Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов
Автор: О. В. Широбоков, С. А. Матвеев, Н. С. Слободзян, А. В. Горбунов
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье характеризуется космический аппарат как средство выполнения различных задач, в том числе с применением прецизионного оборудования. Делается акцент на вибрации как на одном из воздействующих факторов и на необходимости низкого уровня вибрации на борту космического аппарата. Среди источников вибрации выделяется электронасосный агрегат систем терморегулирования и ставится актуальная задача по достижению низкой виброактивности при разработке нового образца для перспективных космических аппаратов. Обозначается комплексный подход к решению поставленной задачи с рассмотрением электронасосного агрегата как системы и выделением нескольких направлений для достижения среднеквадратичного значения виброускорения 0,01g и ниже. Подробно описываются возможные методы снижения виброактивности по каждому из направлений и реализованные решения в разработанном образце. Описывается несколько вариантов исполнения электронасосного агрегата для экспериментального определения уровня вибрации в виде среднеквадратичного значения виброускорения в диапазоне частот 5–1000 Гц. По результатам эксперимента оценивается вклад в снижение виброактивности по нескольким направлениям. Сделан вывод о том, что только комплексный подход позволяет достичь очень низкой виброактивности при разработке электронасосного агрегата.
Электронасосный агрегат, система терморегулирования, космический аппарат, комплексный подход, снижение виброактивности
Короткий адрес: https://sciup.org/14127269
IDR: 14127269 | УДК: 520.6.07:621.671:62-752 | DOI: 10.26732/j.st.2023.2.03
Assessment of vibration suppression methods for spacecraft electric pump unit
This article characterizes the spacecraft as a means of performing various tasks, including by precision equipment. Emphasis is placed on vibration as one of the influencing factors and on the need for a low level of vibration on the spacecraft. Among the side effects of the electric pump unit of the thermal control system, the urgent task is to reduce vibration activity when developing a new model for advanced spacecraft. An integrated approach to solving the problem is indicated with the consideration of electric pump unit as a system and the selection of several directions to achieve the root-mean square value of vibration acceleration of 0,01g and below. Possible methods for reducing vibration activity in each of the directions and implemented solutions in the developed sample are described in detail. On several versions of electric pump unit for experimental determination of the level of root-mean square value vibration acceleration at a frequency of 5–1000 Hz. According to the results of the experiment, the contribution to the reduction of vibroactivity in several directions is estimated. It is concluded that only an integrated approach makes it possible to achieve a very low level of vibration activity of electric pump unit.
Список литературы Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов
- Телепнев П. П., Кузнецов Д. А. Методы виброзащиты прецизионных космических аппаратов. Химки : АО «НПО Лавочкина», 2019. 263 с.
- ГОСТ Р 53802-2010: Системы и комплексы космические. Термины и определения. Королев : ФГУП ЦНИИмаш, 2010. 27 с.
- Коротков Е. Б., Широбоков О. В., Матвеев С. А., Юдина З. А. Обзор электронасосных агрегатов систем терморегулирования космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4. С. 198–207.
- Двирный В. В., Двирный Г. В., Хныкин А. В., Голованова В. В., Крушенко Г. Г. Обеспечение длительного ресурса малорасходных нагнетателей // Исследования наукограда. 2014. № 3. С. 12–20.
- Liu W., Znang Y., Li Z., Dong W. Control performance simulation and tests for microgravity active vibration isolation system onboard the Tianzhou-1 cargo spacecraft // Astrodynamics. 2018. № 2 (4). pp. 339–360.
- Saggin B., Scaccabarozzi D., Comolli L. Long-term vibration monitoring onboard mars express mission // Journal of Spacecraft and Rockets. 2014. vol. 51. no. 51. pp. 1664–1672. doi: 10.2514/1.A32752.
- Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Матвеев С. А., Слободзян Н. С., Широбоков О. В. Виброзащита прецизионного оборудования космических аппаратов от внутренних источников возмущений // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4. С. 217–226. doi: 10.26732/j.st.2021.4.05.
