priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-6-472-482pribor-150Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙINSTRUMENTS AND METHODS FOR MONITORING THE NATURAL ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIALS AND PRODUCTSПоворотный комплекс для проведения вибродинамических испытаний наноспутниковRotary complex for dynamic vibration testing of nanosatellitesГолыхА. Е.GolykhA. E.

Голых Артём Евгеньевич — магистрант; АмГУ, лаборатория малых космических аппаратов научно-образовательного центра им. К.Э. Циолковского.

Благовещенск

Artem E. Golykh — Master's Student; Amur State University, Laboratory of Small spacecraft of the K.E. Tsiolkovsky Scientific and Educational Center.

Blagoveshchensk

toksikccc@gmail.comФоминД. В.FominD. V.

Фомин Дмитрий Владимирович — канд. физ.-мат. наук, доцент; АмГУ; научно-образовательный центр им. К.Э. Циолковского; директор.

Благовещенск

Dmitry V. Fomin — PhD, Associate Professor; Amur State University, Laboratory of Small spacecraft of the K.E. Tsiolkovsky Scientific and Educational Center; Director of the Center.

Blagoveshchensk

e-office@yandex.ruАмурский государственный университетAmur State University202327112024666472482Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/150

Одним важных видов наземного тестирования малых космических аппаратов являются вибродинамические испытания. Как правило, наноспутники размещаются на рабочем столе вибрационных стендов посредством имитаторов транспортно-пускового контейнера (ИТПК). Представлен результат модернизации имитатора транспортно-пускового контейнера статически закрепляемого на столе вибростенда, а также поворотного комплекса, в который включен модернизированный ИТПК. Для обеих конструкций проведены модельные вибродинамические исследования в САПР SolidWorks. При этом для статически закрепляемого ИТПК максимальное количество резонирующей массы конструкции составило 0,048 % на всем диапазоне заданных частот, деформации близки к нулю, в то время как для модернизированного ИТПК с поворотным устройством резонирующая масса составила 0,27 %, а деформации узлов комплекса — 0,09 мм. Для основания поворотного устройства отдельно исследованы статические деформации: с помощью численного моделирования получено значение 0,057 мм, а при натурных испытаниях — 0,052 мм, что говорит о высоком запасе прочности конструкции. Модернизированный ИТПК с поворотным устройством, закрепляемый на столе вибростенда, имеет бóльшую резонирующую массу и деформации, чем у статически закрепляемого ИТПК, однако значения этих параметров лежат в допустимых пределах по ГОСТ 30630.0.0-99 (п. 6), что позволяет эксплуатировать спроектированный поворотный комплекс при проведении вибродинамических испытаний наноспутников. Использование комплекса дает возможность заменить дорогостоящие вибростенды, создающие вибродинамические нагрузки в двух и более независимых плоскостях, так как его можно использовать на вибростендах, создающих вибрации только в одном направлении.

Dynamic vibration testing is an important component of small spacecraft ground testing program. As a rule, nanosatellites are placed on the desktop of vibration stands by means of simulators of a transport and launch container (STPC). Results of modernization of the simulator of transport-launch container statically fixed on the table of the vibrating stand, as well as of the rotary complex, which includes the modernized STPC, are presented. For both structures, model dynamic vibration studies are carried out in SolidWorks CAD. For a statically fixed STPC, the maximum amount of the resonating mass of the structure is 0,048 % over the entire range of specified frequencies, the deformations are close to zero, while for the modernized STPC with a rotary device, the resonating mass is 0,27 %, and the deformations of the nodes complex – 0,09 mm. For the base of the rotary device, static deformations are studied separately; using numerical simulation, a value of 0,057 mm is obtained, and in full-scale tests – 0,052 mm, which indicates a high factor of the structure safety. The modernized STPC with a rotary device, fixed on the table of the shaker, has a greater resonant mass and deformation than the statically fixed STPC, however, the values of these parameters lie within the acceptable limits according to GOST 30630.0.0-99 (p. 6), which allows the operation of the designed rotary complex for nanosatellites dynamic vibration testing. Application of the complex makes it possible to replace expensive vibration stands that create dynamic vibration loads in two or more independent planes, since it can be used on vibration stands that create vibrations in only one direction.

