Выбор геометрических параметров спицы зонтичной антенны для обеспечения максимальной изгибной жесткости

Рассмотрена оптимизация геометрии поперечного сечения тонкостенных спиц крупногабаритных разво- рачиваемых спутниковых параболических антенн зонтичного типа с радиальными спицами-ребрами. В подоб- ной конструкции спицы должны обладать максимальной изгибной жесткостью при минимальной массе. Спицы с постоянной толщиной стенки как в отдельном сечении, так и по длине не являются оптимальными для достижения максимальной жесткости при заданной массе, так как имеют одинаковую жесткость при изгибе в любом направлении. Предлагается изменить форму поперечного сечения спицы за счет использования участков различной толщины. Это позволит увеличить изгибную жесткость спицы в направлении, перпендикулярном поверхности антенны при сохранении заданной массы конструкции. В областях сечений, максимально удалённых друг от друга, в плоскости изгиба толщина будет ступенчато увеличена, в оставшейся части сечения - уменьшена. Основной целью данной работы явилось получение аналитических зависимостей для оценки изгибной же- сткости поперечного сечения спицы зонтичной антенны со ступенчатым изменением ее толщины. Формулы были получены в рамках балочной теории изгиба. Полученные аналитические зависимости были проверены численным моделированием в универсальной программной системе конечно-элементного анализа Ansys. Вери- фикация полученных результатов численным моделированием показала хорошую сходимость с теоретически- ми выводами. Полученные в статье формулы позволяют дать практические рекомендации по конструированию больших разворачиваемых космических антенн с улучшенными параметрами, а именно, максимальной жесткостью при минимальной массе конструкции.