CC BY
24"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов
3. Меньшиков В. А. Экспериментальные исследования принципов создания гравитационных двигательных установок // Полет. 2001. № 10. С. 38-39.
References
1. Howard R. Johnson [Permanent magnet motor]. Patent US 4151431 A.
2. Frolov A. V. New space technologies. St. Petersburg, 2012. P. 420.
3. Menshikov V. A. Experimental study of the principles of creation of gravitational propulsion systems // Flight. 2001. № 10. P. 38-39.
© fpe6eHroK O. E., TpH^aHOB H. B., 2016
УДК 62-752.2
РАЗРАБОТКА ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ*
Е. Г. Гурова*, Ю. В. Панченко
Новосибирский государственный технический университет Российская Федерация, 630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, 20 E-mail: [email protected]
Представлена конструкция виброизолятора с компенсатором жесткости на неодимовых магнитах. Разработанная конструкция предназначена для применения для снижения уровня колебаний в трансформируемых конструкциях.
Ключевые слова: виброизолятор, трансформируемые конструкции, виброизоляция, компенсатор жесткости, космический аппарат.
DEVELOPING ISOLATION DEVICE STRUCTURES FOR LARGE TRANSFORMABLE VIBRATION
E. G. Gurova*, Y. V. Panchenko
Novosibirsk State Technical University 20, K. Marksa Av., Novosibirsk, 630073, Russian Federation E-mail: [email protected]
This article presents the design of vibration isolator with stiffness compensator onto neodymium magnets. This design is recommended to apply in the spacecraft to reduce the fluctuations in the level of transformable structures.
Keywords: vibration isolator, transformable structures, vibration isolation, rigidity of the compensator, the spacecraft.
Введение. Высокие требования по точности и надежности функционирования механических систем космического аппарата, выполняющего заданные функции, является основополагающим фактором при его проектировании и работе [1]. Однако на этот фактор влияют динамические нагрузки, которым аппарат и отдельные его элементы подвергаются во время эксплуатации. Источниками этих возмущений в космическом аппарате являются бортовые электромеханические устройства - приводы ориентации панелей СБ и антенн, сканеры, вентиляторы, а также научная аппаратура [2]. Также вибрационную нагрузку создают трансформируемые крупногабаритные конструкции в момент их раскрытия.
Виброизолятор с неодимовым компенсатором жесткости. На сегодняшний день одним из самых перспективных решений в области виброзащиты является применение устройств, работа которых основана на теории виброизоляции [3-4]. Виброизоляторы, согласно данной теории, для обеспечения идеаль-
ной виброзоляции должны обладать нулевой жесткостью. Для обеспечения этого условия в устройства необходимо включать параллельно упругому элементу так называемый компенсатор жёсткости (элемент, обладающий «отрицательной» жесткостью).
Наиболее перспективное решение в данной области - применение в компенсаторах жесткости в качестве основных силовых элементов неодимовые магниты. Данные магниты имеют при относительно небольших массогабаритных показателях высокую силу намагничивания, что обеспечивает малые размеры виброизолятора при значительном диапазоне принимаемых усилий [5]. Так как во время эксплуатации КА подвергается температурным и радиационным воздействиям, то для сохранения своих силовых характеристик эти магниты должны обладать устойчивостью к подобного рода нагрузкам. На данный момент существует большое количество марок сплавов, что позволяет подобрать наиболее подходящие магниты по параметрам устойчивости.
'Работа выполнена при поддержке стипендии Президента РФ для молодых ученых, приказ Министерства образования и науки РФ № 184 от 10 марта 2015 года.
<Тешетневс^ие чтения. 2016
11 10
13 16
Виброизолятор с компенсатором жесткости на неодимовых магнитах
На рисунке изображена предлагаемая конструкция виброизолятора, состоящего из упругого элемента 3 и включенного параллельно ему неодимового компенсатора жёсткости. Неодимовый компенсатор жёсткости представляет собой два диска 4, 5 с вставками из неодимовых магнитов 6, которые расположены друг относительно друга со сдвигом на 60°, жестко закрепленных через корпус 10 на вибрирующем основании 2. Необходимое расстояние между дисками 4, 5 неодимового компенсатора жесткости выдержано за счет их закрепления на корпусе 10, жёстко установленном на вибрирующем объекте 2. Общий якорь не-одимового компенсатора жесткости состоит из диска 7 со вставками из неодимовых магнитов 8, при этом вставки расположены друг относительно друга со сдвигом на 60°, и штока 9, жестко связанного с защищаемым основанием 1 и перемещающегося по направлению подборной втулки 11. Отстройка положения якоря осуществляется за счет поджатия пружины 3 посредством регулятора положения якоря, закрепленного на опоре 13 и состоящего из регулировочной гайки 16, верхнего фланца 15 и нижнего фланца 14, жестко соединенных между собой стойками 12.
Заключение. Таким образом, представленная конструкция виброизолятора, снабженная компенсатором жесткости на неодимовых магнитах, имеет малые массогабаритные показатели при значительном диапазоне воспринимаемых усилий. На предлагаемую конструкцию виброизолирующего устройства подана заявка на патент № 2016128159, дата поступления 11.07.2016.
Применение подобных устройств при раскрытии крупногабаритных трансформируемых конструкций позволит существенно сократить передающиеся вибрационные колебания.
