CC BY
10Решетнеескцие чтения. 2015
вильной тетраэдрической формы с ребром 3 метра, состоящую из каркаса и светоотражающей пленки. Развёртывание на малом космическом аппарате подобного рода конструкции позволит отработать в реальном полете раскрывающееся устройство для аэродинамического торможения, которое в дальнейшем можно будет использовать для свода с орбиты малых спутников. Помимо этого, наблюдая в оптическом диапазоне за полетом «Маяка», можно будет провести измерения плотности верхней атмосферы Земли и верифицировать модели расчета звездной величины.
Конструкция аппарата разработана таким образом, что студент будет в состоянии изготовить детали спутника, провести его сборку, испытания и подготовку к запуску.
В настоящей работе обсуждается одна из подсистем «Маяка» - солнечный отражатель. Рассмотрены два варианта исполнения его каркаса - ребер правильного тетраэдра, придающих ему необходимую жесткость, пневматический и механический.
В случае пневматического каркаса ребра формируются из замкнутых полостей, заполняемых продуктами термического разложения карбоната аммония, смесью углекислого газа, аммиака и воды, получаемыми в системе раскрытия и закрутки, при этом часть газов, получаемых при разложении реагента, используется для закрутки космического аппарата с целью увеличения зоны его видимости с Земли. Использование такого реагента обусловлено требованиями формата кубсат по нетоксичности используемых на борту аппарата реагентов.
В случае механического каркаса ребра формируются из упругих деформируемых профилей с незамкнутым сечением, способных уплощаться при приложении сжимающей нагрузки поперек продольной оси профиля. Подобный принцип построения раскрывающихся космических конструкций широко применяется на практике, например, он использовался для создания каркаса солнечного паруса на космическом аппарате Ы§И18а11-1 [5].
К преимуществам пневматического каркаса можно отнести меньший объем каркаса отражателя в сложенном положении и относительную простоту его конструкции, к недостаткам - недолговечность при
УДК 62-231
длительном, в несколько месяцев экспонировании в реальном космическом полете, обусловленную потерей каркасом герметичности под действием космической радиации, УФ-излучения и микрометеоритов.
К преимуществам механического каркаса можно отнести его принципиальную отработанность в большом количестве космических полетов и способность длительное время работать в полете без существенной потери свойств. Недостатки такой конструкции -больший относительно пневматического каркаса объем в сложенном положении и более сложная конструкция.
Таким образом, к применению на кубсате «Маяк» можно рекомендовать пневматический каркас, для использования на реальном космическом аппарате -механический каркас.
References
1. "CubeSat Design Specification Rev. 13". California State Polytechnic University. Retrieved 04.09.2015. http://cubesat.org/images/developers/cds_ rev13_final2.pdf
2. Cohen, Barbara A.; Sellar, R. G.; Staehle, R. et al., eds. (2013). Lunar Flashlight: Mapping lunar surface volatiles using a CubeSat (PDF). Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group (2013). NASA -SSERVI.
3. Alexander Kirillin, Igor Belokonov, Ivan Timbai, Andrey Kramlikh, Mariya Melnik, Efim Ustiugov, Andrey Egorov, Stepan Shafran. SSAU Nanosatellite Project for the Navigation and Control Technologies Demonstration. Procedia Engineering, том 104, 2015, с. 97-106.
4. "UN Space Debris Mitigation Guidelines", UN Office for Outer Space Affairs, 2010. Retrieved http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/library/Space %20Debris %20Mitigation %20Guidelines_C0PU0S.pdf
5. The Planetary Society. Projects: LightSail-Solar Sailing. Retrieved 04.09.2015. http://www.planetary.org/ programs/projects/solar_sailing/lightsail1.html
© Шаенко А. Ю., Белокосков М. С.,
Недогарок А. А., Шпотя Д. А., 2015
КОМПОНЕНТЫ ВЫСОКОТОЧНОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ДЛЯ СВЕРХНИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (4,2 К) СИСТЕМЫ АДАПТАЦИИ ТРАНСФОРМИРУЕМОЙ КОСМИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ
А. В. Юсов1, С. А. Козлов1, М. Ю. Архипов2, Е. А. Костров2
ЮОО «Прикладная механика» Российская Федерация, 105203, г. Москва, ул. Парковая 15-я, 5. E-mail: [email protected] 2Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук Российская Федерация, 119991, г. Москва, просп. Ленинский, 53
Поставлена проблема создания криогенных исполнительных механизмов для трансформируемых космических конструкций. Сообщено о результатах проектирования и испытания опытных образцов при гелиевых температурах (4,2 К).
