Космический эксперимент «Идентификация»
Цель эксперимента: разработка методов идентификации места и характера источников возмущений, в результате действия которых могут быть нарушены условия микрогравитации на борту Международной космической станции.
Объект исследований: конструкция МКС.
Задачи эксперимента:
– идентификация (верификация) расчетных динамических моделей сборок МКС на основе сопоставления рассчитанных и замеренных ускорений в конструкции РС;
– апробация методики контроля фактических уровней нагружения конструкции при выполнении различных динамических операций, выявление мест и интерфейсов конструкции (в том числе в зоне АС) с наиболее высокими уровнями нагружения, критичными по несущей способности;
– установление фактических динамических характеристик (как в ходе развертывания, так и на последующей стадии эксплуатации станции) и диссипативных свойств конструкции сборок МКС различной конфигурации с целью их использования для идентификации расчетных моделей;
– получение спектральных характеристик по замеренным ускорениям при динамических операциях и их сопоставление с расчетными параметрами в обеспечение идентификации расчетных моделей;
– проведение в ходе орбитального строительства МКС серии специальных динамических экспериментов, заключающихся в формировании, моделировании и воспроизведении на борту станции различных типов внешних воздействий штатными средствами с регистрацией данных по ускорениям и последующим их использованием для определения фактических динамических и диссипативных характеристик конструкции;
– контроль фактических расчетных спектров циклического нагружения конструкции РС по амплитудным уровням внутренних силовых факторов в критических по ресурсу зонах.
Применяемая аппаратура:
Система измерений ускорений и микроускорений, входящая в состав СБИ, включает в себя установленные на элементах силовой конструкции датчики АЛО 034 - 33 шт. в пяти сечениях на СМ и 14 шт. в трёх сечениях на ФГБ и датчики ИМУ-128 (измерители микроускорений) на СМ (5 шт. в пяти сечениях) и ИМУ-128-02 на ФГБ (5 шт. в трёх сечениях). Система обеспечивает получение данных по 47 параметрам с датчиков АЛО (33 параметра с СМ и 14 параметров с ФГБ) и по 60 параметрам с датчиков ИМУ (30 параметров с СМ и 30 параметров с ФГБ).
Используемые датчики позволяют охватить диапазоны измерений по частоте от 0,01 Гц до 50 Гц и по амплитуде от 10–3 м/с2 до 5,6 м/с2. По сложившейся практике, условно ускорения от 0,01 м/с2 и менее отнесены к микроускорениям.
Работы на РС МКС:
За период с сентября 2000 года по декабрь 2008 года проведено 434 сеанса КЭ «Идентификация». Эксперимент продолжается в настоящее время. Эксперимент проводится без участия экипажа.
Результаты эксперимента:
1. Разработаны методы идентификации места и характера источников возмущений, в результате действия которых могут быть нарушены условия микрогравитации на международной космической станции.
2. Для обеспечения оперативного решения задач идентификации возмущений разработаны методы и алгоритмы оптимального поиска источников возмущений с использованием разноуровневой конденсации динамических моделей станции, импульсных и частотных характеристик конструкции и системы согласующихся кинематических решений.
3. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие оперативное выявление несанкционированных источников возмущений, выданы рекомендации по контролю уровней микрогравитации на международной станции и максимальному использованию имеющегося объема измерений, а также процедурам принятия решений при нарушениях условий микрогравитации.
Предложения по продолжению исследований:
2. Предлагается провести серию специальных динамических экспериментов при развертывании МКС, обеспечивающих разработку методов идентификации источников возмущения, которые позволяли бы устанавливать место и характер возмущения на основе ограниченного объема измерений при эксплуатации станции. В качестве таких тестов можно использовать тесты ДПО ТГК “Прогресс” и ДО СМ, а также динамические тесты SDTO. Специалистами ЦНИИМаш сформулированы предложения по программе проведения такого рода испытаний.
По результатам КЭ “Идентификация” опубликована статья:
, Расчетная реконструкция фактических стыковочных силовых воздействий на конструкцию Международной космической станции на основе обработки записей бортовых акселерометров. – Космонавтика и ракетостроение, 2007, т. 49, вып. 4, с. 115 – 119.
__________________________________________________________________________________________________________
Постановщик эксперимента – ФГУП ЦНИИмаш.
Научный руководитель эксперимента – д. т.н., профессор ,
