CC BY
53В настоящее время клей КЭК проходит опробование в АО «ИСС» в части оценки его технологических свойств и разработки технологии склеивания пленочных материалов для изготовления криоэкрана обсерватории «Миллиметрон».
Таким образом, для применения на КА разработаны полиуретановые монтажные тиксотропные
клеи МТК и КЭК с минимальным газовыделением, хорошей липкостью, не требующие давления при склеивании, эластичные, при склеивании алюминиевых сплавов набирающие прочность не менее 5 МПа за 24 ч.
© Гладких С. Н., Ткаченко И. В., Вялов А. И., 2015
УДК 629.76/78.001.63
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ КОСМИЧЕСКОГО КРУПНОГАБАРИТНОГО РЕФЛЕКТОРА
Н. Н. Голдобин, Я. Л. Голдобина
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Рассмотрена разработанная авторами статьи методика расчета температурных деформаций крупногабаритного сетчатого рефлектора космического аппарата. Определена степень влияния температурных деформаций силового каркаса рефлектора и его штанги на положение и форму отражающей поверхности. Приведены рекомендации по использованию данной методики в процессе проектирования конструкции антенны с крупногабаритным рефлектором.
Ключевые слова: космический аппарат, отражающая поверхность, рефлектор, температурные деформации.
THE METHOD OF CALCULATING TEMPERATURE DEFORMATIONS OF THE SPACE LARGE-SIZE REFLECTOR
N. N. Goldobin, Y. L. Goldobina
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The technique to calculate temperature deformations of a large-size mesh reflector of the spacecraft is developed by authors of this article. Degree of influence of temperature deformations of a reflector force structure and boom on position and the form of a reflecting surface are defined. The authors propose recommendations about change of a reflector design and a bar for the indemnification purpose of this influence.
Keywords: the spacecraft, a reflecting surface, a reflector, temperature deformations.
Основными факторами, влияющими на тепловой режим рефлектора космического аппарата в условиях открытого космоса, являются [1]: нагрев за счет солнечного излучения, нагрев за счет отраженного от Земли солнечного излучения, нагрев за счет собственного инфракрасного излучения Земли, нагрев за счет отраженного от элементов конструкции спутника солнечного излучения. Эти факторы являются причиной возникновения так называемых температурных деформаций, вносящих существенный вклад в бюджет геометрической точности отражающей поверхности рефлектора (ОПР) и, как следствие, ухудшающих радиотехнические характеристики антенны. Поэтому при проектировании крупногабаритного космического рефлектора, к которому предъявляются высокие требования по точности, немаловажной является оценка его температурных деформаций.
Исходные данные для расчета температурных деформаций рефлектора содержат информацию о полной
деформации ОПР при действии на конструкцию космического аппарата (и рефлектора в частности) теплового потока, вызванного солнечным излучением. Под полной деформацией ОПР понимается деформация, вызванная линейными и угловыми отклонениями штанги относительно номинального положения, а также деформациями силового каркаса (и связанной с ним формообразующей структуры) рефлектора.
Методика расчета температурных деформаций крупногабаритного космического рефлектора (общая схема приведена на рисунке) сводится к определению параметров геометрической точности ОПР, к которым относят:
- вектор перемещения фокуса параболоида наилучшего соответствия (ПНС) относительно положения фокуса теоретического параболоида (фазовый центр облучателя);
- угол между фокальной осью ПНС и фокальной осью теоретического параболоида;
Решетнеескцие чтения. 2015
- СКО отражающей поверхности рефлектора относительно теоретического параболоида;
- СКО отражающей поверхности рефлектора относительно ПНС.
ПНС - это виртуальный параболоид вращения с номинальным значением фокусного расстояния, полученный в результате проведения нелинейного регрессионного анализа по методу наименьших квадратов применительно к отражающей поверхности рефлектора, описанной массивом точек. «Вписать» ПНС в отражающую поверхность рефлектора - значит определить величины линейных и угловых отклонений ПНС относительно номинального положения (теоретического параболоида) [2].
Как следует из названия термина ПНС, этот параболоид «вписывается» в ОПР таким образом, что отклонения узлов ОПР по интегральной оценке имеют наименьшее значение. В качестве интегральной оценки используется понятие среднеквадратического отклонения (СКО). В данном анализе применяются два вида СКО:
- СКО относительно ПНС - степень отклонения поверхности рефлектора от параболической формы;
- СКО относительно теоретического параболоида - степень отклонения от теоретического положения и формы ОПР.
В качестве исходных данных для расчета параметров геометрической точности ОПР используются следующие [3]:
- исходное положение узлов ОПР;
- исходное положение начала и конца штанги;
- смещенное положение узлов ОПР в каждый рассматриваемый момент времени;
- линейные и угловые отклонения посадочной плоскости рефлектора (конца штанги) во всех расчетных случаях в каждый рассматриваемый момент времени;
- моменты времени, для которых проводились тепловые расчеты.
С целью определения влияния деформации штанги и силового каркаса рефлектора по отдельности автором статьи был разработан способ преобразования исходных координат точек, описывающих ОПР, включающий в себя следующие расчетные случаи:
- анализ влияния температурных деформаций штанги на положение отражающей поверхности рефлектора;
- анализ температурных деформаций отражающей поверхности рефлектора без учета деформации штанги;
- анализ влияния температурных деформаций конструкции рефлектора и штанги на положение и форму отражающей поверхности.
Влияние деформации штанги. Используя данные о линейных и угловых смещениях посадочной плоскости под рефлектор в каждый момент времени, а также о начальном положении фокуса рефлектора, определяем смещенное положение фокуса и фокальной оси рефлектора.
Общая схема методики расчета температурных деформаций рефлектора
Поскольку в данном случае не учитывается деформация каркаса рефлектора (считаем рефлектор абсолютно жестким телом), то для определения положения фокуса в каждый момент времени ограничимся информацией о начальном положении фокуса и фокальной оси теоретического параболоида. На основании полученных значений проводится анализ вклада деформации штанги рефлектора в общую деформацию конструкции антенны.
Влияние деформаций силового каркаса рефлектора. Поскольку данные о смещениях фронтальной сети включают в себя информацию о деформации штанги, то для получения смещенных координат узлов в рассматриваемом случае необходимо компенсировать линейные и угловые смещения посадочной плоскости.
Полученные координаты узлов ОПР позволят определить положение и форму рефлектора, а также отклонение фокуса и фокальной оси от номинального положения. На основании этой информации проводится анализ вклада деформации каркаса рефлектора в общую деформацию конструкции антенны.
Суммарное влияние деформаций штанги и рефлектора. Используя данные о смещениях узлов фронтальной сети в каждый момент времени, а также о начальном положении вершины теоретического параболоида, определяют смещенное положение фокуса и фокальной оси рефлектора. Расчет требуемых параметров сводится к определению линейных смещений узлов ОПР. На основании полученных значений проводится анализ полной деформации конструкции антенны.
Таким образом, разработанная авторами статьи методика расчета температурных деформаций рефлектора позволяет:
- определить вклад деформации штанги и силового каркаса в общую деформацию рефлектора;
- определиться с выбором количества и состава устройств для подстройки положения и формы рефлектора;
- разработать алгоритмы компенсации ошибок наведения рефлектора;
- разработать алгоритмы компенсации отклонений формы ОПР.
Библиографические ссылки
1. Малоземов В. В. Тепловой режим космических аппаратов. М. : Машиностроение, 1980. 232 с.
2. Голдобин Н. Н. Методика оценки формы радио-отражающей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического аппарата // Вестник СибГАУ. 2013. Вып. 1(47). С. 106-111.
3. Голдобин Н. Н. Применение теории кватернионов при обработке результатов расчета температурных деформаций рефлектора // Молодежь, техника, космос : сборник работ IV Общероссийской молодежной научно-технической конференции. СПб. : Во-енмех, 2012. С. 45-48.
References
1. Malozemov V. V. Teplovoy regim kosmicheskih apparatov [Thermal mode of spacecrafts] Moscow, Mechanical Engineering Publ., 1980, 232 p.
2. Goldobin N. N. Metodika ocenki formi radiootragaushey poverhnosti krupnogabaritnogo transformiryemogo refleectora kocmichesskogo apparata [The estimation of the form of a large-sized transformed reflector surface for a spacecraft]. Vestnik SibGAU, 2013, № 1 (47), p. 106-111.
3. Goldobin N. N. Primenenie teorii kvaternionov pri obrabotke rezultatov rascheta temperaturnyih deformatsiy reflektora [Theory application of quaternions at processing of results of calculation of temperature deformations of a reflector]. // Sbornik rabot «IV Obscherossiyskoy molodezhnoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii «Molodezh, tehnika, kosmos». SPb. : Voenmeh, 2012. p. 45-48.
© Голдобин Н. Н., Голдобина Я. Л., 2015
УДК 629.76/78.001.63
АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ КОСМИЧЕСКОГО КРУПНОГАБАРИТНОГО
РЕФЛЕКТОРА ДИАМЕТРОМ ДО 48 МЕТРОВ
Н. Н. Голдобин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Проведен анализ температурных деформаций крупногабаритного сетчатого рефлектора диаметром до 48 метров в рамках выполнения специальной части опытно-конструкторской разработки «Прибор-Рефлектор» по Федеральной космической программе России на 2006-2015 годы. Определена степень влияния температурных деформаций силового каркаса рефлектора и его штанги на положение и форму отражающей поверхности. Приведены рекомендации по изменению конструкции рефлектора и штанги с целью компенсации этого влияния.
Ключевые слова: космический аппарат, отражающая поверхность, рефлектор, температурные деформации.
