CC BY
38Время t, 2,5 мсУдел
а б
Рис. 2. Переходные процессы при изменении тока разряда в макете (а) и в модели (б) ИПТ. Кдт = 3,5 мВ / А
Структура стенда изображена на рис. 1. Стенд включает в себя: источник постоянного напряжения, нагрузочное устройство рекуперационного типа (НУРТ), электронные ключи (К1-К4), датчик тока (ДТ) и датчик напряжения (ДН), ПЭВМ, автоматизированный измерительный комплекс (АИК), источник бесперебойного питания (ИБП), устройство связи.
Заряд и разряд аккумуляторного элемента осуществляются от источника постоянного напряжения через электронные ключи. Стабилизация зарядного или разрядного тока или мощности осуществляется с помощью нагрузочного устройства рекуперационного типа по показаниям датчиков тока и напряжения. Наличие источника постоянного напряжения в цепи разряда аккумуляторного элемента позволяет не только производить разряд аккумулятора до малых напряжений, но и изменить полярность на его полюсах.
Основу стенда составляет импульсный преобразователь тока (ИПТ), содержащий источник постоянного напряжения, нагрузочное устройство рекупераци-онного типа, электронные ключи, датчик тока АЭ,
датчик напряжения АЭ и ПЭВМ, который должен обеспечивать следующие установочные характеристики:
1. Диапазон изменения тока заряда аккумулятора от 1 до 80 А (дискретность 0,1 А).
2. Диапазон изменения тока разряда в диапазоне от 1 до 160 А (дискретность 1 А).
3. Диапазон изменения временных интервалов от 1 с до нескольких часов с шагом не более 1 с, погрешность воспроизведения интервала - не более 1 %.
Были созданы натурный макет ИПТ и Р-8рюе модель ИПТ, отвечающие заданным установочным характеристикам. По результатам испытаний макета были уточнены параметры имитационной модели и проведены вычислительные эксперименты, подтвердившие адекватность модели. Один из результатов сравнительных экспериментов модели и макета показан на рис. 2.
© Лобанов Д. К., Федченко А. С., 2013
УДК 621.396.67
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИИ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ТРАНСФОРМИРУЕМОЙ АНТЕННЫ И ЕЕ НАВЕДЕНИЕ
М. Г. Матыленко, М. О. Дорофеев, Е. В. Бикеев, А. А. Алексеенко
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: mathylenko@iss-reshetnev.ru
Проанализированы требования к системе контроля геометрии крупногабаритной трансформируемой антенны, а также возможные варианты ее состава. Осуществлен выбор оптимального состава системы.
Ключевые слова: крупногабаритная трансформируемая антенна, система контроля геометрии антенны, точность поверхности рефлектора.
Системы управления, космическая навигация и связь
CONTROL SYSTEM OF LARGE-SIZED TRANSFORMED ANTENNA GEOMETRY
M. G. Mathylenko, M. O. Dorofeev, E. V. Bikeev, A. A. Alexeenko
JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: mathylenko@iss-reshetnev.ru
Requirements to the control system of large-sized transformed antenna geometry and possible variants of its structure are analysed. The choice of optimum structure of the system is realised.
Keywords: large-sized transformed antenna, antenna geometry control system, reflector surface accuracy.
Оценка современного состояния космической отрасли показывает перспективность развития широкополосной связи, что непосредственно связано с необходимостью создания космических аппаратов (КА), имеющих в своем составе крупногабаритные трансформируемые антенны (КТА) с рефлектором большого размера (диаметром более 12 м) и глобальной зоной покрытия. На сегодняшний день ведутся отечественные и зарубежные исследования, направленные на разработку подобных КА.
Ввиду больших габаритов КТА затруднена отработка их в наземных условиях: отработка облучателя, штанги рефлектора и самого рефлектора выполняется раздельно, что приводит к большим погрешностям взаиморасположения облучателя и рефлектора, а это в свою очередь - к погрешностям наведения, деформации главного луча и уменьшению коэффициента усиления КТА.
Для отработки раскрытия рефлектора в наземных условиях с контролем точности его радиоотражающей поверхности после раскрытия требуется сложнейшая система обезвешивания, которая по сложности конструкции и ее стоимости не уступает самому рефлектору, поэтому экспериментальная отработка вопросов точности его радиоотражающей поверхности в полном объеме нецелесообразна.
Кроме того, использование КТА в составе КА при его классической компоновке приводит к существенной несимметрии конструкции КА, при этом чем больше КТА, тем больше несимметрия. Большая площадь радиоотражающей поверхности рефлектора приводит к появлению больших возмущающих моментов от сил солнечного давления из-за несимметрии к появлению гравитационного момента, что в свою очередь затрудняет или делает невозможным управление КА с обеспечением срока активного существования 15 лет. Например, для КА с КТА, имеющим в своем составе рефлектор диаметром 48 метров, требуется компенсация кинетического момента от сил солнечного давления в 1300 Н • м • с .
Для обеспечения требований к точности геометрии КТА и ее наведению в заданное положение при штатной эксплуатации необходима прецизионная система контроля геометрии антенны (СКГА). СКГА должна обеспечивать заданную точность профиля отражающей поверхности рефлектора КТА относительно его теоретического профиля, а также точность его позиционирования относительно облучателя. Учитывая задачи, возложенные на СКГА, необходимо определить основные подходы и принципы построения подобной системы, а также проработать варианты ее компоновок.
По выполнении задач СКГА можно условно разделить на подсистему измерения и подсистему управления.
Подсистема измерения должна иметь в своем составе:
- прибор, работающий по принципу 3Б-камер и позволяющий определять пространственные координаты некоторого количества контрольных точек (КТ) с заданной точностью, а также осуществлять визуальный контроль на этапе раскрытия рефлектора;
- контрольные элементы на основе световозвра-щающих пленок;
- алгоритмы определения пространственного положения и формы рефлектора.
