Способ испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование

Авторы патента:

Парафейник Валентин Иванович (RU)

Немчанинов Станислав Игоревич (RU)

G01M17/00 - Испытание транспортных средств (G01M 15/00 имеет преимущество; испытание на герметичность G01M 3/00; исследование упругих свойств корпусов и шасси, например испытание скручиванием G01M 5/00; испытание центровки переднего света в осветительных устройствах транспортных средств G01M 11/06)

B64G7/00 - Имитация космических условий, например для установления условий жизнеобеспечения (тренажеры для обучения или тренировки G09B 9/00)

Владельцы патента RU 2714283:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к испытаниям элементов космического аппарата (КА). Способ испытаний многозвенной системы космического аппарата на функционирование заключается в том, что КА устанавливают на системе обезвешивания. Закрепляют на звене в точке, соответствующей продольной координате L центра масс звена. Рассчитывают значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате положения его центра масс на полученное значение:

где Р₁ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в момент начала раскрытия звена; Р₂ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в середине пути его движения; - значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате его центра масс; L - расстояние между осью вращения звена и точкой закрепления устройства обезвешивания. Проводят регулировку положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене на полученные после расчета значения, затем проводят испытание многозвенной механической системы на раскрытие. Достигается повышение уровня имитации невесомости.

Предлагаемое изобретение относится к способам испытаний многозвенных механических систем, преимущественно космических аппаратов, на функционирование и может быть использовано в ракетно-космической технике при проведении наземной отработки конструкций космических аппаратов (КА).

Из существующего уровня техники известен способ испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование (патент RU №2252407 С1, кл. G01M 19/00), заключающийся в том, что космический аппарат устанавливают с возможностью раскрытия звеньев механической системы, соединенной с приводами раскрытия в вертикальной плоскости. Каждое звено механической системы крепят посредством пружин обезвешивания к поворотной балочной системе (элементам системы обезвешивания) и проводят регулировку усилия натяжения пружин обезвешивания (определенного заранее при взвешивании панели батареи солнечной) при раскрытом положении звеньев механической системы. Закрывают звенья, фиксируют звенья к корпусу космического аппарата и выполняют последовательное раскрытие звеньев механической системы с помощью приводов раскрытия. Регулировка усилия натяжения каждой пружины обезвешивания обеспечивают установку верхнего торца каждого звена механической системы в горизонтальную плоскость с точностью не выше 0,4°, а раскрытие звеньев механической системы производят при усилиях, создаваемых приводами раскрытия, превышающими соответствующие номинальные усилия раскрытия не менее чем на 30%.

Из существующего уровня техники известен способ испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование и устройство для его осуществления (патент RU №2516880 С2, кл. B64G 7/00, B64G 5/00, G01M 17/00), заключающийся в том, что устройство для обезвешивания многозвенной механической системы КА содержит закрепленные на КА поворотные секции, расположенные в плане над соответствующими звеньями механической системы и связанные с ними посредством регулируемых пружин обезвешивания, трансформируемую опорную конструкцию из горизонтальных несущих штанг с кронштейнами, поворотные секции. Наименее удаленная от КА несущая штанга закреплена на КА, а наиболее удаленная от КА несущая штанга посредством опорной стойки опирается на пол помещения. Трансформируемая опорная конструкция снабжена фиксаторами взаимного положения несущих штанг, несущие штанги снабжены Г-образными упорами, опирающимися на пол помещения, кронштейны размещены на несущих штангах с возможностью взаимодействия и фиксации с поворотными секциями в их наиболее удаленных от космического аппарата концах. КА с закрепленным на нем устройством для обезвешивания многозвенной механической системы устанавливают на место проведения испытаний, проводят установку и фиксацию необходимой конфигурации опорной трансформируемой конструкции в горизонтальной плоскости, последовательно фиксируют положения поворотных секций системы обезвешивания в горизонтальной плоскости.

Из существующего уровня техники, наиболее близким к заявленному решению (прототипом), является способ испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование (патент RU №2646969 С1, кл. G01M 19/00), заключающийся том, что космический аппарат, содержащий корпус с закрепленной на нем многозвенной механической системой, с приводами раскрытия, устанавливают с возможностью раскрытия звеньев механической системы в вертикальной плоскости на системе обезвешивания, отличающийся тем, что регулируют усилия натяжения каждой пружины обезвешивания в раскрытом или сложенном положении механической системы, используют значения масс и положения центров масс звеньев механической системы, полученных теоретическим или практическим путем, переводят многозвенную механическую систему в сложенное положение и фиксируют на корпусе космического аппарата или в раскрытое положение, если регулировка усилия пружин проходила в сложенном положении, и снимают значения усилий натяжения пружин обезвешивания в соответствующем положении, рассчитывают значения усилия для регулировки натяжения пружины обезвешивания каждого звена, соответствующее реальному весу элемента механической системы, затем, в случае, если механическая система в раскрытом положении, переводят ее в сложенное положение и фиксируют на корпусе космического аппарата, затем проводят перенастройку пружин обезвешивания на полученные после расчета значения, после чего проводят испытание многозвенной механической системы на раскрытие, при этом на приводах раскрытия создаются усилия, не превышающие номинальные усилия необходимые для раскрытия.

