CC BY
31<Тешетневс^ие чтения. 2016
в виде упора (рис. 6), который участвует в перемещении панели в начальное положение только в этих случаях.
Рис. 6. Обратная связь L-образной пластины со штоком
Предложенная схема при массе 550 г для каждой адаптируемой панели выполняет все поставленные требования. При этом сохраняется высокая жёсткость соединения адаптируемой панели с силовым каркасом, о чём свидетельствуют расчеты трёх первых частот собственных колебаний промежуточной панели
лепестка, установленного на гибкие L-образные пластины (см. таблицу).
Частота собственных колебаний промежуточной панели лепестка
Номер формы собственных колебаний Частота собственных колебаний, Гц
1 15,808
2 16,769
3 91,369
Библиографическая ссылка
1. URL: http://millimetron.ru/ (Дата обращения: 2.11.2015).
Reference
1. URL: http://millimetron.ru/ (Дата обращения: 2.11.2015).
© Гиммельман В. Г., Федоров Я. Ю., Щесняк С. С., 2016
УДК 629.76/78.001.63
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ АНТЕНН С КРУПНОГАБАРИТНЫМИ РЕФЛЕКТОРАМИ В ПО ANSYS
Н. Н. Голдобин1, А. С. Евдокимов2
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected], [email protected]
Рассмотрены некоторые особенности создания конечно-элементных моделей в программном комплексе ANSYS Mechanical APDL. При разработке многокомпонентной модели антенны космического аппарата с крупногабаритным рефлектором могут возникнуть проблемы в процессе объединения отдельных частей модели в общую модель. Авторы провели анализ возможных конфликтов при объединении моделей, а также разработали способы их устранения.
Ключевые слова: антенна космического аппарата, рефлектор, конечно-элементная модель, ANSYS, APDL.
SOME FEATURES OF MULTICOMPONENT MODELS TO CREATE ANTENNAS WITH LARGE REFLECTORS IN ANSYS
N. N. Goldobin1, A. S. Evdokimov2
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected]
The authors consider some features of final element models to create in the program complex ANSYS Mechanical APDL. When developing a multicomponent model of spacecraft antenna with a large reflector there can be problems while integrating separate parts in the general model. The authors analyse the possible conflicts at model integration and also develop techniques of their elimination.
Keywords: an antenna of a spacecraft, a reflector, final element model, ANSYS, APDL.
Конструкции антенн с крупногабаритными трансформируемыми рефлекторами, применяемые в составе космических аппаратов (КА) связи производства АО «Информационные спутниковые системы» имени
академика М.Ф. Решетнева», являются весьма сложными техническими устройствами. Как правило, эти конструкции состоят из нескольких сотен деталей и узлов (сборочных единиц).
"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов
me 1.
—I Ahichhh KociumetKDi о аиилр^| а 1'-дШ1Ш»ид
(Кмучаницан 4
Панель установки
LL
'Гурии кстные излучатели _(но). 2)_
1Чф.<ик-1ир
С'нложш каркас
Основание tm».3>
Спицы tnoi. 4)
Мехшппм выдвижения мачты (поз. 6J
Мачта 11101. 5)
Ленты Что 7)
Устройство ИОДСГрОЙКИ фор\1Ы отражаются поверхности UtoJ.
[Формооора дующая структура (на 1'нс. 1а т.- покаина) [Отражающая поверхность (not. Ч) |
И Штанга
кфшфими узел 'гаи- iOt_
'¡пен о штанги | пот. 11)
Механический Сток
V lipill.UOIIDI шюмихсм
рефлектора (пот, ¡2)
Общий вид антенны космического аппарата
На рисунке показан общий вид антенны с рефлектором диаметром более 8 метров, размещенной на корпусе КА, и схема основных конструктивных элементов данной антенны.
Большие габариты антенны в рабочем положении, а также отсутствие на сегодняшний день возможности учета всех факторов космического пространства в процессе проведения наземной экспериментальной отработки требуют создания ее математической модели с последующим проведением соответствующих численных экспериментов.
При создании конечно-элементной модели (КЭМ) любого физического объекта, в том числе антенн для КА, расчетчик, как правило, руководствуется критериями моделирования, выбор которых определяет качественное соотношение между машинным временем решения поставленной задачи и точностью полученных результатов. На этапе проведения проектных расчетов предпочтение отдается скорости получения результатов, в свою очередь на этапе подтверждения выбранных конструкторских решений главной задачей становится получение точных результатов, наиболее полно отражающих поведение реального физического объекта моделирования.
Разработка подробной КЭМ зачастую занимает длительное время, что приводит к необходимости привлечения нескольких специалистов для моделирования отдельных узлов изделия. Одной из особенностей работы в ПО ANSYS является возможность моделирования различными способами: с помощью графического пользовательского интерфейса (GUI); путем написания и последовательного запуска макрокоманд на встроенном языке программирования APDL; путем импорта готовых 3D-моделей в формате IGES, созданных в CAD-системах. Поэтому каждый специалист-расчетчик вправе выбрать удобный для себя способ создания модели, что может привести к
ряду проблем на этапе объединения всех частей в общую КЭМ.
При создании сложных моделей GUI почти не используется, поскольку, в сущности, этот интерфейс является «кнопочным» представлением языка ADPL, но с сильно урезанным функционалом. Например, в GUI отсутствуют команды управления потоком выполнения программы (использование циклов и условий).
