Орбитальная юстировка крупногабаритного трансформируемого антенного рефлектора космического аппарата Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскуе чтения. 2014

УДК 539.3:621.396.67

ОРБИТАЛЬНАЯ ЮСТИРОВКА КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО АНТЕННОГО РЕФЛЕКТОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

С. В. Белов, А. В. Бельков, А. П. Жуков, М. С. Павлов, С. В. Пономарев

Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета Российская Федерация, 634050, г. Томск, пл. Ленина, 36. E-mail: [email protected]

Проводится численное моделирование процесса орбитальной юстировки рефлектора с помощью устройства поднастройки формы отражающей поверхности рефлектора, включающего в себя натяжители, изменяющие длины вант между фронтальной и тыльной сетями, устройство натяжения периферийного шнура и поворотное устройство. Анализ выполнен с привлечением методов конечноэлементного моделирования в программных комплексах ANSYS и SIEMENS NX.

Ключевые слова: конечноэлементное моделирование, напряженно-деформированное состояние, крупногабаритный рефлектор, орбитальная юстировка.

ORBITAL ALIGNMENT OF LARGE ANTENNY TRANSFORMABLE REFLECTOR SATELLITE

S. V. Belov, A. V. Belkov, A. P. Zhukov, M. S. Pavlov, S. V. Ponomarev

1Scientific-Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics Tomsk state university 36, Lenina sq., Tomsk, 634050, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The process numerical analysis is performed for orbital alignment of the reflector with a form readjustment device of reflector echoing area, including a tensioning device to change the wire length between the front and rear network, the peripheral cord tensioning device and rotating mechanism. The analysis is done using the methods of finite element modeling in software ANSYS and SIEMENS NX.

Keywords: finite element modeling, stress-strain state, large-size reflector, orbital alignment.

Обеспечение точности формы отражающей поверхности крупногабаритных трансформируемых рефлекторов в условиях орбитальной эксплуатации является актуальным вопросом при разработке антенных систем КА. При увеличении размеров рефлектора задача обеспечения требуемой точности формы отражающей поверхности существенно усложняется. Кроме того, достигнутая точность формы в процессе эксплуатации ухудшается под действием внешних и внутренних факторов. В связи с этим для успешной эксплуатации в течение длительного срока необходима система орбитальной юстировки.

Рассматривается 48-метровый антенный рефлектор космического аппарата с вантовой формообразующей системой на 8 телескопических спицах, разрабатываемый в рамках ТЗ темы «Прибор-Рефлектор» по заданию Роскосмоса. Предполагается, что в условиях орбитальной эксплуатации определение формы отражающей поверхности производится с такой же точностью, как при наземных измерениях.

Рассматривается следующая система изменения формы отражающей поверхности. Орбитальная юстировка рефлектора производится с помощью устройства поднастройки формы рефлектора, включающего в себя устройство точечной регулировки формы отражающей поверхности рефлектора, устройство натяжения периферийного шнура и поворотное устройст-

во. Устройство точечной регулировки формы рефлектора представляет собой механизм, изменяющий длины оттяжек формообразующей структуры рефлектора с целью перемещения узлов фронтальной сети рефлектора в заданное положение. Устройство натяжения периферийного шнура предназначено для обеспечения заданного натяжения периферийного шнура путем регулирования его длины. Поворотное устройство обеспечивает вращение рефлектора вокруг точки крепления к штанге для компенсации отклонения фокальной оси, возникающего в результате деформаций силовых элементов рефлектора. Каждое из устройств включает в себя несколько блоков механики и блок электроники.

Для численного анализа построены конечноэле-ментные модели рефлектора, а так же отдельно взятого сектора. Выполнен анализ возможности орбитальной юстировки рефлектора каждым из устройств в отдельности, а также при их совместном использовании. Разработан алгоритм оптимальной регулировки. Показано, что сходимость процесса юстировки соответствует сходимости настройки формы отражающей поверхности в наземных условиях и составляет несколько итераций.

© Белов С. В., Бельков А. В., Жуков А. П., Павлов М. С., Пономарев С. В., 2014