Узел крепления элементов конструкции космического аппарата

Полезная модель относится к космической отрасли и предназначена для установки элементов конструкции космического аппарата (КА) к силовой сетчатой конструкции (ССК) из полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Из существующего уровня техники известны устройство и способ асимметричного скрепления накладками деталей, изготовленных из углерода и металла (патент RU № 2352497 С1), в котором накладка и контрнакладка обеспечивают прочное скрепление конструктивных элементов, размещаемых между накладкой и контрнакладкой, при этом контрнакладка имеет меньшее, чем накладка количество точек крепления. Недостатками известной конструкции являются:
- низкая степень технологичности;
- низкая надежность работы крепежа;
- крепление конструктивных элементов возможно исключительно на плоских поверхностях.
Также известен узел закрепления оборудования к силовой сетчатой конструкции из полимерных композиционных материалов (патент RU № 2535780 С2), в котором узел закрепления оборудования состоит из крепежной и опорной накладок, скрепленных с элементами ССК. Накладки выполнены с углом наклона направляющих граней, совпадающим с углом наклона спиральных элементов ССК. Опорная накладка упирается в перекрестие элементов ССК и служит для крепления крепежной накладки, которая, в свою очередь, создает плоскость и точку фиксации для установки оборудования. Недостатками известной конструкции являются:
- ограничение установки узла закрепления только на два спиральных и один кольцевой элемент ССК;
- механическая обработка узла закрепления может выполняться только радиально;
- низкая надежность работы крепежа;
- низкая надежность работы узла для нагруженных элементов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по назначению и совокупности существенных признаков является узел крепления элементов конструкции космического аппарата (патент RU №190988 U1), который состоит из соединенных крепежной и опорной накладок и установленных симметрично с двух сторон на элементах ССК, при этом крепежная накладка выполнена с плоскостью и точкой фиксации элементов конструкции КА. На сопрягаемых поверхностях крепежной и опорной накладок выполнены проточки с геометрическими параметрами элементов ССК в местах установки, кроме того, на крепежной накладке расположена бобышка с фасками и посадочным отверстием, образующими плоскость и точку фиксации элементов конструкции КА. Данное техническое решение принято за прототип полезной модели.
Недостатками известной конструкции являются:
- ограничение установки узла закрепления только в ССК с кольцевыми и продольными элементами;
- организация только одной точки крепления;
- механическая обработка узла закрепления не может быть выполнена перпендикулярно или под углом к поверхности торцевых шпангоутов;
- невозможность выполнения посадочного отверстия точки фиксации с угловым смещением; перпендикулярно нормали к СКК или перпендикулярно плоскости установки элементов конструкции и оборудования КА.
Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: узел установки элементов конструкции космического аппарата, состоящий из соединенных опорной и крепежной накладок, установленных симметрично с двух сторон на элементах силовой сетчатой конструкции, соединенных между собой крепежными элементами, при этом крепежная накладка имеет бобышку с гладким посадочным отверстием, с плоскостью и точка фиксации элементов конструкции КА; на сопрягаемых поверхностях крепежной и опорной накладок выполнены проточки с геометрическими параметрами элементов ССК в местах установки.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является совершенствование конструкции узла крепления в части расширения функциональных возможностей и снижения массы конструкции.
Поставленная задача решается тем, что узел установки элементов конструкции КА состоит из соединенных между собой опорной и крепежной накладок, установленных симметрично с двух сторон на спиральные элементы ССК, при этом накрепежной накладке имеется бобышка, выполненная в форме призмы или цилиндра, обеспечивающая плоскость и пару точек установки элементов конструкции КА. При этом                        пара точек крепления элементов конструкции КА может быть выполнена как с угловым, так и с линейным смещением; как симметрично, так и с асимметричным смещением относительно оси симметрии угла пересечения спиральных элементов СКК; как перпендикулярно нормали к СКК, так и перпендикулярно плоскости установки элементов конструкции и оборудования КА. Плоскость установки элементов конструкции КА (поверхность Ж) может быть механически обработана радиально или перпендикулярно нормали к СКК 4; перпендикулярно или под углом к поверхности торцевых шпангоутов СКК. С внутренних сторон опорной и крепежной накладