Исследование вращающейся тросовой космической системы в зависимости от силы натяжения троса
Опубликовано: 16.10.2025
Авторы: Екимовская А.А., Ермаков В.Ю., Туфан А.
Опубликовано в выпуске: #10(166)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-10-2481
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Рассмотрено потенциальное применение тросовых космических систем для выполнения орбитальных маневров и возвращения на Землю малых космических аппаратов в случае недоступности химического топлива при различных конфигурациях: вращающаяся система с двумя одинаковыми грузами; симметричная и несимметричная системы с тремя одинаковыми грузами. Разработана математическая модель для определения силы натяжения троса с учетом изменений массово-геометрических характеристик. Проведено математическое моделирование тросовых космических систем с использованием специально разработанного программно-алгоритмического обеспечения. Изучено влияние количества соединительных тросов в конструкции на силу натяжения и углы «провисания», что позволило предварительно оценить эффективность предложенных схем тросовых космических систем.
EDN TDCCMG
Литература
[1] Меньшиков В.А., Перминов А.Н., Урлич Ю.М. Глобальные проблемы человечества и космос. Москва, НИИКС им. А.А. Максимова, 2010, 570 с.
[2] Акалу Й.А., Еленев Д.В., Гермамо А.Й. Применение и эксперименты по реализации космических тросовых систем. Наука и бизнес: пути развития, 2023, № 4 (142), с. 12–16.
[3] Асланов В.С., Юдинцев В.В. Выбор параметров системы увода космического мусора с упругими элементами посредством тросовой буксировки. Вестник Московского авиационного института, 2018, т. 25, № 1, с. 7–17. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=89045
[4] Даниленко А.В., Елкин К.С., Лягушина С.Ц. Проект программы развития в России перспективной космической технологии — космических тросовых систем. Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент, 2016, т. 21, № 1 (42), с. 90–95.
[5] Кульков В.М., Егоров Ю.Г., Тузиков С.А., Фирсюк С.О. Особенности построения малоразмерных космических электродинамических тросовых систем. Известия Российской академии наук. Энергетика, 2019, № 3, с. 52–67. DOI: 10.1134/S0002331019030117
[6] Заболотнов Ю.М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы, состоящей из двух малых космических аппаратов. Космические исследования, 2017, т. 55, № 3, с. 236–246. DOI: 10.7868/S002342061702008X
[7] Дон Ч. Анализ динамики и управление движением низкоорбитальной космической тросовой системы. Вестник Московского авиационного института, 2018, т. 25, № 1, с. 84–91. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=89856
[8] Кульков В.М., Фирсюк С.О., Юров А.М., Тузиков С.А., Егоров Ю.Г, Юн Сон Ук. Принципы построения и области применения малых космических аппаратов на базе унифицированных космических платформ. Космические аппараты и технологии, 2022, т. 6, № 2 (40), с. 133–143. DOI: 10.26732/j.st.2022.2.08
[9] Акимов А., Гриценко А., Степанов А., Чазов В. Особенности построения и эксплуатации орбитальных группировок систем спутниковой связи. Спутниковая связь и вещание, 2016, с. 72–87.
[10] Кульков В.М. Анализ проектных параметров и исследование режимов управления орбитальным движением электродинамической тросовой системы. Вестник Московского авиационного института, 2011, т. 18, № 2, с. 41–46. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=26075
[11] ГОСТ 2172–80. Канаты стальные авиационные. Технические условия. Москва, Стандартинформ, 1982, 4 с.
[12] Волошенюк О.Л., Пироженко А.В., Храмов Д.А Космические тросовые системы — перспективное направление космической техники и технологии. Космическая наука и технология, 2011, т. 17, № 2, с. 32–34.
[13] Заболотнов Ю.М., Ледкова Т.А. Моделирование и анализ движения космической тросовой системы на окололунной орбите. Сб. тр. по мат. VI Междунар. конф. и молодежной школы, г. Самара, 26–29 мая 2020 г. В 4 т. Самара, Изд-во Самар. ун-та, 2020. Т. 3. Математическое моделирование физико-технических процессов и систем, с. 565–573.
[14] ГОСТ 3241–91. Канаты стальные. Технические условия. Москва, Изд-во стандартов, 1992, 18 с.
[15] Ismail N.A., Cartmell M.P. Three dimensional dynamics of a flexible Motorised Momentum Exchange Tether. Acta Astronautica, 2016, vol. 120, pp. 87–102. DOI: 10.1016/j.actaastro.2015.12.001
[16] Иванов В.А., Ручинская Е.В., Ручинский В.С. Математическое моделирование транспортных операций в космосе с использованием тросовых систем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2010, № 3 (80), c. 119–123.
[17] Кульков В.М., Егоров Ю.Г., Тузиков С.А. Исследование конфигурации и формирование проектного облика развернутой электродинамической тросовой системы в составе орбитальных космических аппаратов. Известия Российской академии наук. Энергетика, 2018, № 3, c. 119–130. DOI: 10.7868/S0002331018030123
[18] Иванов В.А., Купреев С.А., Ручинский В.С. Анализ возможности реализации орбитальной тросовой системой функции атмосферного тормозного устройства. Инженерный журнал: наука и инновации, 2018, вып. 5 (77). DOI: 10.18698/2308-6033-2018-5-1764
[19] Лаптев Е.В. Метод учета характеристик троса при моделировании движения орбитальной тросовой системы. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева (национального исследовательского университета), 2010, № 2 (22), c. 34–38.
[20] Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Анализ динамики формирования тросовой группировки из трех наноспутников с учетом их движения вокруг центров масс. Прикладная математика и механика, 2021, т. 85, № 1, с. 21–43. DOI: 10.31857/S0032823521010082
[21] Орлов А.Л., Лобачев В.И. Основные проблемы управления тросовой системой в космосе. Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник, 2012, № 6, с. 9–13.