RU2586445C1 - Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance - Google Patents

Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance Download PDF

Info

Publication number
RU2586445C1
RU2586445C1 RU2014143506/28A RU2014143506A RU2586445C1 RU 2586445 C1 RU2586445 C1 RU 2586445C1 RU 2014143506/28 A RU2014143506/28 A RU 2014143506/28A RU 2014143506 A RU2014143506 A RU 2014143506A RU 2586445 C1 RU2586445 C1 RU 2586445C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistance
spacecraft
shu
opening
elements
Prior art date
Application number
RU2014143506/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Анатольевич Байбородов
Василий Владимирович Кузнецов
Владимир Ильич Кузоро
Original Assignee
Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф.Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф.Решетнёва" filed Critical Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф.Решетнёва"
Priority to RU2014143506/28A priority Critical patent/RU2586445C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586445C1 publication Critical patent/RU2586445C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention can be used for determination of driving torque margin in spacecraft hinge devices (HD) above resistive torques both in normal conditions and at extreme temperatures. Implementation of declared method is achieved due to independent from design of large-size mechanical device for determining moment of HD acting on all opening angle of the swivelling device. Independence of swivelling device is provided by HD assembly with all composing HD elements creating additional resistance at its standard opening, for example, by spring drive, such as sections of cable passing by transit through HD (intended for transfer to the spacecraft electric power generated by photo converters, installed on disclosed structural elements of mechanical device and transmission of telemetry signals to control unit of spacecraft), sensors of telemetric monitoring, units for locking HD, units for synchronous opening of separate elements of mechanical device, as well as for delay of opening of separate elements of swivelling device, providing for mechanical opening logic device as whole. HD assembly is performed at simulation of standard disclosure elements of large-sized structure of mechanical device which by weight in tens times less than mass of standard elements, but have seats and surfaces similar to standard ones, therefore additional resistors, acting on hinged device, by weight of movable simulator can be neglected. After determination of HD torque there is possibility of determining margin of driving torque in HD by formula.
EFFECT: technical result consists in improvement of accuracy of determining moments resistance acting in HD.
1 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для определения запаса движущего момента в шарнирных устройствах (ШУ) космических летательных аппаратов над моментами сопротивления как в нормальных условиях, так и при экстремальных температурах.The present invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to determine the stock of torque in the hinged devices (SHU) of spacecraft over the moments of resistance both under normal conditions and at extreme temperatures.

Из существующего уровня техники известен способ испытаний шарнирных устройств механических систем (патент RU2394218, G01M 13/02, 10.07.2010), заключающийся в том, что при реализации способа осуществляют поворот шарнирного устройства, установленного в механическую систему космического аппарата при помощи технологического электропривода в прямом направлении, и измеряют при помощи датчика результирующий крутящий момент поворота шарнирного устройства в прямом направлении Μ1(φ), а затем осуществляют поворот шарнирного устройства в обратном направлении и измеряют результирующий крутящий момент поворота шарнирного устройства в обратном направлении М2(φ), после чего определяют момент сопротивления шарнирного устройства повороту Mc(φ) по формулеFrom the existing level of technology there is a known method for testing the articulated devices of mechanical systems (patent RU2394218, G01M 13/02, 07/10/2010), which consists in the fact that when implementing the method, the articulated device is mounted in the mechanical system of the spacecraft using a direct electric technological drive direction, and is measured by the sensor resultant torque rotation of the hinge device in a forward direction Μ 1 (φ), and then carry out rotation of the hinge device is directed in the opposite and and measuring the resultant torque of rotation of the hinge device in the reverse direction M 2 (φ), and then determine the moment of resistance to rotation of the hinge device M c (φ) using the formula

Figure 00000001
где
Figure 00000001
Where

- Мст(φ) - момент сопротивления стенда повороту φ без шарнирного устройства (определяется заранее при аттестации стенда);- M article (φ) is the moment of resistance of the stand to rotation φ without a hinge device (determined in advance during certification of the stand);

- φ - угол раскрытия шарнирного устройства (стенда при аттестации).- φ is the opening angle of the hinge device (stand during certification).

Также известен способ испытаний шарнирных устройств механических систем (патент RU2460983, G01M 13/00, 10.09.2012), направленный на определение момента сопротивления шарнирного устройства повороту φ на стенде при экстремальных температурах, заключающийся в том, что осуществляют поворот шарнирного устройства при помощи технологического электропривода, установленного соосно оси шарнирного устройства, с заранее заданной минимальной скоростью в прямом и обратном направлениях в нормальных условиях и измеряют при помощи датчика результирующий крутящий момент поворота шарнирного устройства в прямом M 1 н у ( ϕ )

Figure 00000002
и обратном M 2 н у ( ϕ )
Figure 00000003
направлениях в нормальных условиях, отличающийся тем, что осуществляют поворот шарнирного устройства при помощи технологического электропривода с той же скоростью в прямом направлении при экстремальной температуре и измеряют датчиком результирующий крутящий момент повороту шарнирного устройства в прямом направлении при экстремальной температуре M 1 э к с т р ( ϕ )
Figure 00000004
, после чего определяют момент сопротивления шарнирного устройства повороту при экстремальной температуре M с э к с т р ( ϕ )
Figure 00000005
по формуле:Also known is a method of testing hinged devices of mechanical systems (patent RU2460983, G01M 13/00, 09/10/2012), aimed at determining the moment of resistance of the hinged device to the rotation φ on the bench at extreme temperatures, which consists in the fact that the hinge device is rotated using a technological electric drive installed coaxially to the axis of the articulated device with a predetermined minimum speed in the forward and reverse directions under normal conditions and measure the resulting th moment of rotation of the articulated device in direct M one n at ( ϕ )
Figure 00000002
and vice versa M 2 n at ( ϕ )
Figure 00000003
directions under normal conditions, characterized in that they rotate the hinge device using a technological electric drive at the same speed in the forward direction at extreme temperature and measure the resulting torque by turning the hinge device in the forward direction at extreme temperature M one uh to from t R ( ϕ )
Figure 00000004
then determine the moment of resistance of the articulated device to rotation at extreme temperature M from uh to from t R ( ϕ )
Figure 00000005
according to the formula:

