Устойчивость ортотропной пластины при неравномерном сжатии и изгибе

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

Для выполнения основных задач видеокамера имеет:

- широкий диапазон оптического увеличения (фокусное расстояние объектива, изменяющееся в широком диапазоне);

- встроенный стабилизатор изображения;

- массу не более 200 г.

Поворотная платформа имеет две угловых степени свободы. Вращение камеры в горизонтальной плоскости осуществляется за счет открытой зубчатой передачи. В вертикальной плоскости вращение осуществляется электродвигателем с планетарным редуктором, имеющим прямой привод к оси вращения, на которой размещена видеокамера. Для защиты видеокамеры от внешних воздействий применен углепластиковый кожух. Вырез в кожухе для объектива видеокамеры защищен углепластиковой створкой (рис. 1).

О 03 0.4 0.Ö 0.S

Рис. 1. График зависимости момента от времени

Для обеспечения вращения видеокамеры используется два электропривода. Их выбор производился исходя из теоретических расчетов момента, необходимого для поворота оси на требуемый угол за заданное время (зависимость момента от времени приведена на рис. 2). Важным фактором при выборе приводов

являлись их технические характеристики, такие как масса и габариты [1-3].

Рис. 2. Поворотная платформа

Система управления поворотной платформы включает в себя концевые датчики холла, обеспечивающие установку начального положения осей при инициализации устройства. Точное угловое позиционирование осей во время работы платформы обеспечивается посредством интегрирования сигналов от энкодеров, встроенных в электроприводы.

После изготовления, прохождения ряда наземных испытаний (проверки функционирования, отработки на воздействие климатических факторов и ударных нагрузок) поворотная платформа допускается к установке на беспилотный летательный аппарат DELTA.

Библиографические ссылки

1. Mechanical Engineering Handbook / Ed. Frank Kreith. Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. / под ред. И. Н. Жестковой. 8-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 2001.

3. Орлов П. И. Основы конструирования : справ.-метод. пособие : в 2 кн. 3-е изд., исправл. М. : Машиностроение, 1988.

D. A. Litovka, E. D. Krylov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

DEVELOPMENT OF STEERABLE PLATFORM

The article presents design of a set up for steerable camera set on an unmanned flying vehicle.

© Литовка Д. А., Крылов Е. Д., 2011

УДК 539.3

А. В. Лопатин, Т. С. Колесникова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

УСТОЙЧИВОСТЬ ОРТОТРОПНОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ

СЖАТИИ И ИЗГИБЕ

Решена задача устойчивости ортотропной пластины, нагруженной на краях линейно изменяющимися усилиями. Для решения задачи устойчивости используются метод Канторовича и обобщенный метод Галеркина.

Задача устойчивости прямоугольной пластины, случая, когда к шарнирно закрепленным краям при-

которая имеет два противоположных шарнирно за- ложена равномерная сжимающая нагрузка. Первое

крепленных края, один жестко закрепленный край и решение этой задачи для изотропной пластины было

один свободный край, наиболее подробно изучена для выполнено Timoshenko [1]. Полезные результаты ана -

Решетневские чтения

лиза устойчивости изотропной пластины при равномерном сжатии приведены в монографиях Volmir [2], Ventsel [3] и справочнике Bloom [4]. При традиционном решении уравнения устойчивости пластины ее прогиб между свободно закрепленными краями задается в виде функции синус. Тогда для определения прогиба пластины между жестко закрепленным краем и свободным краем получается обыкновенное дифференциальное уравнение четвертого порядка с посто-янными коэффициентами. Критическое усилие сжатия находится из решения нелинейного уравнения, которое формируется при реализации граничных условий на защемленном краю и свободном краю пластины.

Вместе с тем нагружение, вызывающее потерю устойчивости пластин со свободным краем, может отличаться от равномерного сжатия. Большой практический интерес представляет случай, когда к шарнирно закрепленным краям пластины приложены линейно изменяющиеся усилия (рис. 1).

-N' .j -N

% 1 1 1 b 1 1 1 f

J а ^ x

Рис. 1. Нагружение пластины

Уравнение устойчивости пластины при таком на-гружении содержит переменный коэффициент и поэтому его интегрирование оказывается затруднительным.

Для решения задачи устойчивости ортотропной пластины со свободным краем, нагруженной линейно изменяющимися усилиями, используются метод Канторовича и обобщенный метод Галеркина. Получена аналитическая формула, позволяющая определить критическое усилие без использования сложных вычислительных процедур. Рассматриваемая задача устойчивости решена для изотропной и ортотропной пластин. Выполнено сравнение результатов определения критических усилий с результатами, полученными методом конечных элементов. Показаны формы потери устойчивости (рис. 2).

Это сравнение позволило сделать вывод о пригод -ности полученных формул для надежного и быстрого определения критических усилий пластин со свободным краем, обладающих различными жесткостными и геометрическими параметрами.

Библиографические ссылки

1. Timoshenko S. P., Gere J. M. Theory of elastic stability. 2nd ed. N. Y. : McGraw-Hill, 1963.

2. Volmir A. S. Stability of deformable systems. Moscow : State Publishing House, 1967.

3. Ventsel E., Krauthammer T. Thin plates and shells. Theory, analysis and applications. Marcel Dekker, 2001.

4. Bloom F., Coffin D. Handbook of thin plate buckling and postbuckling. Chapman & Hall, 2001.

Рис. 2. Формы потери устойчивости пластины со свободным краем

A. V. Lopatin, T. S. Kolesnikova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

BUCKLING OF THE RECTANGULAR ORTHOTROPIC PLATE SUBJECTED TO LINEARLY VARYING IN-PLANE LOADING

The paper presents the solution of buckling problem for an orthotropic rectangular plate having two parallel edges simply supported, one edge clamped and the remaining edge free. The plate considered is subjected to a linearly varying in-plane load.

© Лопатин А. В., Колесникова Т. С., 2011