Ключевые слова: линейный привод, двигатель, сверхнизкие гелиевые температуры, гексапод.
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
COMPONENTS OF HIGH-PRECISION ELECTROMECHANICAL ACTUATOR FOR SYSTEM OF ADAPTATION TRANSFORMABLE SPACE TELESCOPE FOR ULTRA-LOW TEMPERATURES (4.2 K)
A. V. Jusov1, S. A. Kozlov1, M. Ju. Arhipov2, E. A. Kostrov2
'LLC "Applied mechanics" 5, Parkovaya 15-ya Str., Moscow, 105203, Russian Federation. E-mail: [email protected] 2P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences 53, Leninskiy Av., Moscow, 119991, Russian Federation
The problem of creating cryogenic actuators for transformable space structures. Informed of the results of the design and testing of experimental samples at helium temperatures (4.2 K).
Keywords: Electromechanical actuator, ultra-low temperatures (4.2 K).
Перспективные космические трансформируемые конструкции, работающие при сверхнизких температурах (4,2 К), требуют решения целого ряда сложных инженерных задач. Концепция подразумевает наличие комплекта высокоточных, порядка 1 мкм, линейных электромеханических приводов, работающих при температурах жидкого гелия.
Проблематика создания таких приводов затрагивает в первую очередь определение приоритета параметров такого привода, и особенности конструирования привода для данных условий в соответствии с установленным приоритетом параметров. Также немаловажными являются вопросы специального материаловедения [1; 2] и электротехники.
В рамках решения задач проектирования, конструирования, а также подтверждения правильности принятых решений созданы образцы шаговых двигателей для гелиевых температур с различными тестовыми параметрами конструкции.
Комплекты прошли последовательное испытание при азотных температурах, а впоследствии и при гелиевых температурах (4,2 К). Двигатели и компоненты контроля движения показали работоспособность при данных условиях.
Таким образом, опираясь на полученный результат опытных испытаний при сверхнизких температурах двигателей и на опыт проектирования высокоточных линейных приводов для 6 координатных манипуляторов типа «Гексапод-ПМ-мкм-3», можно получить линейный электромеханический привод для различных систем перспективных космических конструкций.
Решение задачи актуально как для наземного [3], так и для космического исполнения [4].
Библиографические ссылки
1. Малков М. П. Справочник по физико-техническим основам криогеники.
2. Новицкий Л. А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах.
3. Cryogenic actuators in ground-based astronomical instrumentation. R.-R. Rohloff and all. Max-PlanckInstitut für Astronomie, Heidelberg, Germany, 2004.
4. Use of a piezoelectric SQUIGGLE motor for positioning at 6 K in a cryostat. B. Sanguinetti, B.T.H. Varcoe. Quantum Optics Group, Department of Physics, University of Sussex, Brighton, United Kingdom, 2006.
References
1. Malkov M. P. Spravochnik po fiziko-tehnicheskim osnovam kriogeniki.
2. Novickij L. A. Teplofizicheskie svojstva materialov pri nizkih temperaturah.
3. Cryogenic actuators in ground-based astronomical instrumentation. R.-R. Rohloff and all. Max-PlanckInstitut für Astronomie, Heidelberg, Germany, 2004.
4. Use of a piezoelectric SQUIGGLE motor for positioning at 6 K in a cryostat. B. Sanguinetti, B.T.H. Varcoe. Quantum Optics Group, Department of Physics, University of Sussex, Brighton, United Kingdom, 2006.
© Юсов А. В., Козлов С. А., Архипов М. Ю., Костров Е. А., 2015
