Повышение производительности и точности деформационного регулирования геометрических параметров космических антенн - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукРабота выполнена в Ракетно-космической корпорации «Энергия» им. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Чумадин Анатолий Семенович кандидат технических наук, старший научный сотрудник Попов Евгений Дмитриевич Защита состоится «29 » октября 2008 г. на заседании диссертационного совета Д.212.141.06 в Московском государственном техническом университете им. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана.Задача часто решается путем регулирования геометрических параметров на базе различных методов компенсации погрешностей при сборке конструкции: удалением припуска в процессе сборки путем механической обработки по месту; заполнением зазоров между стыкуемыми поверхностями; относительным перемещением и деформированием элементов конструкции. В этом классе изделий ракетно-космической техники (РКТ) стремление снизить материалоемкость конструкции и трудоемкость ее сборки определило предпочтение деформационному методу регулирования геометрических параметров объекта среди других методов компенсации погрешностей. Однако сложность его реализации состоит в том, что регулировочное смещение любой контролируемой точки вызывает индуцированное смещение соседних точек и нарушает достигнутое состояние геометрических параметров поверхности антенны, требуя новых итераций в процессе уточнения положения одних и тех же точек. Большое количество контролируемых точек (порядка нескольких тысяч), отсутствие алгоритмов регулирования и доказательств сходимости итерационного процесса требуют создания теоретической базы обеспечения точности поверхности. В теоретическом обосновании технологического метода безитерационного деформационного регулирования геометрических параметров космических раскрывающихся антенн, который обеспечивает снижение трудоемкости сборки при достижении требуемой точности параметров.Во введении изложена проблема повышения точности формы отражающей поверхности космического рефлектора за счет применения деформационного регулирования положения его точек по отношению к теоретическому контуру. Обеспечение эффективности космических систем требует от конструкции и технологии производства, чтобы рефлектор имел размеры 10-20м и более, насчитывал не менее 800-1000 контролируемых точек, а погрешность их положения не превышала бы ±0,3мм. Для регулировки положения этих точек конструкция имеет ванты-растяжки, с помощью которых сетевая конструкция упруго деформируется. Основная проблема регулировки положения точек антенны состоит в том, что принудительное перемещение одних точек с помощью вант вызывает индуцированное смещение соседних точек, которое нарушает ранее достигнутое положение. , связывающую матрицы-столбцы регулировочных (Vy) (размер J) и индуцированных смещений (VФ) (размер I) точек рефлектора в процессе регулирования формы его поверхности, где () - матрица коэффициентов влияния регулировочных и индуцированных точек (размер I ?J).

1. Анализ конструктивных особенностей вантово-сетевой конструкции космического рефлектора и экспериментально-теоретические исследования ее поведения показали, что осуществление деформационного регулирования положения его точек будет осложняться появлением индуцированных смещений соседних точек.

2. В качестве основы для поиска регулировочного решения в работе: · Предложена линейная модель представления индуцированных смещений в виде суперпозиции влияния регулировочных смещений, а адекватность модели подтверждена численным анализом поведения конструкции на базе применения конечно-элементной модели в среде Nastran.

· Показано, что в силу неравенства числа контролируемых и регулируемых точек система уравнений относительно искомых регулировочных смещений в линейной модели будет избыточной, а регулировочное решение не будет однозначным.

· На базе физического и вычислительного эксперимента установлено существование всех компонент индуцированного смещения как у мягких, так и у жестких точек антенны. Уровень коэффициентов взаимосвязи регулировочных и индуцированных смещений внутри силового кольца составляет 0,15-0,2, а с внешней стороны кольца уровень взаимного влияния возрастает в 2-3 раза.

· Аналитические оценки размеров локальной области регулировочного воздействия позволяют определить потребное количество технологической оснастки для проведения регулирования.

3. Теоретический анализ технологического метода повышения производительности и точности деформационного регулирования геометрических параметров антенны показал, что: · Применение метода наименьших квадратов при поиске рациональной комбинации регулировочных смещений обеспечивает безитерационность компенсации исходных сборочных погрешностей геометрических параметров антенны.

· Превращение исходных погрешностей в остаточные носит наследственный характер, что указывает на возможность повышения точности геометрических параметров путем повторной регулировки.

