Исследование динамики космического аппарата с активным демпфером на основе материала с памятью формы

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 05.07.09
  • Научная степень: Кандидатская
  • Год защиты: 2000
  • Место защиты: Самара
  • Количество страниц: 243 с.
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Исследование динамики космического аппарата с активным демпфером на основе материала с памятью формы
Оглавление Исследование динамики космического аппарата с активным демпфером на основе материала с памятью формы
Содержание Исследование динамики космического аппарата с активным демпфером на основе материала с памятью формы
1. ПОСТАНОВКА И АНАЛИЗ ЗАДАЧИ ДЕМПФИРОВАНИЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ КОНСТРУКЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ИНФОРМАЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1.1. Влияние упругих колебаний конструкции КА на выполнение целевой ЗАДАЧИ
1.2. Активное демпфирование колебаний упругих КА
1.2.1. Реактивные исполнительные органы
1.2.2. Инерционные исполнительные органы
1.2.3. Механические приводы на основе пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов
1.2.4. Управление жесткостью конструкции
1.2.5. Механические приводы на основе материалов с памятью формы
1.3. Постановка задачи исследования
Выводы по первой главе
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ УПРУГОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С АКТИВНЫМ ДЕМПФИРОВАНИЕМ
2.1. Модель движения космического аппарата относительно центра масс
2.2. Момент, создаваемый активным демпфером на основе металла с памятью формы
Выводы по второй главе
3. АКТИВНЫЙ ДЕМПФЕР НА ОСНОВЕ СИЛОВОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ МЕТАЛЛА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ
3.1. Эффект памяти формы в металлах и его особенности
3.2. Вариант технической реализации активного демпфера на основе металла с памятью формы
3.2.1. Основная идея демпфера
3.2.2. Принципиальная схема демпфера
3.2.3. Структурная схема системы активного демпфирования
3.2.4. Алгоритм функционирования системы активного демпфирования
3.3. Исследование динамических характеристик образцов силовых элементов ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА
3.3.1. Установка для динамических испытаний образцов из никелида титана
3.3.2. Экспериментальное определение зависимости длительности цикла “укорочение -удлинение” образцов из никелида титана от различных факторов
3.4. Феноменологическая модель силового элемента активного демпфера
3.5. Экспериментальная проверка работоспособности демпфера
3.5.1. Экспериментальная установка
3.5.2. Конструкция активного демпфера
3.5.3. Результаты экспериментальных исследований
Выводы ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА МАСС СИСТЕМЫ “УПРУГИЙ КА - АКТИВНЫЙ ДЕМПФЕР”
4.1. Программа математического моделирования переходных процессов по углу тангажа упругого КА
4.2. Расчет собственных форм и частот колебаний панелей солнечных БАТАРЕЙ
4.2.1. Математическое обеспечение расчета собственных форм и частот свободных изгибных колебаний ПСБ
4.2.2. Описание программы расчета собственных форм и частот свободных изгибных колебаний ПСБ
4.2.3. Подготовка исходных данных для расчета
4.2.4. Результаты расчета частот собственных колебаний и коэффициентов инерционной связи для первой и второй гармоник колебаний ПСБ
4.3. Результаты моделирования и выбор параметров активного демпфера
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы. В последние годы все большее развитие получают разнообразные космические системы, предназначенные для народного хозяйства. Среди них одно из ведущих мест занимают системы исследования природных ресурсов Земли, наблюдения за земной поверхностью в интересах метеорологии и охраны окружающей среды, средств связи, телевидения и навигации. В подобных системах космический аппарат (КА) является либо отправителем сообщения, либо техническим средством канала связи, вариации параметров движения которого представляют собой источники помех. Кроме того, постоянно возрастают требования к пространственному разрешению аппаратуры наблюдения и к точности положения элементов радиотехнических систем КА относительно базовых систем координат. Поэтому в ходе проектирования космических информационных систем приходится уделять все большее внимание проблеме обеспечения требуемой динамики КА как элементов таких систем.
В настоящее время одной из актуальных проблем космической техники стал фактор упругости конструкции КА. Космический аппарат, снабженный упругими элементами конструкции типа панелей солнечных батарей (ПСБ), антенных устройств, различных выносных платформ и т.д., является системой со слабым внутренним рассеянием энергии, что приводит к длительным переходным процессам в каналах управления. Таким образом, возбуждающиеся после динамических операций, связанных с переориентацией КА или отдельных его элементов, от работы механизмов, упругие колебания конструкции вносят существенные помехи в информацию, циркулирующую внутри космической информационной системы. Даже при достаточно малых амплитудах эти колебания могут значительно снижать качество и ценность этой информации и затруднять ее использование. Так в оптических системах колебания конструкции КА могут приводить к смазу изображения и снижению разрешающей способности, а значит и информативности; в радиотехнических системах - к снижению уровня полезного сигнала. Поэтому встает проблема улучшения качества движения самого космического аппарата путем подавления различными способами упругих колебаний конструкции, а также проблема улучшения качества информации за счет специальной ее обработки.
Основными способами достижения требуемой динамики упругого КА, реализуемых, комплексно или отдельно, являются:
принятие конструктивно - компоновочных решений, обеспечивающих

ч" - обобщенная переменная изгибного колебательного движения К-ой ПСБ по п-

му тону по оси )=г,С, в локальной системе координат (ЛСК) О § к, г) к, С к
чп - обобщенная переменная крутильного колебательного движения к-ой ПСБ

по п-му тону вокруг оси О £ к в ЛСК О І; к, ц к, С, к
Обобщенные переменные связаны с соответствующими прогибами ПСБ по осям ЛСК уравнениями /2/:
Ж)- 2 Чд-Ск(£) . где=Т| 5 ’ (2.5)

фй)= I чк-кЮ > (26)

где: - прогиб как функция от продольной координаты
а <р© - угол закрутки ПСБ вокруг оси 01; как функция от продольной координаты гп к (О к (О ' Ф°РМЫ собственных изгибных колебаний В 4 плоскости и из плоскости ПСБ как функции от продольной координаты
к (5) - форма собственных крутильных колебаний ПСБ воуруг продольной оси с, как функция от продольной координаты.
Приведенные массы изгибных и приведенный массовый момент крутильных колебаний балки определяются следующими формулами /2/:
М- ; к - /тк (£к ) [Ск (к )] '4к,

= К ПпНскоГ
(2.7)

Рекомендуемые диссертации данного раздела