Метод решения основных задач проектирования раскрывающихся конструкций космических аппаратов на базе математического моделирования

• Автор: Гутовский, Илья Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Перечень условных обозначений

1. Анализ проблем проектирования раскрывающихся конструкций космических аппаратов

1.1. Анализ путей решения задач проектирования раскрывающихся конструкций космических аппаратов

1.2. Нагрузки, действующие на раскрывающиеся конструкции космических аппаратов

1.3. Моделирование функционирования объектов проектирования

1.4. Определение общей цели и постановка задач исследования

2. Разработка метода решения основных задач проектирования РК КА

2.1. Общие положения метода проектирования

2.2. Структурная схема разработанного метода проектирования

2.3. Обоснование примененного метода проектных расчетов

2.4. Особенности моделирования раскрывающихся конструкций

2.5. Выводы по второй главе
3. Проектирование и расчеты РК КА с помощью разработанного метода проектирования
3.1. Составление циклограммы приведения в рабочее положение ПСБ КА
3.2. Оценка работоспособности раскрывающихся элементов КА при возникновении нештатных ситуаций связанных с отказами системы отделения от разгонного блока
3.3. Проектирование системы раскрытия трансформируемой фермы
3.4. Проектирование системы раскрытия штанги электромагнита
3.5. Выводы по третьей главе
4. Сравнение результатов экспериментальных исследований с расчетными данными
4.1 Определение динамических параметров раскрытия антенны ТКСА
4.2 Определение момента сопротивления, препятствующего раскрытию
специальной панели
4.3. Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А. Структуры набора данных конечно-элементных моделей

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГСК - глобальная система координат конечно-элементной модели; КА - космический аппарат;
КД - конструкторская документация;
ККС - конструктивно-компоновочная схема;
КЭ - конечный элемент;
КЭМ - конечно-элементная модель;
ЛСК - локальная система координат;
МКА - малый космический аппарат;
МКЭ - метод конечных элементов;
ПС - пиросредство;
ПСБ - панель солнечных батарей;
РБ - разгонный блок;
РК - раскрывающаяся конструкция;
PH - ракета-носитель;
СБ - солнечная батарея;
СОС - система ориентации и стабилизации;
СП - специальная панель;
СР - система раскрытия;
ЭВТИ - экранно-вакуумная теплоизоляция;
ЭД - электродвигатель;
ЭМП - электромеханический привод

В части решения задач динамики механизмов и приводов пакет «ЗЕНИТ-95» не имеет отечественных и зарубежных аналогов.
Теоретические вопросы построения математических моделей конечных элементов, используемых при построении моделей РК, и способы задания граничных условий достаточно подробно изложены в ряде научных трудов [34-40].
Следует иметь ввиду, что в описываемой программе перемещения всех перечисленных выше пространственных элементов при решении задачи расчета динамических переходных процессов и статических при изменяющихся во времени параметрах могут рассматриваться как сумма больших кинематических перемещений и малых деформаций. Программная реализация данного фактора подробно описана в работе Куркова С.В. [30].
Положение КЭ-модели определяется глобальным вектором перемещений
{qHq,,Q2,-Q,.~>Q»]t, (22)
гДе Qi • узловое перемещение с порядковым номером г; N - число узловых перемещений (степеней свободы) КЭ-модели.
Положение отдельного КЭ определяется глобальным вектором перемещений КЭ
Iq” }= [q , q2 ’. - Qj' Qi?, Г, (2.3)
где Q-^ - у-e узловое перемещение элемента в локальной для КЭ нумерации; М/ - число степеней свободы КЭ (размер вектора {Qw}).
Компоненты векторов {Q} и {QW} связаны инцидентными соотношениями
Qf=Q.(fl. (2.4)
где n(j) — глобальный номер j - й степени свободы КЭ.
Значения n(j) (j=l,2, ...,М/) определяют положение элемента в КЭ-модели и входят в состав исходных данных для каждого КЭ.
Вектор узловых усилий представляется следующим образом