· Для грубой регулировки предлагается использовать установленную связь между исходными погрешностями и регулировочными смещениями.

4. Разработаны технологический процесс и технологическое оснащение для обеспечения точности изготовления отражающей поверхности космической антенны из сетеполотна, ее монтажа и безитерационной регулировки на раскрывающем каркасе антенны. Патентом Российской Федерации защищена новизна конструкции контр-эталона, необходимого для регулировки положения стоек каркаса, для натяжения и армирования отражающей поверхности антенны из сетеполотна, для монтажа отражающей поверхности на каркасе.

5. Рекомендации, предложенные в работе и внедренные при изготовлении антенны 12АКР на РКК «Энергия», обеспечили снижение трудоемкости регулировки более чем в 3 раза, достижение точности фактического положения точек по отношению теоретическому контуру ±0,3 мм, и могут быть рекомендованы при изготовлении космических антенн вантово-сетевой конструкции иных (в том числе и больших) размеров.

РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Стрекалов А.Ф., Полухин Н.В. Проблемы и достижения ракетно-космического производства в современных условиях. // Ракетно-космическая техника: фундаментальные и прикладные проблемы: Труды 2-й МНК; В 4-х томах. - М., 2004. - Т.3.- С.61.

Полухин Н.В., Цебро Ю.А. Оценка возможности деформационной компенсации погрешностей сборочного интерфейса конструкций ракетно-космической техники. // Ракетно-космическая техника: фундаментальные и прикладные проблемы: Труды 2-й МНК; В 4-х томах. - М., 2004. - Т.3.- С.65.

Технологическое обеспечение точности отражающей поверхности параболического рефлектора из сетеполотна в маложестких, раскрывающихся конструкциях космических аппаратов: Технический отчет по теме №ОН-471-03 / МГТУ им.Н.Э.Баумана; рук. темы В.А.Тарасов; исп. В.А.Тарасов, Н.В.Полухин, А.С.Филимонов и др. . - Инв. №208387. - М., 2004. - 108с.

Тарасов В.А., Полухин Н.В. Теоретические основы регулировки формы поверхности маложестких конструкций РКТ // ХХІХ академические чтения по космонавтике: Тезисы докладов МНК -М., 2005. - С.461-462.

Поведение поверхности раскрывающейся космической антенны в процессе регулирования ее формы при сборке./ В.А.Тарасов, Н.В.Полухин, А.С.Филимонов, Р.В.Боярская// Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - №4. - С.36-41.

Оптимизация процесса регулирования формы поверхности раскрывающихся космических антенн /В.А.Тарасов, Н.В.Полухин, Р.В.Боярская, Ю.А.Цебро. // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - №6. - С.32-35.

Полухин Н.В., Тарасов В.А. Регулирование формы поверхности рефлектора раскрывающихся космических антенн. // Образование через науку: Тезисы докладов МНК -М., 2005. - С.528

Полухин Н.В., Тарасов В.А. Технологическое обеспечение процессов регулирования форм поверхности крупногабаритных развертываемых антенн космических аппаратов. // Решетневские чтения: Материалы IX МНК - Красноярск, 2005.-С.125

Пат. 2276823 (Россия), МПК7 Н01Q 15/16: Способ изготовления крупногабаритных развертываемых рефлекторов и устройство для формирования криволинейной поверхности рефлектора / ЗАО «Завод экспериментального машиностроения» Ракетно-космической корпорации «Энергия» им. С.П. Королева; Н.В. Полухин, А.А. Шитиков, В.А. Романенков и др. // Б.И - 2006. .- №17.

Механизмы формирования точности формы поверхности космической антенны при ее регулировании / В.А. Тарасов, А.С. Филимонов, Н.В. Полухин и др.// ХХХІ академические чтения по космонавтике: Тезисы докладов МНК. - М., 2007. - С.471-472.

Тарасов В.А., Цебро Ю.А., Полухин Н.В. Взаимосвязь регулировочных смещений, исходных и остаточных погрешностей в процессе настройки поверхности рефлектора вантово-сетевой конструкции // Ракетно- космическая техника: фундаментальные и прикладные проблемы: Тр. 3-й МНК. - М., 2008. - Т. 2. - С.100 - 104.

Размещено на .ru