Анализ системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора


DOI: 10.34759/trd-2023-129-20

Авторы

Максимов С. А.*, Наумченко В. П.**, Илюшин П. А.***, Пикунов Д. Г.****, Соловьёв А. В.

Филиал АО «ЦЭНКИ» — «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова», Москва, Россия

*e-mail: S.Maksimov@russian.space
**e-mail: V.Naumchenko@russian.space
***e-mail: P.Ilyushin@russian.space
****e-mail: D.Pikunov@russian.space

Аннотация

В настоящей работе рассматривается результат синтеза динамической системы, описывающей поведение системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора для космического аппарата. В качестве чувствительных элементов в приборе применяются высокочувствительные вибрационно-струнные акселерометры собственной разработки филиала АО «ЦЭНКИ» — «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова». Акселерометры с учетом внутренней системы амортизации можно описать как колебательные звенья с малым коэффициентом демпфирования и конечным свободным перемещением, что ограничивает их применение при внешних вибрационных высокоэнергетических воздействиях. Необходимость применения дополнительной системы амортизации в приборе диктуется использованием показаний прибора в системе управления космического аппарата во всех режимах полета, включая нештатные. Эта система амортизации также является колебательным звеном, влияющем на систему амортизации в акселерометре и испытывающим ответное влияние от нее. В результате задача сводится к разработке системы с обратными связями, охватывающими колебательные звенья, и проведению ее последующего анализа. На вход системы поступает линейное ускорение в виде случайного сигнала с определенным спектром, а выходом является линейное перемещение, которое необходимо держать в определенных пределах.

В филиале АО «ЦЭНКИ» — «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова» есть опыт разработки динамической системы прибора-прототипа стойкого к внешним механическим воздействиям. В данной статье рассматривается процесс проектирования, разработки и анализа линейной модели системы амортизации и демпфирования, описанной на языке Python, и подтвердившей принципиальную возможность обеспечения заданных требований к стойкости прибора к входным воздействиям. В результате обнаружена оптимальная область динамических характеристик системы амортизации и демпфирования. В дальнейшем полученные данные будут использованы для моделирования нелинейной системы и ее углубленного анализа.


Ключевые слова:

анализ, система, динамические характеристики, спектр, вибрация, инерциальный прибор, вибрационно-струнный акселерометр, Python

Библиографический список

  1. Сапожников И.Н., Неизвестных Ю.И., Духанин Н.Н. и д.р. Приоритет — точность. — М.: Рестарт, 2006, — 192 с.
  2. Харьков И.А., Шустров А.Д., Селиванова Л.М. Трехкомпонентный дифференциальный вибрационно-струнный акселерометр // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия: Приборостроение. 2003. № 4. URL: http://vestnikprib.ru/catalog/bcomm/hidden/400.html
  3. Илюшин П.А., Наумченко В.П., Пикунов Д.Г. Анализ качества работы инерциальных приборов при воздействии внешних вибрационных возмущений // 17 молодежная конференция «Новые материалы и технологии в ракетно-космической авиационной и других высокотехнологичных отраслях промышленности» (Звездный городок, 8-10 декабря 2021): сборник трудов. — М.: Изд-во «12 апреля», 2022. С. 18-24.
  4. Иванов А.П. Динамика систем с механическими соударениями. — М.: Международная программа образования, 1997. — 336 с.
  5. Кудрявцев С.И. Исследование баллистической схемы безопасного завершения полёта двигательного отсека пилотируемого транспортного корабля // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=90235
  6. Купоросова Е.С., Милехин Л.Н., Максимов Е.Ю. Сравнительный анализ схем амортизирующих подвесов полезной нагрузки на подвижном объекте // Труды МАИ. 2013. № 69. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=43143
  7. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний / Перевод с англ. — М.: Мир, 1988. — 448 с.
  8. Суконкина М.Л., Гайнов С.И. Обзор методов и устройств виброзащиты приборных платформ // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 4 (101). С. 311-319.
  9. Козлов Д.И., Аншаков Г.П., Мостовой Я.А., Сологуб А.В. Управление космическими аппаратами зондирования Земли. Компьютерные технологии. — М.: Машиностроение, 1998. — 366 с.
  10. Могилевич Л.И., Попов В.С., Попова А.А. и др. Математическое моделирование нелинейных колебаний стенки канала, взаимодействующей с вибрирующим штампом через слой вязкой жидкости // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2022. № 2 (139). С. 26–41.
  11. Кривень Г.И. Оценка демпфирующих свойств композитов // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170333. DOI: 34759/trd-2022-127-05
  12. Подчезерцев В.П., Топильская С.В. К обоснованию выбора параметров амортизации инерциальной системы ориентации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2021. № 3 (136). С. 113–128. DOI: 18698/0236-3933-2021-3-113-128
  13. Топильская С.В., Бородулин Д.С., Корнюхин А.В. Обеспечение стойкости к механическим воздействиям малогабаритного гироскопического измерителя вектора угловой скорости // Космическая техника и технологии. 2018. № 3 (22). URL: file:///C:/Users/lenovo/Downloads/03-06(3).pdf
  14. Росин Э.И., Малышев В.В. Пружинный амортизатор. Патент SU 507723 A1, 1976.03.25.
  15. Росин Э.И., Богданова В.Д., Рыбкин В.К. Пространственный виброгаситель. Патент SU 557219 A1, 1977.05.05.
  16. Ким Д.П. Теория автоматического управления. — М.: Изд-во Юрайт, 2022. — 276 с.
  17. Вульфсон И.И. Краткий курс теории механических колебаний. — М.: ВНТР, 2017. — 241 с.
  18. Илюшин П.А., Наумченко В.П., Максимов С.А., Пикунов Д.Г., Соловьёв А.В. Моделирование работы линейной системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора // 21-я Международная конференция «Авиация и космонавтика» (Москва, 21-25 ноября 2022): тезисы докладов. — М.: Изд-во «Перо», 2022.
  19. Таршхоева Ж.Т. Язык программирования Python. Библиотеки Python // Молодой ученый. 2021. № 5 (347). С. 20-21.
  20. Михайлин Д.А., Аллилуева Н.В., Руденко Э.М. Сравнительный анализ эффективности генетических алгоритмов маршрутизации полета с учетом их различной вычислительной трудоемкости и многокритериальности решаемых задач // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=90386
  21. Овсянников Г.Н. Факторный анализ в доступном изложении: Изучение многопараметрических систем и процессов. — М.: Изд-во ЛЕНАНД, 2022. — 176 с.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход