Оценка начальной угловой скорости наноспутника СubeSat при его отделении импульсным магнитным полем и способ ее снижения

Применение импульсного магнитного поля для управляемого отделения наноспутников - новый способ, защищенный патентами. В печатных работах показана лишь его работоспособность, но не были рассмотрены параметры движения наноспутника после воздействия на него импульсным магнитным полем. Известно, что при отделении спутников с помощью применяемых сегодня пружинных адаптеров начальная угловая скорость может достигать 10 град/с. Для ее компенсации применяют, например, систему демпфирования на основе гистерезисных стержней. При начальной угловой скорости 0,5 град/с время демпфирования достигает 1,7 суток, в течение которых спутник не сможет выполнять свою миссию в полной мере. Приведены результаты моделирования процесса отделения наноспутника CubeSat типоразмера 1U с несмещенным центром тяжести с применением импульсного магнитного поля для расчетной начальной скорости спутника 1 м/с. Моделирование проведено в программном комплексе LS-DYNA. Полученное значение угловой скорости составляет 20,98 град/с. Рассмотрены составляющие вектора угловой скорости и сделано предположение, что угловая скорость обусловлена неравномерным давлением на проводящую пластину со стороны магнитного поля вдоль одной из осей связанной со спутником системы координат. Получены выражения для распределения нормальной и тангенциальной составляющих напряженности магнитного поля вдоль рассмотренной оси для произвольного расстояния от плоскости индуктора в отсутствие проводящей пластины. Построены относительные распределения нормальной и тангенциальной составляющих. Установлено, что распределения симметричны, однако ось симметрии не совпадает с началом системы координат, а сдвинута относительно нее на величину, равную четверти шага намотки спирали. Показано, что совмещение на одной прямой центра тяжести спутника и оси симметрии составляющих поля ведет к снижению начальной угловой скорости спутника. Результаты моделирования показывают, что начальная угловая скорость снизилась в 11,8 раз и составила 1,78 град/с. Также приведены угловые скорости для расчетных скоростей спутника 0,5, 1,5 и 2 м/с.