Система адаптации панелей зеркала космического телескопа Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

УДК 62.231

СИСТЕМА АДАПТАЦИИ ПАНЕЛЕЙ ЗЕРКАЛА КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА

В. Г. Гиммельман, Я. Ю. Федоров*, С. С. Щесняк

ОАО «Научный центр прикладной электродинамики» Российская Федерация, 190103, г. Санкт-Петербург, Рижский просп., 26 *E-mail: [email protected]

Описана механическая часть системы адаптации панелей зеркала космического телескопа.

Ключевые слова: система адаптации, рефлектор.

ADAPTATION SYSTEM FOR SPACE TELESCOPE SURFACE BOARDS

V. G. Gimmelman, I. I. Fedorov*, S. S. Shchesniak

JSC "Scientific center of applied electrodynamics" 26, Rizhskiy Av., Saint-Petersburg, 190103, Russian Federation *E-mail: [email protected]

The paper describes mechanical part of the adaptation system for space telescope surface boards.

Keywords: adaptation system, reflector.

Космическая обсерватория «Миллиметрон» (проект «Спектр-М») (рис. 1) с 10-метровым космическим телескопом предназначена для исследования объектов Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах спектра электромагнитного излучения. Высокая чувствительность телескопа космической обсерватории достигается за счет большой собирающей площади его главного зеркала и глубокого охлаждения зеркальной системы телескопа с приемной аппаратурой [1].

Одним из основных параметров главного зеркала является отклонение формы его отражающей поверхности от теоретического профиля в эксплуатационном состоянии телескопа. Отклонение формы отражаю-

щей поверхности зеркала определяется погрешностью изготовления и сборки составляющих элементов, а также температурными деформациями.

Главное зеркало включает в себя 24 раскрывающихся лепестка, каждый из которых состоит из трёх адаптируемых панелей.

В конструкции рефлектора предусмотрена система адаптации (СА), которая должна обеспечивать перемещение каждой панели с целью компенсации указанных выше отклонений.

Каждая из адаптируемых панелей установлена на три линейных актуатора, размещённых на силовом каркасе рефлектора (рис. 2), образующих равнобедренный треугольник (рис. 3).

Рис. 1. Концепция обсерватории «Миллиметрон»

крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов

Одной из наиболее важных задач, которая должна быть решена при конструировании механизма перемещения панелей, является создание безлюфтового шарнира, соединяющего адаптируемую панель с каркасом. В связи с этим предлагается использовать схему с шарниром, работа которого основана на упругих свойствах материала. Эти шарниры размещаются в свободном пространстве между адаптируемыми панелями зеркала космического телескопа и силовым каркасом рефлектора и связывают их между собой.

Рис. 3. Расположение элементов СА в пределах адаптируемой панели

Упругие шарниры, представляют собой L-образные пластины из титанового сплава, согнутые под прямым углом (рис. 4). Одним концом пластины закрепляются на силовом каркасе, другим концом -через регулируемые кронштейны на адаптируемых панелях. Пластины в пределах каждой панели располагаются в вершинах равнобедренного треугольника таким образом, что вертикальные части пластин перпендикулярны соответствующим биссектрисам углов треугольника.

К нижней стороне полусферы силового каркаса через фланец крепится актуатор, который перемещает шток, проходящий через эту полусферу и контактирующий с L-образной пластиной. В составе механизма системы адаптации рефлектора могут быть использованы актуаторы (рис. 5) производства голландской фирмы Janssen precision engineering или актуато-

ры немецкой фирмы АНосиЬе, способные работать при температуре до -269 °С в условиях вакуума.

Рис. 4. Исполнительные элементы СА

Чш ж

Рис. 5. Актуаторы, работающие в криогенных температурах

При поступлении команды актуатор перемещает шток вверх вдоль своей оси, воздействуя на L-образную упругую пластину. L-образная пластина, в свою очередь, изгибается, перемещая панель в заданное положение. При этом две другие L-образные пластины участвуют в изменении положения адаптируемой панели.

При перемещении штока актуатора в обратном направлении упругая пластина стремится вернуться в начальное положение, находясь в постоянном контакте со штоком актуатора.

При возникновении ситуаций, когда по каким-то причинам панель не возвращается обратно, предусмотрена обратная связь панели со штоком актуатора

Решетневс^ие чтения. 2016

в виде упора (рис. 6), который участвует в перемещении панели в начальное положение только в этих случаях.

Рис. 6. Обратная связь L-образной пластины со штоком

Предложенная схема при массе 550 г для каждой адаптируемой панели выполняет все поставленные требования. При этом сохраняется высокая жёсткость соединения адаптируемой панели с силовым каркасом, о чём свидетельствуют расчеты трёх первых частот собственных колебаний промежуточной панели

лепестка, установленного на гибкие L-образные пластины (см. таблицу).

Частота собственных колебаний промежуточной панели лепестка

Номер формы собственных колебаний Частота собственных колебаний, Гц

1 15,808

2 16,769

3 91,369

Библиографическая ссылка

1. URL: http://millimetron.ru/ (Дата обращения: 2.11.2015).

Reference

1. URL: http://millimetron.ru/ (Дата обращения: 2.11.2015).

© Гиммельман В. Г., Федоров Я. Ю., Щесняк С. С., 2016

УДК 629.76/78.001.63

ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ АНТЕНН С КРУПНОГАБАРИТНЫМИ РЕФЛЕКТОРАМИ В ПО ANSYS

Н. Н. Голдобин1, А. С. Евдокимов2

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected], [email protected]

Рассмотрены некоторые особенности создания конечно-элементных моделей в программном комплексе ANSYS Mechanical APDL. При разработке многокомпонентной модели антенны космического аппарата с крупногабаритным рефлектором могут возникнуть проблемы в процессе объединения отдельных частей модели в общую модель. Авторы провели анализ возможных конфликтов при объединении моделей, а также разработали способы их устранения.

Ключевые слова: антенна космического аппарата, рефлектор, конечно-элементная модель, ANSYS, APDL.

SOME FEATURES OF MULTICOMPONENT MODELS TO CREATE ANTENNAS WITH LARGE REFLECTORS IN ANSYS

N. N. Goldobin1, A. S. Evdokimov2

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected]

The authors consider some features of final element models to create in the program complex ANSYS Mechanical APDL. When developing a multicomponent model of spacecraft antenna with a large reflector there can be problems while integrating separate parts in the general model. The authors analyse the possible conflicts at model integration and also develop techniques of their elimination.

Keywords: an antenna of a spacecraft, a reflector, final element model, ANSYS, APDL.

Конструкции антенн с крупногабаритными трансформируемыми рефлекторами, применяемые в составе космических аппаратов (КА) связи производства АО «Информационные спутниковые системы» имени

академика М.Ф. Решетнева», являются весьма сложными техническими устройствами. Как правило, эти конструкции состоят из нескольких сотен деталей и узлов (сборочных единиц).