Рассмотрены области применения и преимущества малых космических тросовых систем. Проанализированы особенности динамики и определены основные проблемы исследований в связи с проблемами нелинейной динамики. Рассмотрены основные закономерности эволюции ротационного движения КТС при воздействии внутренних и внешних возмущений: определено влияние существенно нелинейных внутренних колебаний на динамику систем; установлены закономерности воздействия диссипативных сил аэродинамического сопротивления и внутреннего трения в материале нити. Проанализирована взаимосвязь орбитального и относительного движений и предложены алгоритмы управления ими за счет внутренних сил периодическим изменением расстояния между телами.

Запропоновано методику побудови рівнянь збуреного кеплерового руху. Показано можливості застосування методики та нові форми рівнянь для випадків руху супутників на круговій або близькій до кругової орбіті і руху супутників на сусідніх орбітах.

На системі двох матеріальних точок, з'єднаних невагомою пружнодисипативною ниткою, як найпростішій моделі пружнов'язкої системи, досліджуються закономірності еволюції обертального руху в гравітаційному полі сил. Аналіз закономірностей руху системи на кеплеровій орбіті показав, що дисипація енергії в матеріалі нитки призводить до фізично ясної тенденції в еволюції параметрів відносного руху: система прагне до положення, що мінімізує зменшення енергії відносного руху. Аналіз поступально-обертального руху системи показав, що загальна картина дії дисипативних сил на рух системи складається з їхнього прагнення зменшити втрату енергії (збільшити її приймання) для кожного з рухів - обертального та відносного. Дію дисипативних сил направлено на збільшення ексцентриситету орбіти та перевод обертання системи в пряме.

Предложена схема гравитационной стабилизации космической тросовой системы (КТС) с использованием шарнирного соединения. Рассмотрены возможности использования данной схемы для гравитационной стабилизации низкоорбитальных спутников. На основании классических теорем механики выведены уравнения движения, имеющие компактную форму и позволяющие построить эффективные алгоритмы расчета динамики. Приведены сравнительные расчеты движения КТС и КТС с шарниром.

Проаналізовано стан проблеми детермінованого хаосу в динаміці космічних тросових систем. Сформульовано модельну задачу для дослідження сутності стохастичних режимів руху під час коливань мас за внутрішніми степенями вільності. Розглянуто ряд підходів математичного аналізу явища та зроблено припущення про неможливість визначення сутності явища традиційними для механіків математичними методами.

Розглянуто явище детермінованого хаосу в динаміці космічних тросових систем. Дослідження проведено за допомогою числового інтегрування рівнянь модельної задачі - рівнянь руху орбітального маятника з періодично змінною довжиною штанги. Оцінено зміни енергії коливань маятника та проведено якісний аналіз окремих траєкторій та їх сімейств. Побудовано механічний образ хаотичних режимів руху, за допомогою якого здійснено аналіз сутності явища.

Освещены проблемы динамики интенсивно развивающейся в настоящее время области космонавтики - космических тросовых систем. Рассмотрены особенности практического использования вращающихся тросовых систем. Проанализировано влияние существенно нелинейных колебаний тел по внутренним степеням свободы на динамику систем в центральном поле сил. Акцентировано внимание на эволюции протяженных систем на околоземных орбитах, проблемах стохастизации и синхронизации движений, а также проблемах перераспределения энергии в резонансных режимах движения. Предложены методики исследования существенно нелинейных режимов движения и описаны общие закономерности нелинейных движений систем тел в ньютоновском поле сил; математические модели и методики проведения экспериментальных исследований.

Проанализированы собственные частоты колебаний космической тросовой системы со сферическим шарниром. Установлены зависимости собственных частот системы от ее параметров в плоском случае, что позволяет не только предсказывать поведение системы в различных ситуациях, но и, в случае необходимости, целенаправленно изменять саму схему рассматриваемой системы.

Представлены методические подходы к построению математических моделей сложных механических систем. Описаны модели и результаты исследования на их базе свободного и управляемого движения типовых объектов изучаемого класса.

