References

avroen

Омский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"

Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering

2588-03732587-764X

Омский государственный технический университет

10.25206/2588-0373-2023-7-2-65-72

avroen-32

Research Article

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

AVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERING

Моделирование поля микроускорений в защищенной зоне виброзащитных устройств для реализации гравитационно-чувствительных процессов на борту малого космического аппарата технологического назначения

Modeling the micro-acceleration field in the protected zone of vibration-proof devices for implementation of gravity-sensitive processes on board a small technological spacecraft

https://orcid.org/0000-0003-2698-1348

Седельников

А. В.

Sedelnikov

A. V.

Седельников Андрей Валерьевич - доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры космического машиностроения, SPIN-код: 3987-6997. AuthorID (SCOPUS): 23013232300. ResearcherID: G-4444-2017.

443086, Самара, Московское шоссе, 34

Sedelnikov Andrey Valeryevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Space Engineering Department, SPIN-code: 3987-6997. AuthorID (SCOPUS): 23013232300. ResearcherID: G-4444-2017.

Samara, Moskovskoye sh., 34, 443086

https://orcid.org/0000-0002-8531-760X

Танеева

А. С.

Taneeva

A. S.

Танеева Анастасия Сергеевна - аспирант кафедры космического машиностроения, инженер НИИ-219 (Научно-исследовательский институт космического машиностроения), инженер и ассистент кафедры космического машиностроения Самарского университета. SPIN-код: 8816-1930. AuthorID (SCOPUS): 57205365815.

443086, Самара, Московское шоссе, 34

Taneeva Anastasiya Sergeevna - Graduate Student of Space Engineering Department, Engineer of NII-219 (Research Institute of Space Engineering), Engineer and Assistant of Space Engineering Department, SPIN-code: 8816-1930. AuthorID (SCOPUS): 57205365815.

Samara, Moskovskoye sh., 34, 443086

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. КоролеваРоссияSamara National Research UniversityRussian Federation

2023

30062023

726572

2023

Седельников А.В., Танеева А.С.

Sedelnikov A.V., Taneeva A.S.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/32

В работе построены модели поля микроускорений в защищенной зоне различных виброзащитных устройств. Рассмотрена автоматическая поворотная платформа и виброзащитное устройство на магнитном принципе работы. Проведено численное моделирование для платформы малого космического аппарата (МКА) типа «Аист-2». Сделаны выводы о возможности применения виброзащитных устройств при проведении гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА технологического назначения. Полученные результаты могут быть использованы при анализе удовлетворения условий по микроускорениям.

In this paper, models of the micro-acceleration field in the protected zone of various vibration-proof devices are constructed. An automatic rotary platform and a vibration-proof device based on the magnetic principle of operation are considered. Numerical simulation has been carried out for the platform of a small spacecraft of the Aist-2 type. Conclusions are drawn about the possibility of using vibration-proof devices when conducting gravity-sensitive processes on board a technological ICA. The results obtained can be used in the analysis of the satisfaction of conditions for micro-accelerations.

микроускорениягравитационно-чувствительные процессыповоротная платформавиброзащитное устройствопроектированиемалый космический аппарат

micro-accelerationsgravity-sensitive processesrotary platformvibration protection devicedesignsmall spacecraft

Работа выполнена в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Проект FSSS-2023-0007)

The work is carried out within the framework of the state task of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Project FSSS2023-0007)

References1

Ёлкин К. С., Иванов А. И., Незнамова Л. О., Прудкогляд В. О. Перспективы создания вакуумных и гравитационно-чувствительных технологий, использующих условия космического полета на околоземных орбитах. Исследование гравитационно-чувствительных явлений на борту отечественных космических аппаратов / под общ. ред. К. С. Ёлкина. Москва: ЗАО НИИ ЭНЦИТЕХ, 2013. 306 с.

Elkin K. S., Ivanov A. I., Neznamova L. O., Prudkoglyad V. O. Perspektivy sozdaniya vakuumnykh i gravitatsionnochuvstvitel’nykh tekhnologiy, ispol’zuyushchikh usloviya kosmicheskogo poleta na okolozemnykh orbitakh. Issledovaniye gravitatsionno-chuvstvitel’nykh yavleniy na bortu otechestvennykh kosmicheskikh apparatov [Prospects for vacuum and gravitysensitive technologies using spaceflight conditions in Earth orbits. Investigation of gravity-sensitive phenomena onboard domestic spacecraft] / ed. by K. S. Elkina. Moscow, 2013. 306 p. (In Russ.).

Лобыкин А. А. Методы улучшения микрогравитационной обстановки на борту автоматического космического аппарата, предназначенного для микрогравитационных исследований // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. № 2. С. 84–91.

Lobykin A. A. Metody uluchsheniya mikrogravitatsionnoy obstanovki na bortu avtomaticheskogo kosmicheskogo apparata, prednaznachennogo dlya mikrogravitatsionnykh issledovaniy [Enhancement of Microgravity Environment on a Board of Automatic Spacecraft for Microgravity Investigations] // Poverkhnost’. Rentgenovskiye, sinkhrotronnyye i neytronnyye issledovaniya. Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2009. No. 2. P. 84–91. (In Russ.).

