CC BY
15"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
зующего методы оптического измерения расстояния применительно к задаче обмера геометрии крупногабаритных изделий. В созданном макете оптического когерентного дальномера среднеквадратичная ошибка единичного измерения расстояния не превышает 1 мм при измеряемом расстоянии до 8,5 м и максимальной частоте измерения до 25 кГц.
Библиографические ссылки
1. Nordin D. Optical Frequency Modulated Continuous Wave Range and Velocity Measurements / Lulea Univ. Lulea, Sweden, 2004.
2. Pat. 7139446 USA. Compact FIber Optic Geometry for a Counter-Chirp FMCW Coherent Laser Radar / A. Slotwinsky. Publ. 2006.
A. V. Budancev, A. G. Verkhogliad, S. N. Makarov, Yu. V. Chugui Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering, Russian Academy of Science, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk
V. M. Mikhalkin, V. I. Khalimanovich JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
HIGH-SPEED INTERFEROMETRIC SYSTEM for DISTANCE MEASUREMENT BEING APPLIED TO LARGE-SIZE ARTICLES MEASUREMENT
The article presents the research results on development of coherent laser range finder as one of the promising methods for distance measurement being applied to the task of large-size articles measurement. In the developed model of optical coherent range finder the root-mean-square error of single distance measurement doesn't exceed 1mm under the measured distance up to 8,5 m. and maximal measurement frequency up to 25 kHz.
© Буданцев А. В., Верхогляд А. Г., Макаров С. Н., Михалкин В. М., Халиманович В. И., Чугуй Ю. В., 2011
УДК 629.7
Е. А. Васильева
Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д. Ф. Устинова, Россия, Санкт-Петербург
РАЗРАБОТКА КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ФОРМО- И РАЗМЕРОСТАБИЛЬНОСТЬЮ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, С ПРИМЕНЕНИЕМ АКТУАТОРОВ ИЗ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рассмотрены актуальные вопросы разработки конечного элемента для моделирования активного управления формо- и размеростабильностью конструкций космической техники, выполненной из композиционных материалов, с применением актуаторов из интеллектуальных материалов.
В современной космической технике большую роль играют формо- и размеростабильные конструкции (например, крупногабаритные антенные отражатели) из слоистых композиционных материалов (КМ). Особенность таких конструкций связана с жесткими требованиями, предъявляемыми к отклонению формы и размеров рабочих поверхностей. Вследствие этого появляется необходимость в контроле и управлении их напряженно-деформированным состоянием (НДС), которая осуществляется введением в состав конструкции специальных элементов (датчиков и актуаторов).
В настоящее время активно создаются и проектируются актуаторы из интеллектуальных материалов (ИМ), например из материалов с памятью формы, пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов и т. д. Использование актуаторов из интеллектуальных материалов в качестве элементов активного управления формой и размерами позволяет создавать компенсационные деформации для сохранения стабильности формы и размеров конструкции в реальном времени в ответ на внешнее воздействие.
Автором рассматриваются формо- и размероста-бильные конструкции из слоистых композитов с ак-туаторами из пьезоэлектрических материалов, состоящие из нескольких компонентов различной физической природы, и участвует во взаимодействии с несколькими полями одновременно (электрическими, механическими и тепловыми). Для описания активного управления НДС такого многосвязного тела во времени в ответ на внешнее воздействие используются уравнения механики связанных полей с учетом теории слоистых пластин и оболочек. Совместное решение этих уравнений возможно только численными методами, в частности методом конечных элементов.
В настоящее время имеется несколько доступных и мощных программных комплексов для анализа поведения такого рода конструкций. Однако общим недостатком этих программ является сложность описания системы «актуатор-конструкция» как динамической системы взаимодействующих друг с другом компонентов, вследствие чего возникает сложность в адекватном прогнозировании изменения НДС конструкции с применением
Решетневскце чтения
актуаторов во времени. Для описания системы «актуа-тор-конструкция» необходим учет сложной структурной организации актуатора и КМ, зависимости свойств компонентов от взаимодействия с тепловыми, электрическими и механическими полями, а также учет адгезии актуатора и конструкции.
С учетом вышесказанного предпринята попытка разработать конечный элемент для численного анализа моделей исследуемых конструкций, учитывающий сложную структурную организацию КМ и актуатора, связь электрических, механических и тепловых полей. В дальнейшем планируется учесть адгезию системы «актуатор-конструкция».
В качестве исходных предпосылок для разработки конечного элемента приняты следующие положения:
- создаваемый конечный элемент, являющийся слоистым композитным элементом, позволяет выполнять расчеты многослойных пластин и пологих оболочек в широком диапазоне толщин;
- оболочки переменной толщины в данном случае не рассматриваются;
- в расчете НДС конструкции с актуаторами как многосвязного тела используются основные уравнения механики связанных полей и теории слоистых пластин и оболочек;
- рассматриваемый конечный элемент имеет полный набор степеней свободы для каждого узла. Такое допущение позволяет проводить динамический и статический анализ подкрепленных оболочек;
- под понятием «структурная организация материала» понимается совокупность геометрических, физико-механических и пьезоэлектрических параметров компонентов актуатора и КМ, способных повлиять на функциональные свойства системы «актуатор-конструкция»;
- при моделировании НДС формо- и размероста-бильной конструкции структурная организация материала считается в первом приближении упорядоченной, в дальнейшем предполагается ввести в конечный элемент возможность моделирования стохастических систем КМ.
Разрабатываемый конечный элемент позволит смоделировать НДС системы «актуатор-конструк-ция» во времени. Достоверность результатов, полученных с использованием этого конечного элемента, проверяется решением ряда тестовых задач, включающих в себя расчеты пластин и оболочек, а также сравнением результатов с аналитическими решениями (для простых случаев) и экспериментальными данными.
E. A. Vasilyeva
Baltic State Technical University «Voenmeh» named after D. F. Ustinov, Russia, Saint-Petersburg
DEVELOPMENT OF THE FINAL ELEMENT FOR MODELLING OF ACTIVE CONTROLL OF SHAPE AND SIZE OF STRUCTURE OF SPACE TECHNIQUE WITH THE FINAL ELEMENT MADE OF COMPOSITE MATERIALS WITH USAGE OF SMART MATERIALS ACTUATORS
The article deals with topical issues of development of the final element for modeling of active control of shape and size of space structure made of composite materials with usage of smart materials actuators.
© Васильева Е. А., 2011
УДК 621.396.67
И. Л. Виленко, Ю. В. Кривошеев, А. В. Шишлов ОАО «Радиофизика», Россия, Москва
ГИБРИДНЫЕ ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ С ОБЛУЧАЮЩИМИ АКТИВНЫМИ ФАЗИРОВАННЫМИ РЕШЕТКАМИ: ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЙ
Представлено решение задачи конструктивного синтеза гибридной зеркальной антенны (ГЗА) с двумерным сканированием, основанное на методах геометрической и физической оптики. Рассмотрен пример синтеза офсетной антенны с облучающей активной фазированной антенной решеткой (АФАР) для спутника системы космической связи. Приведены соотношения, связывающие функциональные характеристики ГЗА с конструктивными параметрами антенны и параметрами возбуждения облучающей АФАР. Представлены оценки эффективности ГЗА. Предложен расчетно-экспериментальный метод определения характеристик излучения ГЗА c большими раскладными зеркалами.
Гибридная зеркальная антенна (ГЗА) представляет собой систему, состоящую из крупноапертурного зеркала, обеспечивающего высокую направленность луча, и облучающей решетки, проводящей сканирование в ограниченном секторе углов. В последнее время ГЗА все чаще применяются в системах спутниковой связи, радиоастрономии и радиолокации. Авторами в
развитие асимптотической теории ГЗА на основе методов геометрической (ГО) и физической оптики (ФО) решена задача конструктивного синтеза ГЗА с двумерным сканированием на примере офсетной антенны с параболическим рефлектором и облучающей активной фазированной антенной решеткой (АФАР) (см. рисунок).