Рассмотрено движение на околоземной орбите космической тросовой системы, стабилизированной вращением. Предположено, что система имеет линейную структуру и масса концевых тел составляет основную часть массы системы. Разработана общая математическая модель динамики космической тросовой системы как системы упруго связанных твердых тел. Предложены формулы пересчета кинематических параметров, обеспечивающие физическую ясность результатов расчетов. На тестовых примерах подтверждена работоспособность математической модели.

Індекс рубрикатора НБУВ: О62-04-01с

Рубрики:

Космічні літальні апарати

Шифр НБУВ: Ж72292 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто явище детермінованого хаосу в динаміці космічних тросових систем. Дослідження проведено за допомогою числового інтегрування рівнянь модельної задачі - рівнянь руху орбітального маятника з періодично змінною довжиною штанги. Дисипативні сили змодельовано як сили в'язкого тертя з зовнішнім середовищем. Показано можливість випадкової синхронізації рухів та існування дивних атракторів. Побудовано механічні образи хаотичних рухів під дією дисипативних сил. Проаналізовано явище детермінованого хаосу з точки зору історії розвитку та проблем класичної механіки.

Рассмотрена динамика спутника с тросовой системой гравитационной стабилизации в окрестности резонанса между колебаниями спутника и маятниковыми колебаниями системы в целом. Определена максимальная степень устойчивости системы и исследовано влияние изменения параметров на динамику системы в окрестности резонанса. Проведен анализ преимуществ практического использования рассматриваемого резонанса для стабилизации движения спутника.

Рассмотрена задача о движении космической тросовой системы двух тел, стабилизированной вращением, с учетом собственной динамики привязных тел. Для рассматриваемого класса систем получены аналитические выражения, позволяющие оценивать некоторые характеристики динамики системы. На основании исследований динамики сделаны выводы о скорости затухания переходных процессов и необходимости введения в систему дополнительных демпфирующих устройств.

Досліджено особливості рівноважних станів електродинамічної зв'язки двох тіл малої маси на орбіті, близької до полярної. Просліджено зміну протягом доби таких характерних параметрів як натяг зв'язки, радіус її кривизни, кут відхилення від площини орбіти, індукційована електродинамічна зв'язка та інші. Розглянуто питання про тривалість існування зв'язки на навколоземній круговій орбіті.

Построены упрощенные аналитические выражения аэродинамического момента, действующего на космический аппарат с гравитационной системой ориентации. Полученные выражения имеют простую форму и пригодны для качественных исследований динамики и предпроектного расчета углового движения аппаратов. Оценена точность полученных выражений.

Розглянуто зміни щільності атмосфери, що виникають під час руху космічних апаратів по майже колових орбітах навколо Землі (діапазон висот 550 - 750 км). Розглянуто тільки короткоперіодичні зміни щільності атмосфери з частотами, близькими до частоти орбітального руху. Вважається, що причинами виникнення таких змін щільності є: добовий ефект здуття атмосфери на сонячному боці Землі; зміна висоти орбіти як наслідок нецентральності гравітаційного поля Землі; зміна висоти орбіти через її еліптичність.

Проаналізовано модель взаємодії електродинамічної космічної тросової системи з іоносферою та магнітосферою Землі. Розглянуто особливості розв'язання рівнянь моделі і їх залежність від граничних умов на кінцях троса. Обговорено питання моделювання впливу додаткових контакторів на вольтамперні характеристики електродинамічної космічної тросової системи. Розглянуто завдання подальших досліджень.

Рассмотрено влияние аэродинамического момента на колебания космического аппарата (КА) в режиме гравитационной стабилизации. Исследования проведены с учетом изменений плотности атмосферы при орбитальном движении КА и зависимости коэффициента аэродинамического момента от ориентации КА. Построено аналитическое решение уравнения малых колебаний КА и показано, что переменность аэродинамического момента может оказывать существенное влияние на точность стабилизации КА.

На основании анализа модели взаимодействия электродинамической космической тросовой системы с ионосферной плазмой и магнитосферой Земли проанализированы актуальные задачи экспериментальных исследований и определены задачи исследований по подготовке натурного эксперимента.