Для имитации случая нагружения ставим заделки, ограничивающие все 6 степеней свободы в точки крепления фермы ДУ и несущих стержней. Для имитации перегрузок выведения силу тяжести считаем равной g = 49.15 что соответствует условиям пятикратной перегрузке, возникающей при выведении КА РН.
Материалы: В95Т1, углепластик.
Напряжения в стержнях фермы удовлетворяют допустимым для данного материала. значениям 220 МПа или .22х10^9 Па.
Рассмотрим наиболее нагруженные стержни подробнее, чтобы убедиться в этом.
Значения σ0.2 220 МПа или .22х10^9 Па, превышаются лишь в точках приложения массы манипулятора, но все же не превышают предела прочности, σв 570 МПа или .57х10^9 Па. Что вполне допустимо для кратковременного нагружения наблюдаемого при выведении.
Эпюра перемещений, построена в реальном масштабе. Перемещения незначительны.
В результате расчетов получены потребные толщины для стержней, составляющих конструкцию КА.
1. Наиболее нагруженный пояс (первый → четвертый шестигранник) и элементы в нем – Ø32, толщина 8 мм.
2. 3 несущих стержня - Ø30, толщина 7.5мм.
3. Углепластиковые стержни применены для крепления тройника в баковом отсеке и как силовой набор крепления ЯЭУ - Ø26, толщина 3мм.
4. Остальная конструкция – Ø28, толщина 6мм.
Для полученной фермы, с найденными толщинами и сосредоточенными массами, находим центр масс, для случая выведения.
Плоскость X – Y.
Плоскость X – Z.
Плоскость Y – Z.
Масса, моменты инерции и центр масс полученной фермы с учетом массы манипулятора, реактора.
2) Транспортировка.
Для имитации нагруженя, используем модель выведения как основу и добавляем по 3 крепления с одной степенью свободы в верхний пояс. Устанавливаем g = 24.575 м/с^2, что соответствует допустимым перегрузкам возникающим при транспортировке по ж/д. Расчетная схема
Напряжения в стержнях верхнего силового пояса удовлетворяют допустимым для данного материала, даже в точке сосредоточения массы манипулятора.
Эпюра перемещений, построена в реальном масштабе. Перемещения незначительны.
Из произведенных расчетов следует, что нагружения при транспортировочных операциях не превышают максимально допустимых значений с большим запасом.
3) Перелет.
Для имитации случая нагружения возьмем максимальную перегрузку возникающую при работе маршевых двигателей, равную 10^-3 м/с^2.
Для расчета модернизируем модель, имитируя: 1 – запущенный реактор, 2 – полный бак АТ-НДМГ, 3 – полные баки с ксеноном, 4 – полезную нагрузку. Устанавливаем g = 0.00983 м/с^2.
Расчетная модель.
Напряжения в стержнях фермы полностью удовлетворяют допустимым для данного материала значению σ0.2 220 МПа или .22х10^9 Па.
Напряжения в углепластиковых стержнях фермы полностью удовлетворяют допустимым для данного материала значению.
Эпюра перемещений, построена в реальном масштабе. Перемещения незначительны.
Даже для самых нагруженных элементов конструкции - стержней крепления тройника в баковом отсеке, напряжения не превысили значения σ0.2 для углепластика в 670 МПа или .67х10^9, что необходимо при длительной эксплуатацией с данными напряжениями. Максимальное напряжение наблюдается в ферме крепления ДУ и бакового отсека, но и оно имеет допустимое значение исходя из условий длительной эксплуатации при данных нагрузках.
Для полученной фермы, с найденными толщинами и сосредоточенными массами, находим центр масс, для случая перелёта.
Плоскость Y – Z.
Плоскость X – Z.
Плоскость Y – X.
Масса, моменты инерции и центр масс полученной фермы с учетом массы манипулятора, реактора и бака АТ-НДМГ, полезной нагрузки и баков с Хе.
4) Стыковка.
Для имитации нагружения воспользуемся расчетной моделью из случая перелета. Стыковка с заправщиком массой 45 тонн с перегрузкой 0.1, перегрузка носит ударный характер. Устанавливаем g = 0.983 м/с^2 и действием его по оси Y, делая заделки по всей нижней плоскости КА.
Расчетная схема.
Как видно напряжения в некоторых элементах конструкции превосходят предел текучести для данного материала (220 МПа), но все же не больше предела прочности (570 МПа), что вполне допустимо для кратковременных нагружений.