CC BY
18УДК 629.78.064.56
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РАСКРЫТИЯ ЗОНТИЧНОГО РЕФЛЕКТОРА С ЖЕСТКОЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ
А. В. Иванов, В. В. Шальков
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: 2481ghj@mail.ru
Описывается анализ основных конструкций механизмов раскрытия зонтичных рефлекторов с жесткой центральной частью, выбор типовой конструкции разрабатываемого механизма раскрытия, разработка конструкции механизма раскрытия рефлектора.
Ключевые слова: космический аппарат, антенные системы, трансформируемый зонтичный рефлектор, механизм раскрытия.
DESIGN OF THE MECHANISM OF THE DISCLOSURE OF THE UMBRELLA REFLECTOR
WITH THE HARD CENTRAL PART
A. V. Ivanov, V. V. Shal'kov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: 2481ghj@mail.ru
The article describes the analysis of the basic constructions of the mechanisms of opening the umbrella reflectors with a rigid central part, the choice of the standard design of the disclosed opening mechanism, and the design of the mechanism for opening the reflector.
Keywords: Spacecraft, antenna systems, deployable umbrella reflector, opening mechanism.
В последнее время наблюдается высокий интерес к трансформируемым сетчатым рефлекторам с жесткой центральной частью. Связанно это с тем, что наличие жесткой центральной части позволяет задавать более жесткие требования по точности к рефлектору и тем самым получать более точную отражающую поверхность рефлектора. Однако наличие жесткой центральной части, приводит к тому, что исполнительные механизмы привода управления должны быть расположены у каждой спицы и объединены кольцевой связью.
Подобное расположение исполнительных механизмов привода управления может привести к асинхронному раскрытию рефлектора. На сегодняшний день, разработка механизма раскрытия рефлектора с высокой степенью синхронности раскрытия является весьма актуальной задачей.
Проведения обзора и патентного поиска конструкций механизмов раскрытия зонтичных рефлекторов с жесткой центральной частью, позволило определить основные концепции, кинематические схемы и основные параметры разработанных на сегодняшний день механизмов раскрытия, которые могут использоваться для раскрытия рефлекторов с жесткой центральной частью.
В качестве прототипа для разрабатываемого механизма раскрытия рефлектора с жесткой центральной
частью было решено использовать концепцию механизма с двойным зубчатым кольцом и рычажными узлами.
Для того чтобы обеспечить момент, приходящий на каждую спицу в конце раскрытия, значение которого напрямую зависит от момента сопротивления при натяжения сетеполотна и определить значения ключевых параметров, была разработана параметрическая кинематическая схема разрабатываемого механизма (рис. 1, а).
В разработанной параметрической модели, было рассмотрено три положения механизма:
- транспортировочное положение (фиолетовые линии на рис. 1, а);
- промежуточное положение (голубые линии на рис. 1, а);
- рабочее положение (зеленые линии на рис. 1, а).
Данная параметрическая модель, помимо изменения конфигураций механизма, путем задания различных параметров, способна проводить силовой расчет получаемых конфигураций.
Использование параметрической кинематической модели позволило определить оптимальные значения ключевых параметров механизма:
- длина тяги = 125 мм;
- длина плеча = 60 мм;
- угол поворота спиц = 76°.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
Рис. 1. Параметрическая и твердотельная модели механизма раскрытия
Рис. 2. Транспортировочное и рабочее положение тяг
Данные значения ключевых параметров, позволяют получить момент, приходящий на спицу в конце раскрытия примерно 2,6 кгм, при крутящем моменте привода 2,1 кгм.
Параметрическая модель механизма раскрытия может быть использована, как универсальный инструмент для проектирования аналогичных механизмов, с другими значениями ключевых параметров.
Проектирование механизма раскрытия проводилось в системе автоматизированного проектирования. Созданная 3Б твердотельная модель проектируемого механизма раскрытия рефлектора с жесткой центральной частью представлена на рис. 1, б.
В выбранной концепции, на стадии проектирования, была произведена модернизация рычажных узлов, которая заключалась в использовании сферических шарниров в соединениях: кольцо-тяга, тяга-спица. Это позволило снизить количество тяг до двух и тем самым получить более надежную и точную конструкцию. Транспортировочное и рабочее положения рычажного узла представлены на рис. 2, а, б соответственно.
Спроектированный механизм раскрытия рефлектора с жесткой центральной частью, на протяжении всего раскрытия создает жёсткую связь между приводом и спицами, а также обладает малым количеством точек регулировки, что позволяет получить механизм с высокой степенью синхронности раскрытия.
Раскрытие рефлектора выполняется следующим образом. Электромеханический привод начинает вращать кольца, соединенные с кольцами рычажные механизмы переводят спицы из транспортировочного положения в рабочее положение.
Таким образом, в результате выполненной работы был проведен анализ аналогов, на основе которого были определены принцип работы и конструктивные особенности разрабатываемого механизма раскрытия зонтичного рефлектора.
Далее была разработана параметрическая модель механизма раскрытия рефлектора в целях определения оптимальных значений ключевых параметров, после чего, была спроектирована твердотельная модель механизма раскрытия рефлектора.
б
а
б
а
Библиографические ссылки
1. Величко А. И., Кисанов Ю. А. Привод развертывания трансформируемого сетчатого рефлектора с жесткой центральной частью. 2015.
2. Тимофеев А. Н. Инженерно-квалификационная модель трансформируемого рефлектора антенны. 2017. 168 с.
3. Конструкторская документация на рефлектор КА «Луч-5А».
4. Баничук Н. В., Карпов Н. И. Механика больших космических конструкций. 1977. 302 с.
References
1. Velichko A. I., Kisanov Yu. A. The deployment of a transformable mesh reflector with a rigid central part. 2015.
2. Timofeev A. N. Engineering-qualifying model of a transformable antenna reflector. 2017. 168 p.
3. Design documentation for the reflector of the spacecraft "Luch-5A".
4. Banichuk N. V., Karpov N. I. Mechanics of large space structures. 1977. 302 p.
© Иванов А. В., Шальков В. В., 2018
