WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В качестве примера на рис.1. представлен график значений коэффициентов влияния регулировочного смещения на соседнюю мягкую точку антенны в направлении центра. Показано, что уровень коэффициентов влияния внутри силового кольца вдвое меньше, чем на периферии антенны.

Альтернативным способом определения коэффициентов связи регулировочных и индуцированных смещений, который не требует применения трудоёмких измерительных процессов и дорогостоящего оборудования, является разработка и исследование конечно-элементной модели вантово-сетевой конструкции антенны.

В работе создана конечно-элементная модель вантово-сетевой конструкции антенны (рис.2) в среде Nastran. При этом принималось, что армирующие волокна имеют круглые сечения, а стойки – прямоугольные. Механические характеристики для волокна соответствовали арамидному волокну, а стойки углепластику.

Рис.2. Общий вид конечно-элементной модели отражающей поверхности рефлектора 12АКР в MSC/NASTRAN for Windows

Пример оценки индуцированных смещений при регулировании положения мягкой точки отражающей поверхности рефлектора 12АКР представлен на рис.3.

Сравнение вычислений с экспериментом показало, что конечно - элементная модель антенны позволяет с удовлетворительной точностью рассчитать коэффициенты влияния без дорогих и трудоёмких экспериментов, а линейная модель регулирования может быть положена в основу выбора регулировочного решения. Это важно на стадии принятия конструктивно-технологических решений, определяющих облик проектируемой антенны, обеспечение её точности и экономической эффективности её производства.

Рис.3. Численный анализ деформирования отражающей поверхности
антенны при регулировании

Аналитические оценки, проведённые в 3-й главе, были направлены на установление размеров локальной области регулировочного воздействия, что важно для определения потребного количества технологической оснастки при проведении регулирования. Было получено дифференциальное уравнение для прогибов нити и установлено, что размер зоны влияния зависит от допустимого уровня смещения на границе зоны влияния и безразмерного параметра. Его образуют геометрические параметры схемы армирования, а также жесткости армирующего волокна и углепластиковых стоек.

Четвёртая глава посвящена практическому использованию методических разработок и технологических рекомендаций, позволивших сократить трудозатраты на достижение требований к точности поверхности.

В предложенном технологическом решении принципиальное значение имеет применение контр-эталона, конструкция которого представлена на рис.4 и защищена патентом Российской Федерации.

Рис. 4. Конструктивная схема контр-эталона для обеспечения
точности отражающей поверхности рефлектора

Конструкция контр-эталона содержит основание, выполненное в виде центральной ступицы 1 с закрепленными на ней радиальными ребрами 2, ориентированными вертикально. На периферии ряда основных ребер 2 имеются присоединенные к ним дополнительные ребра 3. На радиальных ребрах основных 2 и дополнительных 3 установлены регулируемые по высоте узлы 4. Со стороны установки узлов 4 поверхность ребер 2 и 3 выполнена эквидистантой теоретической отражающей поверхности рефлектора.

Регулируемые по высоте узлы 4 снабжены бобышками 5, выполненными из мягкого дерева. Вертикальное положение каждой из бобышек 5 регулируется с помощью винтов 6. На периферии ребер 2 и 3 установлены блоки натяжения 7. Основание с противоположной стороны от регулируемых по высоте узлов 4 установлено на раме 8.

Бобышки 5 винтами 6 выставлялись в вертикальном направлении так, чтобы внешняя поверхность бобышек принадлежала теоретической отражающей поверхности изготавливаемого рефлектора. Юстировка положения бобышек, осуществлялась с помощью промышленной оптической координатно-измерительной системы «Leica AXYZ», с точностью 0,1 мм (рис5).

Рис.5. Распределение погрешностей на поверхности контр-эталона

Контр-эталон необходим:

  1. для регулировки положения вершин стоек раскрывающего каркаса, которые образуют часть контролируемых точек поверхности антенны;
  2. для натяжения сетеполотна и создания сетевой конструкции из нити, армирующей отражающую поверхность (рис.6) и образующей в узлах пересечения другую часть контролируемых точек;
  3. для переноса армированной отражающей поверхности на стойки раскрывающего каркаса (рис.7).

Рис.6. Прокладка армирующих нитей со стремянки и формирование
сетевой конструкции на отражающей поверхности антенны

С целью оценки регулируемости отражающей поверхности космического рефлектора разработана методика установления связи между регулировочными смещениями, исходными и остаточными погрешностями. Показано, что:

    • существует связь между исходными погрешностями и регулировочными смещениями (рис. 8), которую удобно использовать для грубой регулировки отражающей поверхности космического рефлектора;
    • при тонкой регулировке параметров поверхности рефлектора следует учитывать существование связи (технологической наследственности) между исходными и остаточными погрешностями (рис. 9), осуществляя повторные регулировки.

Рис.7. Перенос с помощью контр-эталона армированной отражающей поверхности на раскрывающийся каркас антенны

Рис. 8. Связь исходных погрешностей и регулировочных смещений

кубики – случайные значения vi; линия – результат аппроксимации

Рис. 9. Связь исходных и остаточных погрешностей

Предложенная технология изготовления и монтажа отражающей поверхности космической антенны может быть использована при изготовлении космических антенн вантово-сетевой конструкции иных (в том числе и больших) размеров. Центральным блоком технологии является монтаж и регулирование формы отражающей поверхности антенны на каркасе конструкции, поскольку они в значительной степени определяют точность параметров и трудоёмкость процесса. Для их проведения на сборочном участке создано рабочее место, осуществляется обработка измеренных координат отражающей поверхности, определяются исходные погрешности и по разработанной методике выбирается регулировочное решение.

Сформулированные в работе рекомендации и решения были использованы при изготовлении 12-ти метрового рефлектора 12АКР на ЗЭМ РКК «Энергия».

Общие выводы по диссертации

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

  1. 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.
  1. 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 путём повторной регулировки.
  • Для грубой регулировки предлагается использовать установленную связь между исходными погрешностями и регулировочными смещениями.
  1. Разработаны технологический процесс и технологическое оснащение для обеспечения точности изготовления отражающей поверхности космической антенны из сетеполотна, её 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.
  2. Рекомендации, предложенные в работе и внедрённые при изготовлении антенны 12АКР на РКК «Энергия», обеспечили снижение трудоёмкости 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Тарасов В.А., Полухин Н.В. Теоретические основы регулировки формы поверхности маложестких конструкций РКТ // ХХIХ академические чтения по космонавтике: Тезисы докладов МНК –М., 2005. - С.461-462.
  5. Поведение поверхности раскрывающейся космической антенны в процессе регулирования её формы при сборке./ В.А.Тарасов, Н.В.Полухин, А.С.Филимонов, Р.В.Боярская// Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - №4. - С.36-41.
  6. 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.
  7. Полухин Н.В., Тарасов В.А. Регулирование формы поверхности рефлектора раскрывающихся космических антенн. // Образование через науку: Тезисы докладов МНК –М., 2005. - С.528
  8. Полухин Н.В., Тарасов В.А. Технологическое обеспечение процессов регулирования форм поверхности крупногабаритных развертываемых антенн космических аппаратов. // Решетнёвские чтения: Материалы IX МНК – Красноярск, 2005.-С.125
  9. 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.
  10. Механизмы формирования точности формы поверхности космической антенны при её регулировании / В.А. Тарасов, А.С. Филимонов, Н.В. Полухин и др.// ХХХI академические чтения по космонавтике: Тезисы докладов МНК. – М., 2007. – С.471-472.
  11. 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.
Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»