CC BY
17Решетневские чтения
Текущее значение коэффициента Ast ТРП в составе ДК при освещении его ЭМИ Солнца (Is) рассчитывается из выражения (при условии стационарности температур диска с ТРП и корпуса ДК):
As, = - Qn , (1)
IsFd cos(j)
где Ast - текущее значение коэффициента As ТРП; Еп -коэффициент излучения ТРП; Та - температура диска 4 с ТРП ДК, К; Qn - расчетные тепловые потери между диском с ТРП и элементами конструкции ДК.
Увеличение коэффициента As ТРП вычисляется по формуле
Ms, = As, - Aso, (2)
где As0 - начальное значение коэффициента As ТРП; AAst - текущее значение изменения коэффициента As ТРП.
Тепловые потери Qn рассчитываются по выражению
Qп = С(Тк - Та), (3)
где Тк - температура корпуса ДК, К; C - коэффициент тепловой проводимости между диском с ТРП и кор-
пусом датчика, Вт/К (коэффициент С определяется для каждого датчика перед установкой его на КА в лабораторных условиях, имитирующих ЭМИ Солнца и холодное космическое окружение).
Увеличение коэффициента As ТРП (ЛAst) под воздействием ПФКП описывается следующей математической моделью:
ЛAs, = А (1 - е^) , (4)
где а, в и А - параметры математической модели, описывающей динамику увеличения As ТРП; т - эквивалентные солнечные сутки.
В настоящее время на геостационарной и средне-высотных круговых орбитах проводятся натурные испытания основных типов ТРП и перспективных многофункциональных ТРП производства ОАО «Информационные спутниковые системы». В результате данных экспериментов по модели 4 прогнозируется величина ДAs ТРП для проектирования радиационных поверхностей СТР КА нового поколения разработки ОАО «ИСС».
M. M. Polevshikov, I. V. Yevkin, A. B. Kuznetsov, S. G. Antonov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
PHYSICOMATHEMATICAL MODELING OF ABSORPTANCE AUGMENTATION OF THERMAL CONTROL COATINGS IN FULL-SCALE CONDITIONS
The calorimetric sensor (CS) used for full-scale tests of thermal control coatings (TCC) is presented. The physico-mathematical modeling of solar radiation absorptance (As) augmentation of TCC procedure is presented.
© Полевщиков М. М., Евкин И. В., Кузнецов А. Б., Антонов С. Г., 2010
УДК 629.76/.78.001.63
О. П. Прудников, С. В. Тюлевин, Д. В. Назаров, А. В. Ливочкин
Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», Россия, Самара
СЕЛЕКТИВНАЯ СБОРКА ВОЛНОВЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИВОДОВ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Предлагается методика селективной сборки волновых зубчатых передач приводов солнечных батарей, использующая пять критериев для оценки геометрии и взаимной сопрягаемости элементов передачи. Описаны эти критерии, их расчет и результаты практического использования.
В силу известных своих достоинств [1] волновые зубчатые передачи (ВЗП) нашли широкое применение в космической технике. Однако они имеют и существенные недостатки [1], два из которых - это необходимость высокой точности изготовления составных элементов и сборки ВЗП. При малом модуле (0,2-0,4), когда высота зубьев составляет всего 0,5-0,7 мм, отклонения геометрии в 10-20 мкм могут привести к повышенному износу зубьев, интерференции и, в конечном счете, к снижению ресурса и надежности передачи. Напрашивается вполне логичный выход: изготавливать детали с нужной точностью и обеспечи-
вать высокое качество сборки. Но это совсем непросто выполнить практически.
Во-первых, существующая технология и применяемое оборудование порой не могут обеспечить необходимую точность изготовления деталей.
Во-вторых, в конструкторской документации не указываются, или недостаточно полно указываются, поля допусков наиболее важных геометрических параметров составных элементов передачи.
В-третьих, рекомендуемые ГОСТом [2] методы контроля мелкомодульных зубчатых колес весьма трудоемки, носят косвенный характер и требуют до-
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических.аппаратов
полнительных приспособлений. Например, диаметр делительной окружности зубчатого колеса измерить нельзя, так как у изготовленной детали его просто нет. Существует диаметр по вершинам зубьев и диаметр по впадинам. Коэффициент смещения исходного контура также физически не существует.
В-четвертых, нет критериев, которыми необходимо руководствоваться при сборке ВЗП, и которые в какой-то степени гарантируют взаимную совместимость элементов передачи и ее работоспособность.
