CC BY
38Ин те плектра льны е краны
Рана
Измерительные приборы
+ с - \ Пенгтюальная стоика
/Та р ир о Ь а нны е ст о и к и ^ с,,ши,\и
с флаз шполином Макет рабочего места для изготовления антенн
На каркас (раму) закрепляют интеллектуальные краны, взаимодействующие друг с другом и предна-
значенные для сборки составных частей конструкций, измерения весовых характеристик.
Система состоит из рамы (силового каркаса), интеллектуальных кранов, центральной стойки с флаг-шаблоном (для обмера профиля), тарированных концевых стоек (для фиксирования спиц антенн), измерительных приборов (см. рисунок).
Принцип действия. Спицы крупногабаритной антенны, состоящие из 3-х частей, обезвешиваются на стенде с помощью интеллектуальных кранов, позволяя обеспечить любое положение закрепленных точек в пространстве, необходимое для сборки частей антенны, контроля, отработки и испытаний.
Результаты. Предполагаемая система должна обеспечивать универсальное, легко трансформируемое под любые задачи (сборки, испытания (обезвеши-вания и нагружения антенн), отработку и измерения), макетирование рабочего места для изготовления крупногабаритных трансформируемых антенн.
S. S. Bezrukih, A. A. Kuptsov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
MODELING THE WORKPLACE FOR MAKING LARGE-SIZE TRANSFORMED AERIALS
Modeling is used to create models, diminished copies of large-size constructions that increases productiveness not carrying heavy expenses for production and assembling. Scale-adjusted modeling the workplace for welding, measuring and working off the large-size transformed aerials is presented.
© Безруких С. С., Купцов А. А., 2010
УДК 620.1.08
Д. Н. Васильев, С. Л. Дружинин, И. М. Евдокимов, М. А. Зайцев ООО «НПП Лазерные системы», Россия, Санкт-Петербург В. М. Михалкин ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ВЫСОКОТОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗМЕРОСТАБИЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ТЕРМОВАКУУМНЫХ УСЛОВИЯХ
Предложена конструкция лазерного измерительного средства для высокоточных измерений геометрических параметров размеростабильных конструкций космических аппаратов в термовакуумных условиях в процессе наземной экспериментальной отработки. Рассмотрены особенности методики проведения измерений. Приведены результаты предварительных испытаний лазерного измерительного средства.
В современных условиях разработка размеростабильных конструкций является одной из важных задач при создании систем спутниковой связи. К таким конструкциям предъявляются высокие требования точности и стабильности геометрических характеристик (размеров, формы поверхности) в условиях глубокого вакуума и знакопеременных тепловых нагрузок.
В процессе наземной экспериментальной отработки необходимо определять деформации объектов, имеющих размеры порядка нескольких метров, с дистанций, также составляющих несколько метров в
условиях вакуума и экстремальных температур в термобарокамере. При этом погрешность измерений должна составлять не более нескольких десятков микрон согласно проведенным расчетам [1].
Для осуществления измерений было создано лазерное измерительное средство на основе трекера API Tracker T3, разработанного для применения в нормальных условиях. Трекер помещен в защитный гермобокс с иллюминаторами (термогермоконтей-нер), через который постоянно прокачивается осушенный забортный воздух. Температура воздуха
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
обеспечивает нормальные условия внутри термобокса. Конструкция термобокса приведена на рис. 1, а вариант его размещения в термобарокамере - на рис. 2.
При установке трекера в термобоксе внутри термобарокамеры луч последовательно проходит различные среды с разными показателями преломления: воздух, стекло иллюминатора, вакуум, стекло отражателя (рис. 3), и, соответственно, измеряются длины оптического хода луча в этих средах. Поэтому результат измерений требует корректировки с учетом из -вестных параметров этих сред: температуры, давления и влажности воздуха внутри термобокса; материала, толщины и клиновидности иллюминатора; ма-
териала и размеров стеклянного отражателя. Так, влияние иллюминатора на результаты измерений представлена на рис. 4.
При проведении измерения через иллюминатор и вакуум на пути лазерного луча появляются границы раздела сред с различными показателями преломления. Путь луча до отражателя перестает быть отрезком прямой линии, как в случае с измерением только через воздух, и становится ломаной со своими показа -телями преломления на каждом участке. Но математическая модель, используемая трекером, не учитывает эту особенность, поэтому мнимым результатом из -мерений будет отрезок ОЛ (рис. 4).
Рис. 1. Конструкция гермобокса с лазерным трекером
Рис. 2. Размещение гермобокса в термобарокамере (вариант)
Рис. 4. Ход лазерного луча в иллюминаторе
Однако, зная параметры сред, в которых распространяется луч, можно вычислить оптический путь, который был измерен трекером. Далее, зная углы трекера, можно выполнить математическую трассировку луча, т. е. восстановить его истинную траекторию через систему «воздух-иллюминатор-вакуум» и получить ту самую неизвестную ломаную OA. Если на отрезках этой ломаной отложить оптический путь, измеренный трекером, то можно получить конечную точку этой ломаной - точку A, т. е. реперный знак (уголковый отражатель), тем самым вычислив его истинные координаты в пространстве.
Для определения погрешности, вносимой иллюминатором, проводились сравнительные измерения координат набора уголковых отражателей, размещенных на жесткой оптической плите, со снятым и установленным иллюминатором.
В средней и периферийной зонах погрешность составляет ±25 мкм. В то же время в окрестности нормали падения луча на иллюминатор наблюдается область с неприемлемо большой погрешностью (до ±400 мкм). Это связано с интерференцией лазерного луча, возникающей из-за его многократного от-
ражения в иллюминаторе от границ раздела «стекло -воздух». Для уменьшения размеров «слепой зоны» требуется нанесение просветляющего покрытия на длины волн 1,55 и 0,63 мкм, на которых работают лазерные устройства трекера. В настоящее время ведутся работы по разработке и нанесению такого покрытия на иллюминатор.
Таким образом, в настоящей работе представлены результаты разработки лазерного измерительного средства для определения геометрических параметров размеростабильных конструкций в термовакуумных условиях, обеспечивающего погрешность измерений до ±25 мкм.
Библиографическая ссылка
1. Шатров А. К., Михалкин В. М., Двирный Г. В. Построение математической модели размеростабиль-ных рефлекторов КА-диапазона по определению величины температурных деформаций // Решетневские чтения : материалы XIII Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2009. Ч. 1.
D. N. Vasiliev, S. L. Druzhinin, I. M. Evdokimov, M. A. Zaitsev Laser Systems Ltd., Russia, Saint-Petersburg
V. M. Mikhalkin
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
HIGH-PRECISION MEASUREMENTS OF GEOMETRICS OF SIZE-STABLE STRUCTURES IN THERMAL AND VACUUM CONDITIONS
The design of laser measuring instrument for high-precision measurements of geometrics of size-stable structures in thermal and vacuum conditions is proposed. The features of measurement procedure are considered. The results of preliminary tests are shown.
© Васильев Д. Н., Дружинин С. Л., Евдокимов И. М., Зайцев М. А., Михалкин В. М., 2010
