Оценка деформационно-силовых характеристик привода из материала с эффектом памяти формы для трансформируемых космических конструкций
Автор: Зимин В. Н., Крылов А. В., Филиппов В. С., Шахвердов А. О.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 1 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
Перспективы развития космической техники в настоящее время тесно связаны с созданием принципиально новых крупногабаритных космических конструкций. При проектировании крупногабаритных систем, схема которых допускает автоматическое изменение конфигурации конструкции, необходимо учитывать ударные нагрузки. Они неизбежно возникают при фиксации рабочего состояния конструкции на орбите по завершению процесса её раскрытия. Для обеспечения плавного, надежного и безударного раскрытия крупногабаритных космических конструкций предполагается использовать силовые приводы с активными элементами, выполненными из материала никелида титана, обладающего эффектом памяти формы. В предлагаемом силовом приводе с эффектом памяти формы применен активный элемент в виде проволоки, изготовленной из материала никелида титана, нагреваемого в процессе работы путем пропускания через него электрического тока. Одним из главных параметров для привода раскрытия крупногабаритных конструкций является его деформационно-силовая характеристика. В работе были проведены экспериментальные исследования, направленные на изучение данной характеристики активного элемента привода. Изучение деформационно-силовой характеристики проводилось при двух видах нагружения: в одном усилие изменялось в процессе проведения испытания, а в другом - оставалось неизменным. Стоит отметить, что величина деформации, которую может произвести активный элемент, напрямую связана с величиной и характером силы сопротивления, приложенной к нему. В эксперименте активный элемент продемонстрировал значительное перемещение при значительной нагрузке. Полученные экспериментальные данные показывают принципиальную возможность использования активных элементов из материала с эффектом памяти формы в приводах раскрытия крупногабаритных космических конструкций. Полученная характеристика будет играть важную роль в разработке математической модели функционирования активного элемента из материала с эффектом памяти формы для раскрытия космической конструкции изменяемой конфигурации.
Трансформируемая космическая конструкция, привод, эффект памяти формы, силовая характеристика
Короткий адрес: https://sciup.org/148326243
IDR: 148326243 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-1-109-115
Список литературы Оценка деформационно-силовых характеристик привода из материала с эффектом памяти формы для трансформируемых космических конструкций
- Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн. Ч. 1 // Вестник СибГАУ. 2007, № 2 (15). С. 51-57.
- Механика больших космических конструкций / Н. В. Баничук, И. И. Карпов, Д. М. Климов и др. М.: Факториал, 1997. 302 с.
- Пономарев С. В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томск. гос. ун-та. Математика и механика. 2011. № (16). С. 110-119.
- Zheng F. Affordable System Conceptual Structure Design of New Deployable Spaceborne Antenna // 33rd AIAA International Communications Satellite Systems Conference and Exhibition. 2015, P. 4343.
- Привод из материала с эффектом памяти формы для трансформируемых космических конструкций / В. Н. Зимин, А. В. Крылов, В. С. Филиппов, А. О. Шахвердов // Сибирский аэрокосмический журнал. 2022. Т. 23, № 1. С. 73-80.
- Truss mounting in space by shape memory alloys / V. A. Likhachev, A. I. Razov, A. G. Cher-niavsky et al. // Proceedings of the First International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, California, USA. 1994, P. 245-248.
- Mathematical Modeling of Deployment Dynamics of Large Transformable Space Structures / V. N. Zimin, A. V. Krylov, G. N. Kuvyrkin, et al. // Behavior of Materials under Impact, Explosion, High Pressures and Dynamic Strain Rates. Advanced Structured Materials. 2023. Vol 176.
- Riad A., Ainamany A., Benzohra M. The shape memory alloy actuator controlled by the Sun's radiation // Materials Research Express. 2017, Vol. 4, P. 7 075701.
- De Laurentis K. J., Fisch A., Nikitczuk J., Mavroidis C. Optimal design of shape memory alloy wire bundle actuators // Proceedings 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No. 02CH37292). 2002. Vol. 3. P. 2363-2368.
- К вопросу создания безударного привода раскрытия трансформируемых крупногабаритных космических конструкций / В. Н. Зимин, А. В. Крылов, Г. Н. Кувыркин, А. О. Шахвердов // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2022. № 3(57). С. 47-51.
- Schiedeck F., Hemsel T., Wallaschek J. The use of shape memory alloy wires in actuators // Solid state Phenomena, 2006. Vol. 113. P. 195-198.
- Zimin V. N., Krylov A. V., Shakhverdov A. O. Development of the mathematical model of the force actuator for deployment of large-sized space structures // Journal of Physics: Conference Series. 2021, No. 1. P. 012115. DOI: 10.1088/1742-6596/1902/1/012115.
- Привод из материала с эффектом памяти формы для раскрытия трансформируемой космической конструкции / В. Н. Зимин, А. В. Крылов, Г. Н. Кувыркин, А. О. Шахвердов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2021. № 4(348). С. 97-102.
- Zimin V. N., Krylov A. V., Shakhverdov A. O. Development of the mathematical model of the force actuator for deployment of large-sizcd space structures // Journal of Physics: Conference Series 1902. 2021. P.012115.
- Mathematical and ground-based experiments when designing transformable space structures / V. N. Zimin, A. V. Krylov, G. N. Kuvyrkin, A. O. Shakhverdov // AIP Conference Proceedings 2503. 2022. P. 020006.
