Выбор приборного состава системы определения геометрии крупногабаритной трансформируемой антенны

Решетневскце чтения

увеличением габаритов апертуры рефлекторов, что создает дополнительные ограничения по их массе и объему. Разрешить эти проблемы можно за счет применения современных материалов и механизмов развертывания конструкций.

Функциональные характеристики разрабатываемых конструкций должны быть подтверждены в ходе наземных испытаний, среди которых наиболее важной является настройка формы отражающей поверхности для достижения требуемой точности.

В процессе проектирования трансформируемого рефлектора осуществляется прогнозирование механического поведения всей его конструкции, основанное на использовании современных методов конечно-элементного анализа, которые позволяют проводить необходимые проектные итерации по обеспечению

основных требований к точности формы, натяжению вантовой формообразующей структуры, устойчивости силовых элементов конструкции с выявлением критических технологических операций при сборке и настройке рефлектора.

Анализ доступных данных, опубликованных в отечественных и зарубежных научно-технических изданиях, а также результатов совместных работ ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» и Научно-исследовательского института прикладной математики и механики Томского государственного университета позволил авторам определить возможные концепции вантово-оболочечных трансформируемых конструкций рефлекторов.

N. A. Testoedov, V. I. Khalimanovich, A. I. Velichko, G. V. Shipilov, D. B. Usmanov, A. S. Evdokimov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

S. V. Ponomarev

Scientific Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University, Russia, Tomsk

FUNDAMENTAL CONCEPTIONS OF TRANSFORMABLE SPACE REFLECTORS ANALYSIS

Conceptions of guy shell transformable structures of reflectors are considered.

© Тестоедов Н. А., Халиманович В. И., Величко А. И., Шипилов Г. В., Усманов Д. Б., Евдокимов А. С., Пономарев С. В., 2011

УДК 621.396.67

Г. П. Титов, М. Г. Матыленко, Е. В. Бикеев, М. О. Дорофеев, Д. В. Рис

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ВЫБОР ПРИБОРНОГО СОСТАВА СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ТРАНСФОРМИРУЕМОЙ АНТЕННЫ

Проанализированы требований к системе определения геометрии крупногабаритной трансформируемой антенны. Осуществлен выбор оптимального приборного состава системы.

В последние два десятилетия во всем мире развиваются широкополосные услуги связи. Основным элементом развития данных услуг связи являются космические аппараты (КА) с крупногабаритными трансформируемыми антеннами (КТА).

Особенностью КТА являются их большие габариты при сравнительно небольшом весе. Такие конструкции имеют малую жесткость и, как следствие, высокий уровень температурных и упругих деформаций, при высоких требованиях к точности геометрии [1; 2], в связи с чем возникает необходимость в создании систем контроля геометрии КТА (СКГА).

Исходя из поставленных задач СКГА должна состоять из двух взаимосвязанных частей, которые выполняют следующие функции:

- определение геометрических параметров КТА;

- управление геометрическими параметрами КТА.

Кроме того, для принятия решения в нештатных ситуациях, возникновение которых возможно при раскрытии элементов конструкции КТА (штанг и рефлекторов) и в процессе их эксплуатации, СКГА должна осуществлять визуальный контроль на этапе раскрытия элементов конструкции КТА и после него.

Текущую геометрию КТА КА целесообразно измерять с помощью современных методов геодезического контроля антенн [3-5], широко применяемых в наземном сегменте антенной техники. Эти методы подразумевают измерение координат реперных точек зеркала рефлектора и определение по ним текущего положения и формы зеркала рефлектора антенны [6].

Вследствие весьма специфических условий работы, а также жестких требований по массе, габаритам, энергопотреблению, точности измерения, применение геодезических методов в космической технике связа-

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

но с поиском оптимальных схем измерения и разработкой качественно новой высокоточной оптико-электронной аппаратуры.

Авторами были рассмотрены три варианта приборного состава системы определения геометрии КТА:

- лазерный сканер (ЛС);

- два углоизмерительных прибора (УП), построенных на основе ПЗС-матрицы;

- три оптических дальномера.

Все эти варианты приборного состава были проанализированы по следующим характеристикам:

- погрешности измерения координат реперных точек в приборной системе координат (СК);

- времени измерения координат заданного количества реперных точек;

- возможности размещения приборов на КА;

- влиянию погрешности привязки приборных СК к базовой СК КА на конечную погрешность;

- энергопотреблению;

- массе.

Результаты анализа возможных вариантов построения системы определения геометрии КТА показали, что наиболее полно все поставленные задачи решаются с помощью комбинированного варианта, основанного на измерениях ЛС и УП, расположенных на одной конструктивной базе корпуса КА.

Использование УП, построенного на основе ПЗС-матрицы, в составе СКГА обусловлено тем, что ЛС не позволяет осуществлять визуальный контроль КТА на этапе ее раскрытия и в процессе натурной эксплуатации. Кроме того, время одного цикла измерения УП углов направления на реперы, находящиеся в его поле

зрения, существенно меньше времени измерения ЛС, что позволяет за время измерения ЛС расстояний до реперов накопить несколько измерений УП, а затем после осреднения использовать их в вычислении пространственных координат реперов.

Проведенный анализ также позволил сформулировать ряд основных требований технического задания на аппаратуру, входящую в состав системы определения геометрии КТА.

Библиографические ссылки

1. Механика больших космических конструкций / Н. В. Баничук, Н. И. Карпов, Д. М. Климов и др. М. : Факториал, 1977.

2. Бей Н. А., Зимин В. Н. Трансформируемые антенны больших размеров для геостационарных космических аппаратов // Антенны. 2005. № 10. С. 24-27.

3. Терехова Г. А. Геодезический контроль рефлекторов больших антенн // Геодезия и картография. 1983. № 29. С. 12-17.

4. Методика и аппаратура высокоточного контроля зеркала радиотелескопа ТНА-1500 / Б. А. Поперечен-ко, Ю. В. Попов, В. Б. Волконский, В. Г. Жуков // Антенны. 1984. Вып. 31. С. 28-34.

5. Жуков В. Г. Вычисление искажений поверхности антенн при внеосевом размещении измерительной аппаратуры // Геодезия и картография. 1987. № 27. С. 9-15.

6. Высокоточные угловые измерения / Д. А. Аникст, К. М. Константинович, И. В. Меськин, Э. Д. Панков ; под ред. Ю. Г. Якушенкова. М. : Машиностроение, 1987.

G. P. Titov, M. G. Mathylenko, Е. V. Bikeev, М. О. Dorofeev, D. V. Ris JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

SELECTION OF INSTRUMENT STRUCTURE OF ТНЕ LARGE-SIZED TRANSFORMED ANTENNA GEOMETRY DEFINITION SYSTEM

The analysis of requisitions for the large-sized antenna geometry definition system and а selection and choice of the optimum instrument structure of the system.

© Титов Г. П., Матыленко М. Г., Бикеев Е. В., Дорофеев М. О., Рис Д. В., 2011