Целью разработки является создание измерительной аппаратуры для мониторинга параметров солнечных батарей на борту малых космических аппаратов формата CubeSat, обеспечивающей точное снятие вольт-амперных характеристик, регистрацию данных о температуре и освещенности, а также их первичную обработку для передачи в центр управления. Цель представленной работы – разработка схемы нагрузочного устройства – определила необходимость постановки и решения основных задач: 1. Разработать электрическую схему измерительной аппаратуры, включая выбор подходящих компонентов и их интеграцию в единую систему. 2. Обеспечить стабилизацию параметров измерений с использованием корректирующих устройств и схем подавления помех. 3. Реализовать систему электропитания, обеспечивающую необходимый уровень напряжения для цифровых и аналоговых элементов при минимизации пульсаций. 4. Выбрать и интегрировать микроконтроллер, способный выполнять функции измерения, управления и передачи данных через бортовую шину CAN.

Бесплатно

Разработка зеркальной антенны космического аппарата с ультралегким высокоточным размеростабильным рефлектором

В.Б. Тайгин, А.В. Лопатин

Статья

В статье рассмотрены существующие конструкции зеркальных антенн, применяемые на космических аппаратах. Сформулированы требования, при которых обеспечивается надежная работоспособность антенн в условиях эксплуатации. Предложена оригинальная конструкция космической высокочастотной осесимметричной зеркальной антенны сверхлегкого класса. Корпус антенны состоит из нескольких сопряженных тонких криволинейных углепластиковых оболочек. Разработана технология изготовления антенны, которая позволила создать оболочку рефлектора с минимальными отклонениями от теоретического параболоида вращения. С помощью метода конечных элементов выполнен параметрический модальный анализ антенны. На основе этого анализа были определены геометрические параметры, обеспечивающие оптимальные механические и массовые характеристики конструкции. Результаты расчетов были использованы при создании опытного образца зеркальной антенны. Показано, что созданная антенна обладает техническими характеристиками, необходимыми для генерации остронаправленного электромагнитного излучения в Q и V частотных диапазонах. Выполнена успешная наземная экспериментальная отработка конструкции антенны, которая включала этапы механических, термовакуумных и радиотехнических испытаний. Предложенная конструкция может быть использована при создании перспективных космических аппаратов.

Бесплатно

Разработка и исследование бионической модели нейронной сети для управления движением робототехнических систем

Бахшиев Александр Валерьевич, Гунделах Филипп Викторович

Статья научная

В работе рассматривается возможность реализации подхода к управлению робототехническими системами на основе данных об архитектуре биологических нейронных структур управления движением. Рассмотрен пример создания нейросетевого регулятора как упрощенной модели нейронной сети спинального уровня управления мышечным сокращением. Представлена структура иерархического регулятора, способного запоминать и воспроизводить состояния объекта управления.

Бесплатно

Разработка и моделирование неметаллической формообразующей оснастки для изготовления полимерных композиционных рефлекторов спутниковых антенн

М.А. Дремухин, В.Н. Наговицин

Статья

Сокращение сроков проведения прочностного анализа конструкции в процессе изготовления формообразующей оснастки с использованием современных инструментов виртуального компьютерного проектирования и моделирования, а именно математического 3D-моделирования, в условиях мелкосерийного производства с применением аддитивных технологий является основной задачей. При помощи числовой дискретизации исследуемая модель разбивается на конечное множество элементов, которые могут принимать любую форму элемента и определяться в различных системах отсчета. Это позволит приближенно численно прогнозировать поведение материала во время его деформации под действием заданных нагрузок, приложенных к 3D-модели. Применение аддитивных технологий с использованием современного компьютерного моделирования, в основе которого лежит программное обеспечение, является актуальной задачей. Такой подход позволит разработать оснастку сложной геометрической формы, минуя стадии написания управляющих программ и выполнения трудоемких операций по первичной обработке изделия. В основе данного метода лежит процесс построения 3D-модели формообразующей оснастки, повторяющей форму отражающей поверхности рефлектора, с применением модифицированных высокотемпературных инженерных пластиков. Показан процесс оценки эффективности разрабатываемой модели на основе проведения прочностных расчетов запаса прочности, деформации, статического напряжения и перемещения. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении размеростабильных изделий сложной геометрической формы из неметаллических материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности.

Бесплатно

Разработка и создание экспериментального стенда для определения обогащения урана методом "бесконечно толстых" образцов

Буковецкий А.В.

Статья научная

Разработан, изготовлен и опробован экспериментальный стенд для определения обогащения урана методом «бесконечно толстых» образцов; проведены исследования, позволяющие сделать заключение о возможности эксплуатации стенда и определяющие основные направления оптимизации проведения измерений с его помощью.

