Проблемы обеспечения надежности приводов раскрытия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции крсмическихаппаратов

V. I. Khalimanovich, V. V. Shal 'kov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk S. V. Ponomarev, V. G. Butov, M. S. Buhtyak, V. A. Solonenko, A. A. Yashuk Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University, Russia, Tomsk

ISSUES OF MODELLING THE UMBRELLA TRANSFORMED REFLECTOR

The issues of modelling the umbrella reflector, based on mechanics of the deformed firm body are considered.

© Халиманович В. И., Шальков В. В., Пономарев C. В., Бутов В. Г., Бухтяк М. С., Солоненко В. А., Ящук А. А., 2009

УДК 629.78

Д. А. Черепанов, В. Г. Порпылев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРИВОДОВ РАСКРЫТИЯ

Рассмотрены вопросы повышения надежности приводов раскрытия механических систем и способы их решения.

Приводы раскрытия относятся к группе устройств исполнительной автоматики, работающих на этапе выведения космического аппарата в первые сутки полета. Приводы устанавливаются в шарнирах для раскрытия солнечных батарей, штанг, для развертывания антенн или их поворота в рабочее положение и т. д.

Приводы раскрытия применяются как в качестве дублирующих элементов, например пружин раскрытия, так и в качестве самостоятельных приводных устройств.

Основные требования к приводам - это высокая надежность (не ниже 0,9999) и максимальная энергетика, т. е. максимальный крутящий момент на единицу массы.

Конструирование высоконадежных приводов закладывается еще на этапе проектирования.

Важно соблюдать основные требования и правила:

- выбор рациональной конструктивной схемы, силовой передачи, схемы резервирования;

- тщательное уточнение задачи, ее однозначность и целесообразность;

- отсутствие многофункциональности;

- следует избегать лишней плотности расположения элементов;

- не создавать универсальных приводов, а использовать вариантные;

- максимально использовать отработанные, оправдавшие себя элементы;

- использовать метод недогрузки и ограничения колебаний нагрузки, введение плавающих элементов.

Большое значение имеет выбор схемы резервирования. В работе рассмотрены схемы горячего и холодного резервирования электродвигателя, включающего обгонные, храповые, инерционные муфты, дифференциалы.

В настоящее время при проектировании приводов раскрытия поставлены новые задачи:

- знакопеременная нагрузка;

- воздействие больших инерционных масс;

- приводы не должны препятствовать раскрытию в случае отказа;

- возможность использования привода в качестве регулятора скорости.

Авторами предложены варианты дополнительных решений, повышающих надежность раскрытия систем:

1) применение инерционных муфт для резервирования;

2) применение редуктора с минимальным моментом сопротивления;

3) использование привода в качестве ограничителя скорости даже при работе в обесточенном режиме.

Анализ работы зарубежных производителей показал, что возможно использование коллекторных электродвигателей в качестве регуляторов скорости в герметичном исполнении приводов.

Решетневские чтения

Перспективным направлением является использование бесколлекторных электродвигателей с дублированием обмоток, регулирование скорости вращения привода, в том числе в обесточенном состоянии, применение новых зубчатых передач с повышенным КПД как в режиме создания крутящего момента, так и при торможении.

Рассмотрены вопросы повышения качества автономной отработки, обеспечения имитации

и создания реальных нагрузок, анализа результатов, включая ресурсные испытания и дефек-тацию.

Большое внимание уделяется контролю стабильности технологического процесса, достаточности требований контроля в конструкторской документации на всех этапах сборки, автономных приемосдаточных испытаниях, испытаниях в составе изделия.

D. A. Cherepanov, B. G. Porpylev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

ISSUE OF ACTUATOR RELIABILITY ASSURANCE DEPLOYMENT

The issues of actuator reliability deployment and the method to deal with that kind ofproblem are presented.

© Черепанов Д. А., Порпылев В. Г., 2009

УДК 669.713.7

А. В. Черник, Н. А. Смирнов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ПЛОСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ /-КООРДИНАТНЫХ УСТРОЙСТВ

Рассматриваются нетрадицонные конструкции высокоточных манипуляторов для космической отрасли на основе икоординатных устройств. Описываются их преимущества перед другими типами манипуляторов, а также приводится методика расчета обратной задачи кинематики.

Классические манипуляторы, используемые в космической технике, представляют собой с точки зрения теории механизмов и машин открытые кинематические пары. В связи с этим возникает проблема уменьшения жесткости конструкции, возрастающей с увеличением длины манипулятора. Это влечет за собой весьма ощутимое снижение точности позиционирования и даже риск разрушения манипулятора в ходе работы.

В свою очередь, механические системы на основе ^координатных исполнительных устройств представляют собой пространственные фермы, обладающие высокой жесткостью, на которую в значительно меньшей степени влияет увеличение размеров конструкций.

Кроме того, ^координатные устройства могут обеспечивать намного более высокую точность и скорость работы, что также является немаловажным.

Руководствуясь изложенными доводами, можно описать область применения этих механизмов: это конструкции, в которых необходима высокая точность позиционирования и жесткость конструкции. Например, ^координатные устройства

целесообразно производить для наведения антенн, ориентирования солнечных батарей космических аппаратов. Также возможно их применение вне космической отрасли, например, в автоматических металлорежущих станках.

Следует однако сказать, что ^координатные устройства не являются принципиально новой разработкой и уже достаточно известны, но, тем не менее, в России в настоящее время они незаслуженно мало используются в технике несмотря на свой огромный потенциал [1—3].

В связи с этим необходимы исследования таких механизмов и разработка методики их расчета и конструирования.

В данной работе особое внимание уделено плоским ^координатным устройствам.

Механизм устройства (рис. 1) состоит из платформы, на которой при помощи двух стоек с изменяемой длиной шарнирно закреплена пластина.

Стойки ^ и 4 имеют переменную длину и служат для управления положением пластины. Необходимо установить зависимость между дли-