Моделирование движения космического аппарата с учетом колебаний балочных упругих элементов

Молявко Д. П.

Читать статью полностью

  Моделирование движения космического аппарата с учетом колебаний балочных упругих элементов (1,23 MB)

Аннотация

Строится модель вращательного движения космического аппарата (КА) вокруг центра масс с целью оценки уровня микроускорений в зоне размещения технологического оборудования. При этом сам КА рассматривается как абсолютно твёрдое симметричное тело с жёстко прикреплёнными к нему двумя упругими элементами, представляющими собой панели солнечных батарей. Упругие элементы представляются однородными балками Эйлера- Бернулли, которые в процессе управляемого орбитального полёта КА совершают независимые колебания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Проводится численное моделирование для КА типа «ФОТОН-М» № 4. Результаты работы могут быть использованы при оценке конструктивной составляющей микроускорений в зоне размещения технологического оборудования. 

Ключевые слова:

гравитационно-чувствительный процесс - gravity-sensitive process; оценка микроускорений - evaluation of microaccelerations; колебания упругих элементов - vibration of elastic elements.

Список литературы

1. Седельников, А. В. Проблема микроускорений: от осоз- нания до фрактальной модели / А.В. Седельников. - М.: РАН. Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий, 2012. - 277 с.

2. Лобыкин, А. А. Методы улучшения микрогравитаци- онной обстановки на борту автоматического космического аппарата, предназначенного для микрогравитационных исследований / А.А. Лобыкин / / Поверхность. Рентгенов- ские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2009. - № 2. - С. 84-91. 

3. Седельников, А. В. Проблема микроускорений: 30 лет поиска решения / А.В. Седельников / / Современные науко- емкие технологии. - 2005. - № 4. - С. 15-22.

4. Седельников, А. В. Контроль микроускорений как важнейшей характеристики космической лаборатории специ- ализированного технологического назначения конструктив- ными методами / А.В. Седельников / / Контроль. Диагно- стика. - 2014. - № 7. - С. 57-63.

5. Белоусов, А. И. Проблемы формирования и контроля требуемого уровня микроускорений при испытаниях и эксплу- атации КА / А.И. Белоусов, А.В. Седельников / / Известия вузов. Авиационная техника. - 2014. - № 2. - С. 3-7.

6. Седельников, А. В. Исследование функции распреде- ления уровня микроускорений во времени / А.В. Седель- ников / / Успехи современного естествознания. - 2004. - № 9. - С. 15-18.

7. Sedelnikov, A. The usage of fractal quality for microacceleration data recovery and for measuring equipment efficiency check / A. Sedelnikov / / Microgravity Scienes and Technology. - 2014. - Vol. 26, No. 5. - P. 327-334. 8. Анализ вращательного движения первого российского наноспутника ТНС-0 по результатам летных испытаний / А.А. Ильин [и др.] / / Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. - 2006. - № 18. - 28 с.

9. Nguyen, A. Three-axis drag-free control and drag force recovery of a single-thruster small satellite / A. Nguyen, J. Conklin / / Journal of Spacecraft and Rocket. - 2015. - Vol. 52, No. 6. - P. 1640-1650.

10. Сазонов, В. В. Периодические движения спутника относительно центра масс в режиме гравитационной ориен- тации / В.В. Сазонов, М.Е. Сидорюк / / Известия АН СССР. Мех. твердого тела. - 1985. - № 1. - С. 3-13.

11. Doroshin, A. Heteroclinic chaos and its local suppression in attitude dynamics of an asymmetrical dual-spin spacecraft and gyrostat-satellites / A. Doroshin / / Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. - 2016. - Vol. 31. - P. 151-196.

12. Levi, M. Classical Mechanics with Calculus of Variations and Optimal Control: An Intuitive Introduction / M. Levi.- UPP: Pennsylvania State University, 2014. - 322 p.

13. Алексеев, К. Б. Управление космическими летатель- ными аппаратами / К.Б. Алексеев, Г.Г. Бебенин. - М.: Маши- ностроение, 1974. - 340 с.