Библиографические ссылки
1. Артеменко Ю. Н., Саяпин С. Н. Синтез механизмов ориентации космического телескопа «Милли-метрон». 4. Концепция построения интеллектуальной системы активной виброзащиты и высокоточного наведения космического телескопа «Миллиметрон» // Наука и образование : электрон. журн. / МГТУ им. Н. Э. Баумана 2013. № 6. URL: http://technomag. bmstu.ru/doc/574243.html (дата обращения 12.09.2016).
2. Пугач И. Ю. Разработка методического обеспечения повышения точности моделирования динамических характеристик элементов конструкций КА ДЗЗ на стадии проектирования и наземной отработки : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.07.02. М., 2015. 22 с.
3. Зуев А. К., Гросс В. Ю. Некоторые вопросы теории виброизоляции // Вопросы автоматизации производственных процессов с использованием силовых импульсных систем : межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск : Новосиб. электротехн. ин-т, 1984. С. 68-75.
4. Зуев А. К. Пути совершенствования конструкций перестраивающихся виброизолирующих механизмов // Снижение вибрации на судах : сб. науч. тр. Новосибирск : Новосиб. ин-т инженеров водн. трансп., 1988. С. 3-18.
5. Гурова Е. Г. Применение супермагнитов в устройствах виброзащиты подвижного состава // Известия Транссиба. Омск, 2012. № 3 (11). С. 30-34.
References
1. Artemenko Y. N., Sayapin S. N. [Space Telescope Synthesis orientation mechanisms "MiHimetron". 4. The concept of building an intelligent system of active vibration protection and high-precision guidance Space Telescope "Millimetron"] // Nauka i obrazovanie. MSTU.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов
N. E. Bauman. 2013. No. 6 URL: http://technomag. bmstu.ru/doc/574243.html. (accessed 12.09.2016) (In Russ.).
2. Pugach I. Y. Razrabotka metodicheskogo obespecheniya povysheniya tochnosti modelirovaniya dinamicheskikh kharakteristik elementov konstruktsiy KA DZZ na stadii proyektirovaniya i nazemnoy otrabotki [Development of methodical maintenance of improving the accuracy of the simulation of dynamic characteristics of structural elements ERS satellites at the design stage and ground tests] : Author. dis. ... cand. tehn. sciences: 05.07.02. Moscow, 2015. 22 p.
3. Zuev A. K., Gross V. Y. [Some questions vibration isolation theory] // Voprosy avtomatizatsii proizvodst-vennykh protsessov s ispol'zovaniyem silovykh
impul'snykh sistem: mezhvuz. sb. nauch. tr. [Questions of automation of production processes with the use of pulsed power systems: Interuniversity collection of scientific works.]. Novosibirsk, 1984. P. 68-75 (In Russ.).
4. Zuev A. K. [Ways to improve designs rearranging antivibration mechanisms] // Snizheniye vibratsii na sudakh: sb. nauch. tr. [Reduced vibration on ships: a collection of scientific works.]. Novosibirsk, 1988. P. 3-18 (In Russ.).
5. Gurova E. G. Towards to use of electromagnets in rolling-stock machines vibroisolation devices Transsib. news: Pr. sc. lett. Omsk, 2012. № 3 (11). P. 30-34 (In Russ.).
© Гурова E. Г., Панченко Ю. В., 2016
УДК 629.76
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ШТАНГ НА ТОЧНОСТЬ НАВЕДЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ АНТЕНН КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
В. Д. Егорова, А. П. Колесников, Д. О. Шендалев
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Работа посвящена анализу влияния температурных деформаций штанг рефлекторов диаметром до 12 м на точность наведения антенн. Оценка влияния перепадов температур во время работы КА по целевому назначению в расчетных случаях летнего солнцестояния и зимнего солнцестояния показала, что заданные требования по точности антенн выполняются для штанг. В процессе исследования проведен анализ факторов, влияющих на температурные деформации.
Ключевые слова: крупногабаритная антенна, композиционные материалы, температурный анализ, температурные деформации, штанга.
ANALYSING INFLUENCE OF THE BOOM THERMAL DISTORTIONS ON THE POINTING ACCURACY OF SPACE LARGE-SIZE ANTENNA
V. D. Egorova, A. P. Kolesnikov, D. O. Shendalev
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research analyses the influence of the thermal distortions of reflector booms with a diameter up to 12m on the accuracy of the antennas. It evaluates the effect of temperature differences during operating the spacecraft for its intended purpose in the calculating cases of the summer solstice and the winter solstice. This shows that specified requirements for antenna accuracy are satisfactory for booms. In the course of research the factors affecting the thermal distortions are analised.
Keywords: large-size antenna, composite materials, thermal analysis, thermal distortions, boom.
В условиях открытого космоса основным фактором, влияющим на тепловой режим антенны, является нагрев за счет солнечного излучения. Для оценки влияния перепада температуры, вызванного нагревом, в процессе штатной эксплуатации на орбите, на точность наведения антенн необходимо проводить расчет температурных деформаций элементов конструкции антенны.
Требования по точности, предъявляемые к штанге в составе антенны, включают в себя линейные отклонения фокуса не более 9 мм, а также угловые отклонения фокальной оси не более 1 угл. мин.
Конструкция штанги рефлектора (рис. 1) представляет собой сплошную цилиндрическую трубу диаметром 200 мм, выполненную из высокомодульного углепластика со схемой армирования (±15°)*3,