- Вибрации в технике : справочник. Т. 6. Защита от вибрации и ударов. М. : Машиностроение, 1981. 456 с.
- Матвеев С. А., Широбоков О. В., Слободзян Н. С., Горбунов А. В. Конструктивные и программно-алгоритмические методы снижения уровня вибрации электронасосного агрегата космического аппарата // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2021. № 27. С. 34–36. doi: 10.26160/2474-5901-2021-27-34-36.
- Brennen C. E. Hydrodynamics of pumps. Cambridge University Press, 2011. 301 p.
- Горбунов А. В., Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Леканов А. В., Порпылев В. Г. Герметичный многоступенчатый центробежный электронасос. Пат. № 2791265 Российская Федерация, 2023. Бюл. № 7.
- Боровиков М. А., Доманов В. И., Доманов А. В. Оперативная диагностика вентильного двигателя на автономном объекте // Тезисы докладов науч.-прак. конф. «Электротехника и энергетика Поволжья на рубеже тысячелетий», Чебоксары. 2001. С. 35–37.
- Боровиков М. А., Доманов В. И., Доманов А. В. Вопросы построения автомобильного вентильного электропривода с микроконтроллерной системой управления // Вестник УлГТУ. 2000. № 1. С. 66–70.
- Юдина З. А., Синиченко М. И., Ладыгин А. П., Синьковский Ф. К., Усманов Д. Б. Причины возникновения вибрации в агрегате электронасосном космического аппарата и способы ее снижения // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 2. С. 63–76. doi: 10.26732/j.st.2021.2.01.
- Чернавский С. А. Подшипники скольжения. М. : Машгиз, 1963. 243 с.
- Introduction to pump rotordynamics [Электронный ресурс]. URL: https://www.sto.nato.int/publications/STO%20Educational%20Notes/RTO-EN-AVT-143/EN-AVT-143-09.pdf (дата обращения: 15.03.2023).
- Морковин А. В., Плотников А. Д., Борисенко Т. Б. Теплоносители для тепловых труб и наружных гидравлических контуров систем терморегулирования автоматических и пилотируемых космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2015. № 3. С. 89–99.
- Шмарин Я. А. Повышение эффективности электропривода объемного гидронасоса многоколесной автотранспортной платформы : дис. канд. техн. наук: 05.09.03. Челябинск, 2017. 150 с.
- Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Слободзян Н. С., Гончаров В. О., Киселев А. А., Баленко Н. А. Отказоустойчивая система управления электронасосным агрегатом космического назначения // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 2. С. 37–44.
- Томасов В. С., Ловлин С. Ю., Егоров А. В. Алгоритмы компенсации пульсаций момента прецизионного электропривода на базе синхронной машины с постоянными магнитами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 2 (84). С. 77–83.
- Kim I., Nakazawa N., Kim S., Park Ch., Yu Ch. Compensation of torque ripple in high performance BLDC motor drives // Control Engineering Practice. 2010. vol. 18. issue 10. pp. 1166–1172. doi: 10.1016/j.conengprac.2010.06.003.
- Nakao N., Tobari K., Sugino T., Ito Yo., Mishima M., Maeda D. Torque ripple suppression control for PMSMs using feedforward compensation and online parameter estimation // IEEJ Journal of Industry Applications. 2021. vol. 141. no. 1. pp. 18–27. doi: 10.1541/ieejjia.20003337.
- В Самарском университете им. Королева прошли испытания устройств виброзащиты для ракеты-носителя «Союз-5» [Электронный ресурс]. URL: https://ssau.ru/news/18746-v-samarskom-universitete-im-korolevaproshli-ispytaniya-ustroystv-vibrozashchity-dlya-rakety-nositelya-soyuz-5 (дата обращения: 13.03.2023).
- Участие в миссии ExoMars 2016 [Электронный ресурс]. URL: http://onil1.ru/news/48-exomars2016.html (дата обращения: 13.03.2023)