14. Дягтерёв, Г. Л. Теоретические основы оптимального управления упругими космическими аппаратами / Г.Л. Дягтерёв, Т.К. Сиразетдинов. - М.: Машиностроение, 1986. - 215 с.

15. Sedelnikov, A. K.I. How to estimate microaccelerations for spacecraft with elliptical orbit / A. Sedelnikov, K. Potienko / / Microgravity Scienes and Technology. - 2016, Vol. 28. - No. 1. - P. 41-48.

16. Седельников, А. В. Вероятностная модель микроу- скорений со случайным логарифмическим декрементом / A.В. Седельников / / Известия Самарского научного центра РАН. - 2012. - Т. 14, №. 6. - С. 233-239.

17. Новый шаг к уникальным технологиям в космосе: КА "ФОТОН-М" № 4 / А.Н. Кирилин [и др.] / / Полет. - 2015. - № 2. - С. 3-9.

18. Вклад "ЦСКБ-Прогресс" в развитие космической биологии и медицины: программа "БИОН" / А.Н. Кирилин [и др.] / / Полет. - 2013. - № 11. - С. 3-16.

19. Разработка программы целевой эксплуатации «ОКА-Т» и исходных данных для формирования технического пред- ложения на комплекс «ОКА-Т-МКС». Разработка концепции развития обслуживаемых технологических комплексов для опытно-промышленного производства материалов / B.И. Лукьященко [и др.] / / НТО № 851-0700/02-10-45-18/2003. - Королёв Моск. обл.: ФГУП «ЦНИИ Машиностроения», 2003.

20. «MAKOS-Т» A New Spacecraft for Conducting Experiments in Microgravity / V. Lukiashchenko [et al.] / / Russian Space Bulletin. - 1996, Vol. 1. - No. 4. - P. 13-15.

21. Седельников, А. В. Моделирование движения упругого космического аппарата в целях оценки микроускорений / А.В. Седельников, А.А. Серпухова / / Известия вузов. Авиа- ционная техника. - 2009. - № 4. - С. 71-72.

22. Седельников, А. В. Тест адекватности физической модели микроускорений / А.В. Седельников, А.А. Серпу- хова / / Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2009. - № 4. - С. 59-61.

23. Седельников, А. В. Влияние температурных дефор- маций упругих элементов на динамику космического аппа- рата типа «НИКА-Т» / А.В. Седельников, М.И. Казарина / / Вестник Московского авиационного института. - 2011. - Т. 18, № 2. - C. 47-51.

24. Седельников, А. В. Оценка влияния температурных деформаций упругих элементов космической лаборатории на поле микроускорений ее внутренней среды / А.В. Седель- ников, В.В. Юдинцев / / Известия Самарского научного центра РАН. - 2011. - Т. 13, № 1(2). - С. 344-346.

25. Sedelnikov, A. Study of over-assessment of microaccelerations when using a beam-model of elastic elements / A. Sedelnikov, D. Molyavko, K. Potienko / / International Rewiev of Aerospace Engineering. - 2016. - Vol. 9, No. 1. - P. 9-12.

26. Писаренко, Г. С. Обобщённая нелинейная модель учёта рассеяния энергии при колебаниях / Г.С. Писаренко. - Киев: Наукова думка, 1985. - 240 с.

27. Nashif, A. Vibration damping / A. Nashif, D. Johnes, J. Henderson. - New York-Chichester-Brisbane-TorontoSingapore: Jon Wiley&Sons, 1988. - 448 р.

28. Белоусов, А. И. Вероятностная оценка выполнения благоприятных условий для реализации гравитационно- чувствительных процессов на борту космической лабора- тории / А.И. Белоусов, А.В. Седельников / / Известия вузов. Авиационная техника. - 2013. - №. 3. - С. 60-63.

29. Определение вращательного движения спутника Фотон М-4 / Абрашкин В.И. [и др.] / / Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. - 2015. - № 8. - 40 с.