CC BY
15Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических.аппаратов
лектора в сложенном положении во время запуска КА, а затем расчековать для раскрытия, используя то же самое движение механизма;
- минимальный момент движущих сил должен превышать максимальный момент сил сопротивления не менее чем в 3 раза в процессе раскрытия;
- отсутствие ударных нагрузок в процессе перевода рефлектора из транспортировочного в рабочее положение.
IgjpiP»-
Рис. 1. Общий вид главного зеркала телескопа
Проведен сравнительный анализ известных типов ППМ.
Основным вариантом МПП был выбран приводом типа «винт-гайка», основанным на передаче качения и системе рычагов (рис. 2).
Рис. 2. Общий вид МПП
В настоящее время ведется более детальная проработка данного МПП.
E. A. Shevtsov, P. A. Kraevsky, E. A. Davletbaev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THE ANALYSIS AND CHOICE DEPLOYABLE MECHANISM FOR «MILLIMETRON» SPACE OBSERVATORY MAIN MIRROR
The main requirements to Precision Deployable Mechanism of «Millimetron» Space Observatory main mirror are considered, the comparative analysis of the variants and chose of the Main Deployable Mechanism is carried on.
© Шевцов Е. А., Краевский П. А., Давлетбаев Э. А., 2010
УДК 629.1: 534.1
Д. О. Шендалев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ СПИЦ
Один из этапов параметрического синтеза при проектировании рефлектора - параметрическая идентификация или уточнение параметров модели по результатам эксперимента. Данная работа посвящена идентификации параметров профилированных спиц, входящих в состав формообразующей структуры зонтичных рефлекторов.
В формообразующую структуру раскрываемых зонтичных рефлекторов, устанавливаемых на ряде космических аппаратов ОАО «ИСС», входят профилированные спицы. Назначение спиц - формирование профиля отражающей поверхности рефлектора, имеющей вид растянутого металлического сетеполот-на. Профилированная спица представляет собой плоскую ферму, изготовленную из углепластика. Структура одной из спиц в виде КЭМ показана на рисунке.
Процесс проектирования рефлектора включает этап параметрического синтеза, одной из задач кото-
рого является параметрическая идентификация. Параметрическая идентификация - уточнение параметров модели объекта проектирования (рефлектора) по результатам испытаний - имеет целью повышение достоверности модели.
КЭМ и расчетная схема профилированной спицы
Решетневские чтения
При проведении параметрического синтеза формообразующей структуры с использованием конечно-элементных моделей применялись различные упрощения структуры спицы. В частности, поперечное сечение спицы задавалось сплошным (балочным или плоским) конечным элементом. Задачей параметрической идентификации в данном случае явилось определение параметров такого «эквивалентного» сечения.
Идентификация параметров спицы была выполнена в три этапа: экспериментальное определение жесткости спицы (по схеме, показанной на рисунке); подбор параметров полной модели спицы на основе сравнения с экспериментом; подбор параметров упрощенной модели спицы на основе сравнения с полной моделью.
Средняя величина перемещения середины спицы от точечной нагрузки 10 Н (по схеме, показанной на рисунке), полученная по выборке из 32 образцов, составила 1,59 мм со стандартным отклонением 0,08 мм.
Для моделирования ферменной структуры спицы (полная модель) использовались балочные элементы. Модель материала была изотропной. Эффективный модуль упругости однонаправленного углепластика определяется по правилу смеси и зависит от соотношения объемных долей волокна и связующего в сечении. С учетом особенностей производства было принято допущение о том, что удельная жесткость элементов фермы постоянна и может быть определена из эксперимента. При этом выбор величин поперечно сечения элемента фермы и модуля упругости материала в КЭМ до некоторой степени произволен. В данном случае сечение было задано номинальным (квадрат со стороной 2 мм), а модуль упругости подбирался таким образом, чтобы по расчетной схеме (см. рисунок) получить среднюю величину экспериментально полученного перемещения (1,59 мм). Ве-
личина подобранного модуля упругости составила 110 ГПа.
В качестве основных параметров, определяющих эквивалентность полной и упрощенной модели спицы, были также приняты масса и изгибная жесткость в плоскости спицы.
Рассматривались упрощенные модели из балочных и плоских конечных элементов. Размеры поперечного сечения упрощенных моделей спиц, а также механические характеристики материалов были определены подбором. При этом учитывались следующие ограничения: высота сечения из пластин - 25 мм (номинальная высота исходной спицы), соотношения высоты и ширины сечения из балок определяются границами применимости балочной теории. Подбор осуществлялся до достижения равенства масс спиц и частоты первой изгибной формы колебаний спицы в плоскости симметрии.
Результаты подбора сечений и материала сведены в таблицу.
Испытанный комплект профилированных спиц был изготовлен из углепластика на основе углеродного жгута марки HTA 5131. Для увеличения изгибной жесткости спиц жгут HTA был заменен на высокомодульный углеродный жгут марки M46J. Поскольку тип связующего и технология производства не изменились, различие в итоговых характеристиках жесткости спицы должно определяться только отношением величин модулей упругости. Модуль упругости жгута HTA составляет 238 ГПа, M46J - 436 ГПа. Отношение величин модулей упругости составляет 436 / 238 ~ 1,83. Поэтому величина эффективного модуля упругости материала, имитирующего в КЭМ углепластик на основе жгута M46J, будет равна 110 х 1,83 ~ 200 ГПа. В такой же степени изменятся модули упругости для упрощенных моделей профилированных спиц.
Параметры эквивалентных моделей спиц
Модель спицы Масса, г Частота колебаний Размеры сечения, мм Погонная масса, кг/м Распределенная масса, кг/м2 Модуль упругости, ГПа
из плоскости, Гц в плоскости, Гц
Исходная 22,3 7,3 123,4 - - - -
Упрощенная, пластины 22,4 9,5 123,5 25x2 - 0,9 142,8
Упрощенная, балки 23,0 16,6 122,2 15x2 0,021 - 200,0
D. O. Shendalev
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THE PARAMETRIC IDENTIFICATION OF PROFILED RIBS
One of the stages of parametric synthesis in the reflector design process is parametric identification or model parameter updating using experimental data. The article is dedicated to parametric identification of profiled ribs from shape-generating structure of umbrella-type reflector.
© meHgajieB fl. O., 2010