Figure 00000006
где
Figure 00000006
Where

- M с т н у ( ϕ )

Figure 00000007
- момент сопротивления стенда повороту φ без шарнирного устройства в нормальных условиях (определяется заранее при аттестации стенда);- M from t n at ( ϕ )
Figure 00000007
- the moment of stand resistance to rotation φ without a hinge device under normal conditions (determined in advance during certification of the stand);

- φ - угол раскрытия шарнирного устройства (стенда при аттестации). Описанный способ принят за прототип.- φ is the opening angle of the hinge device (stand during certification). The described method is adopted as a prototype.

Недостатками данных технических решений является наличие дополнительных погрешностей в точности определения моментов сопротивления, действующих в ШУ, таких как сопротивления в стенде определения момента сопротивления в ШУ (определяется заранее при аттестации стенда и не может быть точно определена к каждому конкретному случаю раскрытия ШУ), а также аэродинамические сопротивления атмосферного воздуха, оказывающие существенное влияние на конструкции, обладающие большой парусностью раскрываемых элементов, предназначенные для эксплуатации в космическом пространстве. Перечисленные недостатки приводят к неточностям в определении моментов сопротивления, действующих в ШУ, а вместе с этим к неправильной оценке основного параметра надежности функционирования механических систем разового срабатывания - запаса движущего момента ШУ (превышения движущего момента над моментом сопротивления). Также к недостаткам данных способов необходимо отнести их трудоемкость, связанную, прежде всего, с балансировкой крупногабаритных конструкций, необходимой для уменьшения влияния массы под действием гравитационных сил, т.к. при штатной эксплуатации в составе космического аппарата на механические устройства они не влияют. При неточной балансировке значительно увеличивается погрешность измерений момента сопротивления ШУ за счет влияния дисбаланса крупногабаритных конструкций, при этом необходимо отметить, что влияние сил дисбаланса для данного способа определения моментов сопротивления исключить невозможно. Кроме этого недостатком является отсутствие возможности автономной проверки моментов сопротивления в механизмах ШУ, что позволило бы на более ранних этапах определять моменты сопротивления в шарнирных устройствах, а соответственно, на ранних этапах отслеживать и устранять ошибки при проектировании и разработки ШУ в случае наземной экспериментальной отработки изделий, а также выявлять неточности и брак при изготовлении летной продукции.The disadvantages of these technical solutions is the presence of additional errors in the accuracy of determining the moments of resistance acting in the control room, such as the resistance in the stand for determining the moment of resistance in the control room (determined in advance during certification of the stand and cannot be precisely determined for each specific case of opening the control room), and aerodynamic drag of atmospheric air, which have a significant impact on structures with a large windage of the disclosed elements, designed to operate tation in space. These shortcomings lead to inaccuracies in determining the moments of resistance acting in the control room, and at the same time to an incorrect assessment of the main parameter of the reliability of the operation of mechanical systems of one-time operation - the stock of driving torque of the control room (excess of the driving moment over the resistance moment). Also, the disadvantages of these methods include their complexity, associated primarily with balancing large-sized structures, necessary to reduce the influence of mass under the influence of gravitational forces, because during normal operation as part of a spacecraft, they do not affect mechanical devices. With inaccurate balancing, the error in measuring the torque of the SH resistance is significantly increased due to the influence of the imbalance of large structures, it should be noted that the influence of the imbalance for this method of determining the moments of resistance cannot be excluded. In addition, the disadvantage is the lack of the ability to autonomously check the moments of resistance in the mechanisms of the control gear, which would allow us to determine the moments of resistance in the articulated devices at earlier stages and, accordingly, to track and eliminate errors in the design and development of the control gear in the case of ground experimental testing of products at the early stages, and also identify inaccuracies and defects in the manufacture of flight products.

