Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка микролинейных пьезоприводов исполнительных устройств космических аппаратов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
акселерометр, пьезоэлемент, арматура, система, двигатель, космос, аппарат, ультразвук.

Цель проекта:
1. Реализация проекта направлена на решение конструкторских задач, где на первый план выходят проблемы массагабаритного характера и точности исполнения заданий механических элементов. Реализация проекта позволит организовать наукоемкое производство МПЛ для применения в области технологий двойного назначения. 2 Целями реализуемого проекта являются разработка микролинейного пьезопривода исполнительных устройств космических аппаратов (далее - МЛП), позволяющего достичь значения коэффициента преобразования энергии из электрической в механическую до 90%, и разработка МЛП с использованием отечественной элементной базы.

Основные планируемые результаты проекта:
1.
ожидаемые результаты выполнения проекта:
Создание математической модели расчета с представлением МЛП как единой колебательной системы, объединённой единым режимом работы;
Создание методики расчета МЛП для разных нагрузок и режимов работы;
Проектирование МЛП для устройства натяжения периферийного шнура рефлектора КА;
Разработка и изготовление источника питания МЛП с возможностью группирования пьезоактюаторов;
Создание экспериментального образца МЛП и экспериментального образца испытательного стенда.

2
Созданная математической модели расчета МЛП позволяет рассчитать колебательную систему, включающую в себя, источник питания, пьезоактюатор, согласующую арматуру (механоакустическую систему), нагрузку. В зависимости от нагрузки колебательной системы, конструкции МЛП и материалов режимы работы КС будут разными.
В результате расчета КС определяются частотные характеристики виброскорости, силы на нагрузке, энергии преобразования. Определяется резонансная частота КС, рабочая частота преобразования, среднее значение вибросмещения исполнительного элемента.
Трехмерная математическая модель КС предназначена для определения внутренних напряжений конструкции и материалов с целю выявления самых напряженных местю
Методика расчетов и проектирования МЛП позволяет на основании исследования мат. модели КС создать конструкцию МЛП и выбрать материалы с минимальными механическими потерями при выработки - передачи - потреблении энергии.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.
В результате ПНИ будет создан МЛП для УНПШ рефлектора КА. МЛП будет состоять из 2 или 4 пьезоэлементов, в зависимости от требуемой скорости движения подвижных элементов и мощности МЛП. Без расчета МЛП на одномерной модели КС невозможно определить основные параметры режима работы, подобрать частоту воздействия, определить амплитуду напряжения на электродах и определить мощность на нагрузке. Без расчетов КС на трехмерной математической модели невозможно спрогнозировать надежность и долговечность работы МЛП.

2.
Впервые в мире МЛП представлена как единая колебательная система, объединённая единым режимом выработки - передачи - потребления энергии. Такой подход позволяет определить наиболее выгодный по потерям режим работы, выработать условия поддержания режима с минимальными перетоками «реактивной» мощности тем самым увеличить общий К.П.Д. системы.

3.
Ожидаемые результаты создаваемого МЛП должны превосходить известные аналоги мирового уровня – по удельной силе 2.5 раза, по силе в 10 раз, по массогабаритным показателям в 2 раза.

4.
создание мелкосерийного научного производства компонентов и корпусов МЛП. Интеграция процессов разработки МЛП с производственными мощностями организаций по выпуску высокоточного научно-технического оборудования

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Ракето- и спутникостроение, системы механического преобразования энергии.
2. Внедрение результатов позволит перейти к использованию конструкций космических аппаратов с крупногабаритным размером рефлекторов
3. Использование результатов в области спутникостроения, позволит выйти на приоритетный и конкурентоспособный мировой уровень. Применение технологии положительно скажется на реализации в гражданском и военном секторе применения.
4. Результаты могут зарекомендовать себя в партнерских международных программах по совместному строительству и разработкам конструкций в области атомной энергетики, транспорта, систем мониторинга и безопасности.

Текущие результаты проекта:
Проведен выбор и обоснование конструкторских решений МЛП.
Проведена разработка одномерной математической модели расчета механоакустической системы МЛП с целью определения оптимальных режимов работы по максимальным коэффициентам преобразования энергии.
Выполнена разработка одномерной математической модели расчета механоакустической системы МЛП с целью выбора материала контактных механических пар в соответствии с критерием максимального коэффициента преобразования энергии.
Проведена разработка математической модели расчета динамических режимов МЛП.
Проведен Выбор и обоснование частотного диапазона работы экспериментального образца МЛП, его амплитуд, деформаций, возмущающих сил, мощности источника энергии и коэффициента преобразования энергии в полезную работу.
Разработан алгоритм трехмерной модели и модель математического расчета механической системы МЛП с целью определения выбора материала контактных механических пар.
Проведена разработка программы и методики исследовательских испытаний отечественных и зарубежных пьезоэлементов с целью сравнительной оценки их технических параметров.
Проведены Исследовательские испытания отечественных и зарубежных пьезоэлементов с целью сравнительной оценки их технических параметров.
Выполнен анализ эксплуатационных параметров аналогов и прототипов пьезоприводов.
Разработана CAD модель экспериментального МЛП.
Проведено согласование работы излучателя пьезоэлемента с акустической нагрузкой для получения максимального коэффициента преобразования энергии из электрической в механическую.