Седельников А. В. Проблема микроускорений: от осознания до фрактальной модели. Москва: РАН. Избранные труды Российской школы, 2012. 277 с.

Sedelnikov A. V. Problema mikrouskoreniy: ot osoznaniya do fraktal’noy modeli [The problem of micro-accelerations: from awareness to a fractal model]. Moscow, 2012. 277 p. (In Russ.).

Sedelnikov A. V., Taneeva A. S. Dynamic characteristics modeling of rotary platform installed on board of a small spacecraft // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2182. DOI: 10.1088/1742-6596/2182/1/012061.

Dong W., Duan W., Liu W. [et al.]. Microgravity disturbance analysis on Chinese space laboratory // npj Microgravity. 2019. Vol. 5 (1). DOI: 10.1038/s41526-019-0078-z.

Dong W., Duan W., Liu W. [et al.]. Microgravity disturbance analysis on Chinese space laboratory // npj Microgravity. 2019. Vol. 5 (1). DOI: 10.1038/s41526-019-0078-z. (In Engl.).

Sedelnikov A. V., Eskina E. V., Taneeva A. S. [et al.].The problem of ensuring and controlling microaccelerations in the internal environment of a small technological spacecraft // Journal of Current Science and Technology. 2023. Vol. 13, № 1. Р. 1–11. DOI:10.14456/jcst.2023.1

Qu Z., Zhang G., Meng Z. Attitude Maneuver and Stability Control of Hyper-Agile Satellite Using Reconfigurable Control Moment Gyros // Aerospace. 2022. Vol. 9, № 6. DOI: 10.3390/aerospace9060303.

Qu Z., Zhang G., Meng Z. Attitude Maneuver and Stability Control of Hyper-Agile Satellite Using Reconfigurable Control Moment Gyros // Aerospace. 2022. Vol. 9, no. 6. DOI: 10.3390/aerospace9060303. (In Engl.).

Sedelnikov A. V., Salmin V. V. Modeling the disturbing effect on the Aist small spacecraft based on the measurements data // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 1300. DOI: 10.1038/s41598-022-05367-9.

Sedelnikov A.V., Salmin V. V. Modeling the disturbing effect on the Aist small spacecraft based on the measurements data // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 1300. DOI: 10.1038/s41598-022-05367-9. (In Engl.).

Taneeva A. S., Lukyanchik E. S., Khnyryova V. V. Modeling the dependence of the specific impulse on the temperature of the heater of an electrothermal micro-motor based on the results of its tests // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2096, № 1. DOI: 10.1088/1742-6596/2096/1/012059.

Овчинников М. Ю., Пеньков В. И., Ролдугин Д.С. [и др.]. Магнитные системы ориентации малых спутников. Москва: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. 366 с.

Ovchinnikov M. Yu., Pen’kov V. I., Roldugin D. S. [et al.]. Magnitnyye sistemy oriyentatsii malykh sputnikov [Magnetic guidance systems for small satellites]. Moscow, 2016. 366 p. (In Russ.).

Магнитные исполнительные органы. URL: https://sputnix.ru/ru/priboryi/pribory-microsputnik/ispolnitelnyie-organyi-sistemyi-orientaczii-stabilizaczii-i-navigaczii/magnitnieispolnitelnie-organi (дата обращения: 30.04.2023).

Magnitnyye ispolnitel’nyye organy. URL: https://sputnix.ru/ru/priboryi/pribory-microsputnik/ispolnitelnyie organyi-sistemyi-orientaczii-stabilizaczii-i-navigaczii/magnitnieispolnitelnie-organi (accessed: 30.04.2023). (In Russ.).

Sedelnikov A. V., Orlov D. I., Khnyryova E. S. [et al.]. Using the -Bdot Algorithm to Reduce the Angular Velocity of Rotation for the Aist Small Spacecraft Pilot Model // Advances in Transdisciplinary Engineering. 2022. Vol. 24. P. 239–249. DOI: 10.3233/ATDE220444.

Sedelnikov A.V., Orlov D. I., Khnyryova E. S. [et al.]. Using the -Bdot Algorithm to Reduce the Angular Velocity of Rotation for the Aist Small Spacecraft Pilot Model // Advances in Transdisciplinary Engineering. 2022. Vol. 24. P. 239–249. DOI: 10.3233/ATDE220444. (In Engl.).

McDowell J. C. The Low Earth Orbit Satellite Population and Impacts of the SpaceX Starlink Constellation // The Astrophysical Journal Letters. Vol. 892, № 2. L 36. DOI: 10.3847/2041-8213/ab8016.

McDowell J. C. The Low Earth Orbit Satellite Population and Impacts of the SpaceX Starlink Constellation // The Astrophysical Journal Letters. Vol. 892, no. 2. DOI: 10.3847/20418213/ab8016. (In Engl.).

