Математическая модель раскрытия спицы крупногабаритного космического рефлектора, состоящей из нескольких частей
Автор: Ф.В. Митин, Е.Н. Никулин
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3, 2021 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается процесс раскрытия двухзвенной спицы крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического базирования. Ввиду больших затрат на проведение натурных испытаний, построение корректных математических моделей является актуальной задачей. Крупногабаритные трансформируемые конструкции состоят из нескольких соединенных между собой звеньев. При доставке на заданную орбиту они находятся в сложенном состоянии для размещения в ракете-носителе. После выхода на орбиту происходит развертывание до заданного рабочего состояния. Разработана математическая модель раскрытия спицы, усовершенствованная в части учета разделения параметров в зависимости от ее длины и от времени раскрытия, позволяющая исследовать возникающие колебания конструкции. Важным является учет люфта в соединениях. Даже незначительные зазоры в соединениях звеньев спицы могут привести к многократному возрастанию времени стабилизации системы. Разработанная математическая модель дает возможность рассматривать различные условия сопряжения звеньев, изменять массогабаритные параметры и материалы спицы. Представлены результаты моделирования, показывающие корректность математических моделей. Сделаны выводы о допустимости применения математических моделей для спиц, состоящих из большего количества звеньев.
Крупногабаритный рефлектор, раскрытие спицы, математическая модель двухзвенной спицы, моделирование процесса раскрытия
Короткий адрес: https://sciup.org/14119647
IDR: 14119647 | УДК: 629.78-004.942 | DOI: 10.26732/j.st.2021.3.03
Modeling the deployment of a two-link spoke of a large-sized space reflector taking into account the backlash
This article discusses the process of deployment a two-link spoke of a large-sized transformable space-based reflector. In view of the high costs of carrying out field tests, the construction of correct mathematical models is an urgent task. Currently, the creation of large-sized systems is actively developing. Such systems consist of several interconnected links. When delivered to a given orbit, the large-sized system is folded for placement in the launch vehicle. After entering the orbit, it is deployed to the specified operating state. A mathematical model has been developed for the deployment of the spoke, improved in terms of taking into account the separation of parameters depending on the length and time, which makes it possible to study the arising vibrations of the structure. It is important to take into account the backlash in the connections. Even small gaps in the spoke link connections can lead to a manifold increase in the stabilization time of the system. The developed mathematical model makes it possible to consider various conditions for linking links, change the mass-dimensional parameters and materials of the spoke. The results of modeling are presented, showing the correctness of mathematical models. Conclusions are made about the admissibility of using mathematical models for spokes consisting of a larger number of links.
Список литературы Математическая модель раскрытия спицы крупногабаритного космического рефлектора, состоящей из нескольких частей
- Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 1) // Вестник СибГАУ. 2007. № 2. С. 51–57.
- Пономарев С. В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4. C. 110–119.
- Резник С. В., Чубанов Д. Е. Моделирование динамики раскрытия крупногабаритного трансформируемого рефлектора космической антенны из композиционного материала // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2018. Т. 19. № 4. С. 411–425.
- Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4 (30). 2019. С. 200–208.
- Sun Z., Zhang Y., Yang D. Structural design, analysis, and experimental verification of an H-style deployable mechanism for large space-borne mesh antennas // Acta Astronautica. 2021. no. 178. pp. 481–498.
- Бернс В. А., Левин В. Е., Красноруцкий Д. А., Маринин Д. А., Жуков Е. П., Маленкова В. В., Лакиза П. А. Разработка расчетно-экспериментального метода модального анализа крупногабаритных трансформируемых космических конструкций // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 3. С. 125–133. doi: 10.26732/2618-7957-2018-3-125-133.
- Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Часть I // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 20. № 1. C. 51–64.
- Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Часть II // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21. № 2. C. 117–128.
- Kabanov S. A., Mitin F. V. Optimization of the stages of deploying a large-sized space-based reflector // Acta Astronautica. 2020. vol. 176. pp. 717–724.
- Huang H., Cheng Q., Zheng L., Yang Y. Development for petal-type deployable solid-surface reflector by uniaxial rotation mechanism // Acta Astronautica. 2021. vol. 178. pp. 511–521.
- Li P., Ma Q., Song Y., Liu C., Tian Q., Ma S., Hu H. Deployment dynamics simulation and ground test of a large space hoop truss antenna reflector // Science China Physics. Mechanics & Astronomy. 2017. vol. 47. 104602.
- Jiang X., Zhengfeng B. Dynamics Modelling and Simulation for Deployment Characteristics of Mesh Reflector Antennas // Applied Sciences. 2020. vol. 10. pp. 78–84.
- Liu L., Shan J., Zhang Y. Dynamics modeling and analysis of spacecraft with large deployable hoop-truss antenna // Journal of Spacecraft and Rockets. 2016. vol. 53. pp. 471–479.
- Guo H. W., Zhang J., Liu R. Q., Deng Z. Q., Cao D. Q. Nonlinear dynamics analysis of joint dominated space deployable truss structures // Journal of Harbin Institute of Technology. 2013. vol. 20. pp. 68–74.
- Пановко Я. Г. Внутреннее трение при колебаниях. М. : Физматгиз, 1960. 193 с.
