Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Перспектива-КМ
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Создание трансформируемой конструкции с системой активного контроля
Цель эксперимента:

Отработка технологии разворачивания и фиксирования формы космических конструкций из слоистых полимерных композиционных материалов с эффектом памяти формы и дистанционного контроля за поведением материалов и элементов конструкции в реальных условиях космического полета.

Описание эксперимента:

КЭ “Перспектива-КМ” предполагает исследование перспективных способов создания несущих элементов крупногабаритных космических конструкций посредством использования трансформируемых трубчатых заготовок из слоистых армированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) с эффектом памяти формы, обеспечивающих возможность компактной укладки конструкции, доставки ее в заданное место с последующим разворачиванием и фиксированием формы.

Задачи КЭ:

- разработка состава и технологии получения слоистого ПКМ с высокими деформационно-прочностными свойствами и эффектом памяти формы - способностью обратимо принимать исходную геометрическую форму после компактного складывания и фиксации укладки в результате физических превращений полимерной матрицы и/или армирующих элементов;

- конструирование и разработка технологии изготовления несущих элементов трансформируемых космических конструкций из ПКМ с эффектом памяти формы, способов и режимов их укладки, хранения, разворачивания и фиксации формы;

- разработка модельной трансформируемой космической конструкции (ТКК) из элементов из ПКМ с эффектом памяти формы, технологии ее изготовления и компактной укладки, наземная отработка способов разворачивания конструкции;

- выбор встраиваемых микро- и нанодатчиков для контроля температуры, физико-химических превращений в ПКМ в процессе трансформирования конструкции и ее экспозиции в космосе, наземная отработка возможности и эффективности использования датчиков;

- выбор элементов микро- и наносистемной техники для оценки их работоспособности в условиях ближнего космоса;

- разработка и создание аппаратуры для сбора и передачи информации от датчиков и элементов микро- и наносистемной техники.

К настоящему времени выполнена значительная часть работ по наземной отработке. Разработан и исследован оригинальный полимерный композиционный материал (ПКМ) на основе углеродной ткани и полимерной матрицы, обладающей эффектом памяти формы в интервале от 70 до 900 С (предельное восстановление формы ПКМ после складывания – 95 % за 200 с). Материал способен к внутреннему нагреву за счёт пропускания небольшого тока через армирующие волокна.

Отработана технология изготовления в лабораторных условиях трубчатых элементов в целом из ПКМ с эффектом памяти формы, в том числе с пористым заполнителем, и упругих шарниров из них.

Рассмотрены конфигурации, подготовлены эскизные чертежи и определены технические характеристики моделей (макетов) трансформируемой конструкции в рабочем (развернутом) и в трех сложенных состояниях без упругих шарниров и с шарнирами. Совместно с ФГУП НКТБ «Феррит»(г. Воронеж) разработаны и выполняются программа и методики лабораторных испытаний макетов конструкции, подготовлена Пояснительная записка к эскизному проекту.

Эскизный проект конструкции планируется подготовить полностью в 2012 г.

Новизна эксперимента:

Таким образом, на основе собственного опыта и анализа литературных данных в предлагаемом космическом эксперименте предполагается изготовить модель трансформируемой космической конструкции на основе тонколистовых ПКМ, способных работать при длительном воздействии ФКП. Для этого предполагается разработать технологию изготовления трубчатых цилиндрических заготовок из тонколистовых ПКМ, исследовать процесс разворачивания и/или раздувания и фиксирования формы заготовки на их основе, а также создать систему микроэлектрических датчиков для контроля и регулирования процессов трансформирования конструкции и мониторинга состояния ее материала с помощью закладных (встраиваемых) датчиков (сенсоров), т.е. создать интеллектуальный (самоинформирующий) ПКМ и элемент конструкции из него.

Научная аппаратура:

Научная аппаратура «ТКК-КМ». Разработчик и изготовитель ФГУП «НКТБ «Феррит». Технические характеристики:

Напряжение питания бортовой сети - от 23 до 29 В.

Суммарная масса аппаратуры, не более - 18 кг.

Потребляемая мощность (максимальная) не более - 100 Вт. (Энергопотребление при нагреве конструкции. Операция разовая, кратковременная).

Потребляемая мощность БУ (по циклограмме), не более - 5 Вт.

Ожидаемые результаты:

В результате осуществления эксперимента «Перспектива-КМ» будет проведена наземная отработка технологии изготовления крупногабаритных трансформируемых космических конструкций из трубчатых элементов на основе полимерных композиционных материалов с эффектом памяти формы и проверены способы их разворачивания и фиксирования формы в условиях космического пространства.

Будет опробован метод дистанционного контроля за поведением материалов с помощью встраиваемых микродатчиков, оценена чувствительность к воздействию ФКП перспективных элементов микро- и наносистемной техники и проверена аппаратура для получения информации от датчиков и других элементов микро- и наносистемной техники.

Результаты эксперимента «Перспектива-КМ» могут найти применение при создании несущих элементов крупногабаритных трансформируемых космических конструкций (солнечных батарей, радиолокаторов и т.п.).

Полученные сведения найдут применение при разработке новых материалов и конструкций. Результаты испытаний датчиков и других элементов микро- и наносистемной техники позволят обосновано подходить к выбору таких элементов для использовании в составе аппаратуры для космических аппаратов.

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2014 г.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: МАТИ - Российский государственный технологический университет им. К.Э.Циолковского
Организации участники: ФГУП «НИЧ «МАТИ» - РГТУ Минобразования России; ФГУП «НКТБ «Феррит»; ОАО «РКК«Энергия» им. С.П.Королева; ФГУП РНИИ КП; ЦУП; РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина
Научный руководитель: Бабаевский П. Г., МАТИ - РГТУ имени К.Э. Циолковского
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 17.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения