О расчете раскрытия трансформируемой структурной космической конструкции

Проблема создания навесных систем специального функционального назначения с габаритами, превышающими размеры космических аппаратов, сводится к разработке трансформируемых конструкций. Несмотря на достигнутые значительные успехи в области проектирования таких конструкций, важной остается задача обеспечения плавного и надежного раскрытия крупногабаритных конструкции, прежде всего, структурного типа, состоящих из десятков, сотен и даже тысяч взаимосвязанных между собой элементов. В программном комплексе автоматизированного динамического анализа многокомпонентных механических систем EULER построена модель для расчета процесса раскрытия крупногабаритной трансформируемой структурной космической конструкции. Работоспособность такой конструкции определяется, главным образом, тем, насколько велики возникающие в ней усилия при раскрытии из транспортного плотноупакованного состояния в рабочее положение на орбите. Для построения модели используется хорошо учитывающая особенности структурных конструкций расчетная схема в виде системы абсолютно твердых тел, связанных между собой шарнирными узлами. Массы и моменты инерции твердых тел принимаются равными массам и моментам инерции реальных элементов структурной конструкции. Шарнирный узел в данной расчетной модели имеет более широкий смысл, чем понятие «шарнир». Он включает в себя цилиндрическое шарнирное соединение, допускающее относительное вращательное движение смежных тел, устройства раскрытия в виде пружин кручения и устройства фиксации смежных тел трансформируемой структурной конструкции в рабочем раскрытом положении. С помощью построенной модели проведен численный анализ динамики раскрытия параболической структурной конструкции. Конкретная трансформируемая структурная космическая конструкция выбрана, главным образом, потому, что для нее существуют реальные опытные образцы, а также получены экспериментальные результаты, позволившие проверить адекватность построенной расчетной модели. Разработанная модель может быть использована при проектировании, создании и экспериментальной отработке трансформируемых крупногабаритных структурных космических конструкций.

Литература

[1] Гутовский И.Е., Золин А.В., Курков С.В., Пантелеев В.А., Хребников В.А. Моделирование динамики раскрытия ферменного каркаса трансформируемого рефлектора антенны космического базирования методом конечных элементов. Современное машиностроение. Наука и образование, 2012, № 2, с. 276—285.

[2] Боярко В.Г., Малков В.П., Фатьянов Ю.А. Анализ процесса раскрытия стержневой конструкции. Прикладные проблемы прочности и пластичности: Всес. межвуз. сб. Горький, изд-во Горьковского ун-та, 1988, с. 10—20.

[3] Щесняк С., Романов А., Хитров И., Девятов С., Сергиевский С., Георгиев А. Проектирование и расчет крупногабаритных раскрывающихся конструкций с помощью программных комплексов MSC.Software. CADmaster, 2009, № 2-3, с. 28—36.

[4] Зимин В.Н., Бойков В.Г., Файзуллин Ф.Р. Расчет раскрытия крупногабаритной космической конструкции ферменного типа. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. Спец. вып. Крупногабаритные трансформируемые космические конструкции и материалы для перспективных ракетно-космических систем, 2012, с. 5—15.

[5] Бойков В.Г. Программный комплекс автоматизированного динамического анализа многокомпонентных механических систем EULER. САПР и графика, 2000, № 9, с. 17—20.