ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ДЛЯ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ УЗЛОВ КРЕПЛЕНИЯ ПРИБОРОВ И АГРЕГАТОВ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА АКТИВНОМ УЧАСТКЕ ПОЛЕТА

  • Артем Андреевич Попков Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
  • Валентин Александрович Филатов Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
  • Александр Геннадиевич Филипов Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Ключевые слова: космический аппарат, расчетный случай нагружения, вибропрочность, конечно-элементная модель, динамический анализ, анализ переходного процесса, коэффициент демпфирования

Аннотация

В статье приведена методика исследования нагрузок на установки гироскопов системы управления движением космического аппарата на участке полета в составе ракеты космического назначения. Задача относится к типу вибропрочностных и решается в основном для навесного оборудования, которое крепится к корпусу изделия. У космических аппаратов это могут быть механизмы, антенны, замки, пирозаряды, электроприводы, передатчики телеметрии, приборы и агрегаты. Помимо вышеперечисленного, объектом рассмотрения также могут выступать элементы крепления оборудования: фитинги, посадочные плоскости, кронштейны, фланцы.

В качестве примера расчета выбраны гироскопы системы управления движением малого космического аппарата «АИСТ-2Д», случай нагружения – «максимальный скоростной напор». Для определения значений нагрузок на основе исходных данных построена конечно-элементная модель установок. Построение модели проводится в программе интерактивного создания и сопровождения Femap. Решателем является NX Nastran, с помощью которого выполняется динамический анализ конструкции – анализ переходного процесса.

В результате решения на основе полученных данных показано изменение по времени характерных параметров нагружения – ускорений. Эксплуатационные перегрузки, действующие на установки гироскопов в каждом из направлений прямоугольной системы координат, получены из графиков ускорений путем деления на ускорение свободного падения. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Для удобства оценки характеристик, значения показаны для одного из четырех гироскопов, установленных в модуле служебных систем космического аппарата.

Цель работы – описание расчета нагрузок (динамический анализ) для бортовой аппаратуры космического аппарата на участке полета в составе ракеты космического назначения. Значения нагрузок необходимы для прочностных расчетов, результаты которых учитываются при проектировании креплений приборов и агрегатов, а также при составлении конструкции и компоновки изделий ракетно-космической техники.

Биографии авторов

Артем Андреевич Попков, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

магистрант кафедры космического машиностроения

Валентин Александрович Филатов, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

кандидат технических наук, доцент кафедры космического машиностроения

Александр Геннадиевич Филипов, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

аспирант кафедры автоматических систем энергетических установок

Литература

Чеботарев В.Е., Фатеев А.В. Особенности ориентации навигационных космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 2. С. 84–88.

Зимин И.И., Валов М.В., Чеботарев В.Е. Принципы субмодульного построения унифицированной космической платформы // Исследования наукограда. 2017. Т. 1. № 4. С. 161–165.

Деменко О.Г., Бирюков А.С. Особенности отработки ударной прочности десантного модуля космического аппарата (межпланетной станции) «ЭкзоМарс-2020» // Вестник НПО имени С.А. Лавочкина. 2018. № 2. С. 71–77.

Park T.Y., Jeon S.H., Kim S.J., Jung S.H., Oh H.U. Experimental Validation of Fatigue Life of CCGA 624 Package with Initial Contact Pressure of Thermal Gap Pads under Random Vibration Excitation // International Journal of Aerospace Engineering. 2018. Vol. 2018. Article number 2697516.

Микрин Е.А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики (к 110-летию со дня рождения С.П. Королёва) // Космическая техника и технологии. 2017. № 1. С. 5–11.

Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Шахматов Е.В., Ткаченко С.И., Бакланов А.И., Салмин В.В., Семкин Н.Д., Ткаченко И.С., Горячкин О.В. Опытно-технологический малый космический аппарат «АИСТ-2Д». Самара: Самарский научный центр РАН, 2017. 324 с.

Ермаков Д.А. Методическое обеспечение решения математических моделей // Молодой ученый. 2018. № 8. С. 15–17.

Курочкина И.В., Милохова В.И., Мокшанова Р.А., Воронкова Г.В. Решение пространственных стержневых систем с большими перемещениями узлов методом конечных элементов в смешанной форме // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 7-3. С. 45–50.

Zhang H.-M., Shang D.-G., Lv S. FES of the effect of free vibration treatment on fatigue damage recovery for notched copper film // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 165. Article number 14008.

Попков А.А., Филатов В.А., Филипов А.Г. Методика расчета нагрузок для установок бортовой аппаратуры космического аппарата // Современные научные исследования и разработки. 2018. № 12. С. 722–727.

Kyi A.M., Htwe E.E., Maung W.P. Transient Response Analysis and Modelling of Elevating Screw for Radial Drilling Machine // International Journal of Scientific and Research Publications. 2018. Vol. 8. № 10. P. 683–691.

Лосев Н.Н., Головков В.В., Киндяков Д.Г., Уланов Р.О., Трунов К.А. Универсальный стенд сборки и испытаний аппаратуры бортового информационно-навигационного комплекса космического аппарата «ГЛОНАСС-К2» // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 3. С. 175–179.

Безмозгий И.М., Бобылев С.С., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Нагружение и прочность конструкций транспортного космического корабля при воздействии отсечки тяги двигателя третьей ступени ракеты-носителя // Космическая техника и технологии. 2017. № 2. С. 63–79.

Вострухин А.А., Головин Д.В., Козырев А.С., Литвак М.Л., Малахов А.В., Митрофанов И.Г., Мокроусов М.И., Томилина Т.М., Гребенников А.С., Лактионова М.М., Бахтин Б.Н. Микрофонный эффект в сцинтилляционном гамма-спектрометре в условиях вибрационных воздействий на борту космического аппарата // Космическая техника и технологии. 2017. № 1. С. 82–88.

Иголкин А.А., Сафин А.И., Филипов А.Г. Модальный анализ динамического макета малого космического аппарата «АИСТ-2Д» // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 2. С. 100–108.

Межин В.С., Обухов В.В. Разработка и экспериментальное Подтверждение динамической конечноэлементной модели Солнечной батареи в конфигурации участка выведения, учитывающей влияние воздушной среды // Космическая техника и технологии. 2018. № 1. С. 98–108.

Авершьев А.С., Бобылев С.С., Фалин К.А. Процедура проведения уточненной верификации подробных конечноэлементных моделей конструкций ракетно-космической техники для анализа динамических нагружений в полете на примере транспортного грузового корабля «Прогресс МС» // Космическая техника и технологии. 2018. № 1. С. 40–53.

Седельников А.В., Пузин Ю.Я., Филиппов А.С. Методика летной эксплуатации программно-аппаратных средств контроля параметров вращательного движения малых космических аппаратов серии «АИСТ» // Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2. № 3. С. 35–42.

Доросинский А.Ю., Герасимов О.Н., Артамонов Д.В. Влияние ударных нагрузок на конструкционные материалы и проволочные резисторы // Надежность и качество сложных систем. 2017. № 3. С. 33–36.

Герасимов О.Н., Доросинский А.Ю., Березин М.Н. Исследование влияния воздействия вибрационных нагрузок на конструкционные материалы изделий электронной техники // Надежность и качество сложных систем. 2017. № 3. С. 37–42.

Опубликован
2019-03-30
Выпуск
Раздел
Технические науки