CC BY
90УДК 629.78.064.56
МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО МНОГОРАЗОВОГО РАСКРЫТИЯ/ СКЛАДЫВАНИЯ
БАТАРЕИ СОЛНЕЧНОЙ
С. И. Немчанинов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Основные задачи, которые решаются с помощью механического устройства батареи солнечной, - это размещение и монтаж фотогенерирующей части на панелях батареи солнечной, закрепление механического устройства батареи солнечной (панелей с фотогенерирующей частью и электрическими кабелями) на корпусе космического аппарата и перевод их в раскрытое положение.
Представлено механическое устройство, которое помимо перевода батареи солнечной в раскрытое положение способно вновь сложить крыло батареи солнечной и затем опять перевести его в рабочее положение, повторив такой цикл несколько раз.
Ключевые слова: шарнирный узел, система синхронизации, пружинный привод, электромеханический привод, механическое устройство батареи солнечной многоразового раскрытия/ складывания.
MECHANICAL DEVICES FOR REUSABLE DISCLOSURE / FOLDING SOLAR BATTERY
S. I. Nemchaninov
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
The main problem to solve by a mechanical device is a solar battery placement and installation of the panels of a solar battery, fixing mechanical device battery solar (panels a solar battery parts and electrical cables) on the body of the spacecraft and transfer them to the open position.
The mechanical device that has different functions besides translation of a solar battery in the open position is likely to refold a solar battery wing and then translate it back into the operating position, repeating this cycle several times.
Keywords: joint assembly, the system clock spring mechanism, an electromechanical actuator, a mechanical device of a solar battery with multi-opening/folding.
Существующие на данный момент конструкции механических устройств батареи солнечной имеют различную компоновку и конструкцию, что определяется условиями эксплуатации и характеристиками космического аппарата, на котором оно установлено.
В состав классической компоновки механического устройства батареи солнечной входит:
- штанга батареи солнечной;
- панели;
- элементы раскрытия и зачековки (фиксации) панелей батареи солнечной в раскрытом положении (шарнирные узлы);
- система синхронизации;
- система зачековки (фиксации) панелей батареи солнечной в транспортировочном положении (замки зачековки).
Все перечисленные элементы, кроме системы заче-ковки (фиксации) панелей батареи солнечной в транспортировочном положении (замки зачековки), вместе определяют крыло батареи солнечной.
Ниже представлено механическое устройство батареи солнечной способное решать задачу многоразового перевода в раскрытое и сложенное положение (см. рисунок). Панели и штанга батареи солнечной соединены между собой посредством шарнирных узлов. Все шар-
нирные узлы соединены между собой системой синхронизации. В состав каждого шарнирного узла входит пружинный привод, работающий на раскрытие и складывание крыла батареи солнечной. В состав корневого шарнирного узла входит электромеханический привод, складывающий крыло батареи солнечной и сдерживающий при раскрытии крыло батареи солнечной за счет системы синхронизации. В раскрытом и сложенном положении крыло батареи солнечной удерживается остаточным моментом пружинных приводов.
К механическому устройству батареи солнечной многоразового раскрытия/ складывания можно предъявить следующие технические требования:
- установка и фиксация раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной в транспортировочном положении на всех этапах наземной и штатной эксплуатации до поступления сигнала на их освобождение и раскрытие;
- перевод раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной из транспортировочного положения в раскрытое положение после получения сигнала на раскрытие;
- перевод раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной из раскрытого положения в сложенное положение после получения сигнала на складывание;
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Общий вид батареи солнечной: 1 - панели батареи солнечной; 2 - корневой шарнирный узел; 3 - шарнирный узел панелей батареи солнечной; 4 - рама; 5 - замки зачековки; 6 - электромеханический привод; 7 - система синхронизации
- перевод раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной из сложенного положения в рабочее положение после получения сигнала на разрытие;
- удержание раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной в раскрытом положении и обеспечение необходимых размеров, стабильность в процессе дальнейшей эксплуатации в течение всего проектного срока эксплуатации;
- удержание раскрывающихся элементов крыла батареи солнечной в сложенном положении и обеспечение необходимых размеров и стабильности в процессе дальнейшей эксплуатации в течение всего проектного срока эксплуатации.
Процесс многоразового раскрытия/ складывания механического устройства батареи солнечной представляет собой следующие:
1. Раскрытие - синхронное, участвует как электромеханический привод, так и пружинный привод, установленный в каждом шарнирном узле.