Среди недостатков способа, принятого за прототип, необходимо отметить, что такой способ определения моментов сопротивления, а особенно при определении моментов сопротивления при воздействии экстремальных температур (как правило, для крупногабаритных механических устройств проверки проводятся при температурах минус 100ºС и 100º), достаточно сложно применим к современным конструкциям крупногабаритных космических аппаратов, имеющим большие площади раскрываемых элементов. На сегодняшний день разработаны и эксплуатируются космические аппараты, имеющие в своем составе механическое устройство батареи солнечной, включающее в свой состав пять раскрываемых на угол 180º панелей, предназначенных для размещения на ней фотопреобразовательных элементов площадью 10 м2 (4×2,5 м) и штангу, раскрываемую на угол 90º длиной 3,3 м). Для такого типа конструкции требуется специальное оснащение - стенды раскрытия и огромного размера термобарокамеры (ТБК), а также большой объем энергоресурсов для охлаждения и нагрева конструкции механического устройства в ТБК. При этом необходимо поддерживать определенные температуры на стенде раскрытия и других технологических элементах, чтобы не создать дополнительных сопротивлений при раскрытии механического устройства батареи солнечной (МУ БС). Кроме этого к недостаткам данного способа необходимо отнести тот факт, что при определении моментов сопротивления при экстремальных температурах не оцениваются сопротивления, возникающие в стенде раскрытия при экстремальных температурах. Также данный способ не рассматривает возможности определения запаса движущего момента в ШУ - превышение момента, создаваемого штатными приводами ШУ, над моментами сопротивления ШУ, действующими при раскрытии, для чего собственно и проводится определение моментов сопротивления, действующих в ШУ.Among the disadvantages of the method adopted for the prototype, it should be noted that this method of determining the moments of resistance, and especially when determining the moments of resistance when exposed to extreme temperatures (as a rule, for large-sized mechanical devices, checks are carried out at temperatures minus 100ºС and 100º), it is rather difficult to apply to modern designs of large spacecraft having large areas of disclosed elements. To date, spacecraft have been developed and are operating, which include the mechanical device of the solar battery, which includes five panels opened at an angle of 180 degrees, designed to accommodate photoconversion elements with an area of 10 m 2 (4 × 2.5 m) and a rod disclosed at an angle of 90º with a length of 3.3 m). For this type of design, special equipment is required - stands for the opening and huge size of the pressure chamber (TAC), as well as a large amount of energy for cooling and heating the structure of a mechanical device in the TAC. In this case, it is necessary to maintain certain temperatures at the disclosure bench and other technological elements, so as not to create additional resistance when the mechanical device of the solar battery (MU BS) is opened. In addition, the disadvantages of this method include the fact that when determining the moments of resistance at extreme temperatures, the resistance arising in the test bench at extreme temperatures is not evaluated. Also, this method does not consider the possibility of determining the stock of driving torque in the SHU - the excess of the moment created by the standard SHU drives over the SHU resistance moments acting during disclosure, for which purpose the resistance moments acting in the SHU are actually determined.

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является контроль запаса движущего момента в ШУ крупногабаритных механических устройств космических аппаратов над моментами сопротивления на всем угле раскрытия (в любой точке раскрытия) с повышенной точностью, независимо от габаритов раскрываемых элементов конструкции механического устройства, а также автономное измерение моментов сопротивления, действующего в ШУ.The task to which the claimed method is directed is to control the stock of driving torque in the control room of large-sized mechanical devices of spacecraft over the moments of resistance at the entire opening angle (at any opening point) with increased accuracy, regardless of the dimensions of the disclosed structural elements of the mechanical device, as well as autonomous measurement of moments of resistance acting in the control room.

Указанная задача достигается за счет способа контроля запаса движущего момента в шарнирных устройствах крупногабаритных механических систем космических аппаратов, заключающийся в том, что для определения движущего момента шарнирного устройства (ШУ), установленного на стенде проверок, осуществляют поворот шарнирного устройства с помощью поворотной балки стенда, установленной соосно оси вращения шарнирного устройства и связанной с измерительным устройством. Движущий момент, действующий на всем угле раскрытия шарнирного устройства Мшу(φ), определяют автономно от конструкции крупногабаритного механического устройства, при этом Мшу(φ) является разницей между движущим моментом ШУ Мдв(φ), создаваемым его штатным (например, пружинным) приводом, и моментом сопротивления Мс(φ), возникающим при раскрытии шарнирного устройства в процессе штатной эксплуатации (Мшу(φ)=Мдв(φ)-Мс(φ)), после чего расчетным путем определяют запас движущего момента в ШУ при его раскрытии n(φ) по формуле:

Figure 00000008
This task is achieved by the method of controlling the stock of driving torque in the hinge devices of large-sized mechanical systems of spacecraft, which consists in the fact that to determine the driving torque of the hinge device (SHU) installed on the test bench, the hinge device is rotated using the swivel beam of the stand installed coaxial to the axis of rotation of the hinge device and associated with the measuring device. The drive torque acting on the entire aperture angle of the hinge device M shu (φ), is determined independently of the construction of large-sized mechanical device wherein M shu (φ) is the difference between the driving torque SHU M dv (φ), generated by its staff (e.g., a spring ) by the drive, and the moment of resistance M s (φ) arising when the hinge device is opened during normal operation (M w (φ) = M dv (φ) -M s (φ)), after which the stock of the driving moment in ШУ at its disclosure n (φ) by the formula:
Figure 00000008

Достигаемый технический результат заключается в более точном определении моментов сопротивления, действующих в шарнирных устройствах, предназначенных для раскрытия крупногабаритных конструкций любых размеров за счет минимизации влияния на измерения моментов сопротивления, факторов, не возникающих при штатной эксплуатации механических устройств космических аппарата, а также снижает трудоемкость и энергозатраты на проведение испытаний, позволяет на более ранних этапах оценить ошибки при проектировании и изготовлении ШУ до их установки в состав крупногабаритного механического устройства, кроме этого позволяет оценить запас движущего момента в ШУ крупногабаритных механических устройств космических аппаратов над моментами сопротивления.The technical result achieved consists in a more accurate determination of the resistance moments acting in articulated devices designed to reveal large-sized structures of any size by minimizing the influence on the measurement of resistance moments, factors that do not arise during normal operation of the mechanical devices of the spacecraft, and also reduces the complexity and energy costs to conduct tests, allows at earlier stages to evaluate errors in the design and manufacture of control rooms before they are installed Sections in the composition of a large-sized mechanical device, in addition, allows us to estimate the stock of driving moment in the control room of large-sized mechanical devices of spacecraft over the moments of resistance.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