оснасткаповоротный комплекснаноспутниквибродинамические испытаниядеформацияequipmentrotary complexnanosatellitedynamic vibration testsdeformationСтатья подготовлена при поддержке внутреннего гранта ФГБОУ ВО „АмГУ“ № 2022/2023.The article was prepared with the support of the internal grant of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "AmSU" No. 2022/2023.ReferencesBarulina M. A., Fomin D. V., Golikov A. V. et al. Practical modeling and simulation in small spacecraft engineers training // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2647. Р. 020022. https://doi.org/10.1063/5.0104328.Barulina M.A., Fomin D.V., Golikov A.V. et al. AIP Conf. Proc., 2022, vol. 2647, рр. 020022, https://doi.org/10.1063/5.0104328.Фомин Д. В., Струков Д. О., Герман А. С. Универсальная платформа полезной нагрузки для малых спутников стандарта CubeSat // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 5. С. 446—449. DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-5-446-449.Fomin D.V., Strukov D.O., German A.S. Journal of Instrument Engineering, 2018, no. 5(61), pp. 446–449, DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-5-446-449. (in Russ.)Левченко А. С. Об уровнях вибрационных воздействий при испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2020. Т. 7, № 4. С. 67—75. DOI: 10.30894/issn2409-0239.2020.7.4.74.82.Levchenko A.S. Rocket-Space Device Engineering and Information Systems, 2020, no. 4(7), pp. 67–75, DOI: 10.30894/issn2409-0239.2020.7.4.74.82. (in Russ.)Козочкин М. П., Порватов А. Н., Сабиров Ф. С. Вибрационный контроль технологических процессов в автоматизированном станочном оборудовании // Метрология. 2013. № 11. С. 27—38.Kozochkin M.P., Porvatov A.N., Sabirov F.S. Measurement Techniques, 2014, no. 12(56), pp. 1414–1420, DOI: 10.1007/s11018-014-0393-4.Пат. RU211274U1. Имитатор транспортно-пускового контейнера для поведения вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat 1U-3U / Д. В. Фомин, А. Е. Голых. Заявл. 2021-12-29, опубл. 2022-05-30.Patent RU211274U1, Imitator transportno-puskovogo konteynera dlya povedeniya vibrodinamicheskikh ispytaniy sputnikov standarta CubeSat 1U-3U (Simulator of the Transport and Launch Container for the Behavior of Vibration- Dynamic Tests of Satellites of the CubeSat 1U-3U Standard), D.V. Fomin, A.E. Golykh, Priority 2021-12-29, Published 2022-05-30. (in Russ.)Пат. RU2758161C1. Универсальный имитатор транспортно-пускового контейнера для поведения вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat / Д. В. Фомин, Д. С. Тарасов. Заявл. 2021-10-26, опубл. 2021-03-22.Patent RU2758161C1, Universal'nyy imitator transportno-puskovogo konteynera dlya povedeniya vibrodinamicheskikh ispytaniy sputnikov standarta CubeSat (Universal Simulator of Transport and Launch Container for Conducting Vibrodynamic Tests of Cubesat Standard Satellites), D.V. Fomin, D.S. Tarasov, Priority 2021-03-22, Published 2021-10-26. (in Russ.)Пат. SU1556302A1. Способ виброиспытаний изделия / Ю. Г. Карпов, В. В. Байрак. Заявл. 1987-02-17, опубл. 1996-02-27Patent SU 1556302 A1, Sposob vibroispytaniy izdeliya (Method of Vibration Tests of Article), Yu.G. Karpov, V.V. Bayrak, Patent application no., Priority 1987-02-17, Published 1996-02-27. (in Russ.)Пат. RU2796176C1. Поворотное устройство имитатора транспортно-пускового контейнера спутника CubeSat 1-3U / Д. В. Фомин, Голых А. Е. Заяв. 2022134380 от 27.12.2022. Опубл.17.05.2023. Бюл. № 14.Patent RU2796176C1, Povorotnoye ustroystvo imitatora transportno-puskovogo konteynera sputnika CubeSat 1-3U (Rotary Device of Cubesat 1-3u Satellite Transport and Launch Container Simulator), D.V. Fomin, A.E. Golykh, Patent application no. 2022134380, Priority 27.12.2022, Published 17.05.2023, Bulletin 14. (in Russ.)Фомин Д. В., Барулина М. А., Голиков А. В. и др. Трехмерные неоднородные тепловые поля электронной платы полезной нагрузки „Фотон-Амур 2.0“, разработанной для наноспутников // Вестн. Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20, № 2. С. 74—82. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-2-74-82.Fomin D.V., Barulina M.A., Golikov A.V., Strukov D.O., German A.S., Ogorodnikov A.A. Vestnik of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering, 2021, no. 2(20), pp. 74–82, DOI 10.18287/2541-7533-2021-20-2-74-82. (in Russ.)Иголкин А. А., Сафин А. И., Филипов А. Г. Модальный анализ динамического макета малого космического аппарата // Решетневские чтения. 2018. Т. 1. С. 117—118.Igolkin A.A., Safin A.I., Filipov A.G. Reshetnev readings, 2018, vol. 1, рр. 117–118. (in Russ.)Данилин A. Н., Курбатов A. С., Жаворонок С. И. О моделировании колебаний многочастотного гасителя вибрации стокбриджа с учётом гистерезиса энергорассеяния // Intern. Journ. for Computational Civil and Structural Engineering. 2020. Т. 16, № 4. С. 29—37. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2020-16-4-29-37.Danilin A.N., Kurbatov A.S., Zhavoronok S.I. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2020, no. 4(16), pp. 29–37, DOI 10.22337/2587-9618-2020-16-4-29-37.Ли Р. И., Мироненко А. В. Методика исследования параметров деформации металлополимерных подшипников качения // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2017. № 9. С. 67—70.Lee R.I., Mironenko A.V. Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik (All Materials. Encyclopedic Reference), 2017, no. 9, pp. 67–70. (in Russ.)Малинин Г. В. Методики расчета ребристых пластин на прочность и устойчивость // Тр. МАИ. 2021. № 121. DOI: 10.34759/trd-2021-121-08.Malinin G.V. Trudy MAI, 2021, no. 121, DOI: 10.34759/trd-2021-121-08. (in Russ.)Инкин И. В., Капуткина Л. М., Савельев А. М. и др. Моделирование деформации стального листа в протяжном штампе // Металлы. 2004. № 3. С. 34—45.Inkin I.V., Kaputkina L.M., Savelyev A.M. et al. Metals, 2004, no. 3, pp. 34–45. (in Russ.)Бернс В. А., Жуков Е. П., Лакиза П. А., Лысенко Е. А. Исследования достоверности диагностирования трещин по искажениям портретов вынужденных колебаний // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21, № 2. С. 26—39. DOI 10.17212/1994-6309-2019-21.2-26-39.Burns V.A., Zhukov E.P., Lakiza P.A., Lysenko E.A. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovaniye, instrumenty), 2019, no. 2(21), pp. 26–39, DOI 10.17212/1994-6309-2019-21.2-26-39. (in Russ.)

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