Обеспечение геометрической стабильности зеркальной системы космического телескопа «Миллиметрон» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетнеескцие чтения. 2015

УДК 629.78.018-53.088

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ЗЕРКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА «МИЛЛИМЕТРОН»

А. Д. Леоненков, В. А. Куклин, Г. В. Двирный, Д. В. Чураков, Д. В. Усачев

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

E-mail: dg1802@mail.ru

Представлены описания объекта испытаний, средств и методик измерения деформаций каркаса силового сектора главного зеркала и комплекта силовых трубок для главного зеркала при воздействии экстремальных положительных и отрицательных температур и вакуума.

Ключевые слова: каркас, силовой сектор, измерение деформации, комплект образцов, главное зеркало.

PROVIDING DIMENSINAL STABILITY FOR THE MIRROR SYSTEM OF SPACE TELESCOPE MILLIMETRON

A. D. Leonenkov, V. A. Kukin, G. V. Dvirniy, D. V. Churakov, D. V. Usachev

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev"

52, Lenin Str., Jeleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: dg1802@mail.ru

The article contains descriptions of a test item, provisions and methods measuring the framework deformation of the main mirror structure and the composite tubes set of main mirror exposed to the extreme positive/negative temperatures and vacuum.

Keywords: framework, structure, measurement of deformation, set of composite samplers, main mirror.

Обеспечение геометрической стабильности зеркальной системы космического телескопа «Миллиметрон» при воздействии криогенных температур является важной задачей при проектировании конструкции телескопа. Используемые материалы, способы их соединения и геометрические размеры конструкции напрямую влияют на результаты работы оптической системы.

В главном зеркале телескопа используется сложная конструкция, представляющая собой ферму,

состоящую из узловых точек (материал инвар -36НХ), и соединенных композитными трубками (рис. 1).

Поведение инвара при криогенных температурах изучено и легко прогнозируется (КЛТР известен до температуры -269), в свою очередь композитная трубка (рис. 2) состоит из нескольких материалов и представляет собой углепластиковую трубку со вклеенными инваровыми законцовками.

Рис. 1. Силовой каркас

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

Выбор оптимального типа связующего, углеродного волокна, технологии изготовления может существенно улучшить геометрическую стабильность трубки, сняв вопросы осевого скручивания, высокого КЛТР и влагопоглощения, тем самым улучшив характеристики зеркальной системы в целом [1].

Рис. 2. Силовая композитная трубка

Задача для испытания вышеуказанных объектов: определение температурных деформаций (кручение) силовых трубок при воздействии рабочих температур (от минус 150 оС (или максимально достижимой) до плюс 100 оС), а также криогенных температур, приближенных к 4,5 К; выбор углеродного волокна трубы и связующего, а также технологии изготовления и схемы армирования трубы по результатам испытаний; определение смещения в результате температурных деформаций 24-х контрольных узлов каркаса силового сектора при воздействии рабочих температур.

Для решения поставленной задачи предложен метод измерения геометрических характеристик в тер-мовакуммных условиях при помощи «инваровых» жезлов и оптических меток (реперных знаков).

Для измерения деформаций каркаса силового сектора и силовой трубки предполагается использовать комплект оборудования для высокоточного измерения отражающей поверхности рефлекторов. По заранее заданному маршруту (места установки реперных знаков) прибор производит измерение положения отражателей, и прикладное программное обеспечение определяет значения ХУ2 каждой точки в системе координат прибора [2].

Для измерения угловых перемещений силовой трубки предлагается применить схему при помощи «инваровых» жезлов. Данный вариант решения задачи предусматривает размещение на концах образца перпендикулярных продольной оси образца жезлов из терморазмеростабильного материала (предполагается использовать инвар 32НКД) с размещенными на концах отражателями (рис. 3).

Измеренным группам точек ставятся в соответствие системы координат (рис. 3). Назначив одну из систем координат опорной, определяют углы разворота второй Ях, Яу и Иг относительно первой и их изменение в процессе температурного нагружения. В данном случае - искомый угол закрутки образца, а Ях и Яу - изменение угла между фланцами.

Для определения закрутки образца вдоль продольной оси (вращение Из) достаточно разместить по одному жезлу на каждом фланце образца. В данном

случае теряются данные о перемещениях вокруг одной из других осей (Ях либо Яу).

Рис. 3. Измерение угловых положений с помощью жезлов

Как видно из описания метода, необходимым требованием для произведения расчетов является определение продольной оси образца. В качестве точек, образующих ось, берутся координаты двух отражателей, закрепленных у концов объекта испытаний, что в свою очередь позволяет совместить измерения кручения и удлинения образца в одном цикле температурных нагружений.

Был поставлен эксперимент и определены фактические значения угла закрутки силовой трубки в диапазоне температур от -100 оС до +100 оС и вакууме.

Библиографические ссылки

1. Научные разработки - космические достижения, научный космос ОАО «ИСС» // Информационные спутниковые системы : журнал. 2012. № 15.

2. Адаптация измерительного оборудования к термовакуумным условиям / А. Д. Леоненков, Е. Н. Го-ловенкин, В. В. Голованова, Г. В. Двирный // Материалы научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», посвя-щённой 50-летию полета в космос Ю. А. Гагарина. Железногорск, 2011. 254 с.

References

1. Research and development - space achievements, space exploration JSC "ISS" // Information satellite systems. Journal No. 15, 2012.

2. Adapting instrumentation for thermal vacuum conditions / A. D. Leonenko, E. N. Polovinkin, V. V. Golo-vanov, G. V. Dvirnyy / Materials of the scientific-technical conference of young specialists of JSC "Information satellite systems"named after academician M. F. Reshetnev", dedicated to the 50th anniversary of space flight by Yuri Gagarin. Zheleznogorsk, 2011. 254 р.

© Леоненков А. Д., Куклин В. А., Двирный Г. В., Чураков Д. В., Усачев Д. В., 2015