Определение кинематических параметров макетов космических аппаратов проекта «Луна-Глоб» при проведении бросковых испытаний с применением систем лазерных координатно-измерительных Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.783, 528.48

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАКЕТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПРОЕКТА «ЛУНА-ГЛОБ» ПРИ ПРОВЕДЕНИИ БРОСКОВЫХ ИСПЫТАНИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМ ЛАЗЕРНЫХ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

В. В. Петров2, С. А. Защиринский3, П. В. Клюшев1, Г. Б. Бузик2, Ю. В. Зуев2

'АО «НЦ ПЭ»

Российская Федерация, 190103, г. Санкт-Петербург, Рижский просп., 26, литер А 2ООО «Промышленная геодезия» Российская Федерация. 199106, г. Санкт-Петербург, Большой просп. ВО, 84, литер А

3АО «Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина» Российская Федерация, 141402, г. Химки Московской области, ул. Ленинградская, 24

Рассмотрены метрологические аспекты контроля линейной скорости, пространственного положения и ориентации макета КА проекта «Луна-Глоб» при проведении бросковых испытаний. Разработана и опробована на динамическом эталоне и натурном объекте методика определения динамических параметров объекта с помощью лазерного трекера Leica AT960.

Ключевые слова: бросковые испытания, проект «Луна-Глоб» лазерный трекер, Leica AT960.

DETERMINING PROJECT "LUNA-GLOB" OF SPACE MODULE KINEMATIC PARAMETERS

DURING DROP TEST BY MEANS OF LASER TRACKER

V. V. Petrov2, S. A. Zashchirinsky3, P. V. Klushev1, G. B. Buzik2, Ju. V. Zuev2

'"SCAE" Co JSC

Liter A, 26, Rizhskii Ау., Saint-Petersburg, 190103, Russian Federation

2LLC "Industrial geodesy" Liter A, 84, VO Grand Ау., Saint-Petersburg, 199106, Russian Federation

3"Lavochkin Association" Co JSC 24, Leningradskaia Str., Khimki, Moscow region, 141402, Russian Federation

The research covers metrology aspects of project "Luna-Glob" of space module model linear speed, position and orientation control during drop test. Method of object dynamic parameter determination using Leica AT960 laser tracker is developed and tested on dynamic etalon.

Keywords: drop test, project "Luna-Glob", laser tracker LeicaAT960.

Рассмотрены метрологические аспекты контроля «Луна-25», также известная как «Луна-Глоб», кинематических параметров - скорости, положения должна стать первой отечественной станцией, севшей и ориентации макета посадочного модуля проекта на поверхность Луны, после запущенной в 1976 г. «Луна-Глоб» (рис. 1) при проведении бросковых «Луны-24». Разработчики ставят перед собой цель

разработать и испытать технологию мягкой посадки в приполярную область Луны (рис. 2). Дополнительная задача - исследования свойств лунного реголита в этой области.

Посадка должна произойти с вертикальной скоростью от 1,5 до 3 м/с, горизонтальной скоростью не более 1 м/с и углом отклонения продольной оси от гравитационной вертикали не более 7°.

В процессе подготовки новых российских миссий по изучению других планет на НПО им. С. А. Лавочкина, появилась необходимость в наземной отработке элементов конструкции посадочных модулей.

Для отработки режимов на стенде могут испыты-ваться макет КА и имитатор макета КА. Имитатор макета изготавливается для проведения настройки режима сброса и отличается от макета КА упрощенным посадочным устройством.

испытаний.

Рис. 1. Автоматическая межпланетная станция «Луна-Глоб»

Решетневскуе чтения. 2017

Рис. 2. Общее описание и план полета

Основной задачей разработки стендов является имитация кинематических параметров макетов КА в момент касания поверхности.

Стенды являются испытательным оборудованием, представляющие собой технические устройства для воспроизведения условий испытаний.

В соответствии с требованиями действующего законодательства РФ в области обеспечения единства измерений в августе 2017 г. стенды успешно прошли аттестацию, в ходе которой были определены соответствие нормированных точностных характеристик Стендов требованиям нормативно-технической документации на них.

При определении соответствия нормированных точностных характеристик Стендов использовались современные лазерные трекеры Leica AT960 способны выполнять измерение координат визирной цели с частотой 1000 Гц (рис. 3).

Рис. 3. Схема сброса макета космического аппарата

Лазерные трекеры Leica AT960 внесены в Государственный Реестр средств измерений как средства

измерения статических пространственных характеристик - декартовых координат через измерение горизонтального, вертикального направлений и наклонного расстояния. Подтверждения метрологических характеристик при определении скорости указанным выше способом потребовало проведения испытаний с применением динамического эталона, кинематические параметры которого были бы известны.

Испытания с целью аттестации методики измерений были проведены на государственном первичном эталоне ГЭТ 94-2001 «Государственный первичный эталон единиц линейного ускорения и плоского угла при угловом перемещении твердого тела» на базе ВНИИМ имени Менделеева. Эталон представляет собой центрифугу, период обращения которой известен с относительной погрешностью 10-6. Зная период обращения Т, возможно вычислить угловую скорость ю перемещения всех точек на плече центрифуги.

В случае если радиус окружности Я, по которой перемещается точка, известен, возможно вычисление эталонной линейной скорости точки.

2п

ю = —; V = Я ю.

Т

В процессе обработки результатов фактическая линейная скорость вычислялась для дуг окружности, опирающихся на угловые сектора в 360° (полный оборот), 180°, 90°, 45°, 10°, 5°, 1°, а также для дуг окружности, опирающихся на угол, равный (фт - ф,-) -разницы координат в цилиндрической системе для 2-х последовательных измерений , и ,+1 (рис. 4).

т/ _ Я (Ф,+1 -Ф,)

На основе экспериментальных исследований была разработана и аттестована методика измерения мгновенной скорости макетов космических аппаратов МВИ 18/001-2017 в соответствии с требованиями приказа Минпромторга РФ от 15.12.2015 г. № 4091.

Рис. 4. СКО измерения линейной скорости

В процессе оценки точности, была вычислена СКО измерения линейной скорости для различных эталонных скоростей.

Библиографические ссылки

1. Петров В. В. Обмер объектов крупного машиностроения в пространственных высотно-угловых сетях // Полезные ископаемые России и их освоение : сб. тр. науч.-практ. конф. СПб. : С.-Петербург. гос. горный ин-т, 1996. С. 165-175.

2. Описание типа средств измерений Системы лазерные координатно-измерительные Leica Absolute Tracker АТ901, Leica Absolute Tracker AT402.

References

1. Petrov V. V. [Measurement of engineering objects close in the spatial high-altitude-angular networks]. Mate-rialy. nauch. konf. "Minerals of Russia and their development". SPGGI, SPb., 1996. Рр. 165-175.

2. A description of the type of measuring System laser measuring АТ901 Leica Absolute Tracker, the Leica Absolute Tracker AT402.

© Петров В. В., Защиринский С. А., Клюшев П. В., Бузик Г. Б., Зуев Ю. В., 2017