Моделирование раскрытия многозвенных космических конструкций различных конфигураций Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскце чтения

- высокой надежностью;

- ограниченными массовыми характеристиками;

- высокой прецизионностью и точностью;

- высокой жесткостью конструкции.

Также шарнирные узлы являются полностью законченными, не требующими дополнительного оборудования устройствами. Это позволяет использовать унифицированный ряд ШУ для разного типа антенн и штанг в зависимости от требований к массе антенны и ее частотным характеристикам.

Например, шарнирный узел для компактных антенн (см. рисунок) был специально разработан для раскрытия твердотельных рефлекторов диаметром до 2 м. Он представляет собой шарнир с пружинным приводом и жидкостным демпфированием, выходной фланец которого поддерживается шаровыми опорами. Шарнирный узел состоит из двух отдельных активных шарниров, которые гарантируют высокую жесткость антенны во время запуска в связке только с двумя замками зачековки. Пружины обеспечивают высокий постоянный крутящий момент на протяжении всего угла раскрытия. Раскрытая конфигурация шарнирного узла достигается за счет использования концевых упоров с точной регулировкой. ШУ имеет хороший запас по крутящему моменту. Устройство также оснащено телеметрическим датчиком. Терморегулирование осуществляется встроенным и полностью резервируемым нагревателем.

Шарнирный узел для компактных антенн имеет следующие характеристики:

- угол раскрытия - 96 + 3 град;

- точность раскрытия - < 0,001 град;

- крутящий момент раскрытия - 8,8 Н-м;

- скорость раскрытия - 1,5 град/с;

- масса - 1,0 кг;

- рабочая температура, обеспечиваемая нагревателем - -25...+55 °С;

- статические нагрузки - 750 Н (осевые) / 1 500 (радиальные);

- жесткость в сложенной конфигурации - 1,3-107 (радиальная) / 6,2-106 Н/м (осевая);

- жесткость в раскрытой конфигурации - 8-104 Н-м/рад.

Шарнирный узел для компактных антенн

В настоящее время в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Ре-шетнева» собирается статистическая информация для подготовки исходных данных и проводятся предварительные расчеты для разработки унифицированных шарнирных узлов, которые будут использоваться в ряде перспективных проектов космических аппаратов и позволят разрешить проблемы, возникающие при создании новых изделий с повышенными требованиями к надежности, точности, жесткости.

P. A. Kraevsky, E. A. Davletbaev, I. A. Kravchenko JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

FLEXIBLE JOINT FOR SPACE DEPLOYABLE MECHANISM

This article presents review of flexible joints line developed by space companies such as Astrium, Alcatel, Alenia, Austrian Aerospace, NASA.

© Краевский П. А., Давлетбаев Э. А., Кравченко И. А., 2011

УДК 629.78:531.395

А. В. Крылов, С. А. Чурилин

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Россия, Москва

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСКРЫТИЯ МНОГОЗВЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ РАЗЛИЧНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ

Рассмотрено моделирование процесса раскрытия многозвенных космических конструкций различных конфигураций с применением современных программных комплексов.

При создании многозвенных раскрываемых космических конструкций большое внимание уделяется моделированию их раскрытия. Применение различных моделей еще на этапе проектирования позволяет

оценить важные параметры процесса раскрытия и обеспечивает возможность детального информационного сопровождения всех этапов создания и эксплуатации изделия. Для численного анализа динамики

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

раскрытия многозвенных конструкций целесообразно использовать возможности современных пакетов моделирования динамики механических систем, таких как БиЬБЯ и МБ.Ааатз.

Процесс приведения в рабочее положение выносных элементов космического аппарата в каждом случае индивидуален, однако можно определить общий подход к построению моделей развертывания таких конструкций. Простой, но в то же время достаточно хорошо учитывающей особенности конструкции расчетной схемой является система абсолютно твердых тел, связанных между собой шарнирными узлами, под которыми понимаются связи, допускающие относительное вращение смежных звеньев, и пружин кручения, накапливающих в процессе укладки изделия в транспортное положение необходимую для развертывания энергию. При заданном относительном положении смежных звеньев во время раскрытия на них накладываются связи, ограничивающие их взаимное угловое смещение с помощью различного рода упоров или фиксаторов. Простейшая модель таких устройств может быть представлена в виде упругого и

демпфирующего элементов с соответствующими характеристиками [1].

В результате проведения расчетов в программных комплексах EULER и MD.Adams могут быть определены зависимости углов раскрытия звеньев конструкций от времени, длительность процесса раскрытия, относительные угловые скорости звеньев, а также последовательность их фиксации. Сравнение полученных результатов позволяет говорить о возможно -сти использования рассматриваемого подхода к определению оценочных характеристик процессов раскрытия идеализированных моделей многозвенных конструкций. Эти параметры могут стать исходными данными для проектирования узлов, обеспечивающих развертывание выносного элемента космического аппарата.

Библиографическая ссылка

1. Зимин В. Н. Механика трансформируемых структурных космических конструкций // Вестник СамГУ. Естественно-научная серия. 2007. № 4 (54). С. 105-114.

A. V. Krylov, S. A. Churilin Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia

ANALOG COMPUTATION OF DEPLOYMENT OF MULTILINK SPACE STRUCTURES

WITH VARIOUS GEOMETRY

Analog computation of deployment of multilink space structures with various geometry using modern bundled software is discussed.

© Крылов А. В., Чурилин С. А., 2011

УДК 621.396

А. В. Кузовников, В. И. Лавров, В. Г. Сомов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ГИБРИДНО-ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ

Рассмотрен механизм оценки характеристик излучения гибридно-зеркальной антенны (ГЗА). Определены зависимости для оценки компоненты вектора напряженности магнитного поля, вектора поверхностной плотности электрического тока на рефлекторе, основной и кроссполяризационной компонент поля ГЗА в дальней зоне.

Рассмотрим гибридно-зеркальную антенну (ГЗА) с рефлектором, размеры и радиус кривизны которого значительно превышают длину волны. Предположим, что поле излучения антенны создается токами, текущими по освещенной поверхности рефлектора, поверхность рефлектора имеет бесконечную проводимость, и поэтому магнитные токи не учитываются. Тогда для дальней зоны можем записать

E = kWo e

jkR

R

■ ( Feie+ Fj h

(1)

2л

где k = — - волновое число; = 120л - волновое

1 0

сопротивление свободного пространства; R - расстояние от начала координат до точки наблюдения; F6, Ff - компоненты векторной диаграммы направленности (ДН) антенны; iв, iф - единичные орты в сферической системе координат R, 6, ф .

Векторную ДН ГЗА в приближении Гюйгенса-Кирхгофа можно определить как