Теоретические основы моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования осцилляторов
https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-317-327
Аннотация
Введение. В рамках данного исследования рассмотрены прецизионные элементы целевой аппаратуры и чувствительные элементы системы стабилизации и ориентации перспективных космических аппаратов. Обоснованы и разработаны метод и программно-алгоритмическое обеспечение моделирования динамических характеристик указанных элементов. При этом учтены результаты обработки данных по экспериментальным исследованиям активных и пассивных осцилляторов.
Материалы и методы. Показано, как метод обезвешивания позволяет воссоздать условия, максимально соответствующие реальной эксплуатации перспективных космических аппаратов, прецизионных элементов конструкции, целевой аппаратуры и их приводов. Представлены схемы соответствующих экспериментальных установок. Использованы методы математического моделирования, методы механики и динамики машин. Рассчитаны основные параметры динамики предлагаемой конструкции — определяющие с точки зрения реализации целевых функций космического аппарата. Сформированы рациональные варианты компоновки и примерных циклограмм функционирования перспективных космических аппаратов с целью снижения микровозмущений от приводных устройств с вращающимися массами.
Результаты исследования. Обоснован и разработан метод моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования штатных осцилляторов. Представлен комплекс методик решения проблем идентификации динамических параметров математической модели перспективных космических аппаратов с учетом результатов обработки данных, получаемых при экспериментальной отработке активных и пассивных осцилляторов. Отмечены два вида вибрации от двигателей маховиков. Первый: по ко мандам системы управления ориентацией и стабилизацией. Второй: обусловленный остаточным дисбалансом, от измерителя солнечной постоянной. Показано, каким образом эти вибрации влияют на динамические характеристики посадочных мест гироскопического измерителя вектора угловой скорости и многозонального сканирующего устройства гидрометеорологического обеспечения космического аппарата. Полученные данные предназначены для решения задач обеспечения динамической точности перспективных космических аппаратов.
Обсуждение и заключения. Предложен метод моделирования динамических характеристик перспективных космических аппаратов при функционировании в режиме прецизионной ориентации. Решение основано на представленных в статье результатах теоретикоэкспериментальных исследований и учитывает работу штатных осцилляторов. Реализация указанного метода доведена до программно-алгоритмического обеспечения оценки динамических характеристик штатных осцилляторов перспективного космического аппарата. Обоснованы рекомендации по снижению влияния активных осцилляторов. Выбраны исходные данные для определения динамики перспективных космических аппаратов с точки зрения выполнения их целевых функций. Предложены компоновка и примерные циклограммы функционирования перспективного космического аппарата с целью выявления приводных устройств с вращающимися массами как источников микровозмущений.Об авторах
А. Н. СоваРоссия
заведующий кафедрой «Транспортные установки», доктор технических наук, профессор, действительный член (академик) Российской академии космонавтики имени К. Э. Циолковского
М. И. Степанов
Россия
профессор кафедры «Транспортные установки», доктор технических наук, профессор
В. А. Сова
Россия
обучающийся кафедры «Теоретическая информатика и компьютерные технологии»
А. И. Быков
Россия
аспирант
Список литературы
1. Ефанов, В. В. Фобос-Грунт. Проект космической экспедиции. В 2 т. Т. 1 / В. В. Ефанов, А. В. Захаров. — Москва : НПО им. С. А. Лавочкина ; Институт космических исследований РАН. — 237 с.
2. Ефанов, В. В. Фобос-Грунт. Проект космической экспедиции. В 2 т. Т. 2 / В. В. Ефанов, А. В. Захаров. — Москва : НПО им. С. А. Лавочкина ; Институт космических исследований РАН. — 345 с.
3. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. В 3 т. Т. 1. / Сост. В. В. Ефанов, И. Л. Шевалев ; под ред. В. В. Ефанова, К. М. Пичхадзе. — 2-е изд., перераб. — Москва : МАИ-Принт, 2013. — 492 с.
4. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. В 3 т. Т. 1. / Сост. В. В. Ефанов ; под ред. В. В. Хартова, В. В. Ефанова. — 2-е изд., перераб. — Москва : МАИ-Принт, 2014. — 544 с.
5. Теоретические основы расчета системы управления гидравлического привода стенда для испытаний поршневых гидравлических цилиндров / А. Т. Рыбак [и др.] // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2019. — Т. 19, № 3. — С. 242−249. https://doi.org/10.23947/1992–5980–2019–19–3–242–249.
6. Предложение по решению проблемы виброзащиты прецизионной оптико-электронной аппаратуры космического аппарата «СПЕКТР-УФ» / А. Н. Сова [и др.] // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. — 2013. — Т. 135, № 4. — С. 17–20.
7. Сова, А. Н. Метод и алгоритмы математического моделирования виброактивности космических аппаратов с учетом внутренних источников возмущений на основе результатов экспериментальных исследований / А. Н. Сова // Двойные технологии. — 2019. — № 3 (88). — С. 52–56.
8. Сова, А. Н. Метод и результаты математического моделирования механических воздействий двигателей-маховиков космических аппаратов на основе результатов экспериментальных исследований / А. Н. Сова // Двойные технологии. — 2019. — № 3 (88). — С. 57–63.
9. Современное состояние и направления применения магнитожидкостных технических средств и систем в ракетной и ракетно-космической технике / А. Н. Сова [и др.] // Труды МИТ. — 2014. — Т. 14, ч. 1. — С. 92–102.
10. Чеботарев, В. Е. Особенности ориентации навигационных космических аппаратов / В. Е. Чеботарев, А. В. Фатеев // Космические аппараты и технологии. — 2018. — № 2 (24). — С. 84–87. 11. Чеботарев, В. Е. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения. В 2 кн. Кн. 2. Внутреннее проектирование космического аппарата / В. Е. Чеботарев. — Красноярск : Изд-во Сиб. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. — 140 с.
Рецензия
Для цитирования:
Сова А.Н., Степанов М.И., Сова В.А., Быков А.И. Теоретические основы моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования осцилляторов. Вестник Донского государственного технического университета. 2019;19(4):317-327. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-317-327
For citation:
Sova A.N., Stepanov M.I., Sova V.A., Bykov A.I. Background for modeling the dynamic characteristics of advanced spacecraft drives considering the operation of oscillators. Vestnik of Don State Technical University. 2019;19(4):317-327. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-4-317-327