- на фиг. 1 показано крыло панелей БС, установленной на стенд обезвешивания в раскрытом положении;- in FIG. 1 shows a wing of BS panels mounted on a weightless bench in the open position;

- на фиг. 2 показано установка ШУ на штатные панели БС (выносной вид Г согласно фиг. 1);- in FIG. 2 shows the installation of ШУ on standard BS panels (remote view Г according to Fig. 1);

- на фиг. 3 показано автономное ШУ;- in FIG. 3 shows an autonomous control unit;

- на фиг. 4 показаны виды А и Б согласно фиг. 3;- in FIG. 4 shows views A and B of FIG. 3;

- на фиг. 5 показан стенд определения Мшу с установленным ШУ;- in FIG. 5 shows a stand for determining M shu with installed shu;

- на фиг. 6 показан вид В согласно фиг. 5.- in FIG. 6 shows a view B of FIG. 5.

Реализация способа контроля запаса движущего момента в шарнирных устройствах крупногабаритных механических систем космических аппаратов заключается в двух основных аспектах:The implementation of the method of controlling the stock of torque in the articulated devices of large-sized mechanical systems of spacecraft consists of two main aspects:

- автономности изготовления ШУ, как объекта испытаний;- autonomy of manufacture of ШУ as an object of testing;

- способе испытаний ШУ при помощи устройства (стенда), обеспечивающего измерение момента ШУ Мшу, действующего при его раскрытии.- the method of testing the SHU using a device (stand), providing a measurement of the moment of the SHU M shu , acting upon its disclosure.

Рассмотрим задачу определения запаса движущего момента в ШУ Мшу, а вместе с ним и момента сопротивления, возникающего в ШУ Мс при его раскрытии, на примере ШУ, устанавливаемого в крыло панелей МУ БС космического аппарата. Крыло панелей МУ БС, установленное на систему обезвешивания, показано на фиг. 1, ШУ 1, входящее в состав крыла и соединяющее две смежно расположенные панели 2, 3, представлено на фиг. 2.Let us consider the task of determining the stock of driving moment in the SHM M shu , and with it the moment of resistance arising in the ShU M s when it is opened, using the SHU installed in the wing of the MU BS of the spacecraft as an example. The wing of the MU BS panels mounted on the weightless system is shown in FIG. 1, ШУ 1, which is part of the wing and connecting two adjacent panels 2, 3, is shown in FIG. 2.

Автономность ШУ обеспечивается за счет сборки ШУ со всеми входящими в состав ШУ элементами, создающими сопротивления при его раскрытии штатным (например, пружинным) приводом, такими как участки кабеля, проходящего транзитом через ШУ (предназначены для передачи на космический аппарат электрической энергии, сгенерированной фотопреобразователями, установленными на раскрываемых элементах конструкции механического устройства и передачи сигналов телеметрии на блок управления космического аппарата), датчики телеметрического контроля раскрытого положения ШУ и нажимное устройство для датчика, узлы зачековки ШУ, элементы синхронизации, предназначенные для синхронного раскрытия составных частей механического устройства, а также элементы задержки раскрытия составных частей механических устройств, предназначенных для обеспечения логики раскрытия механического устройства в целом. Сложенное и раскрытое положение ШУ, а также направление его раскрытия представлено на фиг. 4.Autonomy of the spacecraft is ensured by assembling the spacecraft with all the elements that make up the spacecraft, creating resistance when it is opened by a standard (for example, spring) drive, such as sections of the cable passing in transit through the spacecraft (designed to transmit electric energy generated by photoconverters to the spacecraft, mounted on the disclosed structural elements of a mechanical device and transmitting telemetry signals to the control unit of the spacecraft), telemetry monitoring sensors SHU rytogo position and pressing means is a sensor for locking nodes SHU, the synchronization elements for the synchronous opening parts of the mechanical devices, and delay elements disclosure parts of mechanical devices intended to provide disclosure of mechanical logic device as a whole. The folded and opened position of the control unit, as well as the direction of its opening, are shown in FIG. four.

Сборка ШУ осуществляется на имитаторах штатных раскрываемых элементов крупногабаритной конструкции механического устройства (далее имитатор), которые по массе в десятки раз меньшей, чем масса штатных элементов, но при этом имеющие посадочные места и поверхности аналогичные штатным, поэтому дополнительными сопротивлениями, действующими на ШУ, за счет массы подвижного имитатора можно пренебречь. Определяемое значение Мшу(φ) можно записать в виде:The assembly of the ШУ is carried out on simulators of the standard disclosed elements of the large-sized design of the mechanical device (hereinafter the simulator), which are ten times smaller in mass than the mass of the standard elements, but at the same time having seats and surfaces similar to the standard ones, therefore additional resistances acting on the ШУ, for the mass count of the moving simulator can be neglected. The determined value of M sh (φ) can be written in the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

- Мшу(φ) - момент, определяемый в процессе раскрытия ШУ (например, датчиком крутящего момента или динамометром);- M shu (φ) - the moment determined in the process of disclosing the SHU (for example, a torque sensor or dynamometer);

- Мдв(φ) - момент штатного привода раскрытия ШУ (например, пружина), значение моментов которого (силовая диаграмма) в функции от угла известно заранее, определяется при изготовлении привода;- M dv (φ) - the moment of a regular drive of opening ШУ (for example, a spring), the value of which moments (power diagram) as a function of the angle is known in advance, is determined during the manufacture of the drive;

- Мс(φ) - момент сопротивления в действующий в ШУ;- M s (φ) is the moment of resistance in the current in the SH;

- φ - угол раскрытия шарнирного устройства.- φ is the opening angle of the hinge device.

