CC BY
136"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космические аппаратов
Рис. 2. Таблица результирующих потерь энергии системы раскрытия Библиографические ссылки
1. Пат. 2372601 С2 Российская Федерация, МПК7 G01.M19/00. Стенд для обезвешивания горизонтально перемещающейся механической системы космического аппарата / Кирилюк А. И., Подзоров В. Н., Евтеев А. Н. ; заявл. 23.08.2007.
2. Пат. 2454694 Российская Федерация, МПК7 B64G7/00, G01M 99/00. Способ имитации пониженной гравитации / Кудрявцев И. А. ; заявл. 27.06.2012.
References
1. Pat. 2372601 Russian Federation, МПК7 G01.M19/00. Weight compensation setup for the horizontally moving mechanical system of spacecraft / Kirilyuk I. A., Podzorov V. N., Evteev A. N. / Appl. 23.08.2007.
2. Pat. 2454694 Russian Federation, МПК7 B64G7/00, G01M 99/00. Reduced gravity simulation method / Kudryavtsev I. A. / Appl. 27.06.2012.
© Верхогляд А. Г., Куклин В. А., Макаров С. Н., Михалкин В. М., Халиманович В. И., 2016
УДК 629.78
ОБЗОР СИСТЕМ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ
А. О. Гайдукова, Н. А. Белянин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Описана наземная отработка крупногабаритных трансформируемых механических систем космического аппарата (КА) с использованием системы обезвешивания раскрытия рефлекторов.
Ключевые слова: наземная отработка, система обезвешивания, космический аппарат, крупногабаритные трансформируемые механические системы.
OVERVIEWING OFFLOADING (ZERO-G) SYSTEM
A. O. Gaydukova, N. A. Belyanin
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
This paper discusses the tests of spacecraft large mechanical deployable (foldable) systems with offloading (zero-G) system to deploy a reflector in on-ground conditions.
Keywords: on-ground conditions, offloading system, spacecraft, large mechanical deployable systems.
Состав современных КА связи и ретрансляции невозможен без использования различных типов антенн.
Одним из ключевых направлений развития антенной техники является создание крупногабаритных трансформируемых рефлекторов антенн космических аппаратов, которое охватывает расширение частот рабочего диапазона, снижение удельной массы и возрастание общих габаритов их конструкций.
В ходе работ по созданию антенн КА должно быть решено множество технических задач, в том числе
отработка методики проведения испытаний в земных условиях крупногабаритных трансформируемых рефлекторов, обеспечивающих подтверждение заданных технических характеристик, при этом наиболее полно имитируя параметры космической среды, в частности отличную от земных условий гравитацию.
Для приближения условий функционирования трансформируемых систем к условиям функционирования на орбите применяются специальные стенды по снижению влияния гравитации, или, другими словами, системы обезвешивания.
<Тешетневс^ие чтения. 2016
Системы обезвешивания направлены на полную компенсацию в механических конструкциях сил и моментов, вызванных действием силы тяжести. В некоторых случаях может ставиться дополнительная задача сохранить при имитации невесомости формы траекторий движения свободных тел в невесомости.
В настоящее время существует два класса таких систем: пассивные и активные.
Пассивные системы используют естественные силы (архимедова, гравитационная, натяжения/ сжатия пружин и т. д.), возникающие при взаимодействии механической системы со специально организованной тестовой средой. К таким системам, например, относятся:
- свободное падение, полет по параболической траектории. Осуществляется сбрасыванием испытуемого объекта с высоты либо полетом по параболической траектории, в процессе которых сила тяжести полностью компенсируется силой инерции;
- система пассивных подвесов. Обезвешивание достигается за счет прикрепления к части элементов конструкции испытуемого объекта веревок или тросов, на противоположном конце которых прикреплен груз-противовес.
В настоящее время широко применяются системы обезвешивания пассивного типа. Усилие обезвешива-ния в таких системах создается механическим способом (растянутой пружиной; грузом, расположенным на определенном плече; шаром, наполненным легким газом, и пр.), и в процессе раскрытия механической системы усилие не изменяется. Движение элементов системы обезвешивания определяется движением механической системы [1].
Система пассивных подвесов исполняется в виде шаров-баллонов, заполненных гелием. Она имеет шесть степеней свободы, что является очевидным преимуществом. Однако у системы данного вида имеются также и недостатки. Во-первых, крупные габариты самой конструкции системы обезвешивания. Для механических систем большего размера требуется большее обезвешивание, т. е. шар-баллон имеет большие габариты. Во-вторых, эта система требует определенных внешних условий - стабильности температуры и влажности. «Парусность» конструкции создает определенную сложность при проведении испытаний раскрытия механических систем. Такая система является инерционной.
Примером системы с пассивными подвесами также можно назвать систему с балансирами. Недостатки такой системы - точный подбор противовесных грузов, ограниченная рабочая зона, конструкция системы является крупногабаритной и тяжелой. Достоинствами являются простота исполнения, дешевизна изготовления по сравнению с активной системой, простота регулировки (вес не изменяется в процессе проведения испытаний).
Однако системы пассивного обезвешиванияне не обеспечивают перемещения обезвешиваемых конструкций во всех трех направлениях с одновременным увеличением диапазонов перемещений; увеличения максимальных значений скорости до нескольких метров в секунду и ускорений до единиц метров в секун-
ду; учет возможного перераспределения обезвеши-ваемых масс [2].
