Криовакуумный гексапод с субмикронным приводом для температур 4. 2 ºк Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

УДК 681.1

КРИОВАКУУМНЫЙ ГЕКСАПОД С СУБМИКРОННЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ ТЕМПЕРАТУР 4.2 °К

А. В. Юсов1, М. Ю. Архипов2, С. А. Козлов1, Е. А. Устинова1, Д. В. Васильченко1

ЮОО «Прикладная механика» Российская Федерация, 105203, г. Москва, ул. Парковая 15-я, 5

2ФГБУН ФИАН имени П. Н. Лебедева Российская Федерация, 119991, г. Москва, просп. Ленинский, 53 1E-mail: yusov@amech.ru

Раскрывается проблема создания механизма трансформируемых космических конструкций типа гексапод с разрешением порядка 1 мкм, для работы при гелиевых температурах (порядка 4.2 К). Представлен накопленный опыт разработки, производства и испытания компонентов, необходимых для создания 6-координатного манипулятора типа гексапод.

Ключевые слова: субмикронный привод, гексапод, гелиевые температуры, позиционеры.

CRYOVACUUM HEXAPOD WITH SUB-MICRON ACTUATOR FOR TEMPERATURES OF 4.2 °К

A. V. Jusovi, M. Ju. Arhipov2, S. A. Kozlovi, E. A. Ustinovai, D. V. Vasilchenkoi

iLLC "Applied mechanics" 5, Parkovaya 15-ya Str., Moscow, 105203, Russian Federation 2P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences 53, Leninskij Av., Moscow, 119991, Russian Federation :E-mail: yusov@amech.ru

This study describes problems we have faced during the creation of a vacuum - resistant micron - precise spatial manipulator with operating temperature close to absolute zero, and the solutions we have found on the way. We share our experience on design, manufacturing and testing of the key components of the 6-axis hexapod.

Keywords: submicron actuator, hexapod, helium temperature, positioners.

В настоящее время перед разработчиками стал вопрос: «Как обеспечить пространственное перемещение по 6 координатам с малым разрешением для точного позиционирования космических конструкций, работающих при гелиевых температурах?». Инженерам, занимающимся данным вопросом, требуется решать массу сложных задач, касающихся не только вопросов конструкции привода, но и из областей электротехники и специального материаловедения [1; 2].

Предлагается, для высокоточного пространственного (6 - координатного) позиционирования элементов космических конструкций использовать манипулятор типа гексапод, реализованный на базе электромеханического привода [3]. В конструкции криоваку-умного радиационно-стойкого гексапода может быть использован специально разработанный линейный электромеханический привод с шаговым двигателем для гелиевых температур с минимальным разрешением позиционирования порядка 1 мкм [4; 5]. В рамках проведения научной работы на первой стадии были произведены испытания такого двигателя (рис. 1), вначале, при температурах жидкого азота, а впоследствии при температурах жидкого гелия. Далее были проведены испытания линейного электромеханического привода с субмикронным разрешением. Все компоненты, входящие в состав разработанного субмикронного привода, показали работоспособность

при температурах 4,2 К. Модификации данного привода могут применятся для коррекции положения составных элементов зеркала телескопа космического базирования.

Рис. 1. Линейный электромеханический привод с шаговым двигателем для температур 4.2 °К

Вопросы реализации 6 - координатного манипулятора типа гексапод в достаточной мере исследованы коллективом авторов. Гексаподы подобного класса для нормальных температур разрабатываются и поставляются ООО «Прикладная механика».

Решетневскуе чтения. 2017

Рис. 2. 6-координатный манипулятор типа гексапод в вакуумном, радиационно-стойком исполнении

Опираясь на полученные результаты в ходе проведения научной работы, а также опыт разработки и эксплуатации гексаподов для сложного комплекса спец. факторов (рис. 2) можно сделать вывод, что для точного пространственного позиционирования элементов космических конструкций и элементов оптических схем в условиях температур жидкого гелия можно рассчитывать на успешную реализацию разработки 6 - координатного манипулятора типа гексапод для температур 4.2 °К.

Библиографические ссылки

1. Малков М. П. Справочник по физико-техническим основам криогеники. М. : Энергоатом-издат, 1985. 432 с.

2. Новицкий Л. А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. М. : Машиностроение, 1975. 216 с.

3. Компоненты высокоточного электромеханического привода для сверхнизких температур (4.2 К) системы адаптации трансформируемой космической

конструкции / А. В. Юсов, С. А. Козлов, М. Ю. Архипов, Е. А. Костров // Вестник СибГАУ. 2016. № 1 (17). С. 170-175.

4. Юсов А. В. Размещение крупногабаритной трансформируемой конструкции на космическом аппарате // Решетневские чтения : материалы XI Меж-дунар. науч. конф. (6-10 ноября 2007, г. Красноярск) / под общ. ред. И. В. Ковалева ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. С. 30.

5. Space mission Millimetron for terahertz astronomy / N. S. Kardashev [et al.] // Optical, Infrared, and Millimeter Wave: Proc. SPIE 8442. Space Telescope and Instrumentation 2012. 84442C (September 1, 2012).

References

1. Malkov M. P. Spravochnik po fiziko-tehnicheskim osnovam kriogeniki. M. : Energoatomizdat, 1985. 432 p.

2. Novickij L. A. Teplofizicheskie svojstva materialov pri nizkih temperaturah. M. : Mashinostroenie, 1975. 216 p.

3. Components of high-precision electromechanical actuator for system of adaptation transformable space telescope for ultra-low temperatures (4.2 K) / A. V. Jusov, S. A. Kozlov, M. Ju. Arhipov, E. A. Kostrov // Vestnik SibSAU. 2016. № 1 (17). P. 170-175. (In Russ.)

4. Yusov A. V. [Allocation of large deploy able structure on spacecraft]. Materialy XI Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XV Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2007. P. 30.

5. Space mission Millimetron for terahertz astronomy / N. S. Kardashev [et al.] // Optical, Infrared, and Millimeter Wave: Proc. SPIE 8442. Space Telescope and Instrumentation 2012. 84442C (September 1, 2012).

© Юсов А. В., Архипов М. Ю., Козлов С. А., Устинова Е. А., Васильченко Д. В., 2017