CC BY
906. Ananiev V. V. [Available heat exchanging capacity of seasonal cooling devices. Condenser.]. Мaterialy XVI Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskiechteniya" [Materials XVI Intern. Scientific. Conf. "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2012, p. 45-46. (In Russ.)
7. Kutateladze S. S. [Foundations of the theory of heat transfer]. Novosibirsk, Nauka Publ., Siberian Branch., 1970, 659 p.(In Russ.)
8. Bogdanov N. A., Buchko E. I. Gujgo etc. [Theoretical basis of Refrigeration. Part II. Heat and mass transfer.], S. N. Ed. E. I. Gujgo. Moscow, KolosPubl, 1994. 367 p. (In Russ.)
9. Idel'cik I. E. [Handbook of the hydraulic resistances. Ed. M. O. Stejnberg. 3 ed., revised. and extras.], Moscow, Mashinostroenie Publ., 1992, 672 p. (In Russ.)
10. Lojcanskij l. G., Lurie A.I. [Course of theoretical mechanics: in two volumes. T II, Dynamics], Moscow, NaukaPubl, 1983, 640 p. (In Russ.)
11. Matrosov A. V. [Maple 6. Solution of problems of higher mathematics and mechanics.], Spb., BHV Publ., Peterburg, 2001. (In Russ.)
12. Bogdanov S. N., Burtsev S. I., Ivanov O. P., KupriyanovaA.V. [Refrigeration. Air conditioning. Properties. Handbook.] Ed. S.N.Bogdanov., 4 ed., revised. andextras.,St. Petersburg, St. Petersburg GAHPT Publ., 1999. 320 p. (InRuss.)
13. Ulitin V. V. [Method of elementary volumes when modeling the freezing and thawing soils.] Actual problems ...: proceedings of the 9th scientific-technical conference., St. Petersburg, SPbGUNTiPT Publ., 2003. p. 4-9. (InRuss.)
© Ананьев В. В., 2015
УДК 629.78
ТРАНСФОРМИРУЕМАЯ ШТАНГА КРУПНОГАБАРИТНОГО РЕФЛЕКТОРА
Е. О. Андреева, А. Ф. Блинов, 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]
Представлена трансформируемая штанга, которая способна переместить крупногабаритный рефлектор в заданное положение относительно космического аппарата.
Ключевые слова: трансформируемая штанга, рефлектор, трансформируемая структура.
DEPLOYABLE MAST FOR OVERSIZED REFLECTOR
E. O. Andreeva, A. F. Blinov, V. G. Gimmelman, Y. Y. Fedorov*, S. S. Shchesniak
JSC "Scientific center of applied electrodynamics" 26, Rizhskiy Av., Saint-Petersburg, 190103, Russian Federation *E-mail: [email protected]
The research deals with deployable mast which can remove large reflector to requested point regarding to the spacecraft.
Keywords: transformable mast, reflector, deployable structure.
С развитием космической техники все чаще возникает потребность при развертывании систем в космосе обеспечить перемещение аппаратуры на значительное расстояние от космического аппарата (КА). В частности, при создании развертываемой в космосе антенной системы с рефлектором диаметром 48 м требуется обеспечить его удаление на 31 метр от космического аппарата, на котором располагается облучатель.
Эта задача должна решаться с помощью штанги, имеющей в сложенном состоянии габариты, позволяющие разместить ее на КА под обтекателем, а в развернутом - обеспечить необходимое отстояние от КА закрепленного на ее конце рефлектора (рис. 1).
Штанга состоит из трансформируемого каркаса, представляющего собой стержневую конструкцию, образующую в развернутом положении 32 секции, каждая в виде параллелепипеда с диагональными стержнями на боковых сторонах, привода развертывания трансформируемого каркаса, концевого и корневого механизмов, обеспечивающих необходимое угловое положение рефлектора относительно космического аппарата в процессе развертывания антенной системы и корпуса, объединяющего остальные элементы штанги.
Продольные стержни каждой секции имеют возможность складываться (рис. 2).
Решетнеескцие чтения. 2015
Рис. 1. Штанга в сложенном и развернутом положениях
Внутри стержней вмонтирован пружинный механизм с упорами, который работает совместно с приводом развертывания и обеспечивает устойчивость стержней в развернутом положении. Механизм прошел успешную апробацию в составе опытного образца трансформируемого космического рефлектора и защищен патентом [1].
Диагональные стержни обеспечивают крутильную жесткость штанги в развернутом положении. Они имеют телескопическую конструкцию и фиксируются в развернутом положении подпружиненными защелками конической формы (рис. 3).
Рис. 2. Продольный стержень секции в развернутом и сложенном положениях
Механизм развертывания (рис. 5) имеет 4 кинематические цепи, каждая из которых замыкается на общий мотор-редуктор и имеет на выходе звездочку, подхватывающую в процессе развертывания штанги каркас ячейки в зоне продольного стержня.
Рис. 5. Механизм развертывания штанги и схема его работы
Опытный образец штанги был изготовлен и прошел испытания, в том числе на развертывание (рис. 6), подтвердившие ее работоспособность, а также в целом соответствие ее характеристик требованиям ТЗ.
Рис. 3. Механизм фиксации диагональных стержней в развернутом положении
С целью выбора люфтов, образуемых зазорами в шарнирных узлах штанги, длина диагональных стержней в развернутом положении выбрана таким образом, чтобы в продольных стержнях каждой секции создавался преднатяг на их сжатие при развертывании штанги.
Трансформация стержней в процессе развертывания штанги показана на рис. 4.
Рис. 4. Процесс развертывания секции штанги
Рис. 6. Испытание опытного образца штанги
Вместе с тем проделанная работа позволила выявить ряд направлений совершенствования конструкции штанги, позволяющих в перспективе оптимизировать ее конструкцию по критериям масса - жесткость - температурные деформации:
- уменьшение габаритов шарнирного узла с пружинным механизмом, что позволит сократить массу и температурные деформации штанги;
- отработка технологии сборки складывающихся стержней, обеспечивающей их строгую прямолинейность после развертывания, что позволит исключить вероятность произвольного складывания штанги и появления «упругих» люфтов в ней при воздействии инерционных нагрузок на нее со стороны рефлектора;
- усовершенствовать конструкцию механизма развертывания, обеспечив равную жесткость всем 4-м его кинематическим цепям и предусмотрев воз-
можность управляющего воздействия со стороны механизма на обе половины складывающихся стержней в процессе развертывания штанги.
Проделанная в рамках ОКР «Рефлектор» работа показала перспективность выбранной схемы развертываемой космической штанги в сравнении ее характеристик с зарубежными образцами конструкций аналогичного назначения, в частности штанги ADAM фирмы Able Engineering [2], и ее конкурентоспособность.
Библиографические ссылки
1. Пат. 00112962 Российская федерация МПК8 F 16 C 11/04. Шарнирное соединение / Блинов А. Ф.,
Бондарев А. В., Гиммельман В. Г. и др. ; опубл. 10.02.2005.
2. Puig L., Barton A., Rando N. A review on large deployable structures for astrophysics missions, 2010.
References
1. Blinov A. F., Bondarev A. V., Gimmelman V. G. et al. Sharnirnoe soedinenie. Patent RF, no. 00112962, 2011.
2. Puig L., Barton A., Rando N. A review on large deployable structures for astrophysics missions, 2010.
© Андреева Е. О., Блинов А. Ф., Гиммельман В. Г., Федоров Я. Ю., Щесняк С. С., 2015
УДК 678.01:530
КОМПОЗИТЫ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ САМОРАЗВОРАЧИВАЮЩИХСЯ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В. Ф. Аристов, А. О. Чернышенко
ООО «Научно-исследовательский институт космических и авиационных материалов» Российская Федерация, 152025, Ярославская область, г. Переславль-Залесский, пл. Менделеева, 2р
E-mail: [email protected]
Показана возможность создания саморазворачивающихся изделий космического назначения из углеродных композитов, обладающих эффектом памяти формы.
Ключевые слова: полимеры, композиционные материалы, память формы.
COMPOSITES WITH SHAPE MEMORY EFFECT TO DEVELOP SELF-DEPLOYING STRUCTURES FOR SPACE APPLICATION
V. F. Aristov, A. O. Chernyshenko
«Research institute of cosmic and aviation materials» Ltd 2p, Mendeleev Sq., Pereslavl-Zalessky, Yaroslavl region, 152025, Russian Federation
E-mail: [email protected]
The research shows possibility to develop self-deploying space-related products of carbon composites with shape memory effect.
Keywords: polymers, composite materials, shape memory.
Полимерные материалы, обладающие памятью формы, являются очень привлекательными материалами для создания конструкций, способных самостоятельно разворачиваться из компактной транспортабельной формы. Материалы с памятью формы совмещают функцию конструкционного материала с функцией накопителя энергии и привода. Основой функционирования таких полимерных материалов является наличие эластомерной и стеклуемой фаз образующих сшитую структуру. Причем основная форма запоминается в виде сетки связей в стеклуемой
фазе, а энергия, необходимая для восстановления формы, накапливается в виде напряжений в эласто-мерных сегментах полимера. При воздействии, которое приводит к размораживанию подвижностей стеклуемой фазы, происходит восстановление запомненной формы. Для применения в условиях космоса особенно интересны материалы, обладающие эффектом памяти формы, но при этом имеющие высокие физико-механические показатели конструкционных материалов. Поэтому основные усилия посвящены разработке углеродных композиционных материалов, об-
