Проектирование формы и размеров маховика для наноспутника Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

УДК 629.7

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ МАХОВИКА ДЛЯ НАНОСПУТНИКА

Д. А. Климовский, Н. А. Смирнов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: smirnov@mail.sibsau.ru

Определяется зависимость момента инерции и массы маховика от его формы.

Ключевые слова: наноспутники, системы ИСЗ, конструкции КА.

DESIGN SHAPES AND SIZES FLYWHEEL FOR NANOSATELLITES

D. A. Klimovskiy, N. A. Smirnov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation. E-mail: smirnov@mail.sibsau.ru

In paper defined the dependence of the mass and moment of inertia of the flywheel on its shape.

Keywords: nano-satellites, systems of AES, construction of spacecraft.

В последнее время наноспутники начинают находить место в области военной разведки и дистанционного зондирования Земли. Для спутников такого назначения одними из основных являются требования к точной ориентации аппарата относительно поверхности Земли.

С точки зрения простоты устройства, функционирования, диагностирования и организации управления режимами стабилизации и ориентации определенными преимуществами обладают исполнительные органы в виде двигателей-маховиков (ДМ) [1].

При проектировании формы и размеров маховика для наноспутника необходимо получить наибольший момент инерции при минимальной массе. Наиболее подходящей формой обладает маховик, показанный на рис. 1. Целью данной работы является определение зависимостей момента инерции и массы маховика от радиуса выреза г.

Момент инерции маховика складывается из момента инерции кольца радиусом R и толщиной B и

четырех стержней шириной h и толщиной Ь [2]:

^ = ^ + ^.

Момент инерции одного стержня:

I. = — ml2 = — h■ Ь ■ г-р-г2 = — hbрr3; с 3 3 3

момент инерции кольца:

m / 2 V

L = И (r2 + R2 ) =

= n(R2 -r2))(

2) = nBp(R4 -r4);

+ R2 ) =

суммарный момент инерции и масса маховика: 4 ,, з nBpi 4

Iм = 3hbpr3 (R4 -rЧ

;(R4-r4);

m„ =■

-hbrp + n(2 -r2)Bp.

Изобразим данные зависимости для следующих исходных данных (рис. 2): h = 0,005 м, Ь = 0,008 м, B = 0,008 м, R = 0,035 м. В качестве материала возьмем АБ8-пластик с плотностью 1020 кг/м3.

Рис. 1. Конструкция маховика

Рис. 2. Зависимость момента инерции и массы маховика от радиуса г

Решетневскуе чтения. 2014

0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035

Г, M

Рис. 2. Окончание

Анализ зависимостей показывает, что масса маховика с увеличением радиуса г убывает быстрее, что позволяет использовать более легкий маховик при небольшой потере максимального момента инерции.

Библиографические ссылки

1. Филатов В. В., Евтифьев М. Д., Лебедева Л. Н., Халиманович В. И. Спутники связи : учеб. пособие / СибГАУ. Красноярск, 2005. 208 с.

2. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики : учебник для втузов. 10-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк, 1986. 416 с.

References

1. Filatov V. V., Evtifev M. D., Lebedeva L. N., Halimanovich V. I. Sputnikisvyazi (Communications satellites) : uchebnoe posobie / SibGAU. Krasnoyarsk, 2005. 208 c.

2. Targ S. M. Kratkiy kurs teoreticheskoy mehanici : ucheb. dlay vtuzov. 10-e izd., pererab. I dop. M. : Vyshay. shk, 1986. 416 p.

© Климовский Д. А., Смирнов Н. А., 2014

УДК 539.42

ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ И РЕСУРСА КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

В. В. Москвичев, А. М. Лепихин

Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» КНЦ СО РАН Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 53. Е-mail: sktb@ksc.krasn.ru

Рассматриваются задачи исследования прочности и ресурса композитных и металлокомпозитных конструкций космических аппаратов. Обсуждаются разрушающие и неразрушающие методы оценки характеристик механических свойств и контроля качества композитных материалов и конструкций. Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик прочности материалов и конструкций.

Ключевые слова: прочность, ресурс, композит, конструкция, разрушение, эксперимент.

PROBLEMS OF ENSURING THE STRENGTH AND LIFETIME OF SPACECRAFT

COMPOSITE STRUCTURES

V. V. Moskvichev, A. M. Lepikhin

Special Designed Technological Bureau KSC SB RAS 53, Mira prosp., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation. Е-mail: sktb@ksc.krasn.ru

The problems of research of strength and lifetime of spacecraft composite and metal structures are considered. The destructive and non-destructive methods for evaluating the characteristics of the mechanical properties and quality control of composite materials and structures are discussed. The results of experimental studies of characteristics of the material strength and structures are presented.

Keywords: strength, lifetime, composite construction, fracture, experiment.

Создание перспективных образцов ракетно-космической техники основано на широком использовании композитных материалов. Композитные материалы находят широкое применение в конструкциях космических аппаратов для изготовления сетчатых несущих конструкций, конструкций трансформируе-

мых систем, конструкций топливных баков и пр. Уникальность этих конструкций заключается в том, что они воспринимают широкий спектр нагрузок и воздействий и должны сохранять работоспособность в течение длительных сроков активного существования космических аппаратов. В связи с этим возникает