Формування багатоланкової конструкції у невагомості під впливом імпульсів на кінцеві точки її ланок

Abstract

Наведено геометричну модель нового способу розкриття в умовах невагомості багатоланкової стержневої конструкції, елементи якої з’єднані подібно багатоланковому маятнику. Розкриття ланок конструкції відбувається завдяки впливу імпульсів піротехнічних реактивних двигунів на їх кінцеві точки. На орбіту комплекти стержнів доставляються у складеному вигляді (касети), після чого необхідно виконати операцію її розкриття для надання робочої форми всій просторовій стержневій конструкції. Розрахунок стержневих конструкцій такого класу пропонується здійснювати на основі Лагранжевої динаміки багатоланкових маятників як консервативної системи. Це дозволить одержати геометричні моделі послідовних фаз розкриття стержневих конструкцій з врахуванням динамічних властивостей. Застосування таких моделей на етапі проектування при подальших дослідженнях допоможе розрахувати параметри функціонування конструкції в цілому. На актуальність обраної теми вказує необхідність вибору та дослідження можливого рушія процесу розкриття стержневої конструкції маятникового типу. Пропонується використати імпульсні піротехнічні реактивні двигуни, встановлені на кінцевих точках ланок стержневої конструкції. Вони набагато легші і дешевші порівняно, наприклад, з електродвигунами або пружинними пристроями. Особливо це важливо, коли на орбіті процес розкриття конструкції планується здійснити лише один раз. Найчастіше саме одноразово використовуються на орбіті рушії процесу розкриття стержневих конструкцій. Опис динаміки одержаного інерційного розкриття багатоланкової стержневої конструкції виконано за допомогою рівняння Лагранжа другого роду. Результати призначено для використання при проектуванні систем розкриття великогабаритних конструкцій в умовах невагомості, наприклад, силових каркасів для сонячних дзеркал чи космічних антен.A geometric model of a new method of opening in the conditions of weightlessness of a multi-link rod structure, the elements of which are connected like a multi-link pendulum, is given. The opening of the links of the structure is due to the influence of the pulses of pyrotechnic jet engines on their end points. The sets of rods are delivered into orbit in a compiled form (cassettes), after which it is necessary to perform the operation of its opening to provide the working form of the entire spatial core structure. The calculation of core structures of this class is proposed to be carried out on the basis of the Lagrangian dynamics of the multi-link pendulums as a conservative system. This will allow to obtain geometric models of successive phases of the disclosure of core structures with regard to dynamic properties. The use of such models at the design stage for further research will help to calculate the parameters of the functioning of the structure as a whole. The relevance of the chosen topic indicates the need to select and study a possible driver for the disclosure of the core design of the pendulum type. It is proposed to use pulsed pyrotechnic jet engines installed on the end points of the links of the core structure. They are lighter and cheaper in comparison with, for example, electric motors or spring devices. This is especially important when the process of disclosing a structure is planned to be carried out only once in orbit. Most often, it is the disposable thrusters of core structures that are once used in orbit. The calculation of the dynamics of the obtained inertial disclosure of the multi-link bar structure was carried out using the Lagrange equations of the second kind. The results are intended for use in designing systems for the deployment of large-sized structures in zero gravity, for example, power frames for solar mirrors or space antennas.