Разработка программы для оценки среднеквадратического отклонения поверхности рефлектора от теоретического параболоида на этапе фацетирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Решетневскуе чтения. 2018

УДК 629.78.064.56

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ОТКЛОНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РЕФЛЕКТОРА ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ПАРАБОЛОИДА НА ЭТАПЕ ФАЦЕТИРОВАНИЯ

В. О. Шевчугов, А. С. Евдокимов

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Е-mail: vshevchugov@mail.ru

Представлена программа определения среднеквадратического отклонения рефлектора от теоретического параболоида на этапе фацетирования. Рассматриваются возможности и результаты расчета программы.

Ключевые слова: среднеквадратическое отклонение поверхности, формообразующая структура, рефлектор, теоретический параболоид.

DEVELOPMENT OF A PROGRAM FOR ESTIMATION THE ROOT-MEAN-SQUARE DEVIATION OF REFLECTOR SURFACE FROM THE THEORETICAL PARABOLOID AT THE STAGE OF FACETING

V. O. Shevchugov, A. S. Evdokimov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: vshevchugov@mail.ru

The article presents a program for determining the root-mean-square deviation from the theoretical paraboloid at the stage offaceting. The article presents the possibilities and calculation results of the program.

Keywords: root-mean-square deviation, shape-generating structure, reflector, theoretical paraboloid.

Снижение массы космического аппарата (КА) всегда было актуальной задачей [1]. В настоящее время, существует тенденция применения на КА крупногабаритных трансформируемых сетчатых рефлекторов, которые позволяют создавать легкие конструкции большого диаметра с высокой степенью трансформации. Являясь сложной трансформируемой конструкцией, такие крупногабаритные рефлекторы требуют детальной проработки достаточно большого количества вариантов, в целях поиска наиболее рациональной конструкции рефлектора [2].

Одной из конструктивных частей сетчатого рефлектора является формообразующая структура. Формообразующая структура рефлектора состоит из 3 составных частей:

- фронтальная сеть;

- тыльная сеть;

- оттяжки;

По большому счету, конструкция тыльной сети и системы оттяжек определяется конфигурацией фронтальной сети, поэтому при поиске рациональной конструкции ФОС достаточно определить рациональную конструкцию фронтальной сети.

В настоящее время, существуют множество программ, позволяющих произвести расчет конструкции, и получить деформированное состояние при различных видах нагружений [3; 4]. Однако такие программы требуют от пользователя владения определенны-

ми навыками, требуют построения достаточно детальных моделей, а учитывая процесс передачи и изменения данных под эти программы, осуществление даже приблизительного расчета одного варианта конструкции может занимать значительное время.

Одним из основных параметров, которым руководствуются при разработке рефлекторов данного типа, является точность отражающей поверхности, которая в свою очередь определяется среднеквадратическим отклонением (СКО) поверхности [5]. Существует ряд аналитических формул, позволяющих дать приблизительную оценку СКО поверхности, в зависимости от среднего размера фацет [5]. Однако, на практике применение данных формул неудобно. Для возможности оценки СКО поверхности от теоретического параболоида на этапе фацетирования, была разработана программа, интерфейс которой представлен на рисунке.

После запуска программы открывается основное окно (рисунок, а), запрашивающее от пользователя ввод параметров теоретического параболоида, а также параметра «делитель». Параметр «делитель» определяет точность проводимых расчетов. Чем больше «делитель» - тем больше точек будет учитываться внутри каждой фацеты при проведении расчетов. После определения необходимых параметров необходимо обработать данные, которые должны представлять собой Ехсе1-файл с координатами точек регулировки рефлектора.

Затем программа произведет расчеты, результаты которых можно визуализировать (рисунок, б). В данном окне, будет представлено как СКО рефлектора, так и СКО каждой фацеты в отдельности. Зная СКО фацет, можно принять решение по изменению ее формы и размеров, изменить модель и произвести повторные расчеты. Также существует возможность отображения отклонений точек от теоретического параболоида в заданной области (рисунок, в),

В основном окне предоставляется возможность выбора метода расчета. Метод расчета определяет способ определения отклонения точки от теоретического параболоида. При использовании первого метода отклонение определяется путем вычисления расстояния от текущей точки до теоретического параболоида вдоль ось ОХ (ось ОХ на рисунке, а). При использовании второго метода расчета, отклонение определяется как расстояние от текущей точки до теоретического параболоида вдоль оси, перпендикулярной плоскости текущей фацеты. После расчета отклонений, для каждой фацеты в отдельности и рефлектора в целом проводится вычисление СКО по формуле

а= ,

где г - отклонение /-ой точки, от поверхности теоретического параболоида; N - количество точек.

Таким образом, представленная программа позволяет на ранних этапах проектирования получить наглядное представление о качестве отражающей поверхности для полученной модели. Программа не требует от пользователя специальных навыков. Для проведения расчетов достаточно построения только фронтальной сети формообразующей структуры. Применение данной программы может существенно сократить процесс поиска по рациональному построению фронтальной сети формообразующей структуры рефлектора.

Библиографические ссылки

1. Tibert G. Deployable Tensegrity Structures for Space Applications: Doctoral Thesis. Stockholm, 2002. 244 p.

2. Гряник М. В. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М. : Радио и связь, 1987. 72 с.

3. Баничук Н. В., Карпов Н. И. Механика больших космических конструкций. 1977. 302 с.

4. Mikulas M. M., Thomson M. State of the art and technology needs for large space structures. Vol. 1. New and Projected Aeronautical and Space Systems, Design Concepts, and Loads of Flight-Vehicle Materials, Structures, and Dynamics - Assessment and Future Directions. ASME, NewYork,1994, Ch. 3. P. 173-238.

5. Pellegrino S. Large retractable appendages in spacecraft // Journal of Spacecraft and Rockets. 1995. № 32. Р. 1006-1014.

References

1. Tibert G. Deployable Tensegrity Structures for Space Applications: Doctoral Thesis. Stockholm, 2002. 244 p.

2. Gryanyk M. V. Deployable mirror antennas of the umbrella type. M. : Radio and communication, 1987. 72 p.

3. Banichuk N. V., Karpov N. I. Mechanics of large space structures. 1977. 302 p.

4. Mikulas M. M., Thomson M. State of the art and technology needs for large space structures, Vol. 1: New and Projected Aeronautical and Space Systems, Design Concepts, and Loads of Flight-Vehicle Materials, Structures, and Dynamics - Assessment and Future Directions. ASME, NewYork, 1994, ch. 3, P. 173-238.

5. Pellegrino, S. Large retractable appendages in spacecraft. Journal of Spacecraft and Rockets, 1995, 32, 6, Р. 1006-1014.

© Шевчугов В. О., Евдокимов А. С., 2018