Бесплатно

Разработка лабораторного образца гидродинамического термоэмиссионного преобразователя энергетических установок космических аппаратов

А.В. Колычев, В.А. Керножицкий, Л.П. Юнаков, А.А. Левихин

Статья

Приведены сведения о разрабатываемом в БГТУ «ВОЕНМЕХ» гидродинамическом термоэмиссионном преобразователе, а именно о варианте его лабораторного образца. Лабораторный образец предназначен для проведения комплексных экспериментальных исследований гидродинамического термоэмиссионного преобразователя для двух видов рабочих тел – продуктов сгорания органического топлива и инертных газов с добавками щелочных металлов. В ходе разработки лабораторного образца гидродинамического термоэмиссионного преобразователя было высказано предложение о его создании на основе приведения продуктов сгорания органического топлива. В данном случае существенно упрощается создание лабораторного образца по причине более низкой трудоемкости организации пламени. Основными элементами разработанного лабораторного образца являются катод – источник электронов и анод – элемент, воспринимающий электроны, вышедшие с катода, соединенные через полезную нагрузку. В данном случае существует проблема изменения термоэмиссионных характеристик источника электронов – катода, как за счет процессов «отравления» (адсорбции), так и за счет возможных химических превращений. Проведенные предварительные исследования показали, что при определенной температуре рабочего тела уменьшение тока не происходит. Областью применения таких преобразователей являются автономные источники питания арктических транспортных средств и космических аппаратов со сверхдлительным сроком эксплуатации.

Бесплатно

Разработка методического подхода к оценке интеллектуальной собственности, создаваемой по государственным контрактам

Л.П. Ивлева

Статья

Предложен методический подход к оценке интеллектуальной собственности, создаваемой по государственным контрактам на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ. Создание интеллектуальной собственности – неотъемлемая часть деятельности организаций ракетно-космической отрасли, являющейся высокотехнологичной и ориентированной на создание инноваций. При оценке интеллектуальной собственности возникают сложности из-за неприменимости рыночного и сравнительного подходов в чистом виде к расчету стоимости, применение затратного подхода также не всегда дает объективную картину. В статье обосновано, что результаты интеллектуальной деятельности следует оценивать комплексно, совмещая разные подходы, учитывая не только затраты на разработку объекта интеллектуальной собственности, но и его качественные характеристики и роль в процессе создания инноваций. Предложено стоимостную оценку корректировать с учетом сути объекта, его значимости для решения технических задач и достижения экономических показателей, т.е. дополняя ее качественной оценкой, а значимость результата – определять посредством применения метода анализа иерархий (двухуровневой модели). Такой подход позволяет приблизить стоимость объекта интеллектуальной собственности к рыночной, в том случае если традиционный сравнительный подход определения стоимости нельзя применить из-за специфичности и оригинального характера оцениваемых результатов интеллектуальной деятельности.

Бесплатно

Разработка нового метода создания рабочей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора

П. В. Белоусов, Ю. Б. Томилина, В. А. Дидык, А. А. Пухов

Статья

В конструкции крупногабаритных рефлекторов зонтичного типа для создания рабочей поверхности используется формообразующая структура. Формообразующая структура в раскрытом положении представляет собой систему натянутых нитей. На формообразующую структуру этапа изготовления оказывают воздействие внешние факторы, которые приводят к деградации шнуров. Возникающие деформации формообразующей структуры оказывают влияние на стабильность геометрических параметров, к которым предъявляются жесткие требования [1]. С точки зрения сокращения трудоемкости изготовление арок формообразующей структуры с элементами системы укладки целесообразно проводить на фрагменте формообразующей структуры – арочной системе. Алгоритм нового прикладного метода включает этапы монтажа и прочностных испытаний арок на специально разработанном стандартизированном оборудовании. Большой практический интерес представляет задача применения данной технологии и проведения подобных исследований путем разработки специальной технологической оснастки. В статье сформулированы требования к оснастке (СТО) и произведен расчет трудоемкости. Авторами предложена оригинальная конструкция технологической оснастки, разработана новая методика сборки рабочей поверхности крупногабаритного рефлектора, которая позволяет существенно сократить затраты на изготовление рефлектора. На текущий момент разработанная методика, выдержав все циклы испытаний и подтвердив свою работоспособность, ожидает практического внедрения в процесс изготовления рабочей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора.

Бесплатно

Разработка проекта навигационного космического аппарата на геостационарной орбите

Звонарь В.Д., Чеботарев В.Е., Ильин М.А.

Статья научная

Обоснованы требования к космическому аппарату (КА) как к составной части функционального дополнения системы ГЛОНАСС. Проведен анализ возможности применения заимствованных бортовых систем с базового КА «Глонасс-К» и оценен объем их доработок с использованием метода подобия по критерию - минимизация объема доработок составных частей базового КА и его конструктивно-компоновочной схемы. Определен проектно-конструкторский облик КА функционального дополнения системы ГЛОНАСС, проведены расчеты бюджета масс, габаритных размеров, моментно-центровочных характеристик.

Бесплатно

Разработка расчетно-экспериментального метода модального анализа крупногабаритных трансформируемых космических конструкций

В.А. Бернс, В.Е. Левин, Д.А. Красноруцкий, Д.А. Маринин, Е.П. Жуков, В.В. Маленкова, П.А. Лакиза

Статья

Разрабатываемый расчетно-экспериментальный метод модального анализа крупногабаритных трансформируемых космических конструкций заключается в разделении конструкции на составные части, проведении модальных испытаний этих частей, коррекции математических моделей составных частей по результатам испытаний, синтезе математических моделей составных частей для построения глобальной модели всей конструкции, определении динамических характеристик всей конструкции по глобальной математической модели. Изложен способ определения параметров собственных тонов колебаний составных частей конструкций в модальных испытаниях, обладающий низкой чувствительностью к погрешностям измерений и взаимному влиянию тонов с близкими собственными частотами. Эффективность этого способа проиллюстрирована результатами испытаний самолетов и агрегата космического аппарата. Для коррекции математических моделей составных частей матрицы жесткости и инерции подвергаются процедуре редуцирования. Глобальная математическая модель конструкции является результатом синтеза скорректированных редуцированных матриц инерции и жесткости составных частей. Целесообразность решения проблемы определения модальных характеристик трансформируемых космических конструкций по результатам испытаний составных частей объясняется их большими габаритами и сложностью в собранном виде. Кроме того, крупногабаритные космические конструкции имеют, как правило, низкие – до одной десятой доли герца – собственные частоты. Экспериментальный модальный анализ этих конструкций сопряжен с серьезными трудностями. В качестве примера реализации разрабатываемого метода приведены результаты модального анализа макета зонтичной антенны космического аппарата.

Бесплатно

Разработка системы визуального наблюдения

Тимофеев Андрей Сергеевич, Шаранок Александр Сергеевич, Афонина Вера Александровна

Статья научная

Необходимость визуального контроля состояния космического аппарата, а также отсутствие подобных систем на российском рынке космической техники стали причинами разработки системы визуального наблюдения, способной выполнить поставленную задачу. В основу разработки была положена модульная структура с централизованным управлением, а в качестве основного интерфейса информационно-логического взаимодействия между составными частями системы визуального наблюдения был выбран прогрессивный интерфейс SpaceWire (ECSS-E-50-12C). Выбор интерфейса SpaceWire обусловлен его техническими характеристиками, позволяющими передавать большие массивы данных за короткие промежутки времени (максимальная скорость до 400 Мбит/с) с высокой достоверностью. Модульная структура системы визуального наблюдения позволяет легко её масштабировать в зависимости от требований заказчика. Количество элементов наблюдения (блоков регистрации данных, содержащих камеры инфракрасного и видимого диапазонов) может варьироваться от 2 до 16...

Бесплатно

Разработка способа разделения радиоотражающей поверхности крупногабаритного рефлектора на выкройки из сетеполотна с крупной ячейкой

А. В. Иванов, К. А. Кушнир, М. С. Симонова

Статья

Важный элемент конструкции рефлекторов космических антенн – отражающая поверхность. В настоящее время в качестве отражающей поверхности наиболее часто используется металлизированное трикотажное сетеполотно, которое полностью отвечает требованиям по физико-механическим свойствам, предъявляемым к таким поверхностям. Для крупногабаритных рефлекторов особенно важны такие параметры, как малая удельная масса и высокий коэффициент светопропускания, которые обеспечивает сетеполотно с увеличенным размером ячеек. Однако структурные особенности такого сетеполотна накладывают дополнительные требования к его использованию в качестве отражающей поверхности для крупногабаритных трансформируемых рефлекторов. В статье рассматривается особый подход к проектированию выкроек для отражающей поверхности из сетеполотна с крупной ячейкой. Сформулированы критерии, в соответствии с которыми велась разработка варианта раскроя, позволяющего получить отражающую поверхность с наименьшими искажениями. Авторами предложен способ получения выкроек сетеполотна, описаны преимущества разработанного варианта перед классическим. Выполнен раскрой параболической поверхности для офсетного рефлектора. Проведен анализ предложенного варианта раскроя, а также его оптимизация, которая позволила сохранить целостность ячеистой структуры выкроек вдоль одного петельного ряда. Полученные результаты показывают, что разработанный вариант раскроя полностью соответствует поставленным требованиям и может использоваться для формирования отражающей поверхности из сетеполотна с крупноячеистой структурой.

