Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.26732/j.st.2020.2.03

Ключевые слова: transformable antenna, flexible joint, ultralight spacecraft, structural analysis, torus rim, трансформируемая антенна, гибкое шарнирное соединение, сверхлегкий космический аппарат, механический анализ, торовый обод

Аннотация: Платформа CubeSat используется для создания малых космических аппаратов. Неотъемлемой частью космического аппарата являются антенны для передачи сигналов между ним и абонентами. В зависимости от назначения полезной нагрузки на космический аппарат могут быть установлены антенны различных конфигураций. В космических аппаратах на базе платформы CubeSat используются антенны с раскрывающимся рефлектором. К конструкции рефлектора предъявляются следующие требования: небольшой объем в сложенном положении, максимальная апертура отражающей поверхности в рабочем положении, обеспечение требуемых точностных характеристик отражающей поверхности, простота механизма раскрытия и незначительная масса. Использование гибких шарнирных соединений в конструкции антенны позволяет создать надежный механизм раскрытия, обеспечить необходимую жесткость конструкции и небольшую массу. В статье предложена конструкция трансформируемого параболического рефлектора для космического аппарата на платформе CubeSat. Основным силовым элементом рефлектора является тонкостенная торовая оболочка с механизмом раскрытия в виде гибких шарниров. Проведен геометрический анализ для определения конфигурации рефлектора в сложенном положении. Выполнен модальный анализ для подтверждения необходимой жесткости. По результатам анализов были выбраны характеристики конструкции, которые удовлетворяют условию минимума массы. Разработан технологический процесс изготовления рефлектора, с помощью которого создан макет конструкции. Выполнены испытания рефлектора, заключающиеся в трансформации конструкции из рабочего положения в транспортировочное и обратно. Макет продемонстрировал возможность создания летных образцов рефлекторов, трансформируемым элементом которых является тонкостенная торовая оболочка с гибкими шарнирами. CubeSat platform is used for creating small spacecrafts. Antennas for transmission of signals between the spacecraft and subscribers are inalienable parts of it. Different antenna configurations may be installed on a spacecraft depending on functions of their payload. Spacecrafts based on the CubeSat platform are equipped with transformable antennas with a drop-down reflector. There are several requirement to the construction of the reflector designed for operating via the CubSat platform: small volume in folded state; maximal aperture of a parabolic reflective surface in working position; ensuring the required accuracy characteristics of the reflective surface; simplicity of the opening mechanism and low weight. Usage of flexible swivel joints in the design of the antenna allows to create a simple and reliable opening mechanism and to provide the necessary rigidity of the structure and a small mass of the reflector. The paper proposes a new design of a transformable parabolic reflector for a spacecraft on the CubeSat platform. The main power element is a thin-walled torus shell with a reflector opening mechanism in the form of flexible hinges. A geometric analysis was carried out to determine the configuration of the reflector in the folded position. Modal analysis was completed to confirm that the required stiffness was achieved. Based on the analysis results, the design characteristics of the structure were selected that satisfy the condition of the minimum mass of the reflector. A technological process for manufacturing a reflector was developed, with the help of which the model of the structure was made. Reflector tests which were the transformation of the structure from the working position to the transport position and vice versa were carried out. The produced layout demonstrated the possibility of creating flight reflectors, the transform.

Журнал: Космические аппараты и технологии

Выпуск журнала: Т. 4, № 2

Номера страниц: 85-95

ISSN журнала: 26187957

Место издания: Железногорск

Издатель: Технологическая платформа "Национальная информационная спутниковая система"

• Казанцев З.А. (Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва)
• Ерошенко А.М. (Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва)
• Уваев И.В. (Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва)
• Лопатин А.В. (Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК