Температурное состояние и оценка отклонения формы сферической оболочки калибровочного космического аппарата на теневом участке околоземной орбиты

Зарубин, В.С.; Зимин, В.Н.; Кувыркин, Г.Н.

Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Температурное состояние и оценка отклонения формы сферической оболочки калибровочного космического аппарата на теневом участке околоземной орбиты

Авторы

В.С. Зарубин, В.Н. Зимин, Г.Н. Кувыркин

Организация

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
г. Москва, Российская Федерация

Аннотация

Представлена комплексная математическая модель, описывающая изменение формы сферической оболочки калибровочного космического аппарата, вызванное неравномерным распределением температуры по ее поверхности на теневом участке околоземной орбиты. Тепловая часть модели учитывает воздействие на оболочку собственного излучения поверхности Земли и радиационный теплообмен в полости оболочки. Неравномерность облучения поверхности оболочки приводит к неравномерности распределения ее температуры и, как следствие, к отклонению ее формы от сферической, что может повлиять на функциональные характеристики аппарата. Для определения искажения сферической формы оболочки использованы основные положения безмоментной теории оболочек вращения. Количественный анализ представленной модели проведен для установившегося неравномерного распределения температуры по поверхности оболочки, возникающего на различной высоте расположения аппарата над поверхностью Земли. Полученные оценки искажения формы оболочки калибровочного космического аппарата могут быть использованы для сопоставления с допустимыми отклонениями, не нарушающими его функциональные характеристики на теневом участке околоземной орбиты.

Ключевые слова

калибровочный космический аппарат, сферическая оболочка, излучение поверхности Земли, радиационный теплообмен

Список литературы

[1] Малые космические аппараты информационного обеспечения / Под ред. В. Ф. Фатеева. М. : Радиотехника, 2010. 320 с.

[2] Ракеты и космические аппараты конструкторского бюро «Южное» / А. Н. Мащенко, В. Н. Паппо-Корыстин, В. А. Пащенко, В. Г. Васильев; под общей редакцией Генерального конструктора С. Н. Конюхова. Днепропетровск : ГКБ «Южное» им. М. К. Янгеля, 2000. 240 с.

[3] Тарасенко М. В. Военные аспекты советской космонавтики. М. : Агентство Российской печати, ТОО «Николь», 1992. 164 с.

[4] Freeland R. E., Bilyeu G. D., Veal G. R. Development of flight hardwarefor a large, inflatable-deployable antenna experiment // Acta Astronautica, 1996, vol. 38, no. 4–8, pp. 251–260. doi: 10.1016/0094-5765(96)00030-6.

[5] Chodimella S. P., Moore J., Otto J., Fang H. Design evaluation of alarge aperture deployable antenna // AIAA Papers, 2006, no. 1603, pp. 1–20. doi: 10.2514/6.2006-1603.

[6] Зимин В. Н., Крылов А. В., Мешковский В. Е., Сдобников А. Н., Файзуллин Ф. Р., Чурилин С. А. Особенности расчета раскрытия крупногабаритных трансформируемых конструкций различных конфигураций // Наука и образование. 2014. №10. С. 179–191. doi: 10.7463/1014.0728802.

[7] Зарубин В. С., Зимин В. Н., Кувыркин Г. Н. Температурное состояние и отклонение формы сферической оболочки космического калибровочноюстировочного аппарата // Аэрокосмический научный журнал. 2016. № 1. С. 27–45. doi: 10.7463/aersp.0116.0831867.

[8] Zarubin V. S., Zimin V. N., Kuvyrkin G. N. Temperature distribution in the spherical shell of a gauge-alignment spacecraft // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2017, vol. 58, no. 6, pp. 1083–1090. doi: 10.1134/S0021894417060141.