Бесплатно

Разработка технологии обеспечения минимального теплового сопротивления между сопряженными поверхностями при имитации условий космического пространства

Е.А. Старостин, А.П. Лебедев, М.С. Московских, Е.П. Маслов

Статья

Переход к негерметичной конструкции приборного отсека космического аппарата неизбежно приводит к дополнительным тепловым нагрузкам на элементы бортовой радиоэлектронной аппаратуры за счет изменения схемы теплообмена. Тепловой режим работы бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата - один важных факторов обеспечения длительного срока активного существования космического аппарата. Обеспечение длительного срока активного существования космических аппаратов является важнейшей научной, инженерной и экономической задачей, решение которой требует глубокого системного подхода на всех этапах создания и эксплуатации бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата. Стратегической задачей для обеспечения длительного срока активного существования космического аппарата является реализация на всех этапах жизненного цикла бортовой радиоэлектронной аппаратуры предельно достижимых показателей надежности за счет использования современных конструкторско-технологических решений, а также эффективных методов ее проектирования и производства. В статье приведены результаты экспериментальных работ по снижению сопротивления теплопередачи между приборами бортовой радиоэлектронной аппаратуры и системой терморегулирования космического аппарата. В результате работы получены основные данные по улучшению эффективности теплоотвода энергопреобразущей аппаратуры космического аппарата и подтверждена эффективность мер по обеспечению теплоотвода бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата.

Бесплатно

Разработка технологической оснастки для проведения автономных испытаний формообразующей структуры зонтичного рефлектора

А. В. Иванов, К. А. Кушнир, В. О. Шевчугов, А. Н. Климов

Статья

В подавляющем числе трансформируемых рефлекторов для обеспечения требуемой точности отражающей поверхности используется формообразующая структура. В зонтичных рефлекторах формообразующая структура представляет собой в раскрытом положении систему натянутых размеростабильных нитей и шнуров. На всем этапе жизненного цикла изделия на шнуры формообразующей структуры оказывают влияние внешние факторы, которые приводят к изменению их длины. Оценку стабильности геометрических размеров шнуров, с точки зрения трудоемкости, целесообразно проводить на фрагменте формообразующей структуры – арочной системе. Для проведения подобных исследований требуется разработка специальной технологической оснастки. В статье сформулированы требования к оснастке и обеспечению испытаний. Авторами предложена оригинальная конструкция технологической оснастки, которая позволяет закреплять шнуры арочной системы с близкими к конструкции рефлектора граничными условиями. Разработана 3D-модель оснастки, на основе которой был изготовлен опытный образец. Собрана отдельная арочная система, соответствующая штатной конструкции по размерам, конфигурации и усилиям натяжения шнуров. Проведены испытания по оценке погрешности измерений арочной системы в изготовленном макете оснастки. Результаты испытаний подтвердили возможность использования разработанной оснастки для проведения автономных испытаний формообразующей структуры.

Бесплатно

Разработка, анализ и проектирование транспортного протокола СТП-ИСС для бортовых космических сетей SpaceWire

Шейнин Юрий Евгеньевич, Оленев Валентин Леонидович, Лавровская Ирина Яковлевна, Дымов Дмитрий Валерьевич, Кочура Сергей Григорьевич

Статья научная

В данной статье представлены результаты проекта по разработке нового транспортного протокола СТП-ИСС для бортовых космических сетей. Приведено краткое сравнение существующих транспортных протоколов для SpaceWire, которое обосновывает разработку нового протокола. Описаны все фазы разработки протокола СТП-ИСС начиная со сбора технических требований от представителей космической индустрии. После первой версии спецификации протокола, в которой описывались все его механизмы, было проведено моделирование, тестирование и верификация протокола СТП-ИСС по средствам трех разных реализаций: референсного кода на языке С++, SDL-модели протокола и сетевой SystemC модели, описывающей поведение устройств, работающих при помощи СТП-ИСС в сети. Следующим этапом работы была реализация IP-ядра для СТП-ИСС и создание рабочего места для тестирования оборудования, работающего по разработанному протоколу. По результатам проекта в статье представлены две редакции протокола СТП-ИСС и приведено их краткое сравнение

