Вплив динаміки кінцевого тіла на процеси стабілізації у відносному русі космічної тросової системи, стабілізованої обертанням

Волошенюк, OЛ
Nauka innov. 2019, 15(2):17-24
https://doi.org/10.15407/scin15.02.017
Рубрика: Наукові основи інноваційної діяльності
Мова: Англійська
Анотація: 
Вступ. Використання космічних тросових систем (КТС), стабілізованих обертанням, є досить новим і перспективним напрямком в галузі сучасної космонавтики. Такі системи призначені для вирішення широкого кола наукових та дослідницьких завдань, зокрема тих, які неможливо або неефективно вирішувати за допомогою наявних засобів космічної техніки, наприклад для транспортних операцій, створення штучної гравітації, відведення об’єктів космічного сміття, отримання експериментальних даних функціонування тросових систем тощо.
Проблематика. Особливості моделей динаміки КТС зумовлені специфікою розв’язуваних такими системами завдань, актуальним серед яких є дослідження впливу динаміки кінцевого тіла на рух системи.
Мета. Побудова математичної моделі динаміки КТС, яка дозволить розглянути загальні закономірності руху системи та виконати аналіз особливостей динаміки кінцевого тіла.
Матеріали й методи. Побудова математичної моделі динаміки КТС базується на методах і принципах теоретичної механіки, методах динаміки космічного польоту. Для дослідження динаміки КТС використано методи теорії коливань, методи аналітичного та чисельного інтегрування диференційних рівнянь руху.
Результати. Наведено найпростішу для досліджуваного руху модель динаміки КТС, що складається з матеріальної точки й кінцевого тіла, з’єднаних ниткою. Розглянуто можливість виникнення внутрішніх резонансів та їх вплив на процеси стабілізації у відносному русі системи.
Висновки. Запропонована модель динаміки КТС дозволяє виконати аналіз кутових коливань кінцевого тіла відносно точки кріплення до нитки з врахуванням впливу інерційних характеристик кінцевого тіла, жорсткості нитки й кутової швидкості власного обертання системи. До практичних питань, пов’язаних з цією задачею динаміки КТС, можна віднести питання стійкості орієнтації кінцевого тіла, питання про резонансні режими в русі системи, а також питання про створення необхідних передумов для проектування конкретних КТС.
Ключові слова: кінцеве тіло, космічна тросова система, математична модель, процеси стабілізації, стабілізація обертанням
Посилання: 
1. Linskens, H. T. K., Mooij, E. (2016). Tether Dynamics Analysis and Guidance and Control Design for Active Space-Debris Removal. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 39(6), 1232-1243.
https://doi.org/10.2514/1.G001651
2. Cartmell, M. P., McKenzie, D. J. (2008). A review of Space Tether research. Progress in Aerospace Sciences, 44(1), 1-21.
https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2007.08.002
3. Volosheniuk, O. L., Pirozhenko, A. V., Khramov, D. A. (2011). Space Tethered Systems - a promising trend in the sphere of space engineering and technologies. Space science and Technology, 17(2), 32-44.
https://doi.org/10.15407/knit2011.02.032
4. Troger, H., Alpatov, А. P., Beletsky, V. V., Dranovskii, V. I., Khoroshilov, V. S., Pirozhenko, A. V., Zakrzhevskii, A. E. (2010). Dynamics of tethered space systems. Boca Raton London New York: CRC Pres. Taylor & Francis Group.
https://doi.org/10.1201/9781439836866
5. Levin, E. M. (2007). Dynamic analysis of space tether missions. San Diego, Calif.: Published for the American Astronautical Society by Univelt, Inc.
6. James, H. G., Yau, A. W., Tyc, G. (1995, April). Space research in the BICEPS experiment. Fourth International Conference on tether in Space, Washington. P. 1585–1598.
7. Volosheniuk, О. L., Pirozhenko, A. V. (2004). Mathematical model of dynamics of a space tethered system subjected to spin stabilization. Technical Mechanics, 2, 17–27 [in Russian].
8. Volosheniuk, О. L., Pirozhenko, A. V. (2005). Analysis of Frequencies and Characteristics of Transient Responses of a Space Tethered System Stabilized by Rotation. Technical Mechanics, 1, 13–21 [in Russian].
9. Beletskiy, V. V. (2009). Profiles on Movement of Space Bodies. Мoscow: Publishing house LKI [in Russian].