CC BY
84
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Информационные технологии
УДК 669.713.7
А. А. Мезинова Научный руководитель - Т. Г. Костюченко Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск
РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ МАХОВИКА ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Т-РЬЕХ АНАЛИЗ
Рассмотрен расчет собственных частот маховика - основного элемента конструкции исполнительного органа космического аппарата - в системе Т-ЕЬЕХ анализ.
Для ориентации, стабилизации и обработки программных угловых движений космическим аппаратом в настоящее время широкое распространение в качестве исполнительных органов получили двигатели-маховики [1].
Главным элементом в конструкции двигателя-маховика является маховик
Рис. 1. 3Б-модель маховика с конечно-элементной сеткой
В процессе эксплуатации прибора могут возникнуть резонансные явления на маховике. Под действием резонанса происходит его деформация, а при постоянном воздействии - разрушение, что приводит к выходу из строя всей системы. Резонанс - это вибрация конструкции на его собственной частоте, которая зависит от материала конструкции и его размеров [2].
Собственных частот, как правило, не одна, а несколько, и резонансные явления под действием гармонической силы возникают при ее совпадении с любой из собственных частот объекта.
Чтобы обеспечить надежную работу двигателя-маховика при эксплуатации, на этапе проектирования необходим расчет собственных (резонансных) частот маховика. Проводя проверку наличия резо-
нансных частот в рабочем частотном диапазоне и оптимизируя конструкцию маховика так, чтобы исключить возникновение резонансов, можно повысить его надежность и работоспособность [2].
Одним из самых эффективных методов расчета собственных частот является метод конечных элементов. Суть его заключается в замене исходной пространственной конструкции сложной формы на дискретную математическую модель, отражающую физическую сущность и свойства исходного изделия.
T-FLEX Анализ - это интегрированная с T-FLEX CAD среда конечно-элементных расчётов.
Порядок расчета собственных частот с помощью T-FLEX Анализ следующий: в среде T-FLEX CAD 3D создается SD-модель конструкции, затем накладывается конечно-элементная сетка и проводится расчет собственных частот.
На рис. 1 представлена 3D-модель маховика с наложенной конечно-элементной сеткой. В T-FLEX Анализ генерация сетки осуществляется автоматически, шаг сетки можно менять. При этом чем меньше шаг, тем точнее будут полученные результаты.
Для расчета собственных частот маховика в качестве ограничения выбирается полное закрепление по валу.
На рис. 2-5 показан характер деформации конструкции на разных резонансных частотах с шагом сетки 0,06, хорошо видно отклонение положения спиц от их первоначального положения.
В таблице приведены результаты расчетов собственных частот маховика с разным шагом конечно-элементной сетки Исходя из того, что полученные результаты незначительно отличаются друг от друга, можно сделать вывод о достоверности полученных результатов.
Использование на этапе проектирования систем конечно-элементного анализа позволит оценить будущие эксплуатационные характеристики и повысить качество проектируемых изделий.
Шаг сетки Резонансные частоты, Гц Шаг сетки Резонансные частоты, Гц Шаг сетки Резонансные частоты, Гц
0,06 Форма 1 52,6 0,07 Форма 1 52,6 0,08 Форма 1 52,3
Форма 2 52,7 Форма 2 52,6 Форма 2 52,3
Форма 3 130,9 Форма 3 130,8 Форма 3 130,3
Форма 4 240,3 Форма 4 240,6 Форма 4 239,2
Секция ««Информатика и автоматизированные системы»
Рис. 2. Форма 1
Рис. 3. Форма 2
Рис. 4. Форма 3
Рис. 5. Форма 4 2. САПР и графика. URL: www.sapr.ru/article.
Библиографические ссылки
1. Гладышев Г. Н., Дмитриев В. С., Копытов В. И. aspx?id=14918&iid=707. Системы управления космическими аппаратами ;
Томский политехнич. ун-т. Томск : Изд-во ТПУ, © Мезинова А. А., Костюченко Т. Г., 2010
2000.
УДК 681.51
Р. А. Мирзаев, Ф. А. Халковский Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
УПРАВЛЕНИЕ БИПОЛЯРНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛЛЕРА
Рассматриваются аспекты управления биполярным шаговым двигателем с применением драйвера L293D. В программе PCB Layout разработана топология платы контроллера шаговых двигателей. Созданная плата контроллера позволяет управлять тремя биполярными шаговыми двигателями.
Шаговые двигатели рекомендуется использовать, когда требуется высокая точность перемещения, без использования обратной связи, при этом нагрузка на исполнительный механизм изменяется плавно. Шаговые двигатели уже давно и успешно применяются в самых разнообразных устройствах, например на спутниках, в автоматических станках и в других
изделиях ракетно-космической и промышленной техники.
Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика связи [1]. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с
