Дипломчик) (1005967), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

- угол наклона панелей по отношению к продольной оси объекта;

- угол разворота панелей (вокруг продольной оси штанг).

Расчет эффективной поверхности БС проводился для нескольких положений КА на орбите, с последующим осреднением результатов. Результаты расчетов представлены в таблице №2:

Таблица№2

Масса СБ определяется исходя из удельных параметров. Для кремниевых СБ удельная масса составля­ет β= 3,2 кг/м².

М =S·β= 5,5·3,2=18 кг.

II. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАНЕЛЕЙ БС

2. 1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И СИЛОВОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ ПАНЕЛЕЙ СБ.

В качестве прототипа БС используется батарея, разработанная для КА «Гонец-Д1» , но модернизированная в части площади створок, изменения цилиндрической части БС, изменения угла отворота корневых створок (см. рисунок№1). Разрабатываемая БС, в связи с особенностями конструкции каркасов, а также всего КА (ориентация - нижним торцом цилиндров на Землю), при эксплуатации на орбите засвечивается не целиком, а лишь частично и неравномерно, в зависимости от конкретного положения объекта относительно Солнца.

Электрическое соединение БС _1-3 в общую БС осуществляется посредством кабелей, проложенных с тыльной стороны каркасов, а для БС₄-БС₇ - по штанге, на которой крепятся панели.

Особенностью данной конструкции БС₁-БС₃ является то, что обе половины каркаса разделены приборным отсеком и разнесены друг от друга. При этом высота каждой части каркаса (605 мм и 705 мм) недостаточна для однорядного размещения последовательных цепей, обеспечивающих требуемое выходное напряжение. В качестве выхода необходимо объединять два соседних набора фотопреобразователей в один общий генератор (так называемое U-образное соединение). Крепление фотопреобразователей к цилиндрическому каркасу осуществляется при помощи герметика УФ7-21, к выносным каркасам - при помощи металлических скобок.

Конструктивно солнечная батарея состоит из следующих основных элементов:

• двух цилиндрических жестко связанных между собой нетермостатированных каркасов (БС₁ и БС₂), боковые поверхности которых и торцевая часть верхнего каркаса (БС₃) заполнены фотопреобразователями;

• двух крыльев по четыре панели на каждом (БС₄-БС₇), лицевые поверхности которых заполнены фотопреобразователями (особо радиационно-стойкие кремниевые ФЭП, легированные литием)

Рисунок1

Общая площадь БС=5,55 м², в том числе 2м² на откидных створках. Для обеспечения необходимой ориентации панелей БС относительно Солнца, а также исключения затенения боковой поверхности нижнего каркаса, в каждой корневой панели введены шарнирные устройства, позволяющие поворачивать панели при переходе из стартового положения в рабочее и крылья панелей БС расположены под углом 125 к продольной оси КА. В этом положении обеспечивается оптимальная освещенность Солнцем панелей и боковой поверхности нижнего каркаса. Каркасы панелей СБ представляют собой плоские сварные рамы из алюминиевого профиля П- сечения. Каждый из каркасов имеет две продольные боковые балки (1) и две поперечные балки (3). Кроме того у каркасов имеется две промежуточные поперечные балки (4) и промежуточная продольная балка (2). На каркас натянуто стеклополотно из стеклоткани. К стеклополотну путем подгибания проволочных крючков крепятся фотопреобразователи.

Каркасы концевых панелей жестко соединены с штангой СБ с металлическими скобами, а каркасы корневых панелей- подшипниками.

Осевая сила, действующая на панель БС в направлении оси Х на активном участке полета, воспринимается одним узлом вращения. Боковая сила в направлении оси У, действующая на панель на активном участке полета, воспринимается в двух узлах – один узел вращения и один узел зачековки. Боковая сила в направлении оси Z воспринимается двумя узлами.

Раскрытие панелей СБ осуществляется в условиях невесомости с помощью пружин. На первом этапе после срабатывания пирочек производится раскрытие штанги с панелями солнечных батарей на угол 125º, на втором этапе панели корневого каркаса поворачиваются на угол 180º.

Для каркасов из алюминиевого сплава.

Суммарная масса с фотопреобразователями алюминиевого каркаса равна M=12 кг. Таким образом, масса одной панели БС - M=1.5 кг.

2.2 РАСЧЕТНЫЕ СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ.

Выбор расчетных случаев нагружения и величин перегрузок произведен на основании анализа результатов испытаний аналогичных конструкций.

На основании выше сказанного расчетными для установки панелей СБ являются следующие случаи нагружения:

1) Действие инерционных нагрузок на активном участке полета (панели СБ сложены и зачекованы).

Для этого случая нагружения приняты следующие значения расчетных виброперегрузок

n_x^p=13 и n_бок^p=7 при коэффициенте безопасности f =1,3.

2) Действие инерционных нагрузок при раскрытии панелей СБ.

Расчетные значения нагрузок для этого случая нагружения при коэффициенте безопасности

f =1,3 будут приведены ниже.

2.2.1. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА УСТАНОВКУ ПАНЕЛЕЙ БС.

Действие осевой перегрузки n_x^p=13

Суммарная инерционная сила, действующая на панель БС

P_xΣ=M·g·n_x^p=1.5·9.81·13=193 Н – сила действующая на один узел вращения

Действие боковой перегрузки n_y^p=7

Суммарная инерционная сила, действующая на панель БС

P_yΣ=M·g· n_y^p =1.5·9.81·7=104 Н

Сила действующая на одну точку крепления

P_y= P_yΣ/ 2= 52 Н

Действие боковой перегрузки n_z^p=7

Суммарная инерционная сила, действующая на панель БС

P_zΣ=M·g· n_z^p =1.5·9.81·7=104 Н

Сила действующая на одну точку крепления

P_z= P_zΣ/ 2= 52 Н

1. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ РАСКРЫТИЯ И НАГРУЗОК ПРИ РАСКРЫТИИ ШТАНГ ПАНЕЛЕЙ БС

A. Раскрытие штанги панелей БС, с установленной на ней антенной, производится пружинными приводами в двух независимых шарнирных устройствах:

• вокруг оси, перпендикулярной оси штанги, поворот происходит на угол
  ₁ = 125;

• вокруг оси, параллельной оси штанги, - на угол ₂ = 180.

Выбор потенциальной энергии пружинных приводов производится по формуле

П = кМс,

Мс= 3 Нм - ожидаемый момент сопротивления в шарнирном узле;

к =2 - коэффициент запаса.

при: ₁ = 125; П₁ = 13 Дж;

₂ = 180; П₂ = 19 Дж;

Максимальный момент амортизационных устройств составит:

_а1 = 30; М_а = 25 Нм.

_а2 = 50; М_а = 22 Нм.

Время перехода штанг панелей БС из транспортировочного положения в рабочее составит:

• на угол 125 - (1 - 3) с;

• на угол 180 - (2 - 5) с.

Время затухания колебаний до полной остановки штанг составляет не более 30с

B. РАСЧЕТ ПРУЖИННОГО ПРИВОДА

Исходные данные:

M₂=M_прив=3000 Н·мм – максимальный момент пружинного привода, когда антенна находится в исходном положении

М₁=k₁·М₂ =0,65·3000=1950 Н·мм – минимальный момент пружинного привода

φ=180˚- угол закручивания пружины (угол поворота панели СБ)

Расчет:

1. Предельно допустимый крутящий момент М₃ (для наибольшей испытательной нагрузки)

М₃=k₃·М₂ =1,15·3000=3450 Н·мм

k₃ =1,15

1. Коэффициент жесткости пружины привода, обеспечивающей получение моментов

1. Углы закручивания пружины

i=1,2,3

α₁=336˚

α₂=157˚

α₃=234˚

IV. ДЕЙСТВИЕ СЖИМАЮЩИХ УСИЛИЙ

Прямоугольная пластинка сжата усилиями, равномерно распределенными по двум противоположным сторонам. Критические напряжения потери устойчивости.

При

;

=> δ=9,7 мм

V.ДЕЙСТВИЕ КАСАТЕЛЬНЫХ УСИЛИЙ

k=8+5(b/a)²=8.6

τ_кр=104

VI. ВЫВОДЫ

Анализ конструктивных схем, самой конструкции КА, а также нагрузок, действующих на нее в процессе эксплуатации, показал:

конструкция панелей БС с антенной является новой разработкой;

Штанги панелей БС изготовлены из алюминиевого сплава Амг-6 ОСТ 1 92096-83, для которого:

модуль Юнга Е = 7,210⁴ МПа;

предел текучести  _0.2 = 160,0 МПа;

коэффициент Пуассона = 0,3.

Запас прочности для конструкции, с учетом требований, предъявляемых к ней определялся по формуле:

_0.2 /_экв 1, где:

 - коэффициент запаса прочности;

_экв- эквивалентные напряжения в элементах расчетной схемы.

Таким образом, конструкция панелей БС с антенной условиям прочности удовлетворяет.

Характеристики

Список файлов ВКР