Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Математическая модель раскрытия спицы крупногабаритного космического рефлектора, состоящей из нескольких частей

Авторы

Ф.В. Митин, Е.Н. Никулин

Организация

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

Рассматривается процесс раскрытия двухзвенной спицы крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического базирования. Ввиду больших затрат на проведение натурных испытаний, построение корректных математических моделей является актуальной задачей. Крупногабаритные трансформируемые конструкции состоят из нескольких соединенных между собой звеньев. При доставке на заданную орбиту они находятся в сложенном состоянии для размещения в ракете-носителе. После выхода на орбиту происходит развертывание до заданного рабочего состояния. Разработана математическая модель раскрытия спицы, усовершенствованная в части учета разделения параметров в зависимости от ее длины и от времени раскрытия, позволяющая исследовать возникающие колебания конструкции. Важным является учет люфта в соединениях. Даже незначительные зазоры в соединениях звеньев спицы могут привести к многократному возрастанию времени стабилизации системы. Разработанная математическая модель дает возможность рассматривать различные условия сопряжения звеньев, изменять массогабаритные параметры и материалы спицы. Представлены результаты моделирования, показывающие корректность математических моделей. Сделаны выводы о допустимости применения математических моделей для спиц, состоящих из большего количества звеньев.

Ключевые слова

крупногабаритный рефлектор, раскрытие спицы, математическая модель двухзвенной спицы, моделирование процесса раскрытия

Список литературы

[1] Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 1) // Вестник СибГАУ. 2007. № 2. С. 51–57.

[2] Пономарев С. В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4. C. 110–119.

[3] Резник С. В., Чубанов Д. Е. Моделирование динамики раскрытия крупногабаритного трансформируемого рефлектора космической антенны из композиционного материала // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2018. Т. 19. № 4. С. 411–425.

[4] Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4 (30). 2019. С. 200–208.

[5] Sun Z., Zhang Y., Yang D. Structural design, analysis, and experimental verification of an H-style deployable mechanism for large space-borne mesh antennas // Acta Astronautica. 2021. no. 178. pp. 481–498.

[6] Бернс В. А., Левин В. Е., Красноруцкий Д. А., Маринин Д. А., Жуков Е. П., Маленкова В. В., Лакиза П. А. Разработка расчетно-экспериментального метода модального анализа крупногабаритных трансформируемых космических конструкций // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 3. С. 125–133. doi: 10.26732/2618-7957-2018-3-125-133.

[7] Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Часть I // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 20. № 1. C. 51–64.

[8] Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Часть II // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21. № 2. C. 117–128.

[9] Kabanov S. A., Mitin F. V. Optimization of the stages of deploying a large-sized space-based reflector // Acta Astronautica. 2020. vol. 176. pp. 717–724.

[10] Huang H., Cheng Q., Zheng L., Yang Y. Development for petal-type deployable solid-surface reflector by uniaxial rotation mechanism // Acta Astronautica. 2021. vol. 178. pp. 511–521.

[11] Li P., Ma Q., Song Y., Liu C., Tian Q., Ma S., Hu H. Deployment dynamics simulation and ground test of a large space hoop truss antenna reflector // Science China Physics. Mechanics & Astronomy. 2017. vol. 47. 104602.

[12] Jiang X., Zhengfeng B. Dynamics Modelling and Simulation for Deployment Characteristics of Mesh Reflector Antennas // Applied Sciences. 2020. vol. 10. pp. 78–84.

[13] Liu L., Shan J., Zhang Y. Dynamics modeling and analysis of spacecraft with large deployable hoop-truss antenna // Journal of Spacecraft and Rockets. 2016. vol. 53. pp. 471–479.

[14] Guo H. W., Zhang J., Liu R. Q., Deng Z. Q., Cao D. Q. Nonlinear dynamics analysis of joint dominated space deployable truss structures // Journal of Harbin Institute of Technology. 2013. vol. 20. pp. 68–74.

[15] Пановко Я. Г. Внутреннее трение при колебаниях. М. : Физматгиз, 1960. 193 с.

Дополнительные сведения

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-08-00646 a)

Цитирование данной статьи

Митин Ф.В., Никулин Е.Н. Математическая модель раскрытия спицы крупногабаритного космического рефлектора, состоящей из нескольких частей // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 3. С. 146-152. doi: 10.26732/j.st.2021.3.03

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