АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1. РУЛЕВЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО
АППАРАТА 11
1.1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РУЛЕВОЙ ПРИВОД 11
1.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДА 13
1.3. МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА РУЛЕВЫЕ
ОРГАНЫ 18
1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ДИНАМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ
РУЛЕВЫХ ОРГАНОВ 20
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА 23
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ 26
2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ
РЕДУКТОРА 29
2.3. УСТРОЙСТВО РЕДУКТОРА В РАЗРАБАТЫВАЕМОМ
ПРИВОДЕ 31
3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО
ДВИГАТЕЛЯ 33
3.1 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ 33
3.2. ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ 40
3.3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО
ДВИГАТЕЛЯ 42
3.4. МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ 49
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРИВОДА 50
5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА 57
5.1. НАСТРОЙКА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ
СКОРОСТИ 60
5.2. НАСТРОЙКА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ
ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА 64
6. РАЗРАБОТКА БЛОКА ЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ 69
6.1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ БЛОКА
ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
Россия, является одним из лидеров в сфере космонавтики. Космос — это научные исследования, развитие технологий, а также пилотируемые полеты к другим планетам. Всё вышеперечисленное определяет важность исследований в этом направлении, особенно в то время, когда околоземная орбита стала частью информационной инфраструктуры планеты.
Для участия в освоении полезного орбитального пространства, используется космическая техника, которая доставляет исследовательскую аппаратуру к месту назначения. Космической техникой являются абсолютно все космические аппараты, в том числе спутники, космические телескопы, межпланетные автоматические станции, орбитальные станции, а также оборудование, которое на них расположено, ракеты-носители, шаттлы и спускаемые аппараты [1].
ЮУрГУ, будучи национальным исследовательским университетом, тоже участвует в научной деятельности связанной с освоением космоса. Политехнический институт занимается разработкой ракетно-космического комплекса с полностью многоразовой ракетой-носителем и универсальной космической платформой. Управление всей этой техникой будет осуществляться, в том числе рулевыми приводами.
Рулевые приводы предназначены для перемещения и поворота органов управления и чаще всего представляют собой достаточно сложные замкнутые автоматические системы, относящиеся к классу силовых следящих приводов [2].
Поскольку на современных летательных аппаратах имеется большое количество разнообразных исполнительных механизмов и агрегатов, то в качестве источников механической энергии применяются гидравлические, пневматические и электрические приводы [2].
Наиболее универсальным из них считается электрический привод благодаря высокой надёжности, совместимости с энергосистемой КЛА, простоте в эксплуатации и возможности автоматизации. Преимущество электрических приводов, в частности исполнительных электромеханизмов по сравнению с пневмо- и гидроприводами, оказывается особенно ощутимым при сравнительно невысоких значениях потребляемой мощности на выходном валу [2].
К электроприводу в первую очередь предъявляются следующие технические требования [2]:
а) требования по надежности,
б) быстродействие,
в) энергетическая эффективность,
г) качество,
д) точность,
е) совместимость.
При проектировании электропривода в качестве типа исполнительного органа был выбран вентильный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, с использованием векторного управления. Устройство и принцип работы вентильного двигателя более подробно будут рассмотрены далее.
В данной выпускной квалификационной работе основополагающей задачей является разработка привода рулевой машины, осуществляющей поворот сопла ракетного двигателя при управлении положением космического аппарата по одной из осей ориентации.
В процессе исследования литературы и положительного опыта в проектировании силовых приводов для летательных аппаратов, среди различных типов был выбран электропривод. В ходе работы с учётом специфики системы, в которой должна функционировать электрическая машина были произведены расчёт и моделирование системы привода, с последующей оптимизацией.
В конечном итоге был рассчитан исполнительный двигатель, передаточное число редуктора. После моделирования подтвердили правильность расчётов, для модели были настроены контуры регулирования скорости и положения. Рассчитаны основные элементы блока электронной аппаратуры. Проведено исследование схемотехнических решений для улучшения работы отдельных блоков электрической схемы.