Анализ литературных источников показал, что работ, посвященных анализу технологической устойчивости ВЗП (т. е. определению возможных границ значений геометрических параметров составных элементов, при которых передача сохраняет работоспособность и обеспечиваются ее характеристики) практически нет. Поэтому для практического использования при оценке геометрии зацепления и комплектации ВЗП приводов солнечных батарей (СБ) космического аппарата (КА) было предложено пять критериев: расчетные (коэффициент зацепления и зазор по малой полуоси) и технологические (посадка кулачка и гибкого колеса, соотношения высот зубьев, качество изготовления - «гладкость» кулачка).
1. Коэффициент зацепления, рекомендуемое численное значение которого КЗ = 0,5-0,7 рассчитывается по формуле
KЗ = (-ЖК Рсб.шах VНЖК.
Расчетный радиус-вектор сборки имеет вид
Рсб.шах = Pk max + Wrn + ^ГК
или
Рсб.шах _ pKшах + (-ГПнар — -ГПвн )/2 + (-ГКнар — -ГКвн }/2 .
2. Зазор 5 по малой полуоси сборки между зубьями гибкого колеса (ГК) и зубьями жесткого колеса (ЖК) рассчитывается следующим образом:
5 = -ЖК —рсб.шт
или
5 = -ЖК — [рКmin + (-гпнар — -гпвн )/2 + (-„нар — -гКвн V2]
Рекомендуемое численное значение 5 = 0,3-0,4 мм.
3. Соотношение периметров (или эквивалентных диаметров) «кулачок - подшипник» и «подшипник -гибкое колесо».
Периметры этих элементов должны быть такими, чтобы была возможна их сборка. При этом не должно быть сильного натяга или проскальзывания между со-
прягаемыми парами. В общем случае периметры должны быть примерно равными или периметр поверхности внешней детали меньше периметра поверхности внутренней детали на 10-20 мкм:
ПК » ПГПвн; ПГПнар » ПГ
или
0 < Пгпвн - Пк > 20; 0 < Пгквн - Пщнар > 20.
4. Соотношение высот зубьев ГК и ЖК.
Для правильного зацепления необходимо равенство высот зубьев, т. е.
НГК » НЖК.
Если НГК > НЖК, то при работе вершины зубьев ГК будут снашиваться, а сами зубья - больше (чем при равенстве высот) изгибаться по впадинам при нагру-жении. И то, и другое уменьшает ресурс и нагрузочную способность.
Если НГК < Нжк, то при работе вершины зубьев ЖК будут упираться во впадины зубьев ГК и создавать разрывающие усилия в оболочке ГК. Кроме того, впадины зубьев ГК будут изнашиваться, что приведет к ослаблению оболочки ГК со всеми вытекающими последствиями.
5. Данный критерий характеризует «гладкость» рабочей поверхности кулачка.
Он представляет собой фигуру, которую образуют геометрические центры эллипсов, получаемых при аппроксимации рабочей поверхности кулачка.
Для обработки результатов измерений геометрических параметров ВЗП были разработаны специальные программы, а геометрия зацепления моделировалась на ПК. При необходимости были выполнены соответствующие доработки отдельных деталей.
Таким образом, была осуществлена комплектация и сборка ВЗП и приводов СБ. Успешная эксплуатация в составе КА более назначенного срока подтвердила правильность подхода при селективной сборке ВЗП.
В докладе приводятся иллюстративные материалы, расчетные формулы, таблицы расчетных и измеренных параметров, результаты компьютерного моделирования ВЗП.
Библиографические ссылки
1. Иванов М. Н. Волновые зубчатые передачи : учеб. пособие. М. : Высш. шк., 1981.
2. ГОСТ 10387-81 Приборы для измерения цилиндрических мелкомодульных зубчатых колес. М., 1981.
O. P. Prudnikov, S. V. Tyulevin, D. V. Nazarov, A. V. Livochkin FSUE State Research & Production Space Rocket Centre «TsSKB-Progress», Russia, Samara
THE SELECTIVE ASSEMBLY OF WAVE GEARS DRIVES OF SOLAR BATTERIES OF THE SPACE VEHICLE
The technique of selective assembly of wave gear drives of the solar batteries using five criteria for an estimation of geometry and mutual interface of elements of drive is offered. These criteria, their calculation and the results of their practical use are described.
© Прудников О. П., Тюлевин С. В., Назаров Д. В., Ливочкин А. В., 2010