[9] Зарубин В. С., Зимин В. Н., Кувыркин Г. Н. Температурное состояние оболочки калибровочного космического аппарата на теневом участке околоземной орбиты // Аэрокосмический научный журнал. 2016. № 4. С. 22–37. doi: 10.7463/aersp.0416.0846458.

[10] Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В. К. Кошкина. М. : Машиностроение, 1975. 624 с.

[11] Optical Calibration Sphere Experiment [Электронный ресурс]. URL: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jawsat# footback10 (дата обращения 25.08.2018).

[12] Зимин В. Н. К вопросу моделирования и расчета динамики раскрытия трансформируемых космических конструкций // Оборонная техника. 2006. № 1. С. 123–127.

[13] Zarubin V. S., Kuvyrkin G. N. Mathematical Modeling of Thermomechanical Processes under Intense Thermal Effect // High Temperature, 2003, vol. 41, no. 2, pp. 257–265. doi: 10.1023/A:1023390021091.

[14] Балабух Л. И., Колесников К. С., Зарубин В. С., Алфутов Н. А., Усюкин В. И., Чижов В. Ф. Основы строительной механики ракет. М. : Высшая школа, 1969. 496 с.

[15] Марчук Г. И., Кондратьев К. Я., Козодеров В. В. Радиационный баланс Земли: ключевые аспекты. М. : Наука, 1988. 224 с.

[16] Павлов А. В. Оптико-электронные приборы. М. : Энергия, 1974. 360 с.

[17] Кондратьев К. Я., Дьяченко Л. Н., Козодеров В. В. Радиационный баланс Земли. Л. : Гидрометеоиздат, 1988. 350 с.

[18] Gilmor D. G. Spacecraft thermal control handbook. vol. 1. Fundamental Technologies / El Segundo, California, Aerospace Press, 2002. 836 p.

[19] Комарова М. А. Температурные условия на корпусе узлового модуля на этапе автономного полета к международной космической станции // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 23–30.

[20] Гукало А. А., Грибков А. С. Оптимизация температуры плоского и крестообразного холодильника–излучателя космической ядерной энергетической установки с учетом внешнего теплового излучения // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 103–110.

[21] Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением / Пер. с англ. М. : Мир, 1975. 934 с.

[22] Бюллер К. У. Тепло- и термостойкие полимеры / Пер. с нем. М. : Химия, 1984. 1056 с.

[23] Аналитический портал химической промышленности [Электронный ресурс]. URL: http://www.newchemistry.ru/production.php?cat-id=52&catparent=7&level=3 (дата обращения 28.08.2018).

[24] Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники : справочник. М. : Атомиздат, 1968. 484 с.

[25] Многослойные и комбинированные пленочные материалы и изделия из них: интернет-ресурс [Электронный ресурс]. URL: rccgroup.ru/plast/wp-content/uploads/3.9.-Ivanenko.ppt (дата обращения 28.08.2018).

[26] Излучательные свойства твердых материалов : справочник / Под общ. ред. А. Е. Шейндлина. М. : Энергия, 1974. 472 с.

[27] Обзор базовых свойств и сфер применения политетрафторэтилена (PTFE) [Электронный ресурс]. URL: http://www.engplast.ru/entry.php?198&id=2 (дата обращения 28.08.2018).

[28] Комков М. А., Сабельников В. В., Баслык К. П. Конструктивно-технологический анализ трубопроводов, намотанных из полиимидофторопластовой пленки // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. С. 78–86.

Дополнительные сведения

Работа выполнена в рамках государственных заданий Минобрнауки РФ (проекты 9.7784.2017/БЧ и 9.24.22.2017/ПЧ)

Полный текст статьи (скачано: 176)

Цитирование данной статьи

Зарубин В.С., Зимин В.Н., Кувыркин Г.Н. Температурное состояние и оценка отклонения формы сферической оболочки калибровочного космического аппарата на теневом участке околоземной орбиты // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 3. С. 147-156. doi: 10.26732/2618-7957-2018-3-147-156

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.