Анализ процесса раскрытия зонтичного рефлектора на стенде с активной системой обезвешивания
Автор: А.В. Иванов, С.А. Зоммер
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4, 2021 года.
Бесплатный доступ
В ходе проверки функционирования трансформируемых конструкций в наземных условиях необходимо свести к минимуму действие силы тяжести, чтобы исключить возникновение дополнительных нагрузок на шарнирные узлы и механизмы раскрытия. Для выполнения данной задачи при испытаниях трансформируемого зонтичного рефлектора применяют стенды с активной системой обезвешивания. В этих стендах усилие обезвешивания прикладывается к каждой спице рефлектора. Однако, при обезвешивании спиц, точка закрепления троса подвеса не совпадает с центром масс спицы. Это приводит к возникновению дополнительных моментов сил, действующих на обезвешиваемую конструкцию. Поэтому в качестве объекта исследования была рассмотрена часть рефлектора, состоящая из спицы с закрепленными на ней шнурами формообразующей структуры и сетеполотном. Разработана 3D модель, используя которую были определены положения центра масс рассматриваемой конструкции в ключевых фазах раскрытия рефлектора. Проведен анализ движущих сил и моментов, действующих на конструкцию в процессе раскрытия. Установлена степень влияния положения точки подвеса на неточность обезвешивания. Результаты представленного в статье анализа могут быть использованы в качестве исходных данных для разработки алгоритма работы активной системы обезвешивания. Этот алгоритм сможет учитывать положение точки подвеса и центра масс конструкции относительно оси поворота спицы в процессе раскрытия рефлектора за счет изменения усилия обезвешивания.
Крупногабаритный трансформируемый рефлектор, наземная экспериментальная отработка, система активного обезвешивания, центр масс
Короткий адрес: https://sciup.org/14121457
IDR: 14121457 | УДК: 531.133.3 | DOI: 10.26732/j.st.2021.4.04
Analysis of the umbrella-type reflector opening process on a stand with an active gravity compensation system
During the verification of the functioning of the transformed structures in ground conditions, it is necessary to minimize the effect of gravity in order to exclude the occurrence of additional loads on the hinge assemblies and opening mechanisms. To perform this task, when testing a transformable umbrella-type reflector, stands with an active gravity compensation system are used, in which the gravity compensation force is applied to each spoke of the reflector. However, when compensating for the gravity spokes of the reflector, the fixing point of the suspension cable does not coincide with the center of mass of the spoke, which leads to the appearance of additional moments of forces acting on the suspended structure. Therefore, as an object of research, a part of the reflector was considered, consisting of a spoke, with cords of a formforming structure attached to it and a mesh. A 3D model has been developed, using which the positions of the center of mass of the structure under consideration were determined in the key phases of the reflector opening. A computational analysis of the driving forces and moments acting on the structure in the process of disclosure is carried out. The degree of influence of the suspension point position on the inaccuracy of gravity compensation has been established. The results of the analysis presented in the article can be used as initial data for the development of an algorithm for the operation of an active gravity compensation system, which will be able to take into account the position of the suspension point and the center of mass of the structure relative to the axis of rotation of the spoke during the opening of the reflector, by changing the gravity compensation force.
Список литературы Анализ процесса раскрытия зонтичного рефлектора на стенде с активной системой обезвешивания
- Пономарев С. В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4 (16). С. 110–119.
- Im E., Thomson M., Fang H., Pearson J., Moore J., Lin J. Prospects of Large Deployable Reflector Antennas for a New Generation of Geostationary Doppler Weather Radar Satellites // American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2007. doi: 10.2514/6.2007-9917.
- Fang H., Im E. Mechanical Technology Development on A 35-m Deployable Radar Antenna for Monitoring Hurricanes // NASA ESTO B6P2, Earth Science Technology Conference 2006. Adelphi, Maryland. 2006. 6 p.
- Chodimella S., Moore J., Otto J., Fang H. Design Evaluation of a Large Aperture Deployable Antenna // 47th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Newport, Rhode Island. 2006. doi: 10.2514/6.2006-1603.
- Малышенко А. М., Майков С. А. Методика определения относительных энергозатрат привода раскрытия рефлектора антенны зонтичного типа при наземных его испытаниях на стенде с активной системой обезвешивания // Доклады ТУСУР. 2018. № 4. С.123–129.
- Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 1) // Вестник СибГАУ. 2007. № 2. С. 51–57.
- Михалкин В. М., Перминов М. Д., Романенко И. В. Динамический расчет системы обезвешивания спицы крупногабаритного трансформируемого рефлектора // Решетневские чтения : материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. 2011. Ч. 1. С. 81–82.
- Верхогляд А. Г., Макаров С. Н., Михалкин В. М., Ступак М. Ф., Шевляков А. В. Автоматическая система обезвешивания крупногабаритных трансформируемых конструкций при раскрытии // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 2. С.134–142.
- Романенко И. В. Улучшение методики испытаний механических систем космических аппаратов // Труды МАИ. 2015. № 80. С. 4.
- Кирилюк А. И., Подзоров В. Н., Евтеев А. Н. Стенд для обезвешивания горизонтально перемещающейся механической системы космического аппарата. Пат. 2372601 Российская федерация, 2009. Бюл. № 31.
- Дроздов А. А., Агашкин С. В., Михнев М. М., Ушаков А. Р. Устройство имитации невесомости механизмов с гибкой конструкцией элементов. Пат. 2334970 Российская федерация, 2008. Бюл. № 27.
- Кудрявцев И. А. Способ имитации пониженной гравитации. Пат. 2410299 Российская федерация, 2011. Бюл. № 3.
- Apparatus for antenna weightlessness develoypment test. Patent US 2014/0041444. 2014.
- Тестоедов Н. А., Халиманович В. И., Шипилов Г. В., Романенко А. В., Шальков В. В., Величко А. И., Акчурин В. П. Развертываемый крупногабаритный рефлектор космического аппарат. Пат. 2350519 Российская федерация, 2009. Бюл. № 9.
- Шевляков А. В., Куклин В. А., Холодов В. В. Многоканальная автоматическая система обезвешивания крупногабаритных трансформируемых систем // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч.-практ. конф. 2014. Ч. 1. С. 113–115.