После срабатывания замков зачековки происходит подача питания на электромеханический привод, конструкция начинает синхронно раскрываться под действием электромеханического привода, пружинного привода и системы синхронизации. При этом электромеханический привод половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления пружинных приводов, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая конструкцию, раскрываемую под действием момента, созданного пружинными приводами. В раскрытом положении конструкция встает на упоры шарнирных узлов и удерживается остаточным моментом, созданным пружинными приводами.
2. Складывание (повторное складывание) - синхронное, участвует как электромеханический привод, так и пружинные приводы.
После подачи питания на электромеханический привод конструкция начинает синхронно складываться под действием электромеханического привода, пружинных приводов и системы синхронизации. При этом электромеханический привод половину пути обеспечивает постоянную скорость складывания, преодолевая момент сопротивления пружинных приводов, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость складывания, сдерживая конструкцию, складываемую под действием момента, созданного пружинными приводами. В сложенном положении конструкция удерживается моментом, созданным пружинными приводами.
3. Повторное раскрытие - синхронное, участвует как электромеханический привод, так и пружинные приводы, установленные в шарнирных узлах.
После подачи питания на электромеханический привод конструкция начинает синхронно раскрываться под действием электромеханического привода, пружинных приводов и системы синхронизации. При этом электромеханический привод половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления пружинных приводов, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая конструкцию, раскрываемую под действием момента, созданного пружинными приводами. В раскрытом положении конструкция встает на упоры и удерживается остаточным моментом, созданным пружинными приводами.
Во время работы механическое устройство батареи солнечной может принимать следующие конфигурации:
5
3
- конфигурация в транспортировочном положении - все панели батареи солнечной сложены и удерживаются на космическом аппарате с помощью замков зачековки;
- конфигурация в раскрытом положении - все панели батареи солнечной раскрыты в рабочее положение и удерживаются с помощью механического устройства раскрытия/складывания;
- конфигурация в сложенном положении - все панели батареи солнечной сложены и удерживаются с помощью механического устройства раскрытия/ складывания.
© Немчанинов С. И., 2014
УДК 621.396
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ДОФОКУСИРОВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ АНТЕННЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
С. В. Пономарев, С. Э. Шипилов, В. П. Якубов1 А. И. Величко, В. И. Халиманович2
Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета Российская Федерация, 634050, г. Томск, пл. Ленина, 36. E-mail: psv@niipmm.tsu.ru 2ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: vai@iss-reshetnev.ru
Предлагается метод восстановления усилительных свойств больших рефлекторных антенн без механической коррекции их формы за счет алгоритмического адаптивного формирования диаграммообразующей матрицы решетки облучателей, которая учитывает возникающие отклонения поверхности антенны от формы идеального параболоида. Величина отклонений и необходимые поправки рассчитываются на основе регистрации сигналов опорного источника. Работоспособность подтверждается результатами натурного и имитационного моделирования.
Ключевые слова: искривление рефлектора, диаграммообразующая матрица, аппаратная функция системы.
ANALYSIS OF OPPORTUNITIES FOR ELECTRONIC ADDITIONAL FOCUSING FOR LARGE ANTENNA SPACECRAFT SYSTEMS
S. V. Ponomarev, S. E. Shipilov, V. P. Yakubov1 A. I. Velichko, V. I. Halimanovich2
1 Scientific-Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics Tomsk State University 36, Lenina sq., Tomsk, 634050, Russian Federation. E-mail: psv@niipmm.tsu.ru
2JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: vai @iss-reshetnev.ru
A method for restoring the amplifying properties of large reflector antennas without mechanical correction of their shape due to the formation of algorithmic adaptive beamforming matrix lattice illuminators is proposed, it allows a deviation from the surface of the antenna forms of a perfect paraboloid. The magnitude of the deviations and the necessary adjustments are calculated based on the received signals of the reference source. The efficiency is confirmed by the results of full-scale modeling and simulation.
Keywords: reflector curvature, the beamforming matrix, the hardware function of the system.
Современные большие спутниковые антенны, как правило, являются саморазворачивающимися типа зонтика с офсетным рефлектором сетчатого типа. Сложная система их последовательного разворачивания задает высокие требования к надежности и точности всех конструктивных элементов и механизмов.
Практически полное отсутствие гравитации позволяет увеличивать размеры рефлектора до очень больших -до 100 и более метров. Однако возникает новая проблема - значительные температурные деформации формы отражающей поверхности рефлектора, вызываемые неоднородным солнечным нагревом. Эти от-