При известном значении Мшу(φ) имеется возможность определить Мс(φ) по формуле (1):With a known value of M sh (φ), it is possible to determine M with (φ) by the formula (1):

Figure 00000010
Figure 00000010

Зная значение Мс(φ) определяем запас движущего момента в ШУ n(φ) на всем угле раскрытия ШУ, а также в любой точке раскрытия ШУ:Knowing the value of M to (φ) define a reserve drive torque CC n (φ) to all carbon SHU disclosure as well as anywhere in SHU disclosure:

Figure 00000011
Figure 00000011

На фиг. 3 представлено автономное ШУ. ШУ условно разделено на две половины ШУ1 и ШУ2. Основанием для сборки данного ШУ являются имитаторы каркасов 4, 5, которые имеют посадочные места для стыковки с ШУ, аналогичные по присоединительным и габаритным размерам посадочным местам, которые необходимы для установки ШУ на панели БС 2, 3. В составе автономного ШУ установлены пружинные привода 6, непосредственно предназначенные для раскрытия ШУ, пружины взведены на определенную величину момента, определяемую моментным ключом при их взведении, данный момент является движущим моментом, действующим в ШУ при его раскрытии - Мдв. Для гарантированной стыковки ШУ при установке на панели крыла БС 2, 3 после испытаний на имитаторах каркасов, в базовых кронштейнах ШУ 7, 8, 9, 10 в местах стыковки предусмотрены пазы. Фиксация положения базовых кронштейнов ШУ производится эксцентриками 11, а также регулировочными винтами 12. Стыковка ШУ с имитаторами каркасов 4, 5 и панелями крыла БС 2, 3 обеспечивается болтами 13. Ввиду наличия сферического подшипника 14, в оси поворота ШУ - при проведении сборки ШУ на имитаторах каркасов обеспечивается параллельность положения осей 15, 16, приведенная на фиг. 4, аналогичная параллельности положения осей 15, 16, которая обеспечивается при установке ШУ в крыло панелей МУ БС.In FIG. 3 presents an autonomous control unit. SHU conditionally divided into two halves SHU1 and SHU2. The basis for the assembly of this SHU are simulators of frames 4, 5, which have seats for docking with the SHU, similar in mounting and overall dimensions to the seats that are necessary for installing the SHU on the BS 2, 3 panel. Spring actuators 6 are installed in the autonomous SHU directly intended for opening the SHU, the springs are cocked by a certain amount of torque determined by the torque key when they are cocked, this moment is the driving moment acting in the SHU when it is opened - M dv . For guaranteed docking of the ШУ when installing on the wing panel BS 2, 3 after tests on frame simulators, in the base brackets ШУ 7, 8, 9, 10, grooves are provided at the joints. Fixing the position of the base brackets ШУ is made by eccentrics 11, as well as adjusting screws 12. Docking ШУ with frame simulators 4, 5 and wing panels BS 2, 3 is provided by bolts 13. Due to the presence of a spherical bearing 14, in the axis of rotation of the ШУ - when assembling the ШУ on frame simulators provide a parallel position of the axes 15, 16 shown in FIG. 4, similar to the parallelism of the position of the axes 15, 16, which is provided when installing the SHU in the wing of the MU BS panels.

Кроме того, в состав автономного ШУ входят следующие конструктивные элементы, оказывающие влияния на значение Мшу при раскрытии ШУ в составе панелей крыла МУ БС:In addition, the autonomous control system includes the following structural elements that affect the value of M shu when opening the ShU as part of the wing panels of the MU BS:

- узел зачековки ШУ 61, предназначенный для фиксации ШУ в раскрытом положении;- blocking unit ШУ 61, intended for fixing the ШУ in the open position;

- датчик телеметрического контроля 17, фиксирующий факт раскрытия шарнирного узла, при нажатии на него штока 18 посредством пружины 19;- a telemetry monitoring sensor 17, fixing the fact of the opening of the hinge assembly, when the rod 18 is pressed by means of the spring 19;

- ролик синхронизации 20 - элемент ШУ, предназначенный для обеспечения синхронного раскрытия панелей в составе крыла панелей МУ БС.- a synchronization roller 20 — an SHU element designed to provide synchronous disclosure of panels in the wing of MU BS panels.

