Моделирование движения многоточечной космической тросовой системы
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Issue: Vol 1 (2022)
- Pages: 353-354
- Section: Теоретическая и прикладная механика
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107430
- ID: 107430
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Космическая тросовая система — это механическая система, состоящая из двух спутников, соединенных между собой протяженным тросом. Особый интерес представляют электродинамические тросовые системы, в которых спутники оснащены специальными устройствами, позволяющими пускать по тросу ток [1, 3]. При пропускании тока по тросу со стороны магнитного поля Земли на него будет действовать сила Ампера, которую можно использовать для управления движением [2]. Главное преимущество таких тросовых систем заключается в том, что с их помощью можно осуществлять различные орбитальные маневры с минимальными затратами реактивного топлива.
Цель — разработка математической модели движения электродинамической космической тросовой системы на круговой орбите и исследование с ее помощью возможность стабилизации системы на орбите, а также перевод системы во вращение.
Методы. Анализ литературы по динамике космических тросовых систем, математическое моделирование, обоснование выбора количества точек в модели троса, численный эксперимент для системы (рис. 1)с параметрами m1 = 5000 кг, m2 = 100 кг, mтр = 10 кг, L = 50 км, h1 = r1 = Rз = 180 км.
Рис. 1. Механическая система
Результаты. Разработаны следующие алгоритмы:
- поиска силы тока в тросе для стабилизации системы на круговой орбите;
- поиска силы тока, при котором система переходит во вращение.
Выводы. С помощью разработанной математической модели была найдена сила тока, при которой колебания тросовой системы сводятся к минимуму. На графике (рис. 2) видно, что при силе тока равной 2,5 А отклонения троса от начального положения минимальны. При исследовании на перевод системы во вращение была получена зависимость максимальных углов отклонения троса от силы тока. На графике (рис. 3) видно, что при силе тока, равной 9 А, система переходит во вращение.
Рис. 2. Зависимость угла отклонения троса от силы тока при стабилизации колебаний
Рис. 3. Зависимость максимальных углов отклонения троса от силы тока при переходе во вращение
Full Text
Обоснование. Космическая тросовая система — это механическая система, состоящая из двух спутников, соединенных между собой протяженным тросом. Особый интерес представляют электродинамические тросовые системы, в которых спутники оснащены специальными устройствами, позволяющими пускать по тросу ток [1, 3]. При пропускании тока по тросу со стороны магнитного поля Земли на него будет действовать сила Ампера, которую можно использовать для управления движением [2]. Главное преимущество таких тросовых систем заключается в том, что с их помощью можно осуществлять различные орбитальные маневры с минимальными затратами реактивного топлива.
Цель — разработка математической модели движения электродинамической космической тросовой системы на круговой орбите и исследование с ее помощью возможность стабилизации системы на орбите, а также перевод системы во вращение.
Методы. Анализ литературы по динамике космических тросовых систем, математическое моделирование, обоснование выбора количества точек в модели троса, численный эксперимент для системы (рис. 1)с параметрами m1 = 5000 кг, m2 = 100 кг, mтр = 10 кг, L = 50 км, h1 = r1 = Rз = 180 км.
Рис. 1. Механическая система
Результаты. Разработаны следующие алгоритмы:
- поиска силы тока в тросе для стабилизации системы на круговой орбите;
- поиска силы тока, при котором система переходит во вращение.
Выводы. С помощью разработанной математической модели была найдена сила тока, при которой колебания тросовой системы сводятся к минимуму. На графике (рис. 2) видно, что при силе тока равной 2,5 А отклонения троса от начального положения минимальны. При исследовании на перевод системы во вращение была получена зависимость максимальных углов отклонения троса от силы тока. На графике (рис. 3) видно, что при силе тока, равной 9 А, система переходит во вращение.
Рис. 2. Зависимость угла отклонения троса от силы тока при стабилизации колебаний
Рис. 3. Зависимость максимальных углов отклонения троса от силы тока при переходе во вращение
About the authors
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: belov_it@inbox.ru
студент, группа 1305-010303D, институт авиационной и ракетно-космической техники
Russian Federation, СамараСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Author for correspondence.
Email: ledkov@inbox.ru
научный руководитель, кандидат технических наук, доцент кафедры теоретической механики
Russian Federation, СамараReferences
- Воеводин П.С., Заболотнов Ю.М. К задаче о стабилизации низкоорбитальной электродинамической тросовой системы // Известия РАН. Теория и системы управления. 2019. № 2. С. 117–132. doi: 10.1134/S0002338819020173
- Ледков А.С., Соболев Р.Г. Стабилизация электродинамической тросовой системы на круговой орбите // Труды МАИ. 2019. № 107. С. 1–20.
- Шевченко М.В., Хитько А.В. Проблемные вопросы создания контакторов для электродинамических тросовых систем // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 10. С. 134–136.
Supplementary files
