НАДЁЖНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ АКТИВНЫХ ВИБРОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

© В.А.Мелик-Шахназаров, В.И.Стрелов, Д.В.Софиянчук, А.А.Трегубенко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2013 г.

Актуальность разработки систем активной защиты от вибраций (микроускорений) связана с тем, что на современном этапе развития техники большое число приборов и оборудования, используемого на космических аппаратах (КА), нуждаются в эффективной защите от вибрации, особенно при выращивания биологических и неорганических кристаллов.

Существенное влияние вибраций на процесс выращивания кристаллов полупроводниковых материалов и особенно биокристаллов заключается в том, что белковый кристалл построен из огромных (в атомном масштабе) частиц, удерживающихся на своих позициях в кристаллической ячейке сравнительно малыми силами. Соответственно, малая величина сил, обеспечивающих рост кристалла, приводит к значительной зависимости процесса роста от влияния вибрационных воздействий на раствор белка.

Активные виброзащитные устройства (АВЗУ) для КА содержат электронные и механические узлы. Если для электронных узлов нормы надёжности установлены, то механическая составляющая АВЗУ индивидуальна, что требует специальных разработок и испытаний.

Механическая конструкция АВЗУ включает в себя несущую плиту, установленную на упругих опорах с ограничителями свободного хода и транспортными фиксаторами, группы акселерометров и группы сервисных магнитоэлектрических движителей, расположенных на несущей плите. Каждый из указанных элементов механической конструкции АВЗУ является узлом цепи авторегулирования, так что функции передачи этих элементов должны быть согласованы с полной функцией передачи цепи авторегулирования АВЗУ. Очевидно, также, что все механические элементы должны быть рассчитаны на регламентируемые избыточные стартовые вибрации и толчки.

Специальные требования к акселерометрам определяются заданным уровнем остаточных шумов авторегулятора, нечувствительностью к изменению температуры среды и избыточным вибрациям. Исследованы пьезоэлектрические акселерометры со сдвиговой деформацией пьезоэлементов и температурной изоляцией, специально разработанные для наших целей.

Специальные требования к несущей плите связаны с необходимостью подавления её изгибных колебаний, для чего должны быть использованы материалы с большими упруго-вязкими потерями или слоистые конструкции.

Специальные требования к сервисным магнитоэлектрическим движителям также связаны с подавлением механических резонансов конструкции, расположенных в активном диапазоне частот. Функциональные параметры движителей, максимальное усилие и величина свободного хода определяются из конкретных условий на борту КА, а именно, величины микроускорений в области низких (< 0,1Гц) частот и жёсткостью упругих опор.