Элементом конструкции автономного ШУ, оказывающим существенное влияние на значение Мшу, является участок кабельной сети 21, 22, проходящий транзитом через ШУ (кабельная сеть осуществляет передачу телеметрического сигнала и электрического напряжения на блок управления космического аппарата). Данный участок монтируется в ШУ с помощью нитяных бандажей 51, пропитанных клеем, которые формируют ее конфигурацию, обеспечивая соосность участка кабеля и оси ШУ (кабель работает на скрутку вокруг собственной оси), данная конфигурация кабеля приводит к наименьшим потерям движущего момента Мдв при раскрытии ШУ из сложенного положения в раскрытое. Излишние участки кабеля 21, 22, монтируемого в состав автономного ШУ, подвязываются технологически к имитаторам каркасов, участки кабеля заканчиваются конструктивными элементами 35, подлежащими сращиванию обжимными сростками 35, 36 с участками кабельной сети, проложенными вдоль панелей в составе крыла МУ БС. Кронштейны 23, 24, 26, 27 предназначены непосредственно для формирования участка кабеля необходимой длины, кронштейны 29, 30 - технологически предназначенные для сохранения конфигурации кабеля при проведении перестановки ШУ с имитаторов каркасов 4, 5 на штатные панели 2, 3, после установки ШУ на панели крыла МУ БС - кронштейны 29, 30 подлежат демонтажу. В процессе перестановки ШУ с имитаторов каркасов, кронштейны 26, 27 посредством крепежных элементов 31, 32 отстыковываются от кронштейнов 25, 28 и устанавливаются на кронштейны 33, 34, аналогичные по конструкции кронштейнам 25, 28, что обеспечивает неизменяемость конфигурации участка кабеля, проходящего в ШУ от конфигурации участка кабеля, имевшей место при монтаже кабеля в автономном ШУ. Кронштейны 25, 28 установлены на элементы 52, которые закреплены к имитаторам каркасов 4, 5 таким образом, что имеют возможность регулировки положения в горизонтальном направлении, для имитации положения кронштейнов 33, 34, установленных на панелях крыла МУ БС, т.е. конструкция имитатора каркаса универсальна и не зависит от конфигурации панелей МУ БС.SHU autonomous structural element, has a significant impact on the value of M shu, a portion of cable network 21, 22, transiting through CC (cable network transmits the telemetry signal, and the voltage on the spacecraft control unit). This portion is installed in SHU via filament bands 51 impregnated with glue, which form its configuration, providing alignment of the cable portion and SHU axis (cable runs to twist around its own axis), the configuration of the cable results in the smallest loss of the driving torque M dv when disclosing SHU from folded to open. Excessive sections of the cable 21, 22, which is mounted as part of an autonomous control gear, are technologically tied to the frame simulators, cable sections end with structural elements 35 to be spliced by crimp splices 35, 36 with sections of the cable network laid along the panels of the wing of the MU BS. The brackets 23, 24, 26, 27 are designed directly to form the cable section of the required length, the brackets 29, 30 are technologically designed to save the cable configuration when moving the control cabinet from the frame simulators 4, 5 to the standard panels 2, 3, after installing the control panel on the panel MU BS wings - brackets 29, 30 are subject to dismantle. During the rearrangement of the control cabinet from the frame simulators, the brackets 26, 27 by means of fasteners 31, 32 are disconnected from the brackets 25, 28 and installed on the brackets 33, 34, similar in design to the brackets 25, 28, which ensures the unchanged configuration of the cable section passing into the cabinet from the configuration of the cable section that occurred during the installation of the cable in an autonomous control room. The brackets 25, 28 are mounted on the elements 52, which are fixed to the simulators of the frames 4, 5 so that they can adjust the position in the horizontal direction to simulate the position of the brackets 33, 34 mounted on the wing panels of the MU BS, i.e. the design of the frame simulator is universal and does not depend on the configuration of the MU BS panels.

На фиг. 5 представлен стенд 53 для определения Мшу, действующего в ШУ при его раскрытии совместно с установленным на его неподвижную балку 39 посредством крепежных элементов 37, 38 ШУ 54, предназначенным для проведения испытаний. ШУ 54 крепится к стенду 35 через неподвижный имитатор каркаса 45. Неподвижная балка 39 посредством пазов, выполненных в ее основании 55, а также пазов, выполненных в основании плиты 40, имеет возможность регулировки положения оси испытываемого ШУ, для обеспечения соосности с осью ролика 41, установленного и закрепленного соосно с поворотной балкой 42, при этом механизм вращения 43 поворотной балки 42 снабжен подшипником для минимизации сопротивлений при развороте поворотной балки 42 в процессе проведения испытаний. Горизонтальность выставки стенда 53 обеспечивается вращением опор 56 с последующей фиксацией их положения гайками 57. Момент сопротивления, возникающий при испытаниях при развороте поворотной балки Мст, определяется заранее при аттестации стенда, зачастую это достаточно малая величина, не оказывающая существенное влияние на результат испытаний, которой можно пренебречь. Имитация воздействия на раскрытие ШУ нагрузок, приходящих от системы синхронизации, заключается в установке на ролик 20 тяги 59, снабженной пружинами 58 и закрепленной на технологическом ролике 60. Пружины 58 обеспечивают заданное значение нагрузки. Поворотная балка 42 посредством штыря 44 соединена с подвижным имитатором каркаса 46. Поворотная балка 42 через ролик 41 и тягу 47, закрепленную на ролике 41, соединена с динамометром 49, установленным на подвижной каретке 50. Каретка обеспечивает удержание ШУ в сложенном положении и за счет своей подвижности имеет возможность перемещаться в направлении Д с определенным шагом, отпуская тем самым ШУ и давая ему посредством пружинных приводов 6 возможность раскрытия. Линейное перемещение подвижной каретки 50 согласовано с угловым разворотом ШУ таким образом, что контроль моментов Мшу, действующих в ШУ, можно определять с шагом раскрытия ШУ до 1º. Измеренное динамометром 49 значение силы за счет заранее известного радиуса ролика 41 пересчитывается в значение момента Мшу. При этом необходимо отметить, что масса подвижного имитатора ШУ мала (около 0,1 кг) и не требует обезвешивания.In FIG. 5 shows a stand 53 for determining M shu acting in the ShU when it is opened together with the ShU 54 fasteners 37, 38 ShU 54 installed on its fixed beam 39, intended for testing. SHU 54 is attached to the stand 35 through a fixed simulator of the frame 45. The fixed beam 39 through the grooves made in its base 55, as well as the grooves made in the base of the plate 40, has the ability to adjust the axis position of the tested SHU, to ensure alignment with the axis of the roller 41, mounted and fixed coaxially with the swing beam 42, while the rotation mechanism 43 of the swing beam 42 is provided with a bearing to minimize drag when turning the swing beam 42 during testing. The horizontal position of the stand 53 is ensured by the rotation of the supports 56 with the subsequent fixation of their position by the nuts 57. The moment of resistance arising during tests when turning the swing beam M st is determined in advance during the certification of the stand, often this is a fairly small amount that does not significantly affect the test result, which can be neglected. The simulation of the impact on the disclosure of the SHU of the loads coming from the synchronization system consists in installing a rod 59 on the roller 20, equipped with springs 58 and mounted on the process roller 60. The springs 58 provide a specified load value. The pivot beam 42 through a pin 44 is connected to a movable frame simulator 46. The pivot beam 42 is connected through a roller 41 and a rod 47 mounted on a roller 41 to a dynamometer 49 mounted on a movable carriage 50. The carriage ensures that the lock is held in the folded position and due to its mobility has the ability to move in the direction D with a certain step, thereby releasing the ШУ and giving it the possibility of opening by means of spring drives 6. The linear movement of the movable carriage 50 in accord with the steer angle SHU so that the control moments M shu operating SHU, can be determined before step SHU disclosure 1º. The force value measured by the dynamometer 49 due to the predetermined radius of the roller 41 is converted into the value of the moment M sh . It should be noted that the mass of the mobile SHU simulator is small (about 0.1 kg) and does not require weightlessness.

