CC BY
42Решетневскуе чтения. 2017
УДК 629.7.023.4
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА "МИЛЛИМЕТРОН"
А. Д. Леоненков, Ю. А. Оберемок
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Рассмотрена конструкция пространственной фермы главного зеркала космического телескопа «Миллиме-трон», показаны перспективы применения аддитивных технологий при создании главного зеркала.
Ключевые слова: аддитивные технологии, космический телескоп, главное зеркало, 3Б-печать.
APPLYING ADDITIVE TECHNOLOGIES TO DESIGN MAIN MIRROR OF THE SPACE TELESCOPE "MILLIMETRON"
A. D. Leonenkov, Yu. A. Oberemok
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The material considers the construction of spatial truss of the main mirror of the space telescope "Millimeteron "; the article shows prospects of application of additive technologies at designing the main mirror.
Keywords: additive technologies, space telescope, main mirror, 3D printing.
При создании конструкции космического телескопа (КТ) «Миллиметрон» необходимо спроектировать ряд уникальных систем, не имеющих прямых аналогов в мире. Одной из таких систем является конструкция главного зеркала (ГЗ) [1].
На рис. 1 представлена пространственная ферма являющееся частью ГЗ КТ «Миллиметрон». Ферма предназначена для размещения 3-х отражающих зеркал, и состоит из набора углепластиковых стержней, сходящихся в узловые элементы, выполненные из титанового сплава ВТ6. К данной конструкции предъявляются повышенные требования по массе, размеро-
стабильности в диапазоне от -269 Со до +20 Со, жесткости и прочности.
Основной задачей при разработке ГЗ является получение минимальной массы проектируемой конструкции при удовлетворении требований прочности и жесткости.
Применение традиционных технологий металлообработки не позволяет конструктору добиться дальнейшего усовершенствования конструкции - снижение массы за счёт применения сложных форм и переходов, применения топологической оптимизации посредством программных продуктов Altair, Ansys и т. д.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Одним из направлений решения этой задачи является применение аддитивных технологий. Аддитивные технологии - производственный процесс добавления материала, который строит физический аналог компьютерной модели путем присоединения нового слоя к предыдущему слою [2].
На рис. 2 показано изображение узлового элемента, изготовленного на АО «ИСС» с использованием традиционных технологий металлообработки (фрезеровка на ЧПУ), из-за технологических ограничений, распределение материала в детали не рационально.
Рис. 2
На рис. 3 представлен узловой элемент, изготовленный по технологии SLM - селективное лазерное плавление (разновидность технологии 3Б-печати с использованием металлических порошков компании SLM Solutions) [3].
Рис. 3
При равных прочностных и жесткостных характеристиках напечатанная деталь имеет в 3,5 раза меньший вес и 1,5 раза меньшую себестоимость изготовления на текущем этапе, при массовом внедрении технологии и использовании металлических порошков отечественного производства, себестоимость будет неуклонно снижаться [4].
Отметим что, все узловые элементы, входящие в состав каркаса, имеют разную конфигурацию, из-за различного количества и углов стыковки соединительных стержней, что делает обоснованным применение 3Б-печати. Учитывая, что ферма содержит 44 узловых элемента, а в состав телескопа входит 24 фермы экономия массы всей конструкции ГЗ составляет порядка 43 кг.
Выводы: Учитывая уникальность конструкции и отсутствие массового производства, применение аддитивных технологий при разработке ГЗ КТ «Милли-метрон» является обоснованным шагом, который позволит существенно уменьшить массу и снизить себестоимость изготовления отдельных частей конструкции.
Библиографические ссылки
1. Фундаментальные космические исследования : кн. 1. Астрофизика / под науч. ред. Г. Г. Райкунова. М. : Физматлит, 2014. 452 с.
2. Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении. СПб. : СПбГУ, 2013. 221 с.
3. Описание технологии SLS [Электронный ресурс]. URL: www.eosab.ru.
4. Low-cost 3D printing for science, education, sustainable development / E. Canessa, C. Fonda, M. Zennaro // ICTP. 2013. 184 p.
References
1. Fundamental space research, book 1 Astrophysics / Under the scientific editorship G. G. Raikunov. M. : Fizmatlit, 2014. 452 p.
2. Zlenko M. A., Popovich A. A., Mutylina I. N. Additive technologies in machine building / Sankt-Peterburg : SPbGU, 2013. 221 p.
3. SLS Technology Description [Electronic resource]. URL: www.eosab.ru.
4. Low-cost 3D printing for science, education, sustainable development / E. Canessa, C. Fonda, M. Zennaro // ICTP. 2013. 184 p.
© Леоненков А. Д., Оберемок Ю. А., 2017
