К расчету напряженно-деформированного состояния трансформируемой крупногабаритной космической конструкции

Проектирование и создание трансформируемых крупногабаритных космических конструкций возможно при тщательном анализе условий их эксплуатации, действующих внутренних и внешних силовых факторов, определении напряженно-деформированного состояния несущих силовых каркасов. Проведение полной экспериментальной отработки орбитального функционирования трансформируемых конструкций в земных условиях, как правило, не представляется возможным. Поэтому при создании таких конструкций главную роль играют вопросы разработки математических моделей, адекватно описывающих их механические свойства и позволяющих эффективно выполнять проектировочные расчеты, а также анализировать различные варианты компоновки. Методика расчета напряженно-деформированного состояния элементов несущего силового каркаса при раскрытии приведена на примере конструкции кольцевой антенны диаметром 20 м. Напряженно-деформированное состояние элементов несущего силового каркаса определяется ударными нагрузками, возникающими в процессе раскрытия при установке смежных звеньев на упоры. Для определения ударных нагрузок проведен расчет раскрытия каркаса и вычислены скорости элементов каркаса при их постановке на упоры. Полученные значения скоростей звеньев трансформируемого несущего каркаса приняты в качестве начальных условий для построения конечно-элементной модели конструкции при расчете ее напряженно-деформированного состояния. В результате расчета получены значения эквивалентных напряжений, возникающих в элементах несущего силового каркаса при раскрытии

Литература

[1] Лопатин А.В., Рутковская М.А. Обзор конструкций трансформируемых космических антенн (Часть 1). Вестник СибГАУ им. академика М.Ф. Решетнева, 2007, № 2, с. 51--57.

[2] Пономарев С.В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов. Вестник Томск. гос. ун-та. Матем. и мех., 2011, № 4, с. 110--119.

[3] Горовцов В.В., Жиряков А.В., Телепиев П.П. и др. Исследование динамики и решение задачи проектирования трансформируемых конструкций посадочного модуля КА "ЭКЗОМАРС". Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2016, № 4, с. 75--80.

[4] Кузнецова А.О. Исследование динамики движения раскрывающихся механических систем с упругими связями. Вестник СибГАУ им. академика М.Ф. Решетнева, 2005, № 3, с. 135--138.

[5] Бакулин Д.В., Ососов Н.С., Щиблев Ю.Н. Моделирование процесса раскрытия крупногабаритных солнечных батарей. Матем. моделирование, 2004, № 6, с. 88--92.

[6] Борзых С.В., Ильясова И.Р. Моделирование и экспериментальная отработка процесса раскрытия крупногабаритных многозвенных солнечных батарей космических аппаратов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, № 8, с. 60--68. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-8-447

[7] Бойков В.Г. Моделирование динамики механических систем в программном комплексе EULER. САПР и графика, 1998, № 1, с. 38--48.

[8] Щесняк C.С., Романов А.В., Хитров И.В. и др. Проектирование и расчет крупногабаритных раскрывающихся конструкций с помощью программных комплексов MSC.Softwarе. CADmaster, 2009, № 2-3, с. 28--36. URL: https://www.cadmaster.ru/magazin/articles/cm_47-48_03.html

[9] Баничук И.В., Карпов И.И., Климов Д.М. и др. Механика больших космических конструкций. М., Факториал, 1997.

[10] Крылов А.В. Исследование процесса раскрытия антенного контура. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 12, с. 45--50. DOI: 10.18698/0536-1044-2013-12-45-50

[11] Джан Ц., Зимин В.Н., Крылов А.В. и др. Некоторые аспекты моделирования динамики трансформируемых космических конструкций. Сибирский журнал науки и технологий, 2019, т. 20, № 1, с. 68--73.

[12] Зарубин В.С. Математическое моделирование в технике. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.

[13] Виттенбург Й. Динамика систем твердых тел. М., Мир, 1980.

[14] Крылов А.В., Чурилин С.А. Методика определения напряженно-деформированного состояния элементов трансформируемых многозвенных конструкций. Известия высших учебных заведений. Физика, 2013, т. 56, № 7/3, с. 170--172.

[15] Иванов А.П. Динамика систем с механическими соударениями. М., Международная программа образования, 1997.