Подсистема управления должна иметь в своем составе:
- устройство регулировки положения рефлектора;
- устройства поднастройки формы рефлектора;
- алгоритмы управления положением и формой рефлектора.
В рамках данной работы рассмотрены несколько вариантов состава СКГА. Проведенный сравнительный анализ массово-габаритных характеристик и потребления этих вариантов, а также анализ погрешностей отклонения положения рефлектора позволил выявить оптимальный вариант состава системы.
Библиографические ссылки
1. Патент W02011089198. Шестистержневая конструкция (патентообладатель - SCHWAB MARTIN, Германия).
2. Патент РФ RU2370864. Зонтичная антенна космического аппарата / В. И. Халиманович, А. И. Величко, Г. В. Шипилов, А. В. Романенко и др. 2008.
3. Патент РФ RU2418346. Зонтичная антенна космического аппарата / Н. А. Тестоедов, В. И. Халиманович, А. И. Величко, А. В. Леканов, Г. В. Шипилов и др. 2009.
4. Выбор приборного состава системы определения геометрии крупногабаритной трансформируемой антенны / Г. П. Титов, М. Г. Матыленко, Е. В. Бикеев, М. О. Дорофеев // Решетневские чтения: материалы XV Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Ре-шетнева (10-12 ноября 2011, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. С. 98-99.
5. Исследование влияния упругих колебаний крупногабаритных элементов конструкции космического аппарата на искажение геометрических характеристик рефлектора / В. А. Бушинский, О. П. Клишев, А. И. Матырев // Космонавтика и ракетостр. 2007. № 2. С. 102-108.
6. Задача компьютерного моделирования при создании крупногабаритных трансформируемых рефлекторов / С. В. Пономарев, В. И. Халиманович // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики : материалы 5 Всерос. науч. конф., Томск, 3-5 окт., 2006. С. 38-42.
References
1. Patent W02011089198 «Six-rod construction» (Assignee - SCHWAB MARTIN, Germany).
2. Patent of Russian Federation RU2370864 «Umbrella-type antenna of the space vehicle» / V. I. Halimanovich, A. I. Velichko, G. V. Shipilov, A. V. Romanenko, etc., 2008.
3. Patent of Russian Federation RU2418346 «Umbrella-type antenna of the space vehicle» / N. A. Testoedov, V. I. Halimanovich, A. I. Velichko, A. V. Lekanov, G. V. Shipilov etc., 2009.
4. Selection of instrument structure of the large-sized transformed antenna geometry definition system / G. P. Titov, M. G. Mathylenko, E. V. Bikeev, M. O. Doro-
feev // Reshetnevsky readings: materials of XV Mezhdunar. scientific conference, devoted Memories gener. the designer rocket.-spac. systems acad. M. F. Reshetneva (on November, 10-12th 2011, Krasnoyarsk): in 2 unit // under gen. edit. JU.JU.Loginov; SybGAU. Krasnoyarsk, 2011, p. 98-99.
5. Oscillations elastic influence research of large-sized construction elements of the space vehicle on distortion of reflector geometrical performances // V. А. Bushinsky, O. P. Klishev, A. I. Matyrev // Astronaut. and rocket. 2007. № 2, p. 102-108.
6. Problem of computer modeling at creation of large-sized transformed reflectors / S. V. Ponomarev, V. I. Hali-manovich // Fundamental and application problems of modern mechanics : materials 5 All-Russia scientific conferences, Tomsk, 3-5 october, 2006. p. 38-42.
© Матыленко М. Г., Дорофеев М. О., Бикеев Е. В., Алексеенко А. А., 2013
УДК 621.311.69
ИМИТАТОР ЗАРЯДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Е. А. Мизрах, М. Н. Волочаев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-mail: volochaev91@mail.ru
Разработана и исследована P-Spice модель устройства, имитирующего зарядные характеристики Li-ion аккумуляторной батареи. Имитатор предназначен для испытаний систем электропитания космических аппаратов в наземных условиях.
Ключевые слова: системы электропитания, имитатор, аккумуляторная батарея, зарядные характеристики, моделирование.
ACCUMULATOR BATTERYCHARGER CHARACTERISTIC IMITATOR FOR POWER SUPPLY SYSTEMS OF SPACECRAFT TESTING
E. A. Mizrah, M. N. Volochaev
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. Е-mail: volochaev91@mail.ru
The P-Spice model of the device that simulates the charging descriptions of Li-ion battery was developed and analyzed. The imitator is destined to testing power supply systems of spacecrafts in earth-based conditions.
Keywords: power supply systems, imitator, accumulator battery, charger characteristic, modeling.
Для наземных испытаний систем электропитания (СЭП) широко используются имитаторы аккумуляторных батарей (АБ). Основными недостатками известных имитаторов АБ являются: а) недостаточная точность воспроизведения зарядных и разрядных характеристик Li-ion АБ; б) отсутствие имитации динамических характеристик (полного внутреннего сопротивления) АБ, что снижает качество проводимых электрических испытаний СЭП.
В работе исследованы статические и динамические характеристики имитатора зарядных характери-
стик АБ (рис. 1) с помощью пакета схемотехнического моделирования Мюго-САР.
В составе СЭП ЗУ обеспечивает заряд АБ постоянным током. НРЭ, УН1 и ДН образуют контур стабилизации напряжения иАБ. Воспроизведение зарядных характеристик (зависимости напряжения иАБот емкости С) обеспечивается с помощью функциональной обратной связи, содержащей ДТ, ИНТ, УН2 и ФП.
Для исследования статических и динамических характеристик АБ в режиме заряда разработана в сре-
