Реферат

Дипломный проект: 101 стр., 50 ил., 18 таб., 26 ист., 1 прил.

КОМПЬЮТЕРНАЯ МЕХАТРОНИКА, КОМПЛЕКС СЪЕМОЧНОЙ АППАРАТУРЫ МИКРОСПУТНИКОВ.

Цель проекта: Расчет и анализ напряженно-деформированного состояния сварного и сборного корпуса для комплекса съемочной аппаратуры микроспутников.

В результате выполнения был сделан расчет напряженно-деформированного состояния сварного и сборного корпуса для комплекса съемочной аппаратуры микроспутников.

Практическая реализация возможностей математического моделирования и вычислительного эксперимента существенно повышает эффективность инженерных разработок особенно при создании принципиально новых, не имеющих прототипов машин и приборов, материалов и технологий, что позволяет сократить затраты времени и средств на использование в технике передовых достижений физики, химии, механики и других фундаментальных наук.

Вычислительный эксперимент позволяет оптимизировать ранние стадии проектных разработок, снизить стоимость продукции, сократить цикл разработки, состоящий в изготовлении образцов-прототипов, их испытаниях и повторном изготовлении образцов, а также свести к минимуму дорогостоящий процесс доработки изделия. Таким образом, математическое моделирование является неизбежной составляющей научно-технического прогресса.

Использование математического моделирования обеспечивает современным инженерам конкурентное преимущество ещё и потому, что позволяет улучшать существующие конструкции, в том числе и за счет учёта, существенных особенностей свойств конструкционных материалов.

В связи с вышесказанным для сравнения напряженно-деформированного состояния двух типов корпусов был поставлен эксперимент по изучению свойств материалов и построена адекватная конечно-элементная модель. Результаты эксперимента были сверены с численным решением. Построенная конечно-элементная модель применялась для расчёта задачи о нахождении напряжённо-деформированного состояния сварного и сборного.

Такой подход довольно трудоёмок, но в отличии от экспериментального изучения напряжённо-деформированного состояния более экономичен, на стадии разработки, даёт полную оценку полученной в последующем конструкции.

Студент дипломник подтверждает, что приведенный в дипломной работе расчетно-аналитический материал объективно отражает состояние исследуемого процесса, все заимствованные из литературных и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………….………………5

1 Современное состояние вопроса исследования напряженно-деформированного состояния конструкций КЛА……………………………..8

1.1 Обеспечение прочности и жесткости конструкции КЛА…………..8

1.2 Обеспечение высокой технологичности конструкции…………….12

1.3 Теоретические основы конечно-элементного анализа…………….13

1.4 Выбор программного обеспечения. Описание и анализ возможностей программного комплекса ANSYS………………………………………...18

1.5 Основные уравнения теории упругости . Типы задач теории упругости………………………………………………………………………………...22

1.5.1 Основные уравнения теории упругости……………………22

1.5.2 Типы задач теории упругости……………………………….23

1.5.3 Прямая и обратная задачи теории упругости………………23

1.5.4 Уравнения теории упругости в перемещениях(уравнения Ламе)…………………………………………………………………………...…24

2 Обзор данных необходимых для инженерного анализа…….………………29

2.1 Описание комплекса съемочной аппаратуры микроспут-ников…..29

2.2 Свойства титана и титанового сплава……………………………….30

3 Построение геометрических моделей и разбиение на конечные элементы. Сборный и сварной корпус для комплекса съемочной аппаратуры микроспутников…………………………………………………………………….......36

3.1 Построение геометрической модели сборного корпуса для комплекса съемочной аппаратуры микро спутников (КСАМ)………………………...36

3.2 Выбор и описание типов конечных элементов для сборного корпуса…………………………………………………………………………………..38

3.3 Построение геометрической модели сварного корпуса для комплекса съемочной аппаратуры микроспутников……………………………………40

3.4 Выбор и описание типов конечных элементов для сварного корпуса…………………………………………………………………………………..42

4 Сравнительный анализ жёсткости и прочности сварного и сборного корпуса КСАМ………………………………………………………………………….44

4.1 Расчет сварного и сборного корпуса КСАМ на Земле……………..47

4.2 Расчет сварного и сборного корпуса КСАМ при взлете…………...53

4.3 Расчет воздействия температурных нагрузок на сборный и сварной корпус КСАМ на орбите в космосе…………………………………………….59

4.4 Сравнение двух корпусов на жесткость……………………………..65

4.5 Выводы по главе………………………………………………………66

5 ОХРАНА ТРУДА……………………….…………………………………..…67

5.1 Производственная санитария и техника безопасности………….…68

5.2 Электробезопасность…………………………………………………76

5.3 Пожарная безопасность……………………………………………....79

6 Экономическая часть……………….…………………………………………82

7 Заключение…………………………………………………………………….94

8 Список использованных источников………………………………………...95

ВВЕДЕНИЕ

Так как данный дипломный проект связан с исследованием корпуса для комплекса съемочной аппаратуры микроспутников, который относится к космонавтике, рассмотрим историю создания белорусского космического аппарата.

Проект первого белорусского спутника возник в 2003 году. Космический аппарат «БелКА» планировалось сделать элементом белорусско-российской группировки спутников дистанционного зондирования Земли. Данные с него необходимы для работы МЧС, Минприроды, Минтранса и других заинтересованных ведомств.

Назначение аппарата:

• контроль возобновляемых и естественных природных ресурсов

• контроль за землепользованием и сельскохозяйственным производством

• определение площадей, перспективных для поиска полезных ископаемых

• контроль ресурсов и экологии шельфа (для зарубежных заказчиков)

• контроль чрезвычайных ситуаций

• экологический контроль окружающей среды

• обновление топографических карт

Орбита спутника массой 750 кг круговая, солнечно-синхронная, высота 506 км, наклонение — 97,6°. «БелКА» должен облетать за сутки всю поверхность Земли, в том числе Беларусь. Снимки, полученные с борта космического аппарата, дадут возможность рассмотреть объекты на земной поверхности в панхроматическом режиме (один канал) с разрешением 2—2,5 метра и в многоканальном режиме (4 канала) с разрешением 10 метров. Оптикоэлектронную аппаратуру космического аппарата общим весом 150—200 кг изготовили белорусские предприятия — «Пеленг», Институт кибернетики, ряд других коллективов.

Хронология создания спутника:

• середина 2003 - начало разработки

• 3 ноября 2003 - согласование технических заданий на КА и его системы, определение объема экспериментальной отработки

• 12 января 2004 - контракт на создание КА "БелКА" между ЗАО "ЦНИИМАШ-Экспорт" и РКК "Энергия"

• февраль 2004 - выпуск эскизного проекта КА

• 22-23 марта 2004 - защита эскизного проекта в Национальной академии наук Беларуси и ОАО "Пеленг"

• середина 2004 - завершение выпуска конструкторской документации на КА

• ноябрь 2004 - испытания динамического макета КА

• начало 2004/ноябрь 2004 - изготовление корпуса летного аппарата

• 4 февраля 2005/11 мая 2006 - всесторонние испытания "БелК-и"

10 мая 2006 в Федеральном космическом агентстве прошло заседание Государственной комиссии на которой было принято решение о вывозе космического аппарата «БелКА» на космодром Байконур. Спутник был доставлен туда 11 мая. Первоначально кластерный запуск (совместно с аппаратами Бауманец, УниСат-4 и др.) с помощью ракеты-носителя «Днепр» было запланировано произвести 28 июня, однако 13 июня было объявлено, что в связи с неисправностью в бортовом цифровом вычислительном комплексе ракеты-носителя принято решение о её замене. Операция по замене РН в шахтной пусковой установке займет до шести дней, после чего будет вновь проведен полный цикл проверок. Новой датой запуска было названо 26 июля. К этой дате на Байконур прибыл Президент Белоруссии — Александр Лукашенко. Запуск произошёл в 23:43 МСК, однако на 73-й секунде полета произошло аварийное отключение двигателей ракеты. Фрагменты ракеты со спутниками упали в пустынной местности на юге Казахстана, при этом никто не пострадал. Для выяснения причин аварии была сформирована аварийная комиссия, которая провела расследование.

Второй белорусский космический аппарат дистанционного зондирования Земли был создан по заказу НАН Беларуси. Запуск осуществился с космодрома «Байконур» 22 июля 2012 года вместе с российским спутником «Канопус-В». Спутник примерно за 43 минуты был выведен ракетой-носителем «Союз» и разгонным блоком «Фрегат» на орбиту высотой примерно в 500—520 км. В дальнейшем спутник войдет в группировку спутников, которая будет использоваться в проектах Союзного государства. Масса спутника составляет 400 кг, разрешение — 2 метра.

29 августа 2012 года со спутника начали поступать первые космические снимки.

В данный момент на предприятии «Пеленг» в НКУ «Космос» в процессе разработки находится комплекса съемочной аппаратуры микроспутников, который является объектом моего исследования.

Задачами моего дипломного проекта является исследование напряженно-деформированного состояния двух типов корпусов (далее КСАМ), а также предложить свой вариант облегчения КСАМ без существенных изменений физических характеристик конструкции.