Механизм выдвижения мачты тросового типа Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

УДК62-237

МЕХАНИЗМ ВЫДВИЖЕНИЯ МАЧТЫ ТРОСОВОГО ТИПА

П. А. Краевский, О. А. Белов, И. С. Морозков

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

E-mail: KraPaAl@yandex.ru

Представлены краткие результаты разработки механизма выдвижения мачты тросового типа, обеспечивающего надежное раскрытие крупногабаритных трансформируемых антенн космических аппаратов.

Ключевые слова: механизм выдвижения мачты, механизм раскрытия, космический аппарат, крупногабаритные трансформируемые антенны

THE MECHANISM OF RETRACTABLE MAST WITH ROPE CONTROL

P. A. Kraevskiy, O. A. Belov, I. S. Morozkov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: KraPaAl@yandex.ru

This article presents design results of a mechanism of retractable mast with rope control. This mechanism provides reliable deployment of large deployable antennas of satellite.

Keywords: mechanism of retractable mast, deployable mechanism, satellite, large deployable antennas.

При разработке новых космических аппаратов возникает ряд технических проблем, связанных с компоновкой спутника в целом. Для компактного размещения крупногабаритных антенн применяется различные схемы складывания рефлекторов антенн. К примеру, для складывания рефлекторов зонтичного типа применяются выдвижные мачты.

Разработка механизма выдвижения мачты актуальная проблема в конструировании антенн зонтичного типа. Чаще всего в качестве механизма выдвижения мачты применяются механизмы, основанные на принципе винт-гайка, но данные механизмы требуют сложной отработки, а также элементы конструкции, разработанных по такому принципу механизмов, выступают и требуют дополнительной защиты сетепо-лотна раскрываемых рефлекторов от зацепления.

Тросовые системы выдвижения мачт, основанные на принципе наматывания троса на барабан, широко применяются в пожарных лестницах, военных радарах и т. д., но в космической отросли такие системы широкого применения не нашли.

В статье представлен механизм выдвижения мачты тросового типа, основанный на принципе перекатывания троса через шкивы, применение которого возможно в космических трансформируемых рефлекторах и который при небольших габаритах и малой массе позволил достичь высокого тягового усилия и высокой надежности

Применив такой подход и задав граничные условия по габаритам и необходимому рабочему усилию механизма, была спроектирована конструкция механизма выдвижения мачты тросового типа.

При проектировании механизма выдвижения мачты за исходные данные были приняты следующие параметры:

Ход мачты - 4000 мм;

Создаваемое усилие - 100 кгс;

Габариты - 235x235x550.

На рисунке представлен механизм выдвижения мачты тросового типа.

Механизмы выдвижения мачты тросового типа (обозначения см. в тексте)

Электропривод 1 вращает ведущий шкив системы шкивов 2, на котором намотаны тросы 3. Тросы закреплены на трубе мачты 4 и натянуты системой натяжения 6 (пружинами). Труба мачты удерживается внутри силовой рамы 7 при помощи зажимных роликов 5. Для компенсации перекашивающего усилия

Решетневскуе чтения. 2017

возникающего от троса, закрепленного на трубе мачты, система выдвижения мачты дублируется с противоположной стороны. Для передачи крутящего момента от ведущего шкива, на котором установлен электропривод, на ведущий шкив дублирующей системы выдвижения мачты, а также синхронности раскрытия применяется система синхронизации 8.

Ведущей силой в данном механизме является сила трения.

Сила трения каната по шкиву зависит от угла обхвата канатом шкива, формы профиля ручья, коэффициента трения между канатом и рабочей поверхностью ручья и от соотношения натяжений в ветвях [1].

Для увеличения тяговой способности и уменьшения износа тросов, применяется схема намотки тросов на систему шкивов с использованием контршкива.

Представленный механизм выдвижения мачты обладает:

- высокой надежностью - надежность обеспечивается за счет использования при проектировании коэффициента безопасности 200 %;

- простотой конструкции - конструкция механизма не требует создания высокоточных сложных элементов по сравнению с механизмами основанными на принципе винт-гайка;

- малыми весовыми характеристиками - масса представленного механизма не превышает 20 кг, при использовании полимерных композиционных материалов этот показатель можно снизить в 2,5-3 раза;

- полным реверсом в любой момент движения -обеспечивается за счет возможности вращения ведущего привода в обратном направлении;

- высокой тяговой способностью - при моменте движения привода 4,55 кг-м способен развивать усилие 300 кгс;

- простотой настройки и испытаний механизма -для проведения испытаний достаточно провести вертикальное раскрытие механизма выдвижения мачты с приложением нагрузки к трубе мачты;

- регулировкой скорости раскрытия - регулировкой скорости вращения выходного вала привода, регулируется скорость выдвижения мачты.

В настоящее время проведены анализы, расчеты и испытания опытного образца, показывающие, что использование механизма выдвижения мачты построенного на представленном принципе позволяет добиться надежной, простой и легкой конструкции в механизме раскрытия крупногабаритных трансформируемых антенн.

Актуальность использования такого механизма очень велика, так как в последнее время на космические аппараты устанавливается антенны больших габаритных размеров для выполнения важных научных и стратегических задач, что влечет за собой проблемы с их размещением и необходимостью разработки принципиальных схем трансформации антенн.

Библиографическая ссылка

1. Строительные машины и оборудование, справочник [Электронный ресурс]. URL: http://stroy-technics.ru/article/kanatovedushchie-organy-kontrshkivy-i-otklonyayushchie-bloki (дата обращения: 10.10.2017).

Reference

1. Stroitelnie mashini i oborudovanie, spravochnik. [Building machines and the equipment, directory] Available at: http://stroy-technics.ru/article/kanatovedush chie-organy-kontrshkivy-i-otklonyayushchie-bloki (accessed: 10.10.2017).

© Краевский П. А., Белов О. А., Морозков И. С., 2017