В связи с тем что штатная эксплуатация ШУ установленных в крыло МУ БС происходит в условиях вакуума, а также может происходить в условиях пониженных до минус 110ºС и повышенных до 110ºС температур, предусмотрено размещение стенда 35 в термокамере для определения моментов, действующих в ШУ при экстремальных температурах. При этом подвижный имитатор каркаса 45, неподвижный имитатор каркаса 46, неподвижная балка стенда 39 и поворотная балка стенда 42 выполнены из одного материала - для исключения возникновения температурных деформаций при проведении испытаний. На основе результатов раннее проведенных экспериментов определено, что наличие вакуума не оказывает влияние на составные части ШУ и их работоспособность, поэтому испытания по определению движущего момента ШУ при экстремальных температурах проводятся в термокамере.Due to the fact that the regular operation of the control cabinets installed in the MU BS wing occurs under vacuum, and can also occur in conditions of temperatures decreased to minus 110 ° C and elevated to 110 ° C, it is planned to place stand 35 in a heat chamber to determine the moments operating in the control room at extreme temperatures . In this case, the movable frame simulator 45, the stationary frame simulator 46, the fixed stand beam 39 and the swing beam of the stand 42 are made of the same material - to exclude the occurrence of temperature deformations during testing. Based on the results of earlier experiments, it was determined that the presence of vacuum does not affect the components of the SH and their performance, therefore, tests to determine the driving torque of the SH at extreme temperatures are carried out in a heat chamber.

После определения действующего во время раскрытия в ШУ момента Мшу по формуле 2 определяется момент сопротивления действующий в ШУ при раскрытии Mc, а затем по формуле 3 определяется запас движущего момента в ШУ n(φ) на всем угле раскрытия ШУ.After determining the moment M shu, which is effective during the opening in the ШУ, according to formula 2, the moment of resistance acting in the ШУ at the opening of M c is determined by formula 2, and then, using the formula 3, the torque stock in the ШУ n (φ) at the entire angle of the ШУ opening is determined.

Таким образом, предложенный способ испытания ШУ, применяемых в составе механических устройств космических аппаратов, отличается от ранее известных объектов патентования. Предложенное техническое решение позволяет на ранних этапах изготовления отследить дефекты при изготовлении ШУ, а также ошибки при проектировании и конструировании вновь создаваемых конструкций, позволяет существенно сократить энергозатраты и трудоемкость на проведение испытаний. Данный способ подходит для определения запаса движущего момента в ШУ крупногабаритных механических системах космических аппаратов над моментами сопротивления для раскрываемых объектов (например, панелей МУ БС, рефлекторов и т.д.) любых габаритных и конструктивных размеров, а также имеющих любую конфигурацию. Используя данный способ при проведениях испытаний ШУ, отсутствует влияние стендов раскрытия (в случае испытаний в составе механических устройств), что позволяет более точно определить значения запасов движущего момента ШУ и подтвердить надежность работы каждого ШУ, применяемого в составе крупногабаритных механических систем космических аппаратов.Thus, the proposed method for testing the control gear used in the mechanical devices of spacecraft differs from previously known patent objects. The proposed technical solution allows us to track defects in the manufacture of ШУ, as well as errors in the design and construction of newly created structures, at the early stages of manufacturing, which can significantly reduce energy costs and the complexity of testing. This method is suitable for determining the stock of driving moment in the spacecraft control system for large-sized mechanical systems of spacecraft over the resistance moments for the disclosed objects (for example, MU BS panels, reflectors, etc.) of any overall and structural dimensions, as well as any configuration. Using this method when conducting tests of SH, there is no influence of the disclosure stands (in the case of tests as part of mechanical devices), which makes it possible to more accurately determine the values of the reserves of the torque of the SH and confirm the reliability of each SH used in the composition of large-sized mechanical systems of spacecraft.

