Крупногабаритные трансформеры из композиционных материалов для работы в космосе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

щ 1

V к 9

* , _и'

Внешний вид управляемого спускового механизма

При развертывании панелей солнечных батарей (СБ) с использованием электромеханических приводов раскрытия применяется система тросовой синхронизации и элементы задержки. Раскрытие панелей СБ происходит за счет пружин кручения, которые установлены в шарнирных узлах раскрытия. Накопленная во время укладки в компактное положение энергия в пружинах кручения позволяет раскрывать панели СБ, в то время как тросовые петли ограничивают движение, синхронизируя углы поворота панелей [2]. Реализация процесса последовательного раскрытия панелей СБ - достаточно сложная и трудоемкая задача.

С целью упрощения выполнения требований по синхронизации и последовательности развертывания подвижных узлов КА предлагается применение управляемого спускового механизма, который встраивается в шарнирный узел раскрытия. На рисунке показан внешний вид управляемого спускового механизма.

Управляемый спусковой механизм состоит из планетарного редуктора и спускового устройства с электромагнитными катушками.

Управление скоростью раскрытия производится за счет подачи последовательности напряжений на электромагнитные катушки. При отключении напряжения на электромагнитных катушках происходит снятие удержания развертывания пружины кручения.

Применение управляемых спусковых механизмов в системе раскрытия панелей СБ позволит

УДК 621.396.67

обеспечить управляемую фиксацию узлов раскрытия перед срабатыванием устройства расчековки, последовательный управляемый старт, заданную скорость, управляемый останов и последующий старт раскрытия.

Библиографические ссылки

1. Пат. 2472284 Российская Федерация, МПК H02P8/20 (2006.01). Электромеханический привод раскрытия / Порпылев В. Г., Черепанов Д. А., Лека-нов А. В., Халиманович В. И. 2011119197/11 ; заявл. 12.05.2011 ; опубл. 10.01.2013. Бюл. № 1.

2. Моделирование раскрытия солнечных батарей различных конфигураций / А. В. Крылов, С. А. Чури-лин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № 1. С. 106-112.

References

1. Pat. 2472284 Russian Federation, IPC H02P8/20 (2006.01), an Electromechanical actuator disclosure / Bobylev V. G., Cherepanov D. A., Leonov A. V., Khalimanovich V. I. 2011119197/11: Appl. 12.05.2011; publ. 10.01.2013, bull. No. 1.

2. Modeling of disclosure solar panels of different configurations / A. V. Krylov, S. A. Churilin // Vestnik MGTU im. N. Uh. Bauman. Ser. "Engineering". 2011. No. 1. P. 106-112.

© Моисеев П. П., Викторов А. И., 2016

КРУПНОГАБАРИТНЫЕ ТРАНСФОРМЕРЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЛЯ РАБОТЫ В КОСМОСЕ

В. Н. Наговицин, М. С. Половко, С. А. Титаренко

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

E-mail: [email protected]

Рассмотрены системы обезвешивания крупногабаритных трансформеров из композиционных материалов, позволяющие создать условия невесомости.

Ключевые слова: крупногабаритные трансформеры, обезвешивание, трансформируемый 48-метровый рефлектор.

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов

LARGE-SIZED TRANSFORMERS OF COMPOSITE MATERIALS FOR IN SPACE USE

V. N. Nagovitsin, M. S. Polovko, S. A. Titarenko

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper reviews the system of weight compensation for bulky transformers made of composite materials, allowing to create weightlessness.

Keywords: large-sized transformers, weight compensation, convertible 48-meter reflector.

Космические аппараты (КА) по существу представляют собой роботы-трансформеры, которые под обтекателем ракеты-носителя имеют минимальные габариты, а в орбитальных условиях полёта крупногабаритные трансформируемые системы имеют внушительные размеры [1-4] (рис. 1).

Рис. 1. Крупногабаритный рефлектор-трансформер

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» (АО «ИСС») считается одним из мировых лидеров по производству спутников навигации, связи и геодезии.

Для изготовления трансформера-телескопа используется самый легкий и термостойкий углепластик. Термостойкость обеспечивает безотказную работу всех сочленений при движении. При решении задачи создания трансформируемого 48-метрового рефлектора используются 24-метровые спицы, которые выполнены из прочного термостойкого углепластика, между которыми растянута золоченая молибденовая сетка, формирующая профиль трансформируемого рефлектора.

Диаметр рефлектора настолько большой, что приходится собирать его на весу. Для этого все элементы конструкции обезвешиваются, например, надутыми гелием воздушными шарами. Есть и другие возможности для имитации условий невесомости. Комплект трансформируется в нужное положение поворотами в шарнирах. В этом случае трансформируемое устройство и комплект обезвешивания представляют собой набор сборочных единиц и крепежных деталей. Система обезвешивания обеспечивается соединением рефлектора антенны с гелиевым баллоном, создающим подъемную силу (тяговое усилие) и компенси-

рующим вес рефлектора. При раскрытии рефлектора баллоны с гелием перемещаются отдельно в системе обезвешивания, которая состоит из вывески, обвода и зацепа, закрепленного на рефлекторе антенны. Вывеска состоит из двух балластных грузов, к верхнему из которых крепятся баллон с гелием, поворотный узел, трос и датчик силы.