Лейферов Б. М., Цуцманова Н. А. Выращивание полупроводниковых кристаллов в космосе. URL: https://thepresentation.ru/astronomiya/vyrashchivaniepoluprovodnikovyh-kristallov-v-kosmose (дата обращения: 30.04.2023).

Leyferov B. M., Tsutsmanova N. A. Vyrashchivaniye poluprovodnikovykh kristallov v kosmose [Growing semiconductor crystals in space]. URL: https://thepresentation.ru/astronomiya/vyrashchivanie-poluprovodnikovyh-kristallov-v-kosmose (accessed: 30.04.2023). (In Russ.).

Akulenko L. D., Bolotnik N. N., Borisov A. E. [et al.]. Orientation control of an object on a rotating base by using a twostage electric drive // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2019. Vol. 58, № 6. P. 829–843. DOI: 10.1134/S1064230719060029.

КОМО. Определение поля микроускорений в области полезной нагрузки автоматической поворотной виброзащитной платформы «Флюгер» при различных режимах управления в условиях микрогравитационной обстановки на МКС. URL: https://tsniimash.ru/science/scientific-experimentsonboard-the-is-rs/cnts/experiments/komo/ (дата обращения: 30.04.2023).

KOMO. Opredeleniye polya mikrouskoreniy v oblasti poleznoy nagruzki avtomaticheskoy povorotnoy vibrozashchitnoy platformy «Flyuger» pri razlichnykh rezhimakh upravleniya v usloviyakh mikrogravitatsionnoy obstanovki na MKS [COMO. Determination of the micro-acceleration field in the payload area of the automatic rotary vibration protection platform «Flyuger» under different control modes under microgravity conditions on the ISS]. URL: https://tsniimash.ru/science/scientificexperiments-onboard-the-is-rs/cnts/experiments/komo/ (accessed: 30.04.2023). (In Russ.).

Болотник Н. Н., Корнеев В. А. Анализ предельных возможностей противоударной изоляции при кратковременных внешних воздействиях // Нелинейная динамика. 2015. Т. 11, № 1. С. 147–168.

Bolotnik N. N., Korneyev V. A. Analiz predel’nykh vozmozhnostey protivoudarnoy izolyatsii pri kratkovremennykh vneshnikh vozdeystviyakh [Limiting performance analysis of shock isolation for transient external disturbances] // Nelineynaya dinamika. Russian Journal of Nonlinear Dynamics. 2015. Vol. 11, no. 1. P. 147–168. (In Russ.).

Борисов А. Е., Емельянов Г. А. Параметрическая оптимизация системы управления автоматической поворотной виброзащитной платформы для микрогравитационных исследований // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 3. С. 147–155.

Borisov A. E., Emel’yanov G. A. Parametricheskaya optimizatsiya sistemy upravleniya avtomaticheskoy povorotnoy vibrozashchitnoy platformy dlya mikrogravitatsionnykh issledovaniy [Parametric system optimization of the management of an automatic rotary vibration-proof platform for the microgravity research] // Kosmonavtika i raketostroyeniye. Cosmonautics and Rocket Science. 2013. No. 3. P. 147–155. (In Russ.).

Owen R. G., Jones D. I., Owens A. R. [et al.]. Integration of a microgravity isolation mount within a Columbus single rack // Acta Astronautica. 1990. Vol. 22. P. 127–135. DOI: 10.1016/00945765(90)90013-B.

Левтов В. Л., Романов В. В., Иванов А. И. [и др.]. Результаты лётно-космических испытаний виброзащитной платформы ВЗП-1К // Космические исследования. 2001. T. 39, № 2. С. 136–147.

Levtov V. L., Romanov V. V., Ivanov A. I. [et al.]. Rezul’taty lлtno-kosmicheskikh ispytaniy vibrozashchitnoy platformy VZP1K [The Results оf Space Flight Tests of the Passive Vibration Protective Platform VZP-1K on Board the Station Mir] // Kosmicheskiye issledovaniya. Kosmicheskie Issledovaniya. 2001. Vol. 39, no. 2. P. 136–147. (In Russ.).

Carter S. D., Bastin P. H. Vibration isolation mounting system. US Patent 5419528; filed May 13th, 1993; published May 30th, 1995.

Carter S. D., Bastin P. H. Vibration isolation mounting system. US Patent 5419528; filed May 13th, 1993; published May 30th, 1995. (In Engl.).

Wang A., Wang S., Xia H. [et al.]. Dynamic Modeling and Control for a Double-State Microgravity Vibration Isolation System // Microgravity Science and Technology. 2023. Vol. 35, № 1. DOI: 10.1007/s12217-022-10027-8.

Wu Q., Liu B., Cui N. [et al.]. Tracking Control of a Maglev Vibration Isolation System Based on a High-Precision Relative Position and Attitude Model // Sensors. 2019. Vol. 19. 3375. DOI: 10.3390/s19153375.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.