Numerical and experimental analysis of deployable thin-walled all-composite space construction

1 / 7

УДК 629.783
ЧИСЛЕННОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
РАСКРЫВАЮЩЕЙСЯ КОСМИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ
НА ОСНОВЕ ТОНКОСТЕННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПРОФИЛЕЙ
Ф.К. Антонов1 , А.В. Макаровская2 , В.В. Папченко 2, А.Ю. Шаенко2
1 Сколковский институт науки и технологий, дер. Сколково, Московская обл.,
Российская Федерация
2 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
Потребности спутниковой радиосвязи и дистанционного зондирования Земли
приводят к появлению раскрывающихся космических рефлекторов с увеличи-
вающейся апертурой, что приводит к ужесточению требований к снижению
их массы и объема в транспортном положении и повышению коэффициента
укладки. Современные ферменные рефлекторы обладают приведенными харак-
теристиками, однако им свойственен и ряд недостатков, а именно: большая
сложность изготовления и юстировки, наличие большого числа подвижных
частей и малая первая собственная частота колебаний. Предложен вариант
раскрывающейся космической конструкции, на базе которого в перспекти-
ве возможно построение ферменного рефлектора с более высокими жест-
костью и надeжностью раскрытия. Предлагаемая конструкция представляет
собой пространственную ферму, образованную тонкостенными композитными
стержнями, профиль которых при приложении определенных нагрузок спосо-
бен уплощаться, обеспечивая тем самым возможность их складывания. Изго-
товление рефлектора только из углепластика за счет его высокой удельной
прочности, жесткости и малого коэффициента термического расширения в
перспективе позволит обеспечить повышенную частоту первого тона коле-
баний и размеростабильность конструкции в широком температурном диа-
пазоне. В предлагаемой конструкции отсутствуют металлические детали,
что позволяет дополнительно снизить массу и избежать проблемы стыка
“металл–композит”.
Ключевые слова: крупногабаритные космические конструкции, раскрывающий-
ся космический рефлектор, композитный материал, тонкостенные конструкции,
конечно-элементное моделирование.
NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF DEPLOYABLE
THIN-WALLED ALL-COMPOSITE SPACE CONSTRUCTION
F.K. Antonov1 , A.V. Makarovskaya 2, V.V. Papchenko2 , A.Yu. Shaenko2
1 Skolkovo Institute of Science and Technology, Skolkovo, Moscow region,
Russian Federation
2 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
Advanced deployable space reflectors are widely used for radio-communication and
Earth remote sensing. The increase of reflector aperture imposes increasingly strict
requirements on its mass, storage volume and stowage ratios. Among other types of
deployable reflectors, space truss reflector can be marked as low weight, low storage
volume and high stowage ratio solution. However, reflectors of this type have several
drawbacks, like high manufacturing and adjustment complexity, large amount of
movable parts and low magnitudes of first eigenfrequencies. In current paper, the
new deployable space construction design possibly appropriate for reflector is
proposed that possesses all the advantages of space truss reflectors while reducing
structural complexity and price, rising low eigenfrequencies and guaranteeing needed
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 1 49