Поэтому хотелось бы рассказать о второй разновидности систем обезвешивания - активных системах. Они сами являются сложными механическими системами, со своей системой датчиков и двигателей, предназначенных для компенсации влияния силы тяжести, осуществляемой на основе сигналов датчиков обратных связей. Данный класс систем имеет большую гибкость в плане проведения эксперимента и вариации величины и характера компенсационных воздействий. Они могут быть как расширениями пассивных систем в направлении увеличения статической и динамической точности имитации условий невесомости, так и иметь собственную конструкцию, которую можно реализовать лишь с подведением внешнего источника энергии.
К таким системам, например, относится система с активным подвесом [3]. В отличие от пассивного аналога, данная система в качестве противовеса использует не груз, а управляемый двигатель снабженный, как правило, датчиком усилия натяжения троса. Кроме того, в данной системе применяются активные устройства выравнивания вертикальности тросов, что делает ее более точной в отношении возникающих боковых нагрузок, чем пассивный аналог. Возможно применения груза-противовеса для компенсации большей доли силы тяжести и двигателя для компенсации оставшейся, что приводит к выигрышу по динамическим показателям [4].
Примером такой системы служит автоматическая система обезвешивания крупногабаритных трансформируемых конструкций (рефлекторов). Она состоит из 12 радиально расходящихся из общего центра лучей (по числу спиц в обезвешиваемом рефлекторе). Каждый луч является, по сути, металлической направляющей, вдоль которой могут перемещаться три независимые каретки, для каждой из них на тросе размещается устройство подвеса обезвешиваемой части крупногабаритной трансформируемой конструкции. Точка подвеса может перемещаться за счет изменения длины троса с помощью управляемого сервопривода. Кроме того, имеется система слежения за отклонением троса от вертикали и компенсации этого отклонения путем перемещения каретки вдоль направляющей.
Из всего вышеизложенного следует, что наибольшим количеством преимуществ применительно к испытаниям крупногабаритных трансформируемых конструкций обладают системы с активным подвесом. Основным их достоинством является потенциальная возможность достижения полного обезвешивания объекта за счет прикрепления троса к каждому сочленению. Достижимая точность значительно выше, чем у пассивного аналога. Также теоретически возможно обезвешивать устройства больших масс и габаритов.
Библиографические ссылки
1. Михалкин В. М., Романенко И. В. Анализ применимости системы обезвешивания пассивного типа
"Крупногабаритные трансформируемые конструкиии космических, аппаратов
для крупногабаритного крыла батареи солнечной // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф. В 2 ч. Ч. 1. Красноярск, 2013. С. 88-89.
2. Технология производства космических аппаратов / Н. А. Тестоедов [и др.]. Красноярск, 2009. 352 с.
3. Spacecraft systems engineering / ed. by Peter Fortescue, Graham Swinerd, John Stark. 4th ed. 2011. 691 p.
4. Чеботарев В. E. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 168 с.
References
1. Mihalkin V. M., Romanenko I. V. Analiz primenimosti sistemy obezveshivanija passivnogo tipa dlja krupnogabaritnogo kryla batarei solnechnoj (Analysis of applicability of passive type zero-gravity system for
large solar array) // Reshetnjovskie chtenija : materialy XVII Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii : v 2 ch. Krasnojarsk, 2013. Ch. 1. P. 88-89.
2. Testoedov N. A., Mihnev M. M., Miheev A. E. et al. Tekhnologiya proizvodstva kosmicheskin apparatov (The spacecraft processing technology). SIBSAU, Krasnoyarsk, 2009. 352 p.
3. Spacecraft systems engineering / ed. by Peter Fortescue, Graham Swinerd, John Stark. 4th ed. 2011. 691 p.
4. Chebotarev V. E. Proektirovanie kosmicheskih apparatov system informacionnogo obespechenija (Designing of infoware systems of spacecrafts). Siberian aerospace university. Krasnoyarsk, 2005. 168 p.
© Гайдукова А. О., Белянин Н. А., 2016
УДК 62-238.9
УСТРОЙСТВО УДЕРЖАНИЯ И ОСВОБОЖДЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ПОНИЖЕННЫМ УДАРНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
А. А. Герус1, А. А. Байбородов1, В. В. Кузнецов1, А. Д. Кузнецов1, Н. А. Смирнов2
!АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
В настоящее время в современных космических аппаратах (КА) применяются высокоточное оборудование, а также высокоэффективные конструкции систем электропитания (СЭП), чувствительные к ударным воздействиям. В связи с этим возникает необходимость и потребность в создании механических устройств удержания и освобождения подвижных элементов конструкции КА с пониженным ударным воздействием при срабатывании.
Ключевые слова: устройство удержания, трансформируемые конструкции, безударное разделение, пиро-средства.
DEVICE FOR HOLDING AND RELEASING MOVABLE SPACECRAFT STRUCTURES WITH REDUCED SHOCK INFLUENCE
A. A. Gerus1, A. A. Bajborodov1, V. V. Kuznetsov1, A. D. Kuznetsov1, N. A. Smirnov2
1JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Currently, modern spacecraft uses sensitive to shock, high precision devices and high efficiency structures of power systems. Therefore there is a need in creation for mechanical devices for fixing and releasing movable spacecraft structures with reduced influence of hit.
Keywords: fixing device, release device, transformable structures, actuator.
В настоящее время в современных отечественных В качестве механической части используются уст-КА связи используются замки, состоящие: ройства на основе рычажных схем, обеспечивающих
- из механической части; удержание трансформируемых элементов КА во вре-
- активирующего устройства. мя выведения на целевую орбиту.
