Стенд измерения моментов исполнительных органов системы ориентации и стабилизации космического аппарата Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Преимуществом таких компактных источников также является их способность подстраиваться под любые размеры и формы испытуемого изделия, что приведет к рациональному использованию термобарокамеры и её ресурсов.

Компактные трансформируемые источники теплового излучения позволят увеличить размеры светового пятна и, как следствие, размеры рабочего поля. Появится возможность использования имитаторов Солнца в камерах, не имеющих специально встроенных мест для ИСИ.

При создании компактных источников солнечного излучения предстоит решить две главные задачи:

1) выбрать материалы, наиболее удовлетворяющие соотношению «условия использования-выходные характеристики»;

2) выбрать систему охлаждения активных элементов внутри термобарокамеры и определить ее оптимальную конструкцию, применительно к испытательным стендам.

Надежность космического аппарата и его составных частей зависит от качества наземной экспериментальной отработки, а значит, и от точности имитации внешних тепловых условий, которым КА будет подвержен в процессе своей эксплуатации. Развитие стендов наземной отработки, в том числе и в области имитации солнечного излучения, является актуальной задачей по повышению качества НЭО СТР и КА в целом.

Библиографические ссылки

1. Андрейчук О. Б., Малахов Н. Н. Тепловые испытания космических аппаратов. М. : Машиностроение, 1982. 107 с.

2. Тепловакуумные испытания космического аппарата: опыт создания имитатора солнечного излучения

на основе современных газоразрядных ламп высокого давления / С. А. Крат, А. А. Филатов, В. В. Христич // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2010. № 2 (28). С. 73.

3. Козелкин В. В., Денисов Ю. Н. Имитация космического излучения. М., 1966. 35 с.

4. Крат С., Христич В., Шаров А., Шляхтин М., Филатов А. Крупногабаритные имитаторы солнечного излучения для тепловакуумных испытаний негерметичных космических аппаратов // Фотоника. 2014. Вып. 2. С. 12-19.

5. Крат С. А., Филатов А. А., Христич В. В. Схема суммирования световых потоков от набора газоразрядных ламп для имитатора солнечного излучения / Оптический журнал. 2011. № 11. С. 66-72.

References

1. Andreychuk O. B., Malakhov N. N. Thermal testing of space vehicles. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1982. 107 p.

2. Krat S. A., Filatov A. A., Khristich V. V.,. Spacecraft thermal vacuum testing: an experience of creation of sunlignt simulator based on the high -pressure gas - discharge lamps. Vestnik SibGAU. Krasnoyarsk, 2010, no. 2, p. 73. (In Russ.)

3. Kozelkin V. V.., Denisov Y. N. Simulation of space radiation. Moscow, Ed. - edition., 1966. 35 p.

4. Krat S., Khristich V., Sharov A., Shlyakhtin M., Filatov A. [Large solar radiation simulators for thermal vacuum tests on non-container spacecraft]. Fotonika Publ., 2014, vol. 2, p. 12-19. (In Russ.)

5. S. A. Krat, V. V. Khristich, A. A. Filatov. Setup for summing the light fluxes from a set of gas-discharge lamps for a solar - radiation simulator, Journal of Optical Technology, 2011, vol. 78, Issue 11, p. 66-72. (In Russ.)

© Асланян Р. О., Марченко И. А., 2015

УДК 629.7.054

СТЕНД ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

А. В. Бисеров, М. В. Милованов, В. В. Михайлов*, М. А. Павленко, С. С. Щесняк

ОАО «Научный центр прикладной электродинамики» Российская Федерация, 190103, г. Санкт-Петербург, Рижский просп., 26

*Е-таЛ: [email protected]

Предложена конструкция стенда для измерения крутящих моментов электродвигателей-маховиков системы ориентации и стабилизации космического аппарата. Стенд введен в эксплуатацию. Проанализированы полученные характеристики и результаты ввода в эксплуатацию стенда.

Ключевые слова: двигатель-маховик, измерение момента.

Решетнеескцие чтения. 2015

BENCH FOR TORQUE MEASURMENTS OF EXECUTIVE DRIVES OF ATTITUDE CONTROL SYSTEM OF SPACECRAFT

A. V. Biserov, M. V. Milovanov, V. V. Mikhailov*, M. A. Pavlenko, S. S. Shesnyak

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

The paper reviews bench design for torque measurements of reaction-flywheel of spacecraft reaction control system. The bench has been commissioned and the analysis of its work after the commissioning is given.

Keywords: reaction-flywheel, torque measurement.

Измерение фактического крутящего момента электродвигателя-маховика (ДМ) - одна из задач при создании комплекса, моделирующего систему ориентации и стабилизации космического аппарата. Известна схема стенда для исследования характеристик и режимов работы двигателя-маховика, в составе которого имеется моментный электродвигатель, используемый в качестве датчика момента, высокоточный датчик угла, образующий обратную связь по положению для ротора электродвигателя, система управления составляющими стенда [1; 2]. Искомый момент определяется путем обработки изменений тока, протекающего в двигателе, в зависимости от угла поворота его ротора в процессе создания двигателем момента, компенсирующего измеряемый момент.

Было предложено создать стенд более простой конструкции.

Основное требование к устройству, измеряющему развиваемый ДМ крутящий момент, - высокая точность измерений, в том числе очень малых значений момента. Диапазон измерений составляет ±0,50 Нм, при этом погрешности:

- не более 10-4 Нм в диапазоне ±2-10-2 Нм;

- не более 0,5 % от измеряемой величины в диапазоне от 0,02 до 0,50 Нм.

Чрезвычайно жесткие требования к точности измерений потребовали создания такого устройства, в котором силы трения и упругие моменты, влияющие на точность измерений, были бы минимальными.

Схема устройства измерения моментов (УИМ) показана на рис. 1. Она содержит платформу (1), на которой устанавливается ДМ (2), подвес платформы в виде трех лент (3), датчик измерения момента (4), соединенный с платформой через сильфонную муфту. Ленты подвеса и датчик измерения момента закреплены на общей раме, на рис. 1 не показанной.

Поскольку упругие моменты сопротивления, возникающие в лентах при повороте платформы в процессе измерений, вносят соответствующие погрешности в результаты измерений, в состав УИМ введен механизм компенсации в виде трех пружин (5), создающих при развороте платформы крутящий момент, совпадающий по направлению действия с направлением разворота платформы.

К ДМ подведены кабели управления и питания, которые закреплены на платформе таким образом, чтобы сопротивление их изгибу при повороте платформы было бы минимальным.

Стенд измерения моментов (СИМ) состоит из четырех УИМ, позволяющих производить одновременно измерения моментов, создаваемых четырьмя ДМ, и системы управления и вычисления (СУВ), которая принимает и обрабатывает данные, получаемые от четырех датчиков измерения момента (рис. 2).

В процессе отработки схемы стенда и испытаний его при вводе в эксплуатацию были получены результаты, подтверждающие в целом правильность выбранной схемы и работоспособность устройства.

На рис. 3 приведены графики изменения момента, развиваемого ДМ, установленным на одно из УИМ. Наблюдается хорошее совпадение измеренного момента и момента, определяемого системой управления ДМ, получаемого обработкой данных об ускорении маховика и его инерционных характеристиках.

УИМ 3

СУВ

уим ь

Рис. 2. Схема СИМ

Вместе с тем было обнаружено заметное влияние на результаты измерений температуры воздуха в помещении и, в особенности, наличие ее градиента в пределах объема, занимаемого стендом. Это обстоятельство диктует довольно высокие требования к температурному режиму в помещении, в котором проводятся измерения на установленном в нем стенде. С целью снижения указанных требований предпо-

лагается дооснащение СИМ температурными датчиками, которые после соответствующей градуировки датчика изменения момента позволят расширить диапазон допустимых температур в помещении, где проводятся измерения, без потери точности измерений.

Библиографические ссылки

1. Синицкий Д. Е., Мурыгин А. В. Динамический стенд для исследования характеристик и режимов работы двигателя-маховика системы ориентации и стабилизации // Вестник СибГАУ. 2013. № 1(47). С. 82-86.

2. Гормаков А. Н., Михеев А. П. Электромеханический модуль измерителя моментов гиродинов // Известия Томского политехн. ун-та. 2005. Т. 308, № 4. С. 139-142.

References

1. Sinitskiy D. E., Murygin A. V. [Dynamical workbench for signature analysis and operating conditions of flywheel engine group of pointing and attitude control systems of spacecrafts]. Vestnik SibGAU. 2013, № 1(47), p. 82-86.

2. Gormakov A. N., Miheev A. P. [Electromechanical module of torque measurement bench for control moment gyroscopes]. Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo universiteta. 2005. Vol. 308, № 4. p.139-142.

Момент с системы управления ДМ

0.1

№ <Wy

I

14:26:24 14:26:41 14:26:59 14:27:16 14:27:33 Время

Рис. 3. Графики моментов, полученные при работе ДМ на СИМ

© Бисеров А. В., Милованов М. В., Михайлов В. В., Павленко М. А., Щесняк С. С., 2015

УДК 621.454.034

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА МЕТАН-КИСЛОРОД В ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

А. Ю. Васянина, А. А. Тонких, Д. А. Савчин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрены дальнейшие перспективы использования топливной пары метан-кислород, основанные на ранее проведенных огневых испытаниях (ОИ) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Ключевые слова: топливная пара, сжиженный природный газ, огневые испытания, жидкий кислород, РН.