Повышение достоверности конечно-элементной модели сетчатого рефлектора по результатам макетирования Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

водности в дифференциальной форме. Таким образом, была проведена оценка распределения температур в объеме зеркала и его температурных деформаций.

По результатам проведенных численных исследований были сделаны выводы о наиболее предпочтительной в контексте задачи конструкции облегченного зеркала, сформулированы рекомендации по выбору материала для изготовления зеркала, выбран температурный режим испытаний в вакуумной камере для оценки стабильности размеров конструкции зеркала.

Библиографические ссылки

1. Многофункциональный оптический телескоп «Тахомаг». Общее описание / В. Н. Обридко, И. Е. Кожеватов, Е. А. Руденчик и др. // Проект Ин-тергелиозонд : тр. рабочего совещания. Таруса, 11-13 мая 2011 г. / ред. В. Д. Кузнецов. М. : Ротапринт ИКИ РАН, 2012.

2. Vukobratovich D. Lightweight Mirror Design // Optomechanical Engineering Handbook/ ed. Anees Ahmad. Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.

References

1. Obridko V. N., Kozhevatov I. E., Rudenchik E. A.,

et al. Proekt INTERGELIOZOND. Trudy rabochego soveshhanija (INTERHELIOZOND Project. Working Conference Proceedings.) Tarusa, May 11-13, 2011. Moscow, Rotaprint SRI RAS, 2012.

2. Vukobratovich D. Lightweight Mirror Design. Optomechanical Engineering Handbook. Ed. Anees Ahmad. Boca Raton: CRC Press LLC, 1999.

© ^eMKOBHH H. A., ^ogoHOB n. A., Ko^eBaTOB H. E., PygernHK E. A., 2014

УДК 629.76/78.001.63

ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ СЕТЧАТОГО РЕФЛЕКТОРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МАКЕТИРОВАНИЯ

А. С. Евдокимов, Д. О. Шендалев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected], [email protected]

Исследуется форма фацеты формообразующей структуры рефлектора. Приводятся результаты сравнения измеренных данных с расчетной моделью.

Ключевые слова: сетчатый рефлектор, эффект подушки, фацета, формообразующая структура, среднеквадратичное отклонение.

INCREASING THE MESH REFLECTOR FEM ACCURACY USING MOCK-UP TESTING RESULTS

A. S. Evdokimov, D. O. Shendalev

JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected]

The analysis of facet large reflector surface is presented.

Keywords: mesh reflector, pillow effect, facet, cable structure, root mean square.

Современные тенденции в развитии крупногаба- Радиоотражающая поверхность рефлектора состо-

ритных трансформируемых рефлекторов антенн кос- ит из множества ячеек (фацетов), границы которых

мических аппаратов охватывают расширение частот образованы шнурами фронтальной сети. Чем больше

рабочего диапазона, снижение удельной массы и воз- размер ячейки фронтальной сети, тем больше поверх-

растание общих габаритов их конструкций. ность сетеполотна отклоняется от параболической

Крупногабаритные трансформируемые рефлекто- формы. Кроме отклонений за счет размера фацеты

ры для перспективных спутников связи должны со- возникает «эффект подушки». При отсутствии нор-

хранять высокую точность формы и размеры при дли- мальных нагрузок изотропная равномерно натянутая

тельной эксплуатации в космосе. Экспериментальная мембрана должна иметь нулевую гауссову кривизну,

отработка в наземных условиях требует больших ма- то есть седловидную форму. На границе ячеек напря-

териальных и временных затрат. Поэтому численное жения в сетеполотне меняют знак, нормальная ре-

моделирование таких конструкций является одним из зультирующая сила стремится выгнуть шнур вверх. наиболее эффективных способов оценки прочности, Для исследования формы поверхности были про-

прогнозирования и оптимизации конструкций. ведены испытания макета фацеты.

Решетневские чтения. 2014

Целями и задачами испытаний макета фацеты являются:

- проверка правильности выбора размера фацеты;

- проверка адекватности математической модели сетеполотна;

- определение деформации сетеполотна в фацете в поле сил тяжести;

- определение величины «эффекта подушки».

Объектом исследований является макет фацеты

формообразующей структуры рефлектора. Формообразующая структура рефлектора представляет собой симметричные тыльную и фронтальные сети с треугольными ячейками, соединенные в узлах пересечения шнуров оттяжками.

Анализ формы радиоотражающей поверхности фацеты проводился с использованием результатов измерений, полученных с помощью лазерного сканера, и результатов расчетов, полученных с помощью математической модели макета фацеты при двух положениях макета фацеты: раскрывом вниз и раскрывом вверх

(рис. 1). Конструктивно макет фацеты с помощью изменения длины шнуров позволял изменять форму поверхности фацеты на плоскую и параболическую. Для каждого случая менялось натяжение в шнурах от 10 до 20 Н. Сравнение с расчетной моделью проводилось для каждого случая.

Форма радиоотражающей поверхности анализировалась в виде сравнения массива координат контролируемой поверхности с плоскостью наилучшего соответствия. Сравнение с плоскостью выполнено с целью определения возможной деформации сетеполотна под воздействием собственного веса. Анализ формы поверхности фацеты проводился с использованием программного обеспечения ANSYS и Spatial Analyzer.

При оценке деформаций определялись суммарные перемещения расчетных точек поверхности фацеты. При этом учитывались натяжение сетеполотна, физико-механические характеристики материалов макета фацеты. Результаты для случая, когда фацета имеет плоское состояние, показаны на рис. 2.

Рис. 1. Общий вид макета фацеты: слева - макет при испытаниях; справа - конечно-элементная модель

Рис. 2. Деформации фацеты: слева - результаты испытаний; справа - результаты расчетной модели

По результатам проведенного анализа будут уточнены физико-механические характеристики сетеполотна и шнуров при проектировании сетчатого рефлектора.

Библиографические ссылки

1. Tibert G. A. Deploy able Tensegrity Structures for Space Applications: PhD thesis. Stockholm, 2002. 220 p.

2. Арчер Дж. С. Высококачественные параболические антенные зеркала // Ракетная техника и космонавтика. 1980. Т. 18, № 10. С. 179-187.

3. Гряник М. В., Ломан В. И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М. : Радио и связь, 1987. 72 с.: ил.

References

1. Tibert G. A. Deployable Tensegrity Structures for Space Applications: PhD thesis. Stockholm, 2002. 220 p.

2. Archer Dj. S. Visokokachestvennie parabolicheskie antennie zerkala (High-performance parabolic antenna mirrors) // Raketnaya tehnika i kosmonavtika. 1980, vol. 18, № 10, p. 179-187.

3. Gryanik M. V., Loman V. I. Razvertivaemie zerkal'nie antenni zontichnogo tipa (Deployable antennas of umbrella type). М. : Radio i Svyaz', 1987. 72 p.

© Евдокимов А. С., Шендалев Д. О., 2014