Если разные специалисты разрабатывают КЭМ, используя для этого язык программирования APDL, то для объединения частей модели достаточно последовательно запустить все файлы с макрокомандами построения этих частей. Однако такой подход может привести:
- к появлению конфликтов вследствие наличия одноименных узлов, элементов, параметров и массивов данных;
- появлению конфликтов между локальными системами координат;
- отсутствию связей между частями общей модели;
- проблемам выбора последовательности запуска макросов в случаях, когда значение параметра одной модели зависит от параметра другой модели.
Чтобы помочь решить описанные выше проблемы, в ПО ANSYS предусмотрены несколько команд:
CDWRITE - запись всей информации о КЭМ в ASCII-файл с расширением *.cdb;
CDREAD - чтение сохраненного ранее архива модели из файла *.cdb;
NUMOFF - смещает номера существующих в модели узлов, элементов, связей и пр.;
NUMCMP - сжимает нумерацию узлов, элементов, связей и пр.
В справочниках пользователя ANSYS [1-3] рекомендуется использовать набор данных команд для создания больших моделей. Такой подход позволяет исключить все рассмотренные проблемы, но может
Решетневс^ие чтения. 2016
вызвать конфликт содержимого массивов. Это происходит потому, что в начале файла *.cdb содержатся команды NUMOFF, которые принудительно смещают выбранную нумерацию на некоторое значение. Таким образом, если до подключения новой части модели в имеющейся КЭМ содержался массив, заполненный, например, номерами узлов, то после подключения новой части модели узлы с этими номерами не будут соответствовать ранее выбранным узлам.
Чтобы разрешить данный конфликт, необходимо выполнить следующие действия:
1) в пакетном режиме загрузить архив части модели с помощью команды CDREAD;
2) воспользоваться командой NUMOFF, смещая нумерацию всех счетчиков данной модели. В качестве величины смещения удобно принять такое значение, которое гарантированно не примет ни один из счетчиков, например, 1E + 06;
3) сохранить архив модели с помощью команды CDWRITE и завершить работу программы;
4) открыть базу данных *.db, в которой планируется объединять части моделей в общую КЭМ;
5) воспользоваться командой NOOFFSET, которая предотвращает выполнение команд NUMOFF, автоматически прописанных в архиве модели;
6) подключить сохраненную ранее часть модели в общую КЭМ с помощью команды CDREAD;
7) переместить подключенную модель в требуемое место относительно глобальной системы координат (команда TRANSFER);
8) убрать зазоры в нумерации с помощью команды NUMCMP.
Еще одной немаловажной задачей при разработке КЭМ является обеспечение связей между различными частями модели. В случае, когда моделированием сложной конструкции занимаются несколько специалистов, им необходимо иметь договоренность со своим коллегой, который занимается «сборкой» общей модели, для установления интерфейсов между различными частями модели. В качестве интерфейсов могут выступать узлы или элементы, которые должны быть выбраны, как компоненты (именованные выборки) с помощью команды CM. Использование компо-
нентов для выбора интерфейсов позволяет значительно ускорить процесс создания связей между разными частями модели. Связи между интерфейсами любых двух частей модели организуются уравнениями связи с помощью команды CP.
Таким образом, чтобы объединить несколько моделей в общую КЭМ, нужно:
1) создать базу данных *.db;
2) задать необходимые локальные системы координат;
3) подключить все части модели в соответствии с описанными выше правилами;
4) используя компоненты, включающие в себя интерфейсы разных частей модели, создать уравнения связи между ними.
Разработанные методы создания многокомпонентных моделей позволяют существенно снизить трудоемкость работ, а также свести к минимуму возможные ошибки при выполнении больших моделей в ПО ANSYS. Данные методы апробированы и активно применяются в АО «ИСС» при разработке новых антенн для космических аппаратов с крупногабаритными трансформируемыми рефлекторами.
Библиографические ссылки
1. Басов К. А. ANSYS : справочник пользователя. М. : ДМК Пресс, 2014. 640 с.
2. Каплун А. Б. и др. ANSYS в руках инженера : практическое руководство. 2-е изд., испр. М. : Едито-риал УРСС, 2004. 272 с.
3. ANSYS, «ANSYS Academic Research», 13.0 Ed, 2010.
References
1. Basov K. A. ANSYS: spravochnik polzovatelya. M.: DMK Press, 2014. 640 p., il.
2. Kaplun A. B. and others ANSYS v rukah ingenera: Prakticheskoye rykovodstvo. 2nd Izd., ispr. M. : Editorial YRSS, 2004. 272 p.
3. ANSYS, «ANSYS Academic Research», 13.0 Ed, 2010.
© Голдобин H. H., Евдокимов А. С., 2016
УДК 629.76/78.001.63
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ НАВЕДЕНИЯ РЕФЛЕКТОРА НА ОСНОВАНИИ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОТКЛОНЕНИЯХ КОНЦОВ ЕГО СИЛОВЫХ СПИЦ
Н. Н. Голдобин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Рассмотрен авторский алгоритм оценки отклонений фокуса и угловых отклонений фокальной оси крупногабаритного сетчатого рефлектора. Данный алгоритм позволяет оценить точность наведения рефлектора на основании информации об отклонениях концов его силовых спиц в процессе изменения напряженно-деформированного состояния рефлектора.
Ключевые слова: антенна космического аппарата, рефлектор, конечно-элементная модель.
