Геометричне моделювання розкриття у невагомості просторових стержневих конструкцій, подібних чотириланковому маятнику

Autor: Kutsenko, Leonid, Vanin, Volodymyr, Semkiv, Oleg, Zapolskiy, Leonid, Shoman, Olga, Martynov, Viacheslav, Morozova, Galina, Danylenko, Volodymyr, Krivoshey, Boris, Kovalov, Oleksandr
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 7 (95) (2018): Applied mechanics; 70-80
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 5, № 7 (95) (2018): Прикладная механика; 70-80
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 5, № 7 (95) (2018): Прикладна механіка; 70-80
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: We have continued studying geometrical models of unfolding, under conditions of weightlessness, the orbital rod structures whose elements are connected similar to a four-link pendulum [21‒24]. The links of the structure move due to the action of pulses from pyrotechnic jet engines at the endpoints of the links. The description of the motion of the derived inertial unfolding of a rod structure is based on the Lagrange equation of the second kind, and, given the conditions of weightlessness, constructed using solely the kinetic energy of the system.The relevance of the subject is defined by the need to improve and study the new technological schemes for unfolding the frames of space infrastructures. These include the frames of parabolic antennas, whose elements are a family of similar confocal parabolas obtained when one of them rotates, at a certain angular step, around a common axis. In addition, it is of interest to consider the new technologies for performing mounting operations in orbit using the structures of mechanical grippers (the type of a "robot's arm"), located outside spacecraft.Based on the inertial unfolding of four-link rod structures, we developed schemes of action of manipulators to grip cylindrical bodies whose axes are in parallel or perpendicular relative to the surface of a spacecraft. We have defined parameters and initial conditions for starting the motion of a four-link rod structure in order to obtain the required arrangement of links. It is shown that the implementation of variants of the inertial unfolding requires that the endpoints of links should be exposed to the action of a set of pyrotechnic devices whose pulses' magnitudes are determined by the coordinates of vector U¢={0.1, 1.9, 1.3, 2.5} in conventional units and the time it stops should be determined. We have constructed plots of change over time in the functions of the angles' values as the generalized coordinates, as well as the first and second derivatives from these functions. The result is the evaluation of strength characteristics of the system at the time of braking (stopping) the process of unfolding.The results are intended for the geometrical modeling of variants of unfolding four-link rod structures under conditions of weightlessness. For example, frames for orbital infrastructures, as well as mechanical manipulators to grip space objects
Продолжены исследования геометрических моделей раскрытия в условиях невесомости орбитальных стержневых конструкций, элементы которых соединены подобно четырехзвенному маятнику [21–24]. Перемещение звеньев конструкции происходят благодаря воздействию импульсов пиротехнических реактивных двигателей на конечные точки звеньев. Описание движения полученного инерционного раскрытия стержневая конструкция выполнена с помощью уравнения Лагранжа второго рода, и, учитывая условия невесомости, построенного с использованием лишь кинетической энергии системы.Актуальность темы определяется необходимостью усовершенствования и исследования новых технологических схем раскрытия каркасов космических инфраструктур. В том числе каркасов параболических антенн, элементами которых является семья одинаковых софокусных парабол, полученных вращением одной из них с определенным угловым шагом вокруг общей оси. Кроме того, интересными должны быть новые технологии выполнения монтажных работ на орбите с использованием конструкций механических захватов (типа «руки робота»), расположенных вне космических аппаратов.На основе инерционного раскрытия четырехзвенных стержневых конструкций разработаны схемы действия манипуляторов для захвата цилиндрических тел, оси которых расположено параллельно либо перпендикулярно относительно поверхности космического аппарата. Определены параметры и начальные условия запуска движения четырехзвенной стержневой конструкции с целью получения необходимого расположения звеньев. Показано, что для внедрений вариантов инерционного раскрытия необходимо на конечные точки звеньев подействовать комплектом пиротехнических устройств, величины импульсов которых определяются координатами вектора U¢={0.1, 1.9, 1.3, 2.5} условных единиц и определить момент его остановки. Построены графики изменения во времени функций значений углов как обобщенных координат, а также первых и вторых производных этих функций. В результате предоставлена оценки силовым характеристикам системы в момент торможения (остановки) процесса раскрытия.Результаты предназначены для геометрического моделирования вариантов раскрытия четырехзвенных стержневых конструкций в условиях невесомости. Например, каркасов для орбитальных инфраструктур, а также механических манипуляторов для захвата космических объектов
Продовжено дослідження геометричних моделей розкриття в умовах невагомості орбітальних стержневих конструкцій, елементи яких поєднані подібно чотириланковому маятнику [21–24]. Переміщення ланок конструкції відбуваються завдяки дії імпульсів піротехнічних двигунів на кінцеві точки ланок. Опис руху одержаного інерційного розкриття стержневої конструкції виконано за допомогою рівняння Лагранжа другого роду, і, зважаючи на умови невагомості, побудованого з використанням лише кінетичної енергії системи.Актуальність теми визначається необхідністю удосконалення та дослідження нових технологічних схем розкриття каркасів космічних інфраструктур. У тому числі каркасів параболічних антен, елементами яких є сім'я однакових співфокусних парабол, одержаних обертанням з певним кутовим кроком навколо спільної осі. Крім того, цікавими мають бути нові технології виконання монтажних робіт на орбіті з використанням конструкцій механічних захватів (типу «руки робота»), розташованих зовні космічних апаратів.На основі інерційного розкриття чотириланкових стержневих конструкцій розроблено схеми дії маніпуляторів для захвату циліндричних тіл, осі яких розташовано паралельно або перпендикулярно відносно поверхні космічного апарату. Визначено параметри та початкові умови запуску руху чотириланкової стержневої конструкції з метою одержання необхідного розташування ланок. Показано, що для впроваджень варіантів інерційного розкриття необхідно застосувати комплект уніфікованих піротехнічних пристроїв, величини імпульсів яких визначаються координатами вектора U¢={0.1, 1.9, 1.3, 2.5} умовних одиниць. Побудовано графіки зміни у часі функцій значень кутів як узагальнених координат, а також перших та других похідних цих функцій. В результаті надано оцінки силовим характеристикам системи в момент гальмування (зупинки) процесу розкриття.Результати призначено для геометричного моделювання варіантів розкриття чотириланкових стержневих конструкцій в умовах невагомості. Наприклад, каркасів для орбітальних інфраструктур, а також механічних маніпуляторів для захвату космічних об’єктів
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: