Моделирование крупногабаритных трансформируемых рефлекторов является актуальным направлением разработки и создания конструкций систем спутниковой связи и зондирования поверхности Земли, так как экспериментальная отработка подобных конструкций требует больших материальных и временных затрат.
Исходя из этого, компьютерное моделирование является достаточно эффективной и доступной возможностью анализа таких задач. Также не стоит забывать про исследование и развитие численных методов, которые расширили груз и сферу задач, анализируемых на практике. Данные, полученные благодаря этим методам, используются практически в каждой сфере техники и науки в целом.
Цели в данной работе являются:
1. Разработка алгоритма построения геометрической модели конструкции рефлектора зонтичного типа;
2. Разбиение модели на сетку конечных элементов, с учетом выбранных параметров;
3. Написание граничных условий для узловых точек;
4. Автоматическое численное решение системы уравнений;
5. Анализ результатов, вычисление среднеквадратичного отклонение конструкции.
Объектом исследования в моей работе является крупногабаритная антенна зонтичного типа. При помощи программного пакета Ansys строится геометрическая модель антенны, задается тип элементов, напряжение элементов и граничные условия.
1 Типы крупногабаритных конструкций
Антенны являются неотъемлемой частью современных космических аппаратов. История создания космических антенн тесно связана с историей развития ракетной и космической техники. Начиная с первых космических аппаратов антенны различного конструктивного оформления используются в системах связи, дистанционного зондирования и природного мониторинга. В общем случае, разрабатываемые в данный момент времени космические крупногабаритные аппараты, по конструктивным принципам и технологии своего построения делятся на несколько типов, рассмотренных ниже. Все эти типы конструкций могут комбинироваться.
Механические конструкции - самый распространенный вид конструкций. Элементы конструкции соединены в единую механическую схему; развертывание производится за счет энергии пружин или деформированных упругих элементов конструкции изменением их взаимного углового положения.
Центробежные конструкции - когда конструкция начинает вращаться вокруг фокальной оси, то возникают центробежные силы, за счет которых и происходит раскрытие, а вследствие этого, и поддержание формы спутников;
Надувные конструкции - пневматические конструкции, раскрытие и сохранение формы которых идет из-за избыточного внутреннего давления. Каркас антенны, чаще всего, выполняется в виде надувной подушки (тора), к которой крепятся отражающая и вспомогательная поверхности, которые изготавливаются из синтетических пленок. Такая конструкция антенны показана на рисунке 1.
В ходе написания данной работы была определена и создана математическая модель конструкции трансформируемого рефлектора зонтичного типа.
При помощи встроенного языка программирования APDL ANSYS разработан алгоритм параметрического построения рефлектора. Определено НДС конструкции рефлектора при выбранных граничных и начальных условиях, с учетом нелинейных эффектов. Проведены расчеты среднеквадратичного отклонения для антенн с разным количеством секций. Анализ результатов расчета показал, что модель АЗТ ведет себя адекватно и ее поведение соответствует поведению реальных конструкций
