Моделирование рефлектора с тензогридным ободом Текст научной статьи по специальности «Физика»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

Новый метод юстировки и сборки антенн КА позволяет:

- обеспечить требуемые точные показатели установки (±0,2 мм от показателей на юстировочном стенде), не имея в конструкции никаких элементов регулировки и настройки, ни одного крепежного элемента;

- получать размеростабильные конструкции после внешних воздействий, так как антенна является «монолитной»;

- создавать высокоточные антенны, сложные по составу с использованием в большом количестве полимерных композитных материалов (до 80 % от массы антенны) с меньшими массовыми значениями (массой на 20-60 % меньше массы аналогов).

Данный метод универсален и может быть применен для антенн различных габаритов, частотных диапазонов и конструктивных исполнений.

Библиографическая ссылка

1. Вуд П. Анализ и проектирование зеркальных антенн. М.: Радио и связь, 1984. 208 с.

Reference

1. Vud P. Analiz i proektirovanie zerkalnih antenn. M.: Radio i svyaz, 1984. 208 p.

© Болгов В. В., Тайгин В. Б. 2013

УДК 539.3

МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕФЛЕКТОРА С ТЕНЗОГРИДНЫМ ОБОДОМ

А. И. Величко1, С. В. Белов2, С. В. Пономарев2

:ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected] 2Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета Россия, 634050 г. Томск, пл. Ленина 36, корпус 10. E-mail: [email protected]

Рассмотрен трансформируемый космический рефлектор с апертурой двенадцать метров и тензогридным ободом, точность отражающей поверхности в узлах вант тыльной и фронтальной сети, формы колебаний, соответствующие наибольшей эффективной массе, напряженно-деформируемое состояние элементов конструкции.

Ключевые слова: рефлектор с тензогридным ободом, метод конечных элементов, среднеквадратическое отклонение (СКО).

MODELLING A REFLECTOR WITH TENSEGRETY RIM

A. I. Velichko1, S. V. Belov2, S. V. Ponomarev2

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia 2The Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University 36, Lenin str., Tomsk, 634050, Russia. E-mail: [email protected]

The space reflector with tensegrity rim is considered. A finite-element model of a reflector with aperture of 12 meters is developed. RMS value reflector's surface, mode shapes with appropriate natural frequencies, deformation mode and effective mass are obtained.

Keywords: Space reflector with tensegrity rim, finite - element method, RMS value.

«Тензогридность» происходит от английского слова «tensegrety», которое является производным слов «tensile» (растяжимый, эластичный) и «integrity» (целостность). Определение тензогридной стркутуры дано в работе Миуры и Пеллигрино: «как любая структура состоящая из шнуров и стоек, где стойки находятся в состоянии предварительного напряжения, которое создает натяжения во всех шнурах конструкции» [1]. Очевидным преимуществом таких структур является небольшая масса и объем в сложенном состоянии.

Образцы рефлекторов тензогридной структуры подробно описаны в работе Тиберта [2]. На рис. 1 и 2 показаны рефлекторы на шести стойках, предложенные Кнайтом и др. в работе [3], и рефлектор AstroMesh компании Northgroup Grumman.

На сайте компании Northgroup Grumman указано, что существует возможность увеличения апертуры рефлектора AstroMesh до 50 метров, однако пока в печати указаны характеристики рефлектора с апертурой до 25 метров. А характеристики рефлектора, показанного на рис. 1, рассмотрены только с апертурой 3 метра в [2].

Решетневские чтения. 2013

Рис. 1. Рефлектор на шести стойках

Рис. 2. Рефлектор AstroMesh компании Northgroup Grumman

В данной работе представлена численная реализация напряженно-деформируемого состояния элементов конструкции рефлектора с тензогридным ободом c ап-пертурой 12 м в программном комплексе ANS YS с помощью метода конечных элементов. Конечно-элементная модель рефлектора показана на рис. 3. Обод рефлектора состоит из двенадцати звеньев, которые соеденены шнурами с двенадцатью стойками.

Получены результаты численного расчета распределений отклонений от параболоида фронтальной сети в узлах вант и форма колебаний рефлектора, соответствующая частоте 0,26 Гц и наибольшей эффективной массе 17,68 кг. Как показали расчеты, величина СКО = 7,74-10-4 м в узлах фронтальной сети.

Рис. 3. Рефлектор с тензогридным ободом

Получены значения продольных сжимающих усилий возникающих в ободе и стойках рефлектора, которые приближенно составляют 4397 и 1783,8 Н соответственно, а также найдены значения натяжений шнуров фронтальной (тыльной) сети, вант, шнуров, соединяющих стойки и обод, которые приближенно составляют 44,57; 6,1; 1265 Н соответственно.

Данная конструкция рефлектора была также рассмотрена с апертурой 48 м в с СКО отражающей поверхности 4,05-10-3.

References

1. Miura K., Pellegrino S. Structural concepts. 1999. Draft.

2. Tibert A. G. Deployable Tensegrity Structures for Space Applications. Technical Reports from Royal Institute of Technology. Department of Mechanics.SE-100 44 Stockholm, 2002.

3. Knight B., Duffy J., Crane C., Rooney J. Innovative deployable antenna developments using tensegrity design. In 41st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and MaterialsConference and Exhibit (Atlanta, GA, USA, 3-6 April 2000), pp. 984-994.AIAA 2000-1481.

© Величко А. И., Белов С. В., Пономарев С. В., 2013

УДК 539.3

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕЦИЗИОННЫХ АНТЕННЫХ РЕФЛЕКТОРОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

А. А. Глазунов\ А. С. Евдокимов2, Н. Н. Марицкий1, В. В. Миронович2, М. С. Павлов1, В. С. Пономарев1, С. В. Пономарев1, И. М. Тыръшкин1, Д. Б. Усманов2, В. И. Халиманович2, Г. В. Штилов2

1Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета Россия, 634050 г. Томск, пл. Ленина, 36. E-mail: [email protected]

2 ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected]

Рассматриваются вопросы численного моделирования прецизионных антенных рефлекторов из полимерных композиционных материалов на различных этапах жизненного цикла изделия.

Ключевые слова: рефлекторы, жизненный цикл, деформации, геометрическая точность, температура.