Читать онлайн «Синтез активных систем виброизоляции на космических объектах»

Российская академия наук Институт машиноведения им. А. А. Благонравова Л. А. Рыбак А. В. Синев А. И. Пашков СИНТЕЗ АКТИВНЫХ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ НА КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ ВВЕДЕНИЕ Проблемы мирного использования космоса привели к возникновению задач обеспечения виброизоляции приборов и технологических систем в условиях работы на космической станции. Последние исследования вибрации на космических объектах были сконцентрированы на прогнозировании предполагаемых уровней микрогравитационных виброполей в связи с экспериментами, на результаты которых оказывает влияние микрогравитация. В большинстве случаев сделана очень ограниченная корреляция между деятельностью и событиями, происходящими на борту, а фиксация микрогравитационной вибрации происходит после известного фактического события. Предшествующие исследования привели к накоплению полезной для экспериментаторов информации (характеристика MKg-уровней в окружающем пространстве), но этими данными весьма ограниченно пользуются конструкторы космических аппаратов и проектировщики ракетных систем. Для более концентрированного анализа и постановки задач проектирования с целью удовлетворения требованиям по уровням мкд на космических аппаратах необходимо выявить природу, величину и характеристику вибрационных источников, а также получить передаточные функции от источников к различным точкам конструкции, причем эти данные должны быть получены в процессе орбитального полета. Вибрация и удары (импульсы) возникают от целого ряда причин, например, от работы двигателей систем стабилизации, различных приводов систем энерго- и жизнеобеспечения, перемещения космонавтов внутри космических объектов и т. п. Более конкретно это выражается в знании возмущений от работы электромеханических систем и приборов, возмущающих воздействий от турбулизации потоков в пневматических системах, переменных термических воздействий. На рис. 1 сформулированы требования к допустимым уровням виброускорений микрогравитационной вибрации в зависимости от частоты, сформулированные американской аэрокосмической фирмой «Макдоннел Дуглас Аэроспейс». Рассмотрим далее данные по станции «Мир» и сравним их с американскими требованиями. 10000 1000 100 ОС' g 10 1 0,1 0,01 0,01 0,1 1 10 100 1000 Частота, Гц Рис. 1 Так как орбитальная станция «Мир» является замкнутой механической системой, механические воздействия на экспериментальную аппаратуру в ходе эксплуатации на борту обусловлены условиями функционирования и техническими характеристиками штатных систем, местом установки оборудования. Средние эффективные значения перегрузок вдоль продольной оси базового блока орбитальной станции составляют от 3 до 15 MKg: в поперечных плоскостях в несколько раз больше и могут достигать 100 MKg. Основная мощность вибровозмущений сосредоточена в диапазоне частот 20... 50 Гц. Амплитуды возмущений в ночное время меньше и составляют 10"4-10~' g и обычно распределены в более широких частотных диапазонах от 0,1 до 300 Гц. Трудовая деятельность экипажа вносит в суммарную мощность возмущений не более 10%, однако, при выполнении физических упражнений в низкочастотной области спектра (до 10 Гц) мощность возмущений повышается до 5 • 10 g.