Численное и экспериментальное исследование раскрывающейся космической конструкции на основе тонкостенных композитных профилей

Потребности спутниковой радиосвязи и дистанционного зондирования Земли приводят к появлению раскрывающихся космических рефлекторов с увеличивающейся апертурой, что приводит к ужесточению требований к снижению их массы и объема в транспортном положении и повышению коэффициента укладки. Современные ферменные рефлекторы обладают приведенными характеристиками, 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 перспективе возможно построение ферменного рефлектора с более высокими жесткостью и надeжностью раскрытия. Предлагаемая конструкция представляет собой пространственную ферму, образованную тонкостенными композитными стержнями, профиль которых при приложении определенных нагрузок способен уплощаться, обеспечивая тем самым возможность их складывания. Изготовление рефлектора только из углепластика за счет его высокой удельной прочности, жесткости и малого коэффициента термического расширения в перспективе позволит обеспечить повышенную частоту первого тона колебаний и размеростабильность конструкции в широком температурном диапазоне. В предлагаемой конструкции отсутствуют металлические детали, что позволяет дополнительно снизить массу и избежать проблемы стыка "металл-композит".

Литература

[1] Thomson M.W. Mechanical vs. inflatable deployable structures for large apertures. Large Space Apperture Workshop, Keck Institute for Space Sciences, Nov. 2008.

[2] Soykasap O. Deployment analysis of a self-deployable composite boom. Composite Structures, vol. 89, iss. 3, July 2009, pp. 374-381.

[3] Hoffait S, Brüls O., Granville D., Cugnon F., Kerschen G. Dynamic analysis of the self-locking phenomenon in tape-spring hinges. Acta Astronautica, vol. 66, iss. 7-8, April-May 2010, pp. 1125-1132.