Claims (1)

Способ контроля запаса движущего момента в шарнирных устройствах крупногабаритных механических систем космических аппаратов, заключающийся в том, что для определения движущего момента шарнирного устройства (ШУ), установленного на стенде проверок, осуществляют поворот шарнирного устройства с помощью поворотной балки стенда, установленной соосно оси вращения шарнирного устройства и связанной с измерительным устройством, отличающийся тем, что движущий момент, действующий на всем угле раскрытия шарнирного устройства Mшу(φ), определяют автономно от конструкции крупногабаритного механического устройства, при этом Mшу(φ) является разницей между движущим моментом ШУ Mдв(φ), создаваемым его штатным, например пружинным, приводом, и моментом сопротивления Mс(φ), возникающим при раскрытии шарнирного устройства в процессе штатной эксплуатации (Mшу(φ)=Mдв(φ)-Mс(φ)), после чего расчетным путем определяют запас движущего момента в ШУ при его раскрытии n(φ) по формуле:
Figure 00000012
Figure 00000013
A method of controlling the stock of torque in the hinge devices of large-sized mechanical systems of spacecraft, which consists in the fact that to determine the driving moment of the hinge device (SHU) installed on the test bench, the hinge device is rotated using the swivel beam of the stand mounted coaxially to the axis of rotation of the hinge device and associated with the measuring device, characterized in that the driving torque acting on the entire opening angle of the hinge device M sh (φ) is determined autonomously from the design of a large-sized mechanical device, while M ШУ (φ) is the difference between the driving moment of the ШУ M dv (φ) created by its standard, for example, spring drive, and the moment of resistance M с (φ) arising when the hinge device is opened in during normal operation (M w (φ) = M dv (φ) -M s (φ)), after which the stock of torque in the control room when it is opened n (φ) is determined by the formula:
Figure 00000012
Figure 00000013
RU2014143506/28A 2014-10-29 2014-10-29 Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance RU2586445C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143506/28A RU2586445C1 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143506/28A RU2586445C1 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586445C1 true RU2586445C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143506/28A RU2586445C1 (en) 2014-10-29 2014-10-29 Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586445C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747799C1 (en) * 2020-09-25 2021-05-14 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Method for manufacturing package of solar battery panels

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315851A1 (en) * 1985-09-16 1987-06-07 Белорусский Политехнический Институт Bench for testing cardan joint
RU2037800C1 (en) * 1992-07-10 1995-06-19 Вологодский Политехнический Институт Method of determination of technical state of mechanical transmissions
RU2394218C2 (en) * 2008-08-11 2010-07-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Method of testing swivelling devices of mechanical systems
RU2460983C1 (en) * 2011-02-10 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of testing swivelling devices of mechanical systems at extreme temperatures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315851A1 (en) * 1985-09-16 1987-06-07 Белорусский Политехнический Институт Bench for testing cardan joint
RU2037800C1 (en) * 1992-07-10 1995-06-19 Вологодский Политехнический Институт Method of determination of technical state of mechanical transmissions
RU2394218C2 (en) * 2008-08-11 2010-07-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Method of testing swivelling devices of mechanical systems
RU2460983C1 (en) * 2011-02-10 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of testing swivelling devices of mechanical systems at extreme temperatures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747799C1 (en) * 2020-09-25 2021-05-14 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Method for manufacturing package of solar battery panels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102288381B (en) Wing tip support device for wind tunnel test
BR102015016368A2 (en) method for positioning an end effector relative to a fuselage assembly, and apparatus
US7080565B2 (en) Dynamic load fixture for rotary mechanical systems
CN104111138A (en) Large-scale missile engine six-component dynamometry and calibrating device
US8960015B2 (en) Load test stand
CN103558079A (en) Multi-degree-of-freedom loading method based on parallel mechanism driving force closed loop
CN103552697A (en) Active suspension type satellite antenna three-dimensional extension testing device
TR201900150A2 (en) Torque Load Tester
CN104990719A (en) Unmanned aerial vehicle test bed system for inspection and detection
RU2586445C1 (en) Method of controlling driving torque margin in hinge devices of large-size mechanical systems of spacecraft above moments resistance
CN103487223A (en) Device for measuring flexural rigidity of structural member in high-low temperature environments
CN103852211B (en) Moment of flexure sensor calibration apparatus and scaling method
CN105606907B (en) A kind of deformation experiment device towards smart skins antenna measurement
KR100969242B1 (en) Portable wind tunnel testing apparatus for a bridge
RU2394218C2 (en) Method of testing swivelling devices of mechanical systems
CN104216401A (en) Operating force and corresponding displacement test device of multiple freedom degree side lever
CN106802159B (en) Earth simulator for measuring attitudes of infrared earth sensors with different linear arrays
RU167850U1 (en) Device for measuring dent parameters
RU2721448C1 (en) Rotary device with a block and tackle system for weighlessing open structures of a spacecraft
Miller et al. X-57 Wing Structural Load Testing
RU175329U1 (en) Multi-platform Dynamic Modeling Stand
RU2711774C2 (en) Method for transformation of transformed spacecraft systems
RU2460983C1 (en) Method of testing swivelling devices of mechanical systems at extreme temperatures
CN106767909B (en) Earth simulator for measuring attitude of linear array infrared earth sensor
CN113365919A (en) Test equipment, test method and flight test system