Балластные грузы предназначены для регулирования подъемной силы баллонов с гелием, которые должна компенсировать вес рефлектора в сборе в системе обезвешивания. Регулирование подъемной силы осуществляется удалением или установкой грузов. Контроль подъемной силы баллона с гелием осуществляется по показаниям датчика силы (рис. 2).

Рис. 2. Вывеска: 1 - груз; 2 - баластный груз; 3 - узел поворотный;

4 - трос; 5 - датчик силы; 6 - обвод

Поворотный узел 3 (рис. 2) необходим для исключения закручивания вывески в случае вращения баллона с гелием.

Обводы представляют собой балку, выполненную из полой трубы круглого сечения (рис. 3). По центру балки шарнирно закреплена скоба с осью вращения Y, посредством которой обвод крепится на вывеске. На концах балки имеются шарнирные узлы с осями вра-

Тешетневские чтения. 2016

щения X, Y' и X, Y", на вилках которых закреплены тросы. Для возможности балансировки обвода относительно оси вращения Y на балке закреплены балансировочные грузы (рис. 3).

Рис. 3. Схема балансировки обвода: 1 - вывеска; 2 - орбвод; 3 - хомут; 4 - трос; 5 - груз; 6 - груз; 7 - репер; 8 - скоба; 9 - болт; 10 - вилка

Зацепы выполнены в виде крестообразного основания, на концах продольной балки которого установлены шарнирные узлы с осями вращения X, Y и X, Y\ За вилки шарнирных узлов крепятся зацепы на тросах обводов. К рефлекторам зацепы крепятся непосредственно своими основаниями к спицам посредством зацепов. По центру продольной балки зацепов установлены опоры, шарнирно закрепленные на кронштейнах двумя втулками. Втулки используются в качестве упора в подставляемую под раскрытый рефлектор колонну комплекта оборудования для испытаний.

Для сборки уникальных трансформеров в АО «ИСС» имеется специальное купольное сооружение, принадлежащее цеху крупногабаритных трансформируемых систем и антенно-фидерных устройств. Для обеспечения максимальной точности расположения

всех элементов конструкции используются современные лазерные радары, позволяющие определить положение любой точки детали с точностью до 0,05 мм. Также в купольном здании постоянно поддерживаются заданная температура, влажность, скорость потоков воздуха и уровень частиц. Это осуществляется за счет автоматических систем, без участия персонала, т. е. с помощью датчиков, программных средств и исполнительных органов.

Библиографические ссылки

1. Elektronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: http://www.krsk.aif.ru/society/ letayushchaya_ antenna_i_infrakrasnyy_teleskop_razra.

2. Трансформируемая система перспективных космических аппаратов / П. В. Андреев, А. Г. Еремин, Л. С. Коробков, А. В. Матвеев // Решетневские чтения. М.

3. Пат. 2442249 Российской Федерации, МПК Н 01 Q15/16 Развертываемый крупногабаритный космический рефлектор и способ его наземной отработки / Щербаков А. М., Корсун В. П., Вовк А. В., Фролов И. В., Лопота В. А., Ермаков П. Н.

4. Elektronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: http// viu.tsu.ru/news/practices/1539/.

References

1. Elektronic textbook StatSoft. URL: http://www.krsk.aif.ru/society/letayushchaya_antenna_i_i nfrakrasnyy_teleskop_razra.

2. Convertible system advanced spacecraft / P. V. Andreev, A. G. Eremin, L.S. Boxes, A. V. Matveev, "Krasnaya Zvezda". Moscow, Reshetnev readings.

3. Pat. 2442249 Russian Federation, IPC H 01 Q15 / 16-size space deployable reflector and a method of ground tests. / Shcherbakov A. M., Korsun V. P., Vovk A. V., Frolov I. V., Lopota V. A., Ermakov P. H.

4. Elektronic textbook StatSoft. URL: http // viu.tsu.ru/news/practices/1539/.

© Наговицин В. Н., Половко М. С., Титаренко С. А., 2016

УДК 536.248.2

КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ И КОНТУРНОЙ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

В. Г. Пастухов*, Ю. Ф. Майданик

Институт теплофизики УрО РАН Российская Федерация, 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 107а

*Е-таП: [email protected]

Представлены результаты разработки теплопередающей системы, состоящей из пульсирующей и контурной тепловых труб. Испытания показали высокую эффективность системы и ее работоспособность при любых ориентациях в поле сил тяжести.

Ключевые слова: контурная тепловая труба, пульсирующая тепловая труба, теплопередающая система, космическая техника.