Динамический расчет системы обезвешивания спицы крупногабаритного трансформируемого рефлектора

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

V. M. Mihalkin, V. A. Kuklin, A. V. Pozdeev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

G-ZERO SYSTEM OF REFLECTORS WITH TWO DEGREES-OF-FREEDOM OF AMOS-5 AND TELKOM-3 SATELLITES

The feasibility of a multigrade g-zero-system application for the opening of reflectors as parts of AMOS5 and TELKOM-3 satellites, impact assessment exerted by the G-zero system on the opening and operating position of the precision contour reflectors.

© MnxajiKHH B. M., KyKJiHH B. A., no3geeB A. B., 2011

УДК 621.396.67

В. М. Михалкин, М. Д. Перминов, И. В. Романенко

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

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ СПИЦЫ КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО РЕФЛЕКТОРА

Описаны результаты создания расчетной модели выбора схемы обезвешивания для проведения испытаний по проверке раскрытия спицы крупногабаритного трансформируемого рефлектора.

Для успешного раскрытия на орбите крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического аппарата (КА) на стадии наземной отработки рефлектора необходимо провести ряд испытаний, одним из которых является проверка функционирования механических устройств. Задача этих испытаний состоит в том, чтобы проверить правильность заложенных конструкторских решений: соблюдение логики раскрытия; превышение движущих сил над силами сопротивления с гарантированием раскрытия; точность формы сетеполотна после раскрытия.

Испытания должны проводиться в условиях, максимально приближенных к тем, в которых рефлектор будет работать на орбите. Одним из важных факторов является исключение влияния силы тяжести на процесс раскрытия. Для имитации невесомости при наземных испытаниях используется трособлочная система обезвешивания (СО). Основное требование к этой системе формулируется следующим образом: дополнительные реакции и моменты сопротивления движению, возникающие в шарнирных узлах (ШУ) рефлектора, а также дополнительное усилие на механизме выдвижения мачты (МВМ) от неточности обезвешивания, должны составлять не более 10 % от эксплуатационных. Кроме того, СО не должна помогать процессу раскрытия.

Для проектирования системы имитации невесомости необходимо предварительно провести динамический расчет и сравнить степень влияния различных схем имитации невесомости на процесс раскрытия рефлектора, а также уточнить и обосновать требования к проектированию этой системы.

Задачи динамического расчета состоят в выявлении характерных закономерностей движения раскрывающихся элементов конструкции рефлектора с учетом влияния испытательного стенда СО; определении допустимых пределов изменения параметров стенда при его минимальном влиянии на процесс раскрытия

спицы рефлектора; определении значений дополнительных реакций и моментов сопротивления движению в ШУ рефлектора, а также дополнительных усилий на МВМ от действия системы обезвешивания в поле силы тяжести. Расчет проводился в программном комплексе Эйлер-7.

Основными этапами моделирования механической системы являются формирование исходных данных и концепции модели; формирование геометрической модели по исходной системе; формирование динамической модели; исследование полученной системы.

Результаты моделирования в первую очередь зависят от детального описания модели исходной механической системы, понимания степени влияния различных факторов на ее поведение, а также от принятого решения о выборе между точностью создаваемой модели и сложностью ее описания.

Модель спицы рефлектора была представлена абсолютно жесткими телами, кинематически соединенными шарнирами с одной вращательной степенью свободы, модель трособлочной системы обезвешива-ния - абсолютно жесткими телами, соединенными шарнирами с одной вращательной степенью свободы и двумя линейными степенями свободы. Тросы системы обезвешивания считаются абсолютно жесткими. Массы тел, моменты инерции и положения центров масс заданы согласно исходным данным.

При формировании идеализированной модели выделены все активные силы, влияющие на движение исходной системы: для спицы это усилие выдвижения МВМ и трение в ШУ спицы рефлектора; для испытательного стенда СО - трение в каретках и трение в блоках трособлочной системы. Аэродинамические силы сопротивления не учитываются, так как скорость раскрытия невысокая.

Результаты динамического расчета показали, что значения дополнительных реакций и моментов сопротивления в ШУ спицы рефлектора от трособлочной

Решетневскце чтения

системы имитации невесомости составляют не более обезвешивании. В результате анализа этих данных

1 % от максимальных эксплуатационных на протяже- были определены критерии настройки испытательно-

нии всего раскрытия, а дополнительное усилие на го стенда СО.

МВМ не превышает 1,5 % от максимального эксплуа- Представленная расчетная модель в настоящее тационного. Эти усилия оказывают сопротивление время верифицирована еще не полностью, так как раскрытию спицы рефлектора, не помогая самому испытания по проверке раскрытия спицы крупногаба-процессу раскрытия. Таким образом, логика процесса ритного рефлектора пока не проводились. Однако раскрытия подтверждается, зачековка ШУ выполня- отдельные элементы этой модели, описывающие кается. Каждое звено обезвешивается в центре масс при ретки стенда, направляющие и трособлочную систе-помощи своего блока с кареткой и компенсационным му, были верифицированы на испытаниях по провер-грузом, что и объясняет невысокий процент дополни- ке функционирования механических устройств сол-тельных реакций. Каретки в трособлочной системе нечной батареи спутника «Глонасс-К». Хорошая схо-имеют сравнительно небольшую массу, обладают димость результатов расчета и проведенных испыта-малой инерционностью и поэтому оказывают незна- ний позволяет использовать эту модель для расчета чительное влияние на процесс раскрытия спицы реф- раскрытия спицы на стенде трособлочной системы лектора. Однако между каретками и направляющими обезвешивания.

стенда, а также в блоках с тросами имеется опреде- Таким образом, разработанная расчетная модель

ленная сила трения, приводящая к потере энергии и может применяться при проведении динамических

возникновению дополнительных усилий на МВМ. расчетов систем обезвешивания для спиц рефлекто-

Также были смоделированы случаи погрешности из- ров аналогичной конфигурации с различными массо-

за неточности изготовления и настройки стенда: не- габаритными характеристиками, а спроектированный

ровности направляющей, повышающей трение в ка- по результатам расчета и настроенный в соответствии

ретках стенда, неточности балансировки звеньев спи- с выбранными требованиями стенд может быть ис-

цы рефлектора и неточности в определении массы пользован для проведения испытаний по проверке

компенсирующих грузов, приводящих к неточности в раскрытия спицы крупногабаритного рефлектора.

V. M. Mihalkin, M. D. Perminov, I. V. Romanenko JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

DYNAMIC COMPUTATION OF FOLDABLE REFLECTOR RIB ZERO GRAVITY SYSTEM

The present article covers the results of computed model established to ensure selection of zero gravity system setup for testing the deployment of large foldable reflector rib.

© Михалкин В. М., Перминов М. Д., Романенко И. В., 2011

УДК 629.78.018.3:533.6:621.396.67

А. Б. Надирадзе, Р. Р. Рахматуллин, В. В. Шапошников Московский авиационный институт (государственный технический университет), Россия, Москва

В. А. Смирнов, И. А. Максимов, С. Г. Кочура ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Красноярск

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ К ЭРОЗИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ СТРУЙ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассмотрены методические вопросы экспериментального определения стойкости композиционных материалов к эрозионному воздействию струй стационарных плазменных двигателей. Предложен метод определения сухой массы образца по результатам обезгаживания. Приведены экспериментальные зависимости коэффициента распыления углепластика от влияния ионного флюенса, угла падения ионов и ориентации волокон относительно потока плазмы.

В настоящее время композиционные материалы крупногабаритных трансформируемых систем, изго-

находят широкое применение при изготовлении об- тавливаются с использованием углепластиков. разцов ракетно-космической техники. В частности, Повышение требований к целевым характеристи-

многие конструктивные элементы автоматических кам и энерговооруженности КА при наличии огра-

космических аппаратов (КА), включая элементы ничений на его массово-габаритные характеристики