Особенности процесса раскрытия крупногабаритных трансформируемых замкнутых космических конструкций

Решетневскуе чтения. 2014

ловизионный контроль, акустико-эмиссионный контроль, контроль герметичности (с использованием гелиевого течеискателя и пенополимерного индикатора III1И-2). контроль геометрии внутренней поверхности лейнера, контроль перемещений стенок КБВД при гидравлических и пневматических испытаниях.

Анализ эффективности методов НК показал следующее:

Результаты ультразвукового и тепловизионного контроля силовой композитной оболочки недостаточны для объективного анализа возможностей их применения для выявления дефектов композитной оболочки и отбраковки КБВД.

Контроль герметичности с использованием гелиевого течеискателя позволяет выявлять микро- и макродефекты сплошности лейнера с приблизительной локализацией места дефекта и оценкой общей негерметичности.

Контроль герметичности с использованием пенополи-мерного индикатора ППИ-2 позволяет выявлять макродефекты сплошности с локализацией места дефекта.

Акустико-эмиссионный (АЭ) контроль позволяет выявлять пассивные, пассивно-активные и активные дефекты с локализацией места дефекта. Метод обладает наглядностью и высокой информативностью результатов контроля, может достоверно фиксировать начало процессов разрушения за 60-90 секунд до непосредственного момента разрушения.

Контроль геометрии внутренней поверхности лей-нера позволяет выявлять дефекты формы лейнера, включая локальные зоны потери устойчивости стенки.

Контроль перемещений стенок КБВД при гидравлических и пневматических испытаниях позволяет определять относительные перемещения стенок по осям КБВД. Но для использования данного метода должен быть установлен предельный уровень допустимых перемещений.

Результаты сравнительных исследований показали, что наиболее близким к решению поставленной задачи отбраковки КБВД является метод АЭ-конт-роля, имеющий физическую основу, связанную с процессами деформирования и разрушения КБВД.

Данные исследований и результаты АЭ-контроля КБВД показывают, что в качестве критерия отбраковки КБВД может быть использован фактор Фелисити:

FR = ^ Pn

где PАЭ - давление, при котором зафиксировано начало существенной акустической эмиссии на рассматриваемой ступени нагружения; Г„ - давление на предыдущей ступени нагружения.

Постепенное снижение этого показателя по ступеням повышения нагружения свидетельствует о наличии активных процессов деформирования и разрушения в конструкции. Таким образом, браковочным признаком является не абсолютное значение коэффициента FR. а его снижение по мере повышения уровня нагруженности КБВД.

© Кравченко И. А., Бородин Л. М., Похабов Ю. П., Лепихин А. М., 2014

УДК 629.78:531.395

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАСКРЫТИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ ЗАМКНУТЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

А. В. Крылов, С. А. Чурилин

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Российская Федерация, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская, 5. E-mail: sm11@sm.bmstu.ru

Рассматривается процесс раскрытия многозвенной замкнутой космической конструкции на примере раскрытия кольцевой антенны типа складного антенного контура. Выявлены особенности свободного раскрытия данной системы.

Ключевые слова: трансформируемые космические конструкции, моделирование развертывания космических конструкций, складные космические антенны.

FEATURES OF DEPLOYING LARGE TRANSFORMABLE CLOSED SPACE STRUCTURES

A. V. Krylov, S. A. Churilin

Bauman Moscow State Technical University 5, 2-ya Baumanskaya str., Moscow, 105005, Russian Federation. E-mail: sm11@sm.bmstu.ru

Multilink closed space structure deployment taken as an example of circular folding antenna frame deployment is under consideration. Specificities offree deployment of the circular folding antenna frame are revealed.

Keywords: deployable space structure, simulation of deployment of space structures, kinematics of deployment, folding space antenna.

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

Одним из важных и бурно развивающихся направлений в области создания крупногабаритных космических конструкций является разработка раскрывающихся антенн, устанавливаемых на космических аппаратах различного назначения. Создание больших космических конструкций сопряжено с решением ряда технических и механических проблем, обусловленных уникальностью объектов, характерной особенностью которых является достаточная жесткость при больших габаритных размерах и весьма ограниченной массе силового каркаса. Как правило, трансформируемые крупногабаритные конструкции доставляются на орбиту в сложенном транспортном состоянии, и дальнейшее приведение их в рабочее положение зависит от течения процесса раскрытия. Несмотря на достигнутые значительные успехи в области проектирования таких конструкций, важной остается задача обеспечения плавного и надежного процесса их раскрытия при гарантированном обеспечении последующего функционирования изделия. Для моделирования динамики раскрытия трансформируемых конструкций целесообразно использовать такие программные комплексы, как Euler и Adams [1].

Раскрытие многозвенной замкнутой космической конструкции рассматривается на примере раскрытия кольцевой антенны типа складного антенного контура [2]. Особенность этой конструкции заключается в ее технологичности, компактности при транспортировке, большом отношении объемов в раскрытом и сложенном состояниях, быстроте раскрытия (единицы секунд), малой массе при значительных размерах и в то же время большой площади рабочей поверхности в раскрытом состоянии. Элементы ее могут быть выполнены как из металла, так и из композитных материалов. Ключевым элементом контура является несущий силовой каркас. Именно он обеспечивает минимальные габариты в сложенном положении и высокую жесткость конструкции в раскрытом рабочем состоянии. К процессу раскрытия антенного контура предъявляются следующие требования: упорядоченность, отсутствие соударений элементов каркаса между собой и с элементами конструкции космического аппарата, принятие устойчивой рабочей формы.

Результатами проведенных расчетов являются: время принятия антенным контуром рабочей формы; формы промежуточных положений каркаса во время раскрытия и зависимости углов раскрытия и угловых скоростей звеньев каркаса от времени. Эти характеристики необходимы для определения напряженно-деформированного состояния элементов конструкции силового каркаса антенного контура.

В целом результаты численного моделирования раскрытия силового каркаса антенного контура выявили особенности свободного раскрытия данной системы. Эти параметры могут быть использованы в качестве исходных данных для конструирования элементов силового каркаса, обеспечивающих его раскрытие, а также для подготовки оборудования для проведения экспериментальной отработки раскрытия конструкции в наземных условиях. Кроме того, следует отметить, что теоретические модели являются единственным способом анализа раскрытия рассматриваемых конструкций при возможных нештатных ситуациях.

Библиографические ссылки

1. Крылов А. В., Чурилин С. А. Моделирование развертывания многозвенных замкнутых космических конструкций // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». Спец. выпуск «Крупногабаритные трансформируемые космические конструкции и материалы для перспективных ракетно-космических систем». 2012. С. 80-91.

2. Крылов А. В. Исследование процесса раскрытия антенного контура // Изв. высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 12(657). С. 45-50.

References

1. Krylov A. V., Churilin S. A. Simulation of deployment of multi-link closed space structures. Herald of the BMSTU. Mechanical Engineering, 2012, p. 80-91.

2. Krylov A. V. Investigation of the antenna deployment behavior. Proceedings of Higher Educational Institutions. МаМт Building. 2013, no.12(657), p. 4550.

© Крылов А. В., Чурилин С. А., 2014

УДК 629.78

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ НАДУВНЫХ ОТВЕРЖДАЕМЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

В. В. Леонов

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Российская Федерация, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5. E-mail: lv-05@mail.ru

Представлен краткий анализ особенностей конструкции крупногабаритных надувных отверждаемых зеркальных концентрирующих систем и математическая модель, позволяющая определять их характеристики.

Ключевые слова: зеркальные концентрирующие системы, надувные отверждаемые конструкции, радиационный теплообмен.