Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Выбор параметров системы амортизации манипулятора для спутника-утилизатора объектов космического мусора

Опубликовано: 11.09.2020

Авторы: Стогний М.В., Щеглов Г.А.

Опубликовано в выпуске: #9(105)/2020

DOI: 10.18698/2308-6033-2020-9-2013

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Представлена новая компоновочная схема двухступенчатого космического аппарата-утилизатора, предназначенного для увода с низких околоземных орбит на орбиты захоронения группы крупногабаритных объектов космического мусора — верхних ступеней ракет-носителей типа «Зенит». Отличительной особенностью аппарата является использование в его составе одного многозвенного телескопического манипулятора в качестве средства захвата объекта за сопло маршевого ракетного двигателя. Таким образом удается приблизиться к традиционной схеме стыковочных агрегатов штырь — конус, где в качестве штыря, имеющего несколько степеней свободы, используется манипулятор, а в качестве конуса — сопло. Рассмотрена упрощенная динамическая модель системы «космический аппарат — манипулятор — объект». Приведены результаты численного моделирования переходного режима, протекающего после захвата объекта манипулятором в пакете MSC Adams. Для случая, когда манипулятор используется в пассивном режиме, определены максимальные по модулю нагрузки в кинематических парах в зависимости от жесткости амортизаторов и длины телескопических звеньев. Полученные результаты позволяют выбрать проектные параметры манипулятора и перейти к расчетам более сложных случаев захвата объекта космического мусора.


Литература
[1] Вениаминов С.С. Космический мусор — угроза человечеству. 2-е изд. Москва, ИКИ РАН, 2013, 208 с. (Сер. Механика, управление, информатика).
[2] Kessler D.J. Collisional Cascading: The Limits of Population Growth in Low Earth Orbit. Advances in Space Research, 1991, no. 11, pp. 2637–2646.
[3] Sotskiy M.Y., Veldanov V.A., Selivanov V.V. Growth in the quantity of debris in Space as an effect of mutual mechanical collisions of various types. Acta Astronautica, 2017, vol. 135, pp. 10‒14.
[4] Пикалов Р.С., Юдинцев В.В. Обзор и выбор средств увода крупногабаритного космического мусора. Труды МАИ. Сетевое научное издание, 2018, № 6, 37 с. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=93299 (дата обращения 20.03.2019).
[5] Satellite Catalog. URL: http://www.celestrak.com/satcat/search.asp (дата обращения 21.11.2018).
[6] Baranov A.A., Grishko D.A., Chen D. Fuel and energy analysis of a space vehicle aimed at de-orbiting large-size objects from low orbits using thruster de-orbiting kits. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2019, no. 14 (4), pp. 1312‒1317.
[7] Щеглов Г.А., Стогний М.В. Космический комплекс для утилизации группы объектов крупногабаритного космического мусора. Пат. № 2695155 Российская Федерация, 2019, бюл. № 21, 5 с.
[8] Loesch M., Bruin F., Castronuovo M., Covello F., Geary J., Hyde S., Jung W., Longo F., Martinez-Fernandez M., Mason S., Springborn K., Wagenbach S., Kreisel J. Economic Approach for Active Space Debris Removal Services. Proc. Int. Symp. on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS 2010). Sapporo, 2010. URL: http://robotics.estec.esa.int/i-SAIRAS/isairas2010/PAPERS/079-2759-p.pdf#[0,{%22name%22:%22FitV%22},-434.74] (дата обращения 01.12.2018).
[9] Сыромятников В.С. Стыковочные устройства космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1984, 216 с.
[10] Felicetti L., Gasbarri P., Pisculli A., Sabatini M., Palmerini G.B. Design of robotic manipulators for orbit removal of spent launchers stages. Acta Astronautica, 2016, vol. 119, pp. 118–130.
[11] Голубев Ю.Ф., Яскевич А.В. Компьютерные модели контактного взаимодействия стыковочных агрегатов космических аппаратов. ИПМ им. М.В. Кел-дыша, Препринт, № 004, 2020, 40 с.
[12] Shcheglov, G.A., Mayorova, V.I., Stognii, M.V., Kamenev, N.D., Borzenkov, M.A. Configuration schemes of active spacecrafts for reorbiting large size space debris. Proc. of the International Astronautical Congress, IAC 2019. Washington, D.C., 2019, IAC-19_A6_6_1_x50389, 10 p.