Структурная эвалюцыя касмічнага карабля TeamIndus, які прызямліцца на Месяц

Як развівалася канструкцыя пасадкі для цэласнасці і трываласці канструкцыі

Касмічны карабель TeamIndus ажыццяўляе мяккую пасадку на Месяц у 2020 годзе. Адсутнасць атмасферы на Месяцы робіць немагчымым тармажэнне касмічных апаратаў, выкарыстоўваючы альбо паветраны супраціў, альбо парашуты. Каб супрацьстаяць сілам удару пры націсканні на паверхню Месяца, мы распрацавалі канструкцыю, якая адрозніваецца лёгкай і канструктыўнай трываласцю.

У першай канструкцыі нашага пагрузчыка выкарыстоўваецца алюмініевая стойка, часта выкарыстоўваецца кампанент у аўтамабільных і авіяцыйных канструкцыях. Структуры на аснове стойкі служаць для процідзеяння падоўжнаму (у даўжыню) сціску, жаданага якасці для мяккага прызямлення на Месяц, дзе сілы ўздзеяння могуць быць высокімі. Вось як выглядаў ландшафт.

Першая канструкцыя касмічнага карабля з асноўнымі кампанентамі.

Асноўная і верхняя палубы, вертыкальныя панэлі, якія злучаюць іх, цэнтральны цыліндр і пасадачны механізм + падножка для ног выкарыстоўваюць канструкцыю на аснове стойкі, як паказана вышэй. Першая ножка пасадачнай шасі мела ўнутры алюмініевую пену для паглынання ўдарных сіл пры пасадцы.

Алюмініевая пена выкарыстоўваецца ў шасі.

Але была праблема. Алюмініевая пена была недастаткова эфектыўнай для паглынання ўдарных сіл.

Матэрыял паглынання шасі

Пасля ацэнкі іншых матэрыялаў каманда змяніла алюмініевую пену на сотавую структуру на аснове алюмінія, якую можна сціснуць. Называецца "дробленым сотам", паколькі ён можа здушваць падоўжна і паглынаць сілы ўздзеяння пры пасадцы лепш, чым алюмініевая пена. Пасля дроблення структура сціскае пласт за пластом, каб запоўніць прабелы.

1: Раскрышымая структура сотаў у пасадцы дазваляе касмічным апаратам лепш паглынаць сілы ўздзеяння пры пасадцы. 2: структура сотавага выгляду зверху перад ударам (злева) і раздушана пасля ўдару (справа).

Нягледзячы на ​​тое, што структура сотаў лёгка сціскаецца, утвараючы бакавыя пласты, кожны асобны ліст у структуры мае вялікую калянасць у даўжыню. Гэта прывяло да двух значных поспехаў у плане касмічнай місіі, дзе лічыцца кожны грам.

  1. Больш эфектыўнае паглынанне ўдарных сіл азначала, што вышыня шасі павінна быць зніжана, што дазваляе зэканоміць больш выдаткаў.
  2. Струйная структура сотавых лягчэй, чым алюмініевая пена, таму што мае полую структуру.

Палубныя палубы

Палубы не раздушваюцца пры прызямленні, бо ім трэба раўнамерна размяркоўваць сілы ўздзеяння пры пасадцы. Каб паменшыць масу каркаса пры захаванні калянасці, алюмініевую стойку замянілі на сотавую канструкцыю, заціснутую паміж двума тонкімі алюмініевымі лістамі. Нават стройны алюмініева-сотавы сэндвіч можа з лёгкасцю набраць вагу некалькіх людзей, якія стаяць на ім.

1: структура сотавага выгляду зверху. 2: Алюмініева-сотавы сэндвіч, які выкарыстоўваецца на палубах.

Структурная калянасць асноўнай і верхняй палубы была палепшана ў некалькі разоў пры выкарыстанні матэрыялу ~ 85 разоў менш. Асноўная калода была зроблена большай, што дазваляе нам знізіць нахіл ног у адносінах да палубе. Гэта азначае, што большая частка сіл удару можа быць паглынута па даўжыні сотавай ціскам у шасі.

Так выглядаў касмічны апарат пасля гэтых змяненняў.

Касмічны карабель з пасадкай на пасадцы сотавага абсталявання і соты.

Гэты дызайн касмічных апаратаў атрымаў выйгрышны прыз GLXP у 1 мільён долараў, каб прадэманстраваць нашы магчымасці пасадкі на Месяц.

Структура касмічнага карабля таксама адыгрывае важную ролю. Лёгкая і эфектыўная канструкцыя касмічнага карабля дазваляе ажыццяўляць вялікую карысную нагрузку да Месяца. Акрамя вышэйзгаданых зменаў, былі ўнесены ўдакладненні, якія робяць касмічны карабель больш лёгкім. Вугляродныя валакна замянілі алюмініевыя стойкі ў больш месцах, як сонечная панэль і апоры.

Пасадка

Прагрэс у распрацоўцы не спыняецца на дасягнутым. Пасадка на Месяц - складаная справа, бо складана прадбачыць, якім выглядам мясцовасці касмічны карабель можа прызямліцца.

Касмічны апарат можа прызямліцца на няроўнай паверхні або на нахільнай раўніне. Такім чынам, падножка шасі павінна падладжвацца пад мясцовасць пад ёй. Вось чаму ў нашага касмічнага карабля былі падушачкі для ног, якія могуць мяняць сваю арыентацыю ў залежнасці ад кута, які ён трапляе ў паверхню.

Накатнік для пасадкі шасі можа мяняць кут у залежнасці ад мясцовасці пад ім.

З таго часу структура плоскай падножкі была зменена на паўсферычную і дазволіла рухацца па ўсіх восях. Падушачкі для ног сталі лягчэйшымі, замяніўшы алюміній на вугляроднае валакно.

Пасля пасадкі касмічны апарат будзе мець вертыкальную і гарызантальную хуткасці. У той час як уздзеянне з-за вертыкальнай хуткасці паклапацілася нашай канструкцыяй, некаторыя гарызантальныя хуткасці ўсё яшчэ застаюцца, сілы якіх трэба паглынаць. Калі ён не паглынаецца, арыентацыя касмічнага карабля не можа быць гарантавана на сонцаахоўныя элементы для працы сонечных батарэй.

Рашэнне? Зрабіце дапаможныя ножкі пасадачнай шашы таксама выкарыстанне раздушэння сотавых. Гэта дазволіць паглынуць сілы ўздоўж кампаненты гарызантальнай хуткасці і не дапусціць павароту касмічнага апарата пасля падзення.

Наша канчатковая пасадачная прылада з руйнаванай сотавай структурай як у першаснай, так і ў другаснай ножках для паглынання максімальных сіл удару падчас пасадкі.

Выснова

Такім чынам, наш дэсант здольны бяспечна прызямляцца на самых разнастайных мясцовасцях у месяцовай пасадцы дзякуючы неверагоднай канфігурацыі шасі. Такім чынам, структура касмічнага карабля забяспечвае бяспеку падсістэм і карыснай нагрузкі падчас пасадкі.

Структурная эвалюцыя касмічнага карабля TeamIndus.