About the Possibility of Creating Large-Scale Structures in the Open Space Conditions

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17072/1993-0550-2023-3-64-75

Keywords:

large-sized space structures, prepregs, hot curing

Abstract

The paper gives a brief overview of the history of the development of inflatable space structures. Further development should be the use of inflatable shells that harden in space. The possibility of using this technology in the framework of the use of simple tasks is considered in the article. On the example of thick-walled spherical and cylindrical shells, using Lame's analytical solutions, it is shown that the thickness of the shell can be thin. The thin shell design is much easier to inflate. No high pressure is required for this. Using the classical heat conduction equation, the temperature distribution inside a cylindrical shell is determined. When setting the boundary conditions, the flux of rays incident both from the side of the Sun and from the side of the Earth was taken into account. The radiation on the surface of the cylinder was calculated according to the Stefan-Boltzmann law. It has been established that a temperature occurs in the shell, the maximum value of which is in the range from 150 to 200 degrees Celsius. Prepreg casings require the use of a high temperature resin suitable for hot curing.

References

Kondyurin A.V. Building the shells of large space stations by the polymerisation of epoxy composites in open space // International Polymer Science and Technology. 1998. Vol. 25, № 4. P. 78–80.

Xu Y., Fuling G. Structure design and mechanical measurement of inflatable antenna // Acta Astronautica. Elsevier. 2012. Vol. 76. P. 13–25.

Pestrenin V.M., Pestrenina I.V., Rusakov S.V., Kondyurin A.V. Curing of large prepreg shell in solar synchronous Low Earth Orbit: Precession flight regimes // Acta astronavtica. 2018. Vol. 151. P. 342–347. DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.06.029.

Пестренин В.М., Пестренина И.В., Русаков С.В., Гилев В.Г., Бузмакова Г.В. Использование упругих шарниров для упаковки и развертывания оболочечных конструкции // Материалы XXI Междунар. конф. по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2019), Алушта. М.: Изд-во МАИ, 2019. С. 328–330.

Garishin O.K., Svistkov A.L., Belyaev A.Yu., Gilev V.G. On the Possibility of Using Epoxy Prepregs for Carcass-Inflatable Nanosatellite Antennas // Materials Science Forum. 2018. Vol. 938. P. 156–163.

Babuscia A., Corbin B., Knapp M., Jensen-Clem R., Loo M.V., Seager S. Inflatable antenna for cubesats: Motivation for development and antenna design // Acta Astronautica. 2013. Vol. 91. P. 322–332. doi:10.1016/j.actaastro.2013.06.005.

Kondyurin A., Lauke B., Richter E. Polymerization Process of Epoxy Matrix Composites under Simulated Free Space Conditions // High Performance Polymers. 2004. Vol. 16. P. 163–175.

Kondyurin A.V., Lauke B., Vogel R., Nechitailo G. Kinetics of photocuring of matrix of composite material under simulated conditions of free space // Plasticheskiemassi. 2007. Vol. 11. P. 50–55.

Кондюрин А.В., Нечитайло Г.С. Композиционный материал для надувных конструкций, фотополимеризующийся в условиях орбитального космического полета // Космонавтика и ракетостроение. 2009. Т. 3(56). С. 182–190.

Kondyurin A.V., Bilek M. M. M., Kondyurina I.V., Vogel R., de Groh K.K. First Stratospheric Flight of Preimpregnated Uncured Epoxy Matrix // Journal of Spacecraft and Rockets. 2016. Vol. 53. № 6. P. 1019–1027.

Беляев А.Ю., Свистков А.Л. Моделирование отверждаемых цилиндрических элементов надувной антенны наноспутника // Вестник Пермского университета. Физика. 2017. № 438. С. 5–10. DOI: 10.17072/1994-3598-2017-4-5-10.

Пестренин В.М., Пестренина И.В., Русаков С.В., Кондюрин А.В. Развертывание крупногабаритных оболочечных конструкций внутренним давлением // Механика композитных материалов. 2015. Т. 51, № 5. С. 889–898.

Гилев В.Г., Русаков С.В., Пестренин В.М., Пестренина И.В. Оценка жесткости развертываемой внутренним давлением цилиндрической композитной оболочки на начальном этапе полимеризации связующего // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2018. № 1. С. 93–99.

Demin A.A., Kondyurin A.V., Terpugov V.N. Computer and stratospheric flight simulation of space experiment on curing of epoxy composite // Materials physics and mechanics. 2016. Vol. 26, № 1. P. 73–76. https://mpm.spbstu.ru/article/2016.46.18/.

Наймушин А.П., Пестренин В.М., Пестренина И.В. Исследование прогрева крупногабаритной оболочечной конструкции на околоземной орбите под действием солнечного излучения // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. 2013. Вып. 4(23). С. 51–54.

Свистков А.Л., Елисеева А.Ю., Кондюрин А.В. Математическая модель реакции отверждения ЭД-20 с отвердителем ТЭАТ-1 // Вестник Пермского университета. Физика. 2019. № 1. С. 9–16.

Водовозов Г.А., Мараховский К.М., Костромина Н.В., Осипчик В.С., Аристов В.М., Кравченко Т.П. Разработка эпокси–каучуковых связующих для создания армированных композиционных материалов // Пластические массы. 2017. № 5–6. С. 9–13.

Елисеева А.Ю., Свистков А.Л., Кондюрин А.В. Математическая модель реакции горячего отверждения препрега // Вестник Пермского университета. Физика. 2017. № 4(38). С. 19–25. https://doi.org/-10.17072/1994–3598–2017–4–19–25.

Евлампиева С.Е., Беляев А.Ю., Мальцев М.С., Свистков А.Л. Анализ температурного режима отверждаемых надувных элементов антенн наноспутников // Механика композиционных материалов и конструкций. 2017. Т. 23. С. 459–469 .

Елисеева А.Ю., Комар Л.А., Кондюрин А.В. Вычиcлительное моделирование отверждения каркаса надувной антенны спутника на околоземной орбите // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. Т.13, № 4. С. 414-423. DOI: https://doi.org/10.7242/1999-691/2020.13.4.32

Published

2023-10-06

How to Cite

Pomorceva Т. Н., & Komar Л. А. (2023). About the Possibility of Creating Large-Scale Structures in the Open Space Conditions. BULLETIN OF PERM UNIVERSITY. MATHEMATICS. MECHANICS. COMPUTER SCIENCE, (3 (62), 64–75. https://doi.org/10.17072/1993-0550-2023-3-64-75