Пасивна система стабілізації руху кінцевого тіла обертової космічної тросової системи

1. Пасивна система стабілізації руху кінцевого тіла обертової космічної тросової системи, що 3 коливань системи [3]. Так, лише при резонансі супутникових і маятникових коливань ефективно стабілізуються кутові коливання супутника, і досягається максимальна ступінь стійкості системи. Для загасання таких коливань потрібно близько 19 обертів навколо Землі на висоті 600 км. Резонанс між подовжніми і маятниковими коливаннями системи можливий лише при низькій жорсткості нитки, порядку 10-2 Н. Таку жорсткість можна отримати для невеликої ділянки нитки. Але при малій довжині нитки (~100 м) різниця між гравітаційними і відцентровими силами, що визначають натяг нитки, також мала, що може призвести до її скручування і утворення петель. Таким чином, використання даної системи стабілізації зі сферичним шарніром, передбачає точне завдання габаритних і масових параметрів для забезпечення резонансного налаштування між коливальними ланками системи, що є складною задачею. В основу пропонованої корисної моделі покладено рішення задачі створення пасивної системи стабілізації руху тіла для КТС, що обертається навколо власного центру мас. Тобто, створення такої пасивної системи, в якій за рахунок введення спеціальних пристроїв кріплення тіла до нитки підвищиться швидкість загасання кутових коливань кінцевого тіла відносно власного центру мас, крутильних коливань і подовжніх коливань тросової системи. Поставлена задача вирішується шляхом включення до пасивної системи стабілізації руху кінцевого тіла наступних пристроїв: - шарніра кручення для гасіння крутильних коливань (навколо лінії нитки); - подовжнього демпфера для гасіння подовжніх коливань тросової системи (уздовж лінії нитки); - трьох пружин встановлених на приставці, закріпленої в кінцевому тілі через сферичний шарнір, для збільшення швидкості гасіння кутових коливань кінцевого тіла відносно власного центру мас. На кресленнях представлено загальний вигляд КТС з пристроями, що демпфірують вказані види коливань системи, і детальний вид кожного з пристроїв: фіг.1 - загальний вигляд КТС з використанням спеціальних пристроїв демпфірування коливань, спрощений варіант; фіг.2 - загальний вигляд пристроїв; фіг.3 - загальний вигляд пристроїв, вид спереду у розрізі; фіг.4 - шарнір кручення, вид спереду у розрізі Суть корисної моделі пояснюється кресленням (фіг.1), на якому зображено спрощену схему закріплення кінцевого тіла 1 в нитці 2 з використанням пристроїв, що демпфірують крутильні і подовжні коливання нитки та кутові коливання тіла 1, де 3 шарнір кручення; 4 - подовжній демпфер; 5 - приставка. Запропоновано "шарнірне з'єднання" тіла 1 і приставки 5 з шарнірною точкою в геометричному центрі тіла 1 - Ос. Тіло виконано у вигляді сфери. Варіант можливого конструкторськотехнологічного вирішення конструктивної компоновки основних елементів пасивної системи стабі 58986 4 лізації руху кінцевого тіла в КТС, може бути таким, як це представлено на кресленнях (фіг.2 - фіг.4). Зверху тіла 1 встановлено сферичні диски 6 і 7 з кільцем розпору 8. Між дисками 6 і 7 розташовано сферичну опору 9, що спирається на їх робочі поверхні кульками 10. Зверху на опорі 9 закріплено стійку 11, всередині якої вільно переміщається уздовж осі палець 12. На кінці пальця 12 закріплено штуцер 13. Між бортами опори 9 і стійки 11 вільно розташовано кільце 14. Кільце 14 трьома пружинами 15, притягується до зачепів 16, які закріплено на диску 7 (фіг.3). На стійці 11 і штуцері 13 закріплено дві циліндрові пружини 17 і 18. Інші кінці пружин 17 і 18 закріплено відповідно на втулці 19 і штуцері 20 (фіг.4). Штуцер 20 закріплено на втулці 21, він фіксує підшипник 22. Інший підшипник 23 на втулці 19 зафіксовано гайкою 24. На втулках 19 і 21 на підшипниках ковзання 22, 23 встановлено вісь 25, в якій закріплено нитку 2. Вісь 25 фіксується гайками 26 і 27 (фіг.4). Пристрої працюють таким чином. Гасіння крутильних коливань в шарнірі кручення 3 (фіг.1), що складається з осі 25 із ниткою 2, двох підшипників 22 і 23 й втулок 19 і 21 відбувається за рахунок роботи тертя кульок підшипників 22, 23 (фіг.4). Гасіння подовжніх коливань в подовжньому демпфері 4 (фіг.1), що складається з двох циліндрових пружин 17 і 18, відбувається за рахунок роботи цих пружин (фіг.3). Гасіння кутових коливань між тілом 1 і приставкою 5, що складається з опори 9 з кульками 10, двох дисків 6 і 7 та трьох пружин 15 (фіг.3), відбувається за рахунок роботи тертя кульок 10 з дисками 6 і 7 й роботи пружин 15. При значних коливаннях (по кутовій амплітуді більше 15 градусів) додаткове гасіння коливань відбувається за рахунок зіткнення корпусу опори 9 з диском 7 і роботи пружин 17 і 18 (подовжнього демпфера 4) на згин. Перевагою корисної моделі є скорочення тривалості перехідних процесів в системі. Зокрема, гасіння енергії власних коливань кінцевого тіла без резонансного настроювання між частотами коливань системи, а також додаткове гасіння крутильних і подовжніх коливань системи за допомогою спеціальних пристроїв. Таким чином, відмінні особливості даної корисної моделі усувають недоліки пристрою-прототипу [3] шляхом включення в систему стабілізації руху кінцевого тіла додаткових пристроїв (шарніра кручення, подовжнього демпфера, і трьох пружин, встановлених на приставці). Шляхом вибору конструктивних параметрів основних елементів запропонованих пристроїв і вибору інерційних характеристик кінцевого тіла підвищується швидкість загасання подовжніх коливань системи, кутових коливань кінцевих тіл відносно власного центру мас і крутильних коливань системи. Список використаних джерел: 1. Carroll J.A. SEDS Deployer Design and Flight Performance / Carroll J.A. // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10-14 April, 1995. - Washington, 1995. - P. 593-600. 5 58986 2. Rupp Ch.С. Flight data from the first and second flights of the Small Expendable Deployer System (SEDS) / Rupp Ch. С // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10-14 April, 1995. - Washington, 1995. - P.133-148. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 3. Пироженко А.В. Схема гравитационной стабилизации космической тросовой системы со сферическим шарниром / А.В. Пироженко, Д.А. Храмов // Техническая механика. - 2001. - №1. С.136-148. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601