Отправить статью по E-mail Параметрический анализ анизогридного корпуса космического аппарата для очистки орбиты от космического мусора
- Авторы: Белоновская И.Д.1, Кольга В.В.2, Ярков И.С.3, Яркова Е.А.3
-
Учреждения:
- Оренбургский государственный университет
- Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
- АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
- Выпуск: Том 22, № 1 (2021)
- Страницы: 94-105
- Раздел: Раздел 2. Авиационная и ракетно-космическая техника
- URL: https://journals.eco-vector.com/2712-8970/article/view/562827
- DOI: https://doi.org/10.31772/2712-8970-2021-22-1-94-105
- ID: 562827
Цитировать
Аннотация
Представлен подход к решению задачи проектирования космического аппарата для очистки орбиты от космического мусора (космического сборщика мусора – КСМ), корпус которого выполнен в виде цилиндрической сетчатой анизогридной оболочки. Задачей проектирования является выбор оптимальных параметров анизогридного корпуса КСМ (форма и площадь сечения ребер, количество кольцевых и спиральных ребер, характеристика материала и др.), обеспечивающих необходимую прочность и устойчивость конструкции при минимальной массе. В процессе проектирования проведен параметрический анализ анизогридного корпуса космического сборщика мусора. Варьируя количество и угол наклона однонаправленных спиральных ребер, найдена оптимальная конструктивная схема, отвечающая заданным коэффициентам запаса прочности и устойчивости. Параметрический анализ корпуса КСМ включает в себя моделирование основных весовых и прочностных параметров: определение напряженно-деформированного состояния конструкции, значений собственных частот корпуса, определение запаса потери устойчивости от продольной силы, определение массы корпуса.
Анализ несущей способности анизогридного корпуса космического сборщика мусора проводился с помощью метода конечных элементов с использованием программного пакета MSC Nastran.
Конечно-элементная модель сетчатой оболочки была создана из двухузловых пространственных BEAM конечных элементов. Диск, прикрепленный к торцевой части оболочки, моделировался с помощью RIGID конечного элемента. Размер балочного конечного элемента для всех моделей оболочек был одинаковым и равным 10 мм.
При проведении параметрического анализа были рассмотрены три варианта сетчатой композитной структуры с различным количеством и углом наклона однонаправленных спиральных ребер.
По результатам параметрического анализа корпуса КСМ были определены его геометрические размеры и минимизирована масса конструкции космического аппарата в целом.
Об авторах
Изабелла Давидовна Белоновская
Оренбургский государственный университет
Email: t251589@mail.ru
доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и комплексов
Россия, 460018, г. Оренбург, просп. Победы, 13Вадим Валентинович Кольга
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Автор, ответственный за переписку.
Email: kolgavv@yandex.ru
доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры летательных аппаратов
Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31Иван Сергеевич Ярков
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Email: yarkovis85@gmail.com
инженер-конструктор 2 категории
Россия, 662971, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52Евгения Александровна Яркова
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Email: Yarkova.sib@yandex.ru
инженер по АСУП
Россия, 662971, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52Список литературы
- Что такое космический мусор и методы борьбы с ним [Электронный ресурс]. URL: https://bezotxodov.ru/musor/kosmicheskij-musor (дата обращения: 01.06.2020).
- Головко В. Космический мусор // Наука и техника. 2020. № 7. URL: https://naukatehnika. com/kosmicheskij-musor.html (дата обращения: 11.07.2020).
- Kolga V. V., Yarkov I. S., Yarkova E. A. Development of the heat panel of the small space apparatus for navigation support // Siberian journal of science and technology. 2020. Vol. 21, No. 3. 382–388. doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-382-388.
- Современные отечественные ракеты-носители. Ракетно-космическая техника / В. В. Филатов, М. Д. Евтифьев, Л. Н. Лебедева, В. В. Кольга ; СибГАУ. Красноярск, 2005, 144 с.
- Современные ракеты-носители зарубежных стран. Ракетно-космическая техника / М. Д. Евтифьев, Л. А. Ковригин, В. В. Кольга и др. ; СибГАУ. Красноярск, 2010. 276 с.
- Тестоедов Н. А., Кольга В. В., Семенова Л. А. Проектирование и конструирование баллистических ракет и ракет носителей / СибГАУ. Красноярск, 2014. 308 с.
- Замятин Д. А., Кольга В. В., Богданова В. С. Методы защиты космических аппаратов от внешних воздействий // Решетневские чтения : материалы XXI Междунар. науч.-практ. конф. / СибГУ им. М.Ф. Решетнева. Ч. 1. Красноярск, 2017. С. 9–11.
- Обзор разгонных блоков, совместимых с семейством ракет-носителей «Ангара» / Д. А. Замятин [и др.] ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева // Решетневские чтения : материалы XXI Между-нар. науч.-практ. конф. Ч. 1. Красноярск, 2017. С. 11–13.
- Замятин Д. А., Кольга В. В. Построение анизогридной силовой конструкции адаптера космического аппарата // Решетневские чтения : материалы XXII Междунар. науч.-практ. конф. ; СибГУ им. М.Ф. Решетнева. Ч. 1. Красноярск, 2019. С. 26–28.
- Интеллектуальный робототехнический захват (WO2004028753) Доступ из справ. системы «WIPO» / W. T. Townsend, T. Hauptman, A. Crowell et al. [Электронный ресурс]. URL: https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2004028753&_cid=P20-KKMCUK-92305-1 (дата обращения: 15.08.2020).
- Anisogrid composite lattice structures – development and space applications / V. V. Vasiliev, V. A. Barynin, A. F. Rasin et al. // Composites and Nanostructures. 2009. Vol. 3. P. 38–50.
- Vasiliev V. V., Barynin V. A., Razin A. F. Anisogrid composite lattice structures – development and aerospace applications // Composite Structures. 2012. Vol. 94, No. 11. P. 17–27.
- Lopatin A. V., Morozov E. V., Shatov A. V. Buckling of uniaxially compressed composite anisogrid lattice cylindrical panel with clamped edges // Composite Structures. 2017. Vol. 160. P. 765–772.
- Lopatin A. V., Morozov E. V. , Shatov A. V. Axial deformability of the composite lattice cylindrical shell under compressive loading: Application to a load-carrying spacecraft tubular body // Composite Structures. 2016. Vol. 146. P. 201–206.
- MSC Nastran. User’s guide: MSC. Siemens Product Lifecycle Management Software Corporation [Электронный ресурс]. URL: https://docs.plm.automation.siemens.com/data_services/resources/nxnastran/10/help/en_US/tdocExt/pdf/User.pdf (дата обращения: 21.11.2020).
Дополнительные файлы
