Тросовая буксировка объекта космического мусора с полостью, заполненной жидкостью

Теоретическая механика


Авторы

Асланов В. С. *, Юдинцев В. В. **

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: aslanov_vs@mail.ru
**e-mail: yudintsev@gmail.com

Аннотация

Активная транспортировка объектов космического мусора при помощи космических буксиров на тросовой связи является одним из перспективных методов очистки околоземного пространства. При разработке подобных транспортных систем необходимо учитывать особенности объектов космического мусора, в частности, наличие упругих элементов конструкции, остатков топлива. В представленной статье рассматривается задача увода объекта комического мусора типа орбитальная ступень с остатками топлива. Исследуется влияние остатков топлива на безопасность процесса увода такого объекта. В статье получены уравнения движения в центральном гравитационном поле механической системы, состоящей из космического буксира, объекта космического мусора и троса. Найдены стационарные решения уравнений движения, построены линеаризованные уравнения в окрестности устойчивых стационарных решений. Приведены результаты численного моделирования, показывающие близость аналитических решений линеаризованных уравнений и численных решений исходных уравнений движения. Полученные линеаризованные уравнения могут быть полезны для определения параметров транспортной системы, обеспечивающих безопасный увод космического мусора.

Ключевые слова

космический мусор, трос, космический буксир, полости с жидкостью, колебания

Библиографический список

  1. Dafu X., Xianren K. Tether modeling study on electro-dynamic tether deorbiting system // Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2008, vol. 5, pp. 18.

  2. Forward R.L., Hoyt R.P., Uphoff C.W. Terminator Tether: A spacecraft deorbit device // Journal of spacecraft and rockets, 2000, vol. 37, no. 2, pp. 187 – 196.

  3. Kitamura S., Hayakawa Y., Kawamoto S. A reorbiter for large GEO debris objects using ion beam irradiation // Acta Astronautica, 2014, vol. 94, no. 2, pp.725 – 735.

  4. Авдеев А.В., Метельников А.А. Бортовая лазерная установка для борьбы с космическим мусором // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=72840

  5. Ашурбейли И.Р., Лаговиер А.И., Игнатьев А.Б., Назаренко А.В. Возможности использования авиационной лазерной системы для борьбы с космическим мусором и поддержания орбит космического аппарата // Труды МАИ. 2011. № 43. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=24856

  6. Олейников И.И., Аксенов О.Ю., Павлов В.П. Стратегия расчёта вероятности безопасного порога сближения двух космических объектов // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 2. С. 29–34.

  7. Авдеев А.В. К вопросу борьбы с космическим мусором с помощью лазерной космической установки на основе HF-НХЛ // Труды МАИ. 2012. № 61. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35496

  8. Jasper L.E.Z., Seubert C.R., Schaub H., Trushkyakov V., Yutkin E. Tethered Tug for Large Low Earth Orbit Debris Removal // In: AAS/AIAA Spaceflight Mechanics Meeting, January 29–February 2, Charleston, South Carolina, AAS 12-252 (2012).

  9. Jasper L., Schaub H. Input shaped large thrust maneuver with a tethered debris object // Acta Astronautica. 2014. Vol. 96, pp. 128 – 137.

  10. Асланов В.С., Алексеев А.В., Ледков А.С. Определение параметров оснащенной гарпуном тросовой системы для буксировки космического мусора // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=74644

  11. Асланов В.С., Пикалов Р.С. Безударное сближение космического мусора с буксиром при использовании тросовой системы // Труды МАИ. 2017. № 92. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=76750

  12. Купреев С.А. Метод формирования оптимальных режимов управляемого движения тросовых систем при решении практических задач // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://www.mai.ru/publications/index.php?ID=63053

  13. Купреев С.А. Условия существования предельных циклов у динамической системы движения связанных объектов на эллиптической орбите // Труды МАИ. 2016. № 88. URL: https://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=69

  14. Bonnal C., Ruault J.-M., Desjean M.-C. Active debris removal: Recent progress and current trends // Acta Astronautica, 2013, vol. 85, pp. 51 – 60.

  15. Aslanov V.S., Yudintsev V.V. Behaviour of tethered debris with flexible appendages // Acta Astronautica, 2014, vol. 104, no. 1, pp. 91 – 98.

  16. Aslanov V.S., Yudintsev V.V. Dynamics, Analytical Solutions and Choice of Parameters for Towed Space Debris with Flexible Appendages // Advances in Space Research, 2014, vol. 55, no. 2, pp. 660 – 667.

  17. Reyhanoglu M., Hervas J.R. Nonlinear dynamics and control of space vehicles with multiple fuel slosh modes // Control Engineering Practice, 2012, vol. 20, pp. 912 – 918.

  18. Yue B.-Z. Study on the Chaotic Dynamics in Attitude Maneuver of Liquid-Filled Flexible Spacecraft // AIAA Journal, 2011, vol. 49, no. 10, pp. 2090 – 2099.

  19. Hervas J.R., Reyhanoglu M. Thrust-vector control of a three-axis stabilized upper-stage rocket with fuel slosh dynamics // Acta Astronautica, 2014, vol. 98, no. 14, pp. 120 – 127.

  20. Peterson L.D., Crawley E.F., Hansman R.J. Nonlinear fluid slosh coupled to the dynamics of a spacecraft // AIAA Journal, 1989, vol. 27, no. 9, pp. 1230 – 1240.

  21. Reyhanoglu M. Modeling and control of space vehicles with fuel slosh dynamics // Advances in Spacecraft Technologies, 2010, vol. 3, pp. 549 – 562.

  22. Abramson H.N. The dynamic behaviour of liquids in moving containers // National Aeronautics and Space Administration, Washington, DC, SP-106, 1966.

  23. Ibrahim R. Liquid sloshing dynamics: theory and applications. Cambridge University Press, 2005, 970 p.

  24. Охоцимский Д.Е. Исследование движения в центральном поле под действием постоянного касательного ускорения // Космические исследования. 1964. Т. 2. № 6. С. 817 – 842.

  25. Белецкий В.В. Движение искусственного спутника Земли относительно центра масс. – М.: Наука, 1965. – 416 с.

  26. Taylor J.R. Classical mechanics. University Science Books, 2005, 808 p.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2017

Вход