 2006. V. 5. P. 205 – 214.
9. Каблов Е. Н., Сиваков Д. В., Гуляев И. Н. и др. Применение оптического волокна в качестве датчиков деформации в полимерных композиционных материалах // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 3. С. 13 – 17.
10. Сорокин К. В., Гончаров В. А., Шиенок А. М., Федотов М. Ю. Возможности оптоволоконных сенсоров на основе брэгговских решеток в информкомпозитах для регистрации ударного воздействия // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2013. № 12. С. 19.
11. Михайловский К. В., Базанов М. А. Измерение остаточных технологических деформаций в углепластике путем внедрения в него волоконных брэгговских решеток // Конструкции из композиционных материалов. 2016. № 2. С. 54 – 58.
12. Щевелев А. С., Кикот В. В., Удалов А. Ю. Информационно-измерительная система мониторинга изделий космической техники // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2016. Т. 3. Вып. 2. С. 60 – 65.
13. Каблов Е. Н., Сиваков Д. В., Гуляев И. Н., Сорокин К. В. Способ измерения деформации конструкции из композиционного материала: патент RU 2 427 795 C1.

Eng

1. Takeda N. (2008). Fiber optic sensor-based SHM technologies for aerospace applications in Japan. Proc. SPIE 6933. Smart Sensor Phenomena, Technology, Networks, and Systems. doi: 10.1117/12.776838. Available at: http://dx.doi.org/10.1117/ 12.776838
2. Takeda N., Tajima N., Sakurai T., Kishi T. (2005). Recent advances in composite fuselage demonstration program for damage and health monitoring in Japan. Structural control and health monitoring, 12, pp. 245-255.
3. Childers B. A., Froggatt M. E., Allison S. G. et al. (2001). Use of 3000 Bragg grating strain sensors distributed on four 8-m optical fibers during static load tests of a composite structure. Proc. SPIE 4332 «Smart Structures and Materials–2001»: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies. doi: 10.1117/12.429650; Available at: http://dx.doi.org/10.1117/ 12.429650.
4. Honglei Guo, Gaozhi Xiao, Nezih Mrad, Jianping Yao. (2011). Fiber optic sensors for structural health monitoring of air platforms. Sensors, 11, pp. 3687-3705.
5. Venu Gopal, Madhav Annamdas. (2011). Review on developments in fiber optical sensors and applications. International Journal of Materials Engineering, (1), pp. 1-16.
6. Harrison J. S., Wise S. A., Bryant R. G. et al. (1998). Innovative materials for aircraft morphing. Proc. SPIE 3326 «Smart Structures and Materials 1998: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies». doi: 10.1117/12.310639; Available at: http://dx.doi.org/10.1117/12.310639
7. Wild G., Hinckley S. (2008). Acousto-ultrasonic optical fiber sensors: overview and state-of-the-art IEEE. Sensors Journal, 8, pp. 1184-1193.
8. Mizutani T., Takeda N., Takeya H. (2006). On-board strain measurement of a cryogenic composite tank mounted on a reusable rocket using FBG sensors. Structural Health Monitoring, 5, pp. 205-214.
9. Kablov E. N., Sivakov D. V., Gulyaev I. N. et al. (2010). Application of optical fiber as deformation sensors in polymer composite materials. Vse materialy. Enciklopedicheskij spravochnik, (3), pp. 13-17. [in Russian language]
10. Sorokin K. V., Goncharov V. A., SHienok A. M., Fedotov M. Yu. (2013). The possibilities of fiber-optic sensors based on Bragg gratings in informocomposites for registration of shock impact. Vse materialy. Enciklopedicheskij spravochnik, (12), pp. 19. [in Russian language]
11. Mihailovskiy K. V., Bazanov M. A. (2016). Measurement of residual technological deformations in carbon plastic by introducing fiber Bragg gratings. Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov, (2), pp. 54-58. [in Russian language]
12. Shchevelev A. S., Kikot V. V., Udalov A. Yu. (2016). Information-measuring system for monitoring space technology products. Raketno-kosmicheskoe priborostroenie i informacionnye sistemy, 3(2), pp. 60-65. [in Russian language]
13. Kablov E. N., Sivakov D. V., Gulyaev I. N., Sorokin K. V. Method for measuring the deformation of a composite structure. Patent No. RU 2 427 795 C1. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2018.06.pp.034-039

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2018.06.pp.034-039

and fill out the form