CC BY
28<Тешетневс^ие чтения. 2016
3. Ponomarev S., Zhukov A., Belkov V., Ponomarev S., Belov S., Pavlov M. Stress-strain state simulation of large-sized cable-stayed shell structures // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 71, 012070. P. 1-7. Doi: 10.1088/1757-899X/71/1/012070.
4. Schek H. The force density method for form finding and computation of general networks //
Computational Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974. Vol. 3. P. 115-134.
5. Morterolle S., Maurin B., Quirant J. and Dupuy C., Numerical form-finding of geotensoid tension truss for mesh reflector // Acta Astronautica. 2012. Vol. 76. P. 154-163.
© Белов С. В., Жуков А. П., Пономарев С. В., 2016
УДК 629.78
РАЗРАБОТКА МЕТОДА И СХЕМЫ КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ В ТЕРМОВАКУУМНЫХ УСЛОВИЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИИ НЕВЕСОМОСТИ
Н. А. Белянин, А. О. Гайдукова, И. В. Романенко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Описывается необходимость отработки механических систем в условиях экстремальных температур, пониженного давления с применением системы имитации невесомости. Описаны методы создания необходимых условий, приведены результаты испытаний.
Ключевые слова: солнечная батарея, наземная экспериментальная отработка, система имитации невесомости.
DEVELOPEMENT OF SOLAR ARRAY COMPLEX TEST METHOD AND SCHEME AT THERMAL AND VACUUM CONDITIONS WITH ZERO-GRAVITY SYSTEM
N. A. Belyanin, A. O. Gaydukova, I. V. Romanenko
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper describes necessity of mechanical systems tests at extreme temperatures: low pressure and zero-gravity system. The research also shows development of necessary conditions, it demonstrates the test results.
Keywords: solar array, ground tests, zero-gravity system.
Космический аппарат (KA) содержит множество механических устройств и систем, без успешной работы которых невозможно выполнение целевых задач аппарата. На этапе выведения KA на орбиту механические системы находятся в транспортировочном положении. После выхода KA на орбиту механические системы раскрываются в рабочее положение. Основными механическими системами в составе KA являются крылья батарей солнечных (БС) [1].
Для успешного раскрытия механических систем спутника на орбите в условиях невесомости необходимо на стадии наземной отработки провести ряд испытаний, одним из которых является проверка функционирования механических устройств [2].
Задача этих испытаний в том, чтобы проверить правильность заложенных конструкторских решений: - соблюдение порядка раскрытия и зачековки шарнирных узлов (ШУ);
- разницу аэродинамической составляющей в НУ и при криовакуумных условиях;
- превышение движущих сил над силами сопротивления в шарнирных узлах.
При проведении испытаний в наземных условиях необходимо имитировать условия космического пространства. Основное воздействие на работу механических систем оказывают температурные условия. И также при проведении испытаний необходимо минимизировать воздействие силы тяжести на ШУ конструкции механических систем.
С целью совершенствования наземной экспериментальной отработки солнечных батарей КА необходимо имитировать условия космического пространства в комплексе. С этой целью разработана схема испытаний по проверке раскрытия солнечной батареи в условиях экстремальных температур с применением системы имитации невесомости.
"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов
Сравнительная таблица характеристик срабатывания телеметрических датчиков МУ БС в процессе раскрытия крыла БС в различных условиях
Срабатывание датчиков контроля положения элементов МУ БС Фактическое время срабатывания датчиков в НУ, с Фактическое время срабатывания датчиков в ГВУ, с
Срабатывание пироузла 0,1 0,1
Срабатывание замков зачековки 0,1 0,1
Отход панелей крыла БС 0,1 0,1
Зачековка штанги БС 4,1 3,4
Зачековка рамы БС 6,2 4,9
Отход корневой панели БС 5,3 3,4
Зачековка корневой панели БС 12,5 10,5
Отход промежуточной панели БС 12,2 10,2
Зачековка промежуточной панели БС 20,0 16,9
Отход концевой панели БС 19,5 16,5
Зачековка концевой панели БС 25,6 22,3
Испытания проводились с использованием современной горизонтально-вакуумной установки (ГВУ) АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» (АО «ИСС»), объем которой составляет порядка 600 м3. Внутри камеры была установлена система имитации невесомости, состоящая из двухстепенных кареток.
Все элементы данной системы были специально разработаны для функционирования в термовакуумных условиях.
Для имитации воздействия экстремальных положительных температур была разработана схема локального нагрева критичных элементов срабатывания солнечной батареи. С целью определения параметров функционирования солнечной батареи в процессе перевода из транспортировочного в рабочее положение разработан контрольно-измерительный комплекс с учетом сохранения герметичности внутреннего объема барокамеры.
С использованием всех вышеперечисленных вновь разработанных схем и методик успешно проведены испытания по проверке раскрытия солнечной батареи при воздействии экстремальных положительных и отрицательных температур с применением системы имитации невесомости. По результатам испытаний все ШУ солнечной батареи успешно зачековались в рабочем положении, порядок зачековки соответствует определенному конструктором и приведен в таблице для сравнения времени раскрытия МУ БС при отсутствии аэродинамической составляющей. В процессе раскрытия зарегистрировано распределение температур по критичным узлам конструкции и зафиксированы телеметрические данные времени срабатывания контрольных датчиков в каждом ШУ.
Разработанная методика и оборудование позволили впервые проверить раскрытие солнечной батареи в условиях, максимально близких к условиям космиче-
ского пространства. Наземная экспериментальная отработка с реализацией комплексного воздействия экстремальных температур, низкого давления и имитацией невесомости обеспечивает повышенную надежность срабатывания механических систем производства АО «ИСС».
В заключение следует отметить, что при отсутствии аэродинамической составляющей изменилось время срабатывания датчиков телеметрии в отличие от схемы в воздушном пространстве. Описанный подход к комплексной наземной экспериментальной отработке крупногабаритных трансформируемых механических систем будет применяться при разработке перспективных космических аппаратов связи, навигации и геодезии.
Библиографические ссылки
1. Тестоедов Н. А. Технология производства космических аппаратов : учебник для вузов / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. 352 с.
2. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.
References
1. Testoedov N. A. Tehnologiya proizvodstva kosmicheskih apparatov [Technology of production of spacecraft]. Krasnoyarsk, SibSAU, 2009. 352 p.
2. Chebotarev V. E. Osnovy proektirovanija kosmicheskih apparatov informatsionnogo obespechenija [Basics of spacecraft designinformation support]. Krasnoyarsk, SibSAU, 2011. 488 p.
© Белянин Н. А., Гайдукова А. О., Романенко И. В., 2016
