Подход к моделированию динамики процесса раскрытия крупногабаритных солнечных батарей космических аппаратов

Автор: Борзых Сергей Васильевич, Левитская Юлия Юрьевна, Щиблев Юрий Николаевич

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

Статья в выпуске: 1 (24), 2019 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассматривается динамика раскрытия солнечных батарей - одной из ключевых динамических операций функционирования космических аппаратов. Обоснована необходимость анализа динамики раскрытия батарей уже на ранних стадиях проектирования. Приведены актуальные кинематические схемы раскрытия, указаны структурные элементы системы раскрытия. Рассмотрены подходы к математическому моделированию процесса раскрытия солнечных батарей, основанные на методах аналитической механики с учетом особенностей моделируемой системы: конструкции солнечной батареи и свойств отдельных ее элементов, кинематической схемы ее раскрытия, средств инициации разворота панелей и т. д. В статье предлагается методический подход к моделированию раскрытия крупногабаритных солнечных батарей космического аппарата с универсальным формированием расчетной модели, удобный для разработки эффективных численных алгоритмов и высокоскоростных программных реализаций. Этот подход основан на представлении конструкции космического аппарата и солнечных батарей как пространственной структурно-сложной системы тел, совершающих относительное движение под действием специфических силовых факторов. Для каждого тела записываются уравнения движения на основании общих теорем динамики. Действие других элементов батареи на выделенное тело учитывается в виде сил и моментов реакции связи. Для их определения составляются специальные уравнения, вид и структура которых обусловлены конструкцией узлов соединения отдельных элементов батареи. Предложенный подход обладает широкими адаптационными возможностями, позволяющими описывать различные конструкции и схемы раскрытия. Он позволяет определять основные интегральные параметры процесса раскрытия солнечных батарей.

Еще

Солнечные батареи, динамика процесса раскрытия солнечных батарей, многофазные схемы раскрытия

Короткий адрес: https://readera.org/143172127

IDR: 143172127

Список литературы Подход к моделированию динамики процесса раскрытия крупногабаритных солнечных батарей космических аппаратов

  • Микрин Е.А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики (к 110-летию со дня рождения С.П. Королёва)//Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 5-11.
  • Бидеев А.Г., Семин А.Ю., Кузнецов А.В., Ахмедов М.Р. Проектирование системы энергоснабжения научноэнергетического модуля для Российского сегмента Международной космической станции//Космическая техника и технологии. 2015. № 2(9). C. 64-74.
  • Хамиц И.И., Филиппов И.М., Бурылов Л.С., Тененбаум С.М., Перфильев А.В., Гусак Д.И. Концепция космической транспортно-энергетической системы на основе солнечного межорбитального электроракетного буксира//Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). C. 32-40.
  • Globus Al. Toward an early profitable power sat//Space Manufacturing 14: Critical Technologies for Space Settlement -Space Studies Institute, October 29-31, 2010. P. 1-10.
  • Гуртов А.С., Петровичев М.А. Система энергоснабжения бортового комплекса космических аппаратов. Самара: Изд-во СГАУ, 2007. 87 с.
  • Benson S.W. Solar power for outer planets study. Presentation to Outer Planets Assessment Group. NASA Glenn Research Center, November 8, 2007.
  • Garcia M. About the Space Station solar arrays. NASA. Retrieved 2017-12-06.
  • Зимин В.Н. Экспериментальное определение динамических характеристик крупногабаритных трансформируемых космических конструкций//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № 1. C. 47-56.
  • Борзых С.В., Ильясова И.Р. Моделирование и экспериментальная отработка процесса раскрытия крупногабаритных многозвенных солнечных батарей космических аппаратов//Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 8. С. 60-68.
  • Ковтун В.С., Королёв Б.В., Синявский В.В., Смирнов И.В. Космические системы связи разработки ракетно-космической корпорации имени С.П. Королёва//Космическая техника и технологии. 2015. № 2(9). C. 3-24.
  • Крылов А.В., Чурилин С.А. Моделирование раскрытия солнечных батарей различных конфигураций//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № 1. С. 106-111.
  • Колесников К.С., Кокушкин В.В., Борзых С.В., Панкова Н.В. Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет. М.: Изд-во МГТУ, 2006. 376 с.
  • Бакулин Д.В., Борзых С.В., Ососов Н.С., Щиблев Ю.Н. Моделирование процесса раскрытия солнечных батарей//Математическое моделирование. 2004. Т. 16. № 6. С. 88-92.
  • Barde H., Baur C., Chouffot R., De Luca A, Gueurier-Farret M.E., Kleider J.P., Neugnot N., Roy X. Dynamic modelling of multi junction gallium arsenide Solar Arrays//Proceedings of the 8th European Space Power Conference, Constance, Germany, 14-19 September 2008. Режим доступа: http://adsabs.harvard.edu/abs/2008ESASP. 661E.11N (дата обращения 17.04.2018 г.).
  • Ильясова И.Р. Динамика процесса раскрытия многозвенных солнечных батарей//Вестник СГАУ. 2012. Т. 35. № 4. С. 88-93.
  • Юдинцев В.В. Моделирование процессов раскрытия многоэлементных конструкций космических аппаратов//Полет. 2012. № 5. С. 28-33.
  • Паничкин В.И. Математическое моделирование динамики деформирования многостворчатой солнечной батареи в процессе раскрытия//Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1992. № 4. С. 183-190.
  • Aslanov V., Kruglov G., Yudintsev V. Newton-Euler equations of multibody systems with changing structures for space applications//Acta Astronautica. 2011. V. 68. № 11-12. Pp. 2080-2087. 10.1016/j.actaastro. 2010.11.013.
  • DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.11.013
  • Mengali G., Salvetti A., Specht B. Multibody analysis of solar array deployment using flexible bodies//Universita di Pisa, Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale. 2007. Режим доступа: http://www.lucabagnoli.com/University_career/Thesis_main.pdf. (дата обращения 17.04.2018 г.).
  • Narayana L., Nagaraj В.Р., Nataraju В.S. Deployment dynamics of solar array with body rates//North American ADAMS User Conference, Orlando, USA, 2000. Режим доступа: http://web.mscsoftware.com/support/library/conf/adams/na/2000/49_ISR0_solar_array_deploy.pdf (дата обращения 17.04.2018 г.).
  • Бушуев А.Ю., Фарафонов Б.А. Математическое моделирование процесса раскрытия солнечной батареи большой площади//Математическое моделирование и численные методы. 2014. T. 2. № 2. C. 101-114.
  • Бакулин В.Н., Борзых С.В., Щиблев Ю.Н., Ильясова И.Р. Система уравнений минимальной размерности для описания процесса раскрытия солнечных батарей//Краевые задачи и математическое моделирование. Труды 10-й Всероссийской конференции. Новокузнецк: Изд-во НФИ КемГУ, 2010. Т. 2. С. 138-142.
  • Яковлев А.С. Автоматизированное формирование уравнений кинематики раскрытия крыльев солнечных батарей космического аппарата/Инженерия для освоения космоса. Сб. науч. трудов. Томск: Изд-во НФИ ТПУ. 2016. С. 85-89. Статья поступила в редакцию 26.09.2018 г.
Еще
Статья научная