Проекты

Расчеты динамики и прочности аппаратуры космического назначения

В работе специалистами АО «ЦИФРА» по заказу АО «ЛОМО» выполнено исследование динамической прочности системы формирования и наведения лазерного пучка космического назначения.

space apparatus 1В космической технике в последние годы определился ряд новых направлений, основанных на использовании лазерного излучения. Среди них весьма перспективным направлением следует считать передачу энергии космическим аппаратам с помощью лазерных систем передачи энергии, с последующим преобразованием в электроэнергию в приемниках-преобразователях. По сравнению с другими источниками излучения лазеры обладают высокой степенью когерентности. Это свойство лазеров используется в оптических системах для передачи и приема информации и в других случаях. Применение лазеров как источников излучения требует разработки специальных оптических систем, служащих для преобразования лазерного излучения. Для успешной реализации передачи лазерного излучения на объект-потребитель необходимо создать оптическую систему, эффективно собирающую единичные лазерные пучки и формирующую суммарный малорасходящийся пучок.

space apparatus 2Объектом исследования в настоящей работе является система формирования и наведения лазерного пучка. Анализируется соблюдение требований по динамической прочности изделия. Конструкция изделия должна соответствовать требованиям к аппаратуре космического назначения по ОСТ 92-5100-2002. В частности, изделия данной подгруппы должны удовлетворять требованию в части отсутствия резонансных частот в диапазоне до 40 Гц.

Для подтверждения отсутствия резонансных частот в диапазоне до 40 Гц выполняется анализ собственных частот и форм колебаний конструкции. Результатом расчетов является первая (младшая) частота, значение которой более 60 Гц. 

Изделие должно сохранять механическую целостность после воздействия линейного ускорения, действующего в любом из трех взаимно перпендикулярных направлений с амплитудой 10g, а также после воздействия случайной вибрации в диапазоне от 20 Гц до 2000 Гц. В результате выполненного расчета показано, что области со значениями эквивалентных напряжений, превышающими допускаемые, отсутствуют, а пиковое значение эквивалентных напряжений не превышает 130 МПа. Конструкция обладает достаточной прочностью к воздействию линейного ускорения в направлении трех осей и случайной вибрации. 

Изделие также должно сохранять свои показатели назначения и механическую целостность после воздействия механического удара одиночного действия. Форма ударного импульса полусинусоидальная, длительностью 4 мс. По итогам выполненных расчетов подтверждена прочность конструкции при воздействии механического удара.

space apparatus 3

По итогам выполненной работы сделаны выводы по стойкости и прочности изделия к механическим внешним факторам:

- Изделие обладает достаточной жесткостью.

- В изделии отсутствуют собственные частоты в диапазоне до 40 Гц.

- Изделие обладает достаточной ударо- и вибростойкостью к внешним факторам.

- Линейные и угловые перемещения оптических элементов не превышают предельные ограничения при эксплуатационных нагрузках.

- Изделие в части стойкости к воздействию внешних механических факторов соответствует подгруппе 5.3.2 ОСТ 92-5100-2002.

 

Связанные новости
19 апреля 2022 года состоялось заседание секции №6 «Прочность и надежность строительных конструкций зданий и сооружений» Экспертного совета по аттестации программ для ЭВМ при Научно-техническом центре по ядерной и радиационной безопасности (ФБУ «НТЦ ЯРБ») Ростехнадзора.
АО «ЦИФРА» приняла участие в треке «Математическое моделирование» в рамках образовательного форума "Phygital universe", который проходил в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. 27 апреля руководитель инженерной группы АО «ЦИФРА» Юрий Лавров, а также инженеры Рубцов Иван и Васильева Дарья выступили в Высшей школе теоретической механики с презентацией проектов из инженерной практики. 29 апреля Юрий и Дарья оценивали навыки математического моделирования и инженерного мышления участников форума при решении практического кейса от АО «ЦИФРА». По результатам защиты кейсов выбрано 5 победителей, которые получат дополнительные 10 баллов при поступлении в магистратуру в СПбПУ.
Связанные публикации в блоге
Бронеодеждой или БО согласно ГОСТ 34286-2017 называют средства индивидуальной броневой защиты, выполненные в виде пальто, накидок, плащей, костюмов, курток, брюк, комбинезонов, жилетов и т.п., предназначенные для периодического ношения с целью защиты туловища и (или) конечностей человека (за исключением стоп ног и кистей рук) от воздействия холодного оружия и огнестрельного стрелкового оружия, а также поражения осколками (далее - средства поражения). БО применяется тогда, когда может потребоваться защита жизни и здоровья человека. Она классифицируется и для нее проводятся испытания согласно назначенным классам.
Основной эксплуатационной характеристикой судна, определяющей возможности работы судна в ледовых условиях, является его ледовый класс. В прошлом каждое классификационное общество имело свою уникальную систему классификации судов ледового плавания, и, как следствие – свои нормативные требования к таким судам, однако в начале 2000-х годов Международной ассоциацией классификационных обществ (МАКО) была проведена работа по унификации этих требований, результатом которой стало введение двух систем классификации судов ледового плавания: системы балтийских ледовых классов (для плавания в Балтийском море и схожих по ледовым условиям морях) и системы полярных классов (для плавания в полярных водах), при этом требования каждого классификационного общества-члена МАКО остались в силе. Со вступлением в силу в 2017 году Международного кодекса для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярного кодекса) особенно актуальным стал вопрос присвоения судну полярного класса. Несмотря на то, что МАКО была определена приблизительная эквивалентность ледовых классов различных систем классификации (см. рис. 1), на практике для получения полярного класса необходимо подтверждение соответствия судна требованиям IACS UR I – requirements concerning Polar Class. Эти требования разделяются на корпус и механические установки. Рассмотрим пример выполнения анализа соответствия механических установок судна полярному классу.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.