Анотація до роботи:

Білоножко П.П. Керування формою вантових космічних рефлекторів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи і процеси керування.

Дисертацію присвячено розробленню науково-методичного забезпечення дослідження процесів формоутворення, створенню алгоритмів керування формою відбиваючої поверхні вантових космічних рефлекторів та побудові структури системи керування формою з огляду на можливість її технічної реалізації. Проаналізований вплив викривлень форми відбиваючої поверхні, що виникають внаслідок дії збурюючих факторів, на функціональні характеристики вантового рефлектора. Запропонований метод виділення формоутворюючих елементів каркасу шляхом декомпозиції системи рівнянь рівноваги на незалежні за певних умов підсистеми. Розроблені дискретна та континуальна розрахункові схеми формоутворюючого елемента – плаского меридіонального ланцюга. Створено відповідні математичні моделі, запропонована нова форма рівнянь рівноваги континуального формоутворюючого елемента. Створено програмно реалізовану комплексну методику дослідження процесів формоутворення, призначену для використання в інженерній практиці при проектуванні вантових космічних рефлекторів. Із застосуванням розробленої методики проведені дослідження процесів формоутворення, запропоновані алгоритми керування формою відбиваючої поверхні. Розроблено конструкцію термокомпенсуючої вставки як засоба пасивного керування формою. Запропонована структура системи керування формою для рефлекторів досліджуваного типу.

Роботу присвячено створенню нових підходів до моделювання процесів формоутворення для забезпечення розробки принципів та синтезу алгоритмів керування формою відбиваючої поверхні вантових космічних рефлекторів та для побудови структури системи керування формою з огляду на можливість її технічної реалізації.

1. За результатами аналізу впливу деформацій форми відбиваючої поверхні, викликаних дією збурень, зокрема, температурних, на робочі параметри сформульована задача керування формою. Керування формою відбиваючої поверхні дозволить забезпечити стабільність функціональних характеристик вантових космічних рефлекторів в процесі їх експлуатації на орбіті.

2. Для коректного формулювання задачі про керування формою відбиваючої поверхні вантового космічного рефлектора запропонований метод виділення формоутворюючих елементів каркасу (меридіональних ланцюгів) на базі дослідження можливості декомпозиції системи рівнянь рівноваги на незалежні за певних умов підсистеми. Це дає змогу звести задачу забезпечення потрібної форми відбиваючої поверхні вантового рефлектора до сукупності задач незалежного забезпечення конфігурації його формоутворюючих елементів.

3. З метою проведення досліджень процесів формоутворення об’єкта керування – вантового космічного рефлектора – запропоновані дискретна та континуальна розрахункові схеми формоутворюючого елемента. Розроблені відповідні математичні моделі, які дозволяють проводити аналіз впливу збурюючих факторів на викривлення форми та оцінювати ефективність компенсації цих викривлень шляхом керування. Обґрунтуванням достовірності результатів, отриманих з використанням розроблених моделей, є якісна подібність залежностей, що характеризують номінальний і збурений стан меридіонального ланцюга.

4. Створено комплексну чисельно-аналітичну методику дослідження процесів формоутворення та її програмну реалізацію як засіб забезпечення розробки та впровадження систем керування формою. Методика може бути безпосередньо використана в інженерній і конструкторській практиці при проектуванні вантових космічних рефлекторів.

5. Розроблено активні та пасивні алгоритми керування формою відбиваючої поверхні рефлектора з урахуванням можливості їх технічної реалізації, використання яких є основою побудови систем керування формою вантових космічних рефлекторів.

6. Запропоновано конструкцію термокомпенсуючих вставок як елемента пасивного керування формою. Вставки дозволяють забезпечити певний ступінь розміростабільності елементів конструкції вантових космічних рефлекторів.

7. Запропоновано структуру активної системи керування формою відбиваючої поверхні вантового космічного рефлектора та алгоритми вибору параметрів системи. Реалізація системи керування дозволить компенсувати вплив збурюючих факторів та суттєво зменшити викривлення форми відбиваючої поверхні (середньоквадратичне відхилення від потрібної поверхні може бути зменшене в декілька разів).

Публікації автора:

1. Alpatov A.P., Delamoure V.P., Khramov D.A., Belonozhko P.P. "Dynamics" Experiment. Check of adequacy of matematical models of the highly deformable low-elastic large-area surfaces under microgravity // Космічна наука і технологія. – 2000. Т. 6. № 4. – С. 132.

Внесок здобувача: участь у розробці математичної моделі поверхні, що деформується.

2. Белоножко П.П. Исследование формообразования больших трансформируемых космических рефлекторов каркасно-опорного типа // Техническая механика. – 2003. – № 2. – С. 69 – 78.

3. Белоножко П.П. Моделирование конфигурации формообразующих элементов вантовых конструкций в условиях возмущений // Системные технологии. – 2004. – № 2(31). – С. 35 – 48.

4. Белоножко П.П. Алгоритмы стабилизации формы отражающей поверхности вантового рефлектора // Техническая механика. – 2004. – № 2. – С. 50 – 55.

5. Белоножко П.А., Белоножко П.П., Фоков А.А. Моделирование динамики обособленной меридиональной цепи рефлекторной антенны каркасно-опорного типа // Проблемы управления и информатики. – 2005. – № 1. – С. 115 – 125.

Внесок здобувача: участь у розробці моделі динаміки меридіонального ланцюга, проведення розрахунків.

6. Алпатов А.П., Белоножко П.А., Белоножко П.П., Дорошкевич В.К., Сазина Н.П., Фоков А.П. Большие транформируемые космические рефлекторы. – Днепропетровск, 2005. – 15 с. (Препр./НАН Украины, Ин-т технической механики; 2005 – 6).

Внесок здобувача: здійснення інформаційного пошуку, участь у проведенні класифікації конструкцій, визначення тенденцій подальшого розвитку космічних рефлекторів.

7. Алпатов А.П., Белоножко П.П. Обеспечение заданной конфигурации формообразующих элементов вантовых конструкций // П’ята Українська конференція з автоматичного керування "Автоматика-98". – Київ, 1998. – Ч. 2. – С. 12 – 17.

Внесок здобувача: розробка математичної моделі формоутворюючого елемента.

8. Alpatov A.P., Belonoshko P.A., Belonoshko P.P. Matematische Modellierung der Konfiguration der formbildenden Elemente der ausgedehnten Weltraumkonstruktionen mit den Tauelementen // Book of Abstracts. Annual Meeting GAMM-99. – Metz (France), 1999. – P. 17 – 18.

Внесок здобувача: моделювання процесів формоутворення, аналіз викривлень конфігурації.

9. Белоножко П.П. К выбору параметров стержневого каркаса трансформируемого космического рефлектора // Восьмая международная конференция "Устойчивость, управление и динамика твердого тела". – Донецк, 2002. – С. 96.

10. Белоножко П.П. Стабилизация формы отражающей поверхности больших трансформируемых космических вантовых рефлекторов каркасно-опорного типа // Четвертая Украинская конференция по космическим исследованиям. – Крым, 2004. – С. 226.

Публікації [1], [7] та [8] увійшли до складу циклу робіт "Розробка методів дослідження статичних і динамічних характеристик космічних апаратів із просторово розвиненими периферійними елементами", за який Білоножку П.П. у складі колективу авторів присуджена премія Президента України для молодих вчених Національної академії наук України 2002 року.