CC BY
15Крупногабаритные трансформируемые конструкции космическихаппаратов
тического режима сканирования не может быть обработан в полном объеме.
Исходя из вышеперечисленных недостатков радиографического и акустических методов, предлагается использовать метод оптического неразрушающего контроля непроклея. Метод основан на анализе взаимодействия оптического лазерного излучения с объектом контроля.
При оптическом методе с вакуумным мешком (рис. 1) сотопанель сканируется лазером в нормальных условиях и в вакууме, затем проводится наложение и сравнение результатов анализа.
Сканирующий лазер Вакуумный
' ..U4,
, Персональный компьютер
Сотопанель
При оптическом методе с опорным лазером (рис. 2) сотопанель сканируется опорным и сканирующим лазером, затем проводится сравнительный анализ результатов.
Персональный компьютер
м-
Рис. 1
Опорный лазер
Рис. 2
Недостатками данного метода являются высокая стоимость и энергоемкость. Структурная схема оптических приборов контроля содержит осветитель, приемник излучения, устройство механического сканирования объекта и блок обработки сигналов и управления (ПЭВМ, микропроцессор).
V. V. Dvirnyi, V. P. Vashkevich JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
QUALITY ASSURANCE PERFECTION OF NON-GLUED ITEMS
The comparative analysis of various methods of non-destroying quality assurance is conducted.
© ^BHPHHH B. B., BamKeBHH B. n., 2009
УДК 539.3:621.396.67
А. С. Евдокимов, С. В. Пономарев, Ю. И. Буянов
Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета, Россия, Томск
А. В. Романенко, Д. Б. Усманов, Г. В. Шипилов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
СВЯЗАННЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ РЕФЛЕКТОРОВ
Рассматривается вариант комплексной методики компьютерного моделирования трансформируемых рефлекторов космического аппарата, позволяющий достичь лучших характеристик антенны.
Моделирование трансформируемых рефлекторов является важным и актуальным направлением по разработке и созданию систем спутниковой связи, зондированию поверхности Земли, так как экспериментальная отработка подобных конструкций требует больших материальных и времен-
ных затрат. Разработка конструкций, позволяющих улучшить качество коммуникации, является одной из главных целей в области космических программ по созданию систем спутниковой связи.
В работе М. В. Гряника и В. И. Ломана была рассмотрена классификация развертываемых ан-
Решетневские чтения
тенн и вопросы расчета характеристик излучения зеркальных антенн зонтичного типа [1]. В диссертации Г. Тиберта рассматривались разрабатываемые варианты конструкции крупногабаритных космических рефлекторов [2]. Методы моделирования напряженно-деформированного состояния мембранных конструкции, в том числе и рефлекторов ободного и зонтичного типов, были исследованы в [3; 4] соответственно. Вопросам моделирования отдельных аспектов конструкции крупногабаритных рефлекторов посвящены многие современные зарубежные публикации [5-7]. Очень мало авторов рассматривают комплексный механический и электродинамический анализы. Поэтому в настоящее время является актуальным создание одного из вариантов комплексной методики компьютерного моделирования трансформируемых рефлекторов космического аппарата (КА).
Использование трикотажного металлического сетеполотна для отражающей поверхности трансформируемых космических антенн позволяет получить улучшенные удельные массовые характеристики для больших габаритов конструкций рефлекторов. Однако при этом появляется зависимость коэффициента отражения от напряженного состояния сетеполотна. Таким образом, возникает необходимость совместного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) и радиотехнических характеристик рефлектора.
Основой современного проектирования конструкций является компьютерное моделирование. Задача о НДС подобных вантово-оболочечных конструкций - это существенно нелинейная математическая задача. Методика ее решения разработана на основе конечно-элементного подхода и позволяет прогнозировать напряженно-деформированное состояние рефлектора на различных этапах эксплуатации КА. Решение проводилось шаговым способом методом конечных элементов [8], реализованным в программном комплексе АКБУБ. Полученная равновесная форма отражающей поверхности рефлектора использована для расчетов методом моментов диаграмм
направленности космического рефлектора. Расчет проводился c помощью программ электромагнитного моделирования FEKO и GRASP [9].
На основе подходов механики деформируемого твердого тела и радиофизики реализован вариант комплексной методики компьютерного моделирования перспективных трансформируемых космических рефлекторов, позволяющий более точно учитывать форму и напряженность отражающей сетчатой поверхности, а также сократить объем экспериментальных работ при создании оптимальных конструкций рефлекторов.
Библиографический список
1. Гряник, М. В. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа / М. В. Гряник, В. И. Ломан. М. : Радио и связь, 1987.
2. Tibert, G. A. Deployable Tensegrity Structures for Space Applications : PhD thesis / G. A. Tibert. Stockholm, 2002.
3. Усманов, Д. Б. Моделирование напряженно-деформированного состояния крупногабаритного трансформируемого рефлектора : дис. ... канд. физико-математ. наук / Д. Б. Усманов. Томск, 2006.
4. Бутов, В. Г. Моделирование температурных деформаций рефлекторов космических аппаратов / В. Г. Бутов, С. В. Пономарев, В. А. Солоненко, А. А. Ящук // Физика : прил. 2004. № 10. С. 10-18.
5. Миура, К. Конструирование антенны с растянутой фермой / К. Миура, Я. Миязаки // Аэрокосмическая техника. 1991. № 1. С. 61-69.
6. Agrawal, P. K. Preliminary design of large reflectors with flat facets / P. K. Agrawal, M. S. Anderson, M. F. Card // IEEE Transactions on Antennas and Propagation AP-29. 1981. № 4. P. 688-694.
7. Lai, C.-Y. Analysis and design of a deployable membrane reflector : PhD thesis / C.-Y. Lai ; University of Cambridge. USA, 2001.
8. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич ; под ред. Б. Е. Победри. М. : Мир, 1975.
9. Pontoppidan, K. GRASP: Technical description / K. Pontoppidan. Ticra, 2005.
A. S. Evdokimov, S. V. Ponomarev, Yu. I. Buyanov Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University, Russia, Tomsk
A. V. Romanenko, D. B. Usmanov, G. V. Shipilov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THE CONNECTED MECHANIC AND ELECTRODYNAMIC ANALYSIS OF TRANSFORMED SPACE REFLECTORS
The variant of a complex technique of computer modelling of the transformed spacecraft reflectors, allowing to reach the best antenna characteristics, is considered.
© Евдокимов А. С., Пономарев С. В., Буянов Ю. И., Романенко А. В., Усманов Д. Б., Шипилов Г. В., 2009