Бесплатно

Расчет параметров процесса истечения газа из микроотверстия гермоконтейнера космического аппарата

Чеботарев Виктор Евдокимович

Статья научная

Разработана модель истечения газа через микроотверстие в гермоконтейнере космического аппарата (КА) для случая с гладкими краями. Проведена оценка скорости истечения газа из гермоконтейнера КА «Глонасс-М» № 718 по данным о спаде давления на длительном интервале времени вследствие его пробоя микрометеоритом. Определен выбор закона истечения газа через микроотверстие для случая с гладкими краями. Выработана рекомендация по уточнению модели расчета площади сечения микроотверстия, возникающего от пробоя гермоконтейнера КА микрометеоритом (случай с негладкими краями).

Бесплатно

Расчет радиолинии селенодезического спутника

Чеботарев В.Е., Грицан О.Б.

Статья научная

Проведена оценка параметров радиотехнического комплекса селенодезического спутника, решающего задачи измерений дальности до селенодезического пункта активным и пассивным методами, высоты орбиты, информационной связи с наземным пунктом. Для измерительной радиолинии, используемой для селенодезической привязки сети из пассивных радиоотражателей, выбрана форма пассивного радиоотражателя и его геометрические характеристики. Сформированы обобщенные требования к радиотехническому комплексу селенодезического спутника.

Бесплатно

Расчетно-экспериментальная оценка прочности и предельных состояний композитных конструкций космических аппаратов

В.В. Москвичев, А.М. Лепихин, А.Е. Буров, С.В. Доронин, Е.В. Москвичев

Статья

Современные полимерные композиционные материалы, обладающие высокими удельными характеристиками прочности и жесткости, позволяют создавать прочные, долговечные и геометрически стабильные космические конструкции. Для расширения сфер использования композиционных материалов и повышения конкурентоспособности космических конструкций необходимо дальнейшее совершенствование методов проектирования с широким использованием методов многомасштабного вычислительного моделирования процессов деформирования и разрушения. В работе представлены результаты анализа прочности и размерной стабильности конструкций из полимерных композиционных материалов. Рассматриваются металлокомпозитный бак высокого давления для электрореактивных двигательных установок и конструкции прецизионных рефлекторов антенн космического и наземного базирования. Изложены методики и результаты экспериментальных и расчетных исследований напряженно-деформированных и предельных состояний конструкций. Описаны методы и средства неразрушающего контроля, результаты анализа напряженно-деформированного состояния и натурных испытаний конструкции бака. Даны обобщенные оценки несущей способности конструкций рефлекторов в заданных условиях эксплуатации.

Бесплатно

Расчёт энергетики радиолинии "Земля-Луна"

Чеботарев В.Е., Грицан О.Б., Бадертдинов А.М., Анжина В.А.

Статья научная

Рассматривается радиоканал между базовой лунной станцией связи и наземной станцией связи. Формируются требования к ширине диаграммы направленности антенной системы базовой лунной станции в зависимости от используемых средств слежения. На основании анализа номенклатуры наземных станций спутниковой связи определяются частотный план, структура и скорости передаваемой информации. Проводится расчёт радиолинии и выбор основных характеристик аппаратуры базовой лунной станции наземной станции связи и их антенных систем.

Бесплатно

Резервированная система управления вентильными двигателями для научной аппаратуры автоматических космических миссий

Н. С. Дятлов, Д. Н. Глазкин, К. В. Ануфрейчик, И. В. Чулков, А. С. Буторкин, А. В. Семенов, А. В. Никифоров

Статья

Вентильные двигатели (в англоязычной литературе – «BLDC motors») широко применяются в научной аппаратуре космического назначения. Для управления двигателями такого типа требуется создание сложно-функциональной системы управления, учитывающей как базовые технические требования, так и требования к надежности с учетом ее применения в условиях космического пространства. В статье сформулированы требования к характеристикам, которыми должна обладать система управления вентильными двигателями и определены дополнительные требования к надежности системы. При этом в качестве алгоритма для приведенной системы был выбран алгоритм блочной коммутации, реализация которого не требует высокой вычислительной мощности и точных датчиков положения ротора. На основе сформулированных задач и выбранного алгоритма представлена структурная схема системы управления, учитывающая необходимость холодного резервирования для выполнения требований к надежности. Далее рассмотрены конкретные схемотехнические решения для выходных каскадов, позволяющие подключать один набор двигателей и датчиков Холла к обоим полукомплектам системы управления. Для апробации структурных и схемотехнических решений был разработан и изготовлен макет. Проведена успешная проверка работоспособности макета и, соответственно, приведенных решений.

Бесплатно

Журнал