Разработка крупногабаритного трансформируемого прецизионного рефлектора на основе твердотельных отражательных панелей

1. Строится 3D-модель параболического зеркала в раскрытом положении. Затем создаются элементы конструкции телескопа, расположенные на пути плоской и сферической волн (фокальный контейнер, штанги, тяги).

2. Далее элементы контррефлектора проецируются на поверхность главного зеркала. С помощью инструментов работы с поверхностями тени, падающие на рефлектор, высекаются из него. Таким образом определяется затенение плоской волны.

3. Для определения затенения сферической волны из фокуса проецируются штанги и тяги контррефлектора на поверхность параболоида. Тени высекаются из тонкостенного профиля рефлектора.

4. Затем в плоскости над фокальным контейнером создается модель апертурного диска. Диаметр диска равен диаметру главного зеркала в рабочем положении. Все объекты затенения плоской и сферической волн, построенные по пунктам 2-3, проецируются на плоскость диска. Затененная часть вырезается из тонкостенного профиля диска.

5. Полученные участки затенения плоской и сферической волн представлены на рисунке для двух ва-

а

риантов конструкции контррефлектора. Видно, что на рисунке, б) площадь затенных участков меньше.

Выводы.

Представлена методика определения затенения плоской и сферической волн для главного зеркала космического телескопа с помощью 3Б-модели-рования.

Определена оптимальная конструкция контррефлектора, обеспечивающая минимальное затенение.

Представленная методика определения затенения волн может использоваться при проектировании оптимальных конструкций контррефлекторов антенн.

Библиографическая ссылка

1. URL: http://www.asc.rssi.ru/millimetron.

Reference

1. URL: http://www.asc.rssi.ru/millimetron.

© Леоненков А. Д., Виноградов К. Н., Оберемок Ю. А., Халиманович В. И., 2015

5

Варианты затенения главного зеркала космической обсерватории, фронтальная сторона

УДК 629.78

РАЗРАБОТКА КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО ПРЕЦИЗИОННОГО РЕФЛЕКТОРА НА ОСНОВЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Д. А. Литовка1, В. Б. Тайгин1, А. В. Лопатин2

1 АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: litovkada@mail.ru

Предложена оригинальная конструктивно-компоновочная схема крупногабаритного трансформируемого прецизионного рефлектора на основе твердотельных отражательных панелей. Использование данного рефлектора позволит создавать космические антенны, работающие в высоких диапазонах частот Ka, Q и выше. Это повысит пропускную способность и скорость передачи информации космических каналов связи.

Ключевые слова: твердотельные отражательные панели, рефлектор, антенна.

Решетнеескцие чтения. 2015

DEVELOPING LARGE TRANSFORMABLE PRECISION REFLECTOR BASED ON SOLID REFLECTING PANEL

D. A. Litovka1, V. B. Taigin1, A. V. Lopatin2

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation 2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: litovkada@mail.ru

The research proposes original design-layout scheme oversized transformable precision reflector based on solid reflecting panels. Using this reflector the engineers will create a space antennas operating in high frequency Ka-,Q-band. This will increase the bandwidth and transmission speed for information space links.

Keywords: solid reflecting panels, reflector, antenna.

Актуальной задачей в сфере космических информационных систем является повышение пропускной способности и скорости передачи информации. В настоящее время активно осваиваются высокие диапазоны частот Ка, Q и выше. Работа в этих диапазонах накладывает ограничения на точность антенных рефлекторов. Для Ка-диапазона СКО составляет 0,2 мм, для Q-диапазона СКО < 0,1 мм. Обеспечение точности отражающей поверхности рефлектора для этих диапазонов возможно только с использованием твердотельной поверхности. Сетчатые рефлекторы способны обеспечить значительно более высокое СКО > 1 мм. При этом сетеполотно не всегда приемлемо с точки зрения мощности и частоты передаваемого СВЧ-сигнала.

Существующие на данный момент рефлекторы на основе твердотельных отражательных панелей не удовлетворяют требованиям по жесткости конструкции и точности профиля (рис. 1) [1-3]. Кроме того, большое количество панелей ведёт к необходимости использования большого количества шарниров и узлов зачековки, что снижает надежность и жесткость конструкции.

При анализе различных вариантов деления рефлектора на части был выбран вариант, при котором рефлектор состоит из 3 крыльев (рис. 2). Каждое крыло состоит из 3 лепестков, которые соединены между собой шарнирами. Такое решение обеспечивает минимальные возможные габариты рефлектора в транспортировочном положении.

Средний /мпватнс Пщяферииннй лвреатш

Рис. 2. Схема деления рефлектора

Рис. 4. Макет разработанного рефлектора в масштабе 1:10

Кинематика раскрытия рефлектора из транспортировочного положения в рабочее положение происходит в 3 этапа (рис. 3).

На первом этапе открываются замки зачековки рефлектора и за счет упругих сил в шарнирах, расположенных между средними и периферийными лепестками, последние начинают радиально раскрываться.

Второй этап начинается только после того, как зафиксируется факт зачековки периферийных лепестков относительно средних. Логика раскрытия средних лепестков аналогична первому этапу.

Третий этап начинается с фиксирования факта за-чековки средних лепестков. Крылья переводятся в орбитальное положение и фиксируются между собой, образуя отражающую поверхность рефлектора.

Для проверки кинематики трансформирования был изготовлен макет разработанного рефлектора в масштабе 1:10. Для этого при помощи САПР создана модель, адаптированная для печати на 3Б-прин-тере (пластиком). Результатом макетирования стало подтверждение кинематики трансформирования рефлектора (рис. 4).

Решетнееские чтения. 2015

Основным преимуществом представленной конструктивно-компоновочной схемы является малое количество отражательных панелей. Это ведет к повышению надежности конструкции и увеличению точности отражающей поверхности. Минимальные габариты рефлектора в сложенном положении позволяют размещать под головным обтекателем РН космические аппараты с крупногабаритными антеннами. Такие КА способны выполнять задачи по исследованию дальнего космоса, обеспечивать связь с аппаратами, отправленными в экспедиции к другим планетам, и ряд специальных задач, предполагающих формирование высокоскоростного канала связи.

Библиографические ссылки

1. Пат. 4862190 США. Deployable offset dish structure / Palmer W. B., Giebler M. M. № US 07/049,919 ; заявл. 15.05.1987 ; опубл. 29.08.1989, 10 с.

2. Пат. 3064534 США. Reflector for space vehicle / Tumavicus J. W.; заявл. 13.04.1960 ; опубл. 20.11.1962, 5 с.

3. University of Cambridge [Электронный ресурс]. URL : http : //www2. eng. cam. ac. uk/~sdg/dstruct/ssda. html (дата обращения 10.09.2014).

References

1. Palmer W. B., Giebler M. M. Deployable offset dish structure. Patent US, no. 4862190, 1987.

2. Tumavicus J. W. Reflector for space vehicle. Patent US, no. 3064534, 1960.

3. University of Cambridge. Available at: http://www2.eng.cam.ac.uk/~sdg/dstruct/ssda.html (accessed 10.09.2014).

© Литовка Д. А., Тайгин В. Б., Лопатин А. В., 2015

УДК 620.179.12

СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА И ЭКСПЕРИМЕНТА АНИЗОГРИДНОЙ

СЕТЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИ

В. Н. Наговицин, М. Ю. Пермяков, Е. С. Писарева, Ю. Б. Чекунов

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: Permyakov@iss-reshetnev.ru

В настоящие время в ракетно-космической отрасли применяются анизогридные сетчатые конструкции, выполненные из композитных материалов. Сетчатые конструкции используются как силовые элементы, требующие высокой прочности, и как элементы для установки приборов системы ориентации и стабилизации, требующих стабильности положения под действием эксплуатационных факторов.

Ключевые слова: сетчатая конструкция, испытания, конечно-элементная модель, верификация.

COMPARISON OF ANISOGRID WEB STRUCTURE PREDICTED PROPERTIES AND EXPERIMENTAL RESULTS

V. N. Nagovitsin, M. Yu. Permyakov, E. S. Pisareva, Yu. B. Chekunov

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Jeleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: Permyakov@iss-reshetnev.ru

Presently composite anisogrid web structures are widely used in the rocket and space industry. The web structures are employed as load bearing components with high strength properties and as components for integration of attitude determination and control subsystem requiring high stability of their position in operational environment.

Keywords: lattice structures, tests, finite element model, verification.

Введение. В сетчатых конструкциях основными несущими элементами являются ребра, которые обеспечивают одновременно мембранную и изгибную жесткость конструкции. Изготавливаются такие конструкции из однонаправленного углепластика, обладающего высокой удельной жесткостью и прочностью. Для высокомодульных углепластиков модуль упругости приближен к модулю стали при плотности

в 5 раз меньше. Такие характеристики обеспечивают исключительно высокую весовую эффективность сетчатых конструкций [1].

В работе рассматривается:

- построение конечно-элементной модели сетчатой конструкции;

- сравнение конечно-элементной модели с результатами жесткостных испытаний.