Недостатком описанных выше способов является то, что точка крепления устройства обезвешивания соответствует положению центра масс звена, определенному теоретическим путем (при условии, что конструкция механической системы неразборная и не позволяет определить фактическое положение центра масс звена). Это приводит к возникновению крутящего момента вокруг точки крепления устройства обезвешивания. Возникающий крутящий момент создает нештатные нагрузки для конструкции и силы сопротивления в узлах разворота звеньев механической системы не связанные с ее штатным функционированием, что ухудшает имитацию невесомости при испытании механической системы на функционирование.

Для заявленного способа выявлены основные общие существенные признаки, такие как: многозвенная механическая система, система обезвешивания, раскрытие звеньев механической системы в вертикальной плоскости.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение являются низкий уровень имитации невесомости при испытании многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование.

Представленная техническая проблема предлагаемого изобретения решаются, способом испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование, заключающимся в том, что космический аппарат, содержащий корпус с закрепленной на нем многозвенной механической системой, с приводами раскрытия, устанавливают с возможностью раскрытия звеньев механической системы в вертикальной плоскости на системе обезвешивания, согласно изобретению, закрепляют устройство обезвешивания на звене в точке, соответствующей продольной координате L центра масс звена, полученной теоретическим путем, которая определяет расстояние между осью вращения звена и точкой закрепления устройства обезвешивания, контролируют значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания P₁ и Р₂ в момент начала раскрытия звена и в середине пути его движения соответственно, рассчитывают значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате положения его центра масс на полученное значение:

где

Р₁ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в момент начала раскрытия звена;

Р₂ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в середине пути его движения;

- значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате его центра масс;

L - продольная координата положения центра масс звена механической системы, полученная теоретическим путем, расстояние между осью вращения звена и точкой закрепления устройства обезвешивания;

затем проводят регулировку положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене на полученные после расчета значения, затем проводят испытание многозвенной механической системы на раскрытие.

Техническим результатом изобретения является создание условий невесомости при испытании многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование максимально приближенных к натурным, за счет определения фактической продольной координаты центра масс звена механической системы.

Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем что, условие правильного определения положения центра масс звена имеет вид:

где:

Р₁ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в момент начала раскрытия звена;

Р₂ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в середине пути его движения;

В случае если ≠0, то это означает, что теоретическая координата центра масс звена не соответствует фактической координате центра масс. Это приводит к возникновению крутящего момента вокруг точки крепления устройства обезвешивания вызванного фактическим положением центра масс. Возникающий крутящий момент создает не штатные нагрузки для конструкции и силы сопротивления в узлах разворота звеньев механической системы не связанные с ее штатным функционированием, что снижает качество обезвешивания и испытаний механической систем. Для исключения возникающего крутящего момента необходимо рассчитать значение и провести регулировку координаты точки закрепления устройства обезвешивания к соответствующему звену.

Порядок определения фактического центра масс звена механической системы космического аппарата:

- закрепляют устройство обезвешивания на звене в точке, соответствующей продольной координате L центра масс звена, полученной теоретическим путем, которая определяет расстояние между осью вращения звена и точкой закрепления устройства обезвешивания;

- контролируют значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания Р₁ и Р₂ в момент начала раскрытия звена и в середине пути его движения соответственно;

- рассчитывают значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате его центра масс на полученное значение

- проводят регулировку положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене на полученные после расчета значения;

- затем проводят испытание многозвенной механической системы на раскрытие.

Способ испытаний многозвенной механической системы космического аппарата на функционирование, заключающийся в том, что космический аппарат, содержащий корпус с закрепленной на нем многозвенной механической системой с приводами раскрытия устанавливают с возможностью раскрытия звеньев механической системы в вертикальной плоскости на системе обезвешивания, отличающийся тем, что закрепляют устройство обезвешивания на звене в точке, соответствующей продольной координате L центра масс звена, полученной теоретическим путем, которая определяет расстояние между осью вращения звена и точкой закрепления устройства обезвешивания, контролируют значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания Р₁ и Р₂ в момент начала раскрытия звена и в середине пути его движения соответственно, рассчитывают значение регулировки положения точки закрепления устройства обезвешивания на звене по продольной координате положения его центра масс на полученное значение:

где

Р₁ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в момент начала раскрытия звена;

Р₂ - значение усилия натяжения пружин устройства обезвешивания в середине пути его движения;

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, может быть использовано при экспериментальном исследовании динамики управляемого движения и при создании систем управления движением роботизированным комплексом на базе гусеничных машин, оснащенных спутниковой навигационной системой.

Стенд для контроля тормозных систем автотранспортных средств // 2713686

Изобретение относится к техническому диагностированию машин, в частности к устройствам силоизмерительных стендов для проверки и испытания тормозных систем автомобилей, колесных тракторов и других автотранспортных средств.

Способ определения тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки // 2711844

Изобретение относится к испытанию машин. В способе определения тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки присоединяют средство к тяговому устройству, трогаются с места под нагрузкой и определяют значение тяговой мощности.

Способ измерения вертикальной координаты центра тяжести объекта // 2711210

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения координат центра тяжести реальных объектов (например, транспортных средств), которые допускается наклонять на углы величиной от десятых долей до одного радиана.

Способ определения номинального часового расхода топлива при трогании машины с места под нагрузкой // 2710133

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин. Способ определения удельного тягового расхода топлива в режиме трогания машины с места при максимальной силе тяги, при котором подготавливают к испытанию машину и тяговое устройство с динамографом или динамометром.

Способ эксплуатации автомобильной техники // 2708774

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ эксплуатации автомобильной техники, заключающийся в том, что устанавливают периодичность технического обслуживания объекта по наработке и допустимую интенсивность отказов по отношению к наработке.

Способ контроля тяговой мощности автотранспортного средства при трогании с места в режиме частичной нагрузки // 2708415

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин. Транспортное средство и тяговое устройство подготавливают к испытанию, трогаются с места под нагрузкой и контролируют значение тяговой мощности.

Способ определения удельного тягового расхода топлива в режиме трогания машины с места при максимальной силе тяги // 2708414

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин. Представлен способ определения удельного тягового расхода топлива в режиме трогания машины с места при максимальной силе тяги, при котором подготавливают к испытанию машину и тяговое устройство с динамографом или динамометром.

Способ и устройство для анализа поверхности шины // 2707723

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении возможности анализа поверхности шины.

Датчик деформаций пневматической шины // 2707390

Изобретение относится к оборудованию для испытаний пневматических шин, в частности к внутриколесным устройствам для измерения деформаций пневматической шины при ее качении.

Способ обезвешивания трансформируемых систем космических аппаратов // 2711774

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для имитации невесомости при наземной отработке трансформируемых систем (ТС) космических аппаратов.

Способ тепловакуумных испытаний космического аппарата // 2711407

Изобретение относится к наземным испытаниям космических аппаратов (КА), корпус которых выполнен с боковыми гранями из сотопанелей (СП), содержащих аксиальные (вертикальные) и горизонтальные коллекторные тепловые трубы.

Аэротренажер // 2702826

Изобретение относится к области авиации и космонавтики, в частности к устройствам тренажеров имитации полета, а также может быть использовано для развлечения в роли симулятора игровых полетов.

Устройство для определения концентрационных пределов распространения пламени по газовым смесям в условиях, соответствующих невесомости // 2702422

Изобретение относится к области обеспечения пожаровзрывобезопасности и может быть использовано при разработке средств и способов обеспечения пожаровзрывоопасности объектов транспорта, нефте- и газохимической промышленности, атомных электростанций, объектов ракетно-космической техники и других объектов, на которых обращаются горючие газы.

Способ компенсации влияния фоновых условий на работоспособность оптико-электронных приборов при испытаниях на боковую засветку // 2700838

Изобретение относится к способам проведения испытаний оптико-электронных приборов (ОЭП), в частности звездных датчиков, на помехозащищенность от бокового излучения.

Система обезвешивания // 2697632

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам обезвешивания. Система обезвешивания имеет шарнирное соединение, на одном конце которого закреплен обезвешиваемый объект.

Стенд для исследования работоспособности систем летательных аппаратов в условиях воздействия вакуума и невесомости // 2688505

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано при исследовании работоспособности систем летательных аппаратов в условиях одновременного воздействия вакуума и невесомости.

Криогенно-вакуумная установка // 2678923

Изобретение относится к оптико-электронной, оптико-механической и криогенно-вакуумной технике и предназначено для точной радиометрической калибровки, исследований и испытаний оптико-электронных и оптико-механических устройств (аппаратуры), а также систем радиационного захолаживания в условиях вакуума, низких фоновых тепловых излучений и в условиях, имитирующих космическое пространство.

Способ обезвешивания и возбуждения колебаний при модальных испытаниях и устройство для его осуществления // 2677942

Группа изобретений относится к наземным испытаниям многозвенных нежестких космических конструкций, работающих в невесомости. При испытаниях совмещают операции по компенсации веса и покоординатному возбуждению - с помощью электродинамических силовозбудителей (ЭС) - вынужденных колебаний обезвешиваемого звена конструкции.

Способ моделирования процесса тепло- и массообмена при испарении жидкости и устройство для его реализации // 2677868

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована при проведении экспериментальных исследований при физическом моделировании процессов испарения остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей ступеней ракет-носителей.