Модель анизогридного композитного сетчатого каркаса солнечной батареи космического аппарата Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневские чтения

A. V. Lekanov, V. G. Porpilev, D. A. Cherepanov, P. V. Ilyn JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

P. N. Silchenko, E. S. Novikov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

SUBSTATION OF DESIGN DECISIONS OF PLANETARY DRIVES OF DISCLOSING OF LARGE-SIZED DEVICES WITH THE BIG INERTIAL WEIGHTS

Methods of maintenance of demanded functional-operational indicators of planetary transfers for drives of disclosing of large-sized devices (aerials, batteries solar, etc.) with the big inertial weights are considered.

© Леканов А. В., Порпылев В. Г., Черепанов Д. А., Ильин П. В., Сильченко П. Н., Новиков Е. С., 2010

УДК 629.783

А. В. Лопатин, В. А. Нестеров, Л. В. Шумкова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МОДЕЛЬ АНИЗОГРИДНОГО КОМПОЗИТНОГО СЕТЧАТОГО КАРКАСА СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Предлагается новая концепция и модель анизогридного сетчатого каркаса солнечной батареи из углепластика. Рассмотрены задачи оптимизации сетчатого каркаса солнечной батареи при наличии ограничений, накладываемых на частоты колебаний и температурные деформации.

Космическим аппаратам (рис. 1) необходима энергия для выполнения своих миссий [1]. Одним из источников энергии на орбите является солнечный свет, который с помощью фотоэлементов преобразуется в электрическую энергию. Фотоэлементы располагаются на солнечных батареях (рис. 2), конструкции которых отличаются большим разнообразием [2].

Рис. 1. Космический Рис. 2. Крыло солнечной

аппарат батареи

Возрастающая потребность в энергии, необходимой для функционирования космических аппаратов инициирует поиски новых конструкций солнечных батарей. В настоящей работе предлагается модель анизогридного сетчатого каркаса солнечной батареи из углепластика. Разработан оригинальный соединительный узел для сетчатых элементов каркаса солнечной батареи, который позволяет создавать конструкции различной жесткости. Создана конечно-элементная модель сетчатой структуры, позволяющая провести динамический и температурный расчеты каркаса. Рассмотрены задачи оптимизации сетчатого каркаса солнечной батареи при наличии ограничений, накладываемых на частоты колебаний и температурные деформации. Каркас солнечной батареи состоит из двух сетчатых панелей и соединительных элемен-

тов. Обе сетчатые панели изготавливаются одновременно на плоской оправке, покрытой резиной с канавками для ребер (рис. 3).

Рис. 3. Плоская оправка

Каждая сетчатая пластина обладает малой изгиб-ной жесткостью и по отдельности не может быть каркасом солнечной батареи. Жесткость конструкции может быть достигнута, если сетчатые пластины разнести на некоторое расстояние друг от друга и соединить между собой. Для сборки двух сетчатых пластин разработан соединительный элемент (рис. 4).

Этот элемент представляет собой рамную конструкцию, на противоположных плоскостях которой расположены пазы. При сборке каркаса ребра обеих сетчатых пластин вставляются в пазы, предварительно заполненные клеем (рис. 5). Получившаяся конструкция образует каркас солнечной батареи (рис. 6). ®

Рис. 4. Соединительный Рис. 5. Соединение

элемент сетчатых пластин

Ч

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических.аппаратов

Разнесенные сетчатые пластины, собираемые простым кликом с помощью единообразных соединительных элементов, обеспечивают значительную из-гибную жесткость каркаса солнечной батареи. Многообразие структур сетчатых пластин позволяет реализовать различные способы крепления фотоэлементов.

ского и температурного расчетов в пакете С08М08/М разработана конечно-элементная модель каркаса солнечной батареи. Первые формы колебаний сетчатого каркаса с различными способами закрепления приведены на рис. 7.

Рис. 6. Собранный каркас солнечной батареи

В представляемой работе рассмотрены задачи проектирования конструкции каркаса. Исходными данными для проектирования могут быть необходимая площадь фотоэлементов, способ соединения панелей батареи между собой. Ограничения накладываются на жесткость конструкции и ее температурные деформации. Целевой функцией является масса солнечной батареи. Проектными параметрами будут расстояние между ребрами сетчатой пластины, размеры поперечного сечения ребра и схемы расположения соединительных элементов. Для проведения динамиче-

Рис. 7. Первые формы колебаний сетчатого каркаса с различными условиями закрепления

Библиографический список

1. Next Generation UltraFlex Solar Array for NASA's New Millennium Program Space Technology 8 / B. Spence [et al.] // IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Paper-NGU ST8. 2005.

2. Stribling R. Boeing High Power Thin Film Solar Array // Proceedings of the 4th Int. Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit (26-29 June 2006, San Diego). San Diego, 2006.

A. V. Lopatin, V. A. Nesterov, L. V. Shumkova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MODEL OF THE ANISOGRID COMPOSITE FRAME OF A SPACECRAFT DEPLOYABLE SOLAR ARRAY

A model of the anisogrid composite frame for the spacecraft solar arrays is presented. Modelling and design optimisation of the frame solar arrays is shown.

© Лопатин А. В., Нестеров В. А., Шумкова Л. В., 2010

УДК 621.372.83.001.24

М. М. Михнев, В. Ю. Гусев ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

П. Н. Сильченко, И. В. Кудрявцев, В. И. Иванов Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЛОЧНОЙ СБОРКИ ПАЙКОЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ВОЛНОВОДНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Предлагается методика расчетно-аналитического сопровождения технологии сборки пайкой из отдельных элементов волноводно-распределительных систем космических аппаратов, с целью минимизации накопленных при их изготовлении технологических погрешностей и обеспечения улучшенных функционально-эксплуатационных характеристик.

Волноводно-распределительная система (ВРС) космического аппарата состоит из отдельных участков и представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из прямых и изогнутых тонко -стенных элементов с неосесимметричной (прямо-

угольной) формой поперечного сечения, а также муфт, фланцев и гибкой секции [1].

Все элементы волноводно-распределительной системы в процессе сборки пайкой из отдельных участков подвергаются воздействию температурных, сило-