Идентификация источников возмущений при нарушении условий микрогравитации на Международной космической станции
(Идентификация)
Постановщик (-и): д. т.н. ФГУП ЦНИИмаш.
Экспедиции: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19/20, 21/22, 23/24, 25/26, 27/28, 29/30, 31/32, 33/34, реализуется
Область исследования: Технологии освоения космического пространства
Международная космическая станция (МКС) в целом, включая модули российского сегмента (РС МКС), в процессе длительной эксплуатации на орбите подвергается многократному динамическому нагружению, вследствие чего в конструкции накапливаются усталостные повреждения, которые могут привести к разрушению.
Эффективным методом изучения динамических характеристик является метод, базирующийся на измерениях реакций конструкций на импульсное воздействие. В эксперименте контролируются уровни нагружения конструкции модулей РС МКС, регистрируется информация, необходимая для оценки расхода ресурса конструкции, определяются фактические условия микрогравитации.
В рамках эксперимента измерения ускорений и микроускорений проводятся при выполнении динамических операций ? стыковок, отстыковок, коррекций орбиты и других операций, в ходе которых имеет место силовое воздействие на конструкцию модулей РС МКС (упражнения на тренажерах, внекорабельная деятельность (ВнеКД), специальные эксперименты). По результатам анализа телеметрической информации определяются динамические характеристики, уточняется математическая расчётная модель МКС с учётом изменения её конфигурации.
Отличительной особенностью КЭ "Идентификация" является то, что в качестве основного объекта исследований выступает сама конструкция Международной космической станции.
Конфигурация станции, изображение ее расчетной динамической модели, показания акселерометра ИМУ-Ц и спектры Фурье перегрузок
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Результаты исследований будут полезны при создании и эксплуатации крупногабаритных конструкций в космосе.
Проведение КЭ "Идентификация" является единственной возможностью экспериментального подтверждения достоверности оценки фактических спектров циклического нагружения (по уровням нагружения и по количеству наработанных циклов), а также оценки условий микрогравитации в различных рабочих отсеках станции.
Результаты КЭ являются основой для оценки степени достоверности и экспериментального контроля расходования ресурса конструкции МКС, что особенно актуально в части продления срока эксплуатации станции.
Оценка условий микрогравитации необходима для проведения различных технологических экспериментов на борту модулей РС МКС. При этом составляются соответствующие карты полей микроускорений.
Результаты
Эксперимент "Идентификация" был начат в МКС-1 и продолжается по настоящий момент.
В ходе эксперимента собран большой и требующий систематизации фактический материал по силовым воздействиям и по полям ускорений, зафиксированным расположенными на модулях РС МКС бортовыми акселерометрами. Фактически создана база данных образов различных внешних силовых воздействий.
Полученные результаты измерений позволили определить динамические характеристики для различных конфигураций МКС и получить данные по уровню и характеру распространения динамических возмущений от типовых источников внешних воздействий на основе замеров параметров ускорений в различных режимах.
Для идентификации источников микрогравитационных возмущений и иных нештатных динамических воздействий на конструкцию МКС разработаны методические и программно-алгоритмические средства для расчетного восстановления неизвестных параметров внешних силовых воздействий на основе анализа телеметрических данных с бортовых датчиков (микро)ускорений. Обратные задачи такого рода имеют самостоятельный интерес и важны для приложений в разных разделах техники.
Установлено, что при проведении динамических операций уровни нагружения конструкции модулей СМ и ФГБ не превышали расчетных значений.
Публикации
, , Свидетельство о государственной регистрации ПО № 000 “Идентификация параметров расчетных моделей Международной космической станции путем минимизации невязок между временными и частотными представлениями фактических и расчетных ускорений, реализуемых при различных динамических операциях”
, Расчетная реконструкция фактических стыковочных силовых воздействий на конструкцию Международной космической станции на основе обработки записей бортовых акселерометров. Космонавтика и ракетостроение, вып. 4(49), стр. 115-119. ЦНИИмаш, 2007.
Anisimov A. V., A. I. Likhoded Estimated Reconstruction of Actual Docking Force Impact on the International Space Station on the Basis of Processing the Records Acquired by Space-Borne Accelerometers Kosmonavtika i Raketostroenie (Cosmonautics and Rocket-Building) 2007
, Свидетельство о государственной регистрации ПО № 000 “Расчетная реконструкция силовых воздействий на конструкцию космической станции на основе математической обработки показаний бортовых акселерометров”
Свидетельство о государственной регистрации базы данных для ЭВМ № 000 “Амплитудные и частотные характеристики динамического отклика конструкции Международной космической станции на стыковочные и расстыковочные силовые воздействия”
, , Нормативная база, математическое моделирование фактических нагрузок и оценка расходования механического ресурса конструкции Российского сегмента Международной космической станции. Космонавтика и ракетостроение, вып. 1(162), ЦНИИмаш, 2011, стр. 74-79.
Методические основы расчета нагрузок. Определение внутренних силовых факторов в конструкциях изделий. Справочно-методический материал. ГОНТИ-1, 1984.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 000 “Программное обеспечение для определения на основании показаний бортовых акселерометров амплитудных и частотных характеристик динамических откликов конструкции Международной космической станции по перегрузкам на различные силовые воздействия”
Panichkin N., Vvedensky N., Likhoded A., Anisimov A. Identification of unsanctioned external forces on ISS structure in abnormal situations through telemetry data. Paper for the IAC-2004, Canada 2004
