CC BY
25Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
УДК 620.22-419.8
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ФЕРМЫ ИЗЛУЧАТЕЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В. Н. Зимин1, А. А. Смердов2
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Российская Федерация, 105005, г. Москва, ул. Бауманская 2-я, 5/1 2АО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» Российская Федерация, 141070, г. Королев, ул. Ленина, 4а E-mail: alexsmerdov@mail.ru
Рассматривается конструкция крупногабаритной фермы излучателя космической антенны. Исследуется влияние параметров фермы излучателя на динамические и прочностные характеристики. Анализируется влияние таких параметров, как радиус основания фермы, количество секций, диаметр стержней.
Ключевые слова: ферменные конструкции, оптимальное проектирование, многосекционные конструкции.
INVESTIGATING THE EFFECT OF THE PARAMETERS OF A LARGE-SIZE TRUSS OF A SPACE
ANTENNA EMITTER ON DYNAMIC AND STRENGTH CHARACTERISTICS
V. N. Zimin1, A. A. Smerdov2
:Bauman Moscow State Technical University 5/1, Baumanskaya 2-ya Str., Moscow, 105005, Russian Federation
2JSC "Rocket space corporation "Energia" 4a, Lenina Str., Korolyov, 141070, Russian Federation E-mail: alexsmerdov@mail.ru
The article deals with the design of a large-sized antenna radiator of a space antenna. The research studies influence of the parameters of the emitter truss on the dynamic and strength characteristics. The research analyses influence of such parameters as the radius of the truss base, the cell number and beam diameter.
Keywords: truss structures, optimal design, multicell structures.
Введение. В настоящее время, для приема и передачи сигналов на космических аппаратах используются антенны самых различных типов. В зависимости от длины излучаемых или принимаемых волн, назначения антенны, а также способов ее развертывания в космосе существуют разнообразные варианты исполнения антенн имеющих различную конструкцию, размеры и даже форму [1]. В данной работе исследовалась ферма излучателя крупногабаритной антенны (рис. 1).
Рис. 1. Конечно-элементная модель фермы излучателя с тремя продольными секциями
Ферма консольно закреплена на рефлекторе, который в данной задаче не рассматривался. Исследовалось влияние параметров фермы - радиуса основания, количества продольных секций, диаметра стержней на динамические и прочностные характеристики конструкции [2-3].
Описание модели. Ферма излучателя является пространственной пирамидальной с треугольником в основании. Ферма закреплена вдоль стержней основания по трем линейным степеням свободы. Ее характеристики описывают следующие геометрические параметры:
Я - радиус описанной окружности основания фермы;
Н - высота фермы;
кр - количество продольных секций;
d - диаметр стержней;
Ь,т - толщина стержней.
Исследование влияния параметров пространственной фермы на динамические характеристики. С целью определения влияния параметров фермы на ее характеристики проводился параметрический анализ. Во всех случаях масса фермы принималась равной т = 1000 кг, а масса излучателя тиз = 100 кг. Высота фермы - 50 м. Материал стержней - алюминиевый сплав АМг6 с плотностью р = 2700 кг/м3.
Решетневскуе чтения. 2017
Рис. 2. Зависимость первой собственной частоты от радиуса основания фермы и количества продольных секций
Для каждого проекта фермы определялось значение первой собственной частоты колебаний. Расчет проводился в комплексе ЛшуБ [4-6].
На рис. 2 приведена зависимость первой собственной частоты от количества продольных секций и радиуса основания фермы.
Библиографические ссылки
1. Яковлев А. С., Малышенко А. М. Синтез механизма ориентации рефлектора антенны космического аппарата с удаленным облучателем // Сборник трудов XI Международной науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. 2013. С. 305-307.
2. Баничук Н. В. Введение в оптимизацию конструкций. М. : Наука, 1986. 304 с.
3. Механика больших космических конструкций / Н. В. Баничук, И. И. Карпов, Д. М. Климов и др. М. : Факториал, 1997. 302 с.
4. Зимин В. Н., Смердов А. А. Исследование задач оптимального проектирования многосекционных композитных космических ферменных конструкций // Решетневские чтения : материалы конф. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. 2016. Т. 1. № 20. С. 119-121.
5. Зимин В. Н., Смердов А. А. Проектирование композитных соединительных узлов в задачах оптимизации многосекционных композитных космических ферменных конструкций // Вестник СибГАУ. 2017. Т. 18, № 1. С. 123-131.
6. Ansys Thomas C. J., Hilary Bart-Smith, Martin M., Judith W., 2007.
References
1. Yakovlev A. S., Malyshenko A. M. Synthesis of the mechanism of orientation of the reflector of the antenna of a spacecraft with a remote irradiator // Proceedings of the XI International scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists. 2013. P. 305-307.
2. Banichuk N. V. Introduction to the optimization of structures. M. : Nauka, 1986. 304 p.
3. Banichuk N. V., Karpov I. I., Klimov D. M. Mechanics of large space structures. M. : Publishing house "Factorial", 1997. 302 p.
4. Zimin V. N., Smerdov A. A. Investigation of optimal design problems for multisection composite space truss structures // Reshetnev's readings / Sib. gos. aerokosmich. un-t. 2016. Vol. 1. № 20. P. 119-121.
5. Zimin V. N., Smerdov A. A. Designing of composite junctions in problems of optimization of multisectional composite space truss structures // Vestnik SibSAU. 2017. Vol. 18, № 1. P. 123-131.
6. Ansys Thomas C. J., Hilary Bart-Smith, Martin M., Judith W., 2007.
© Зимин В. Н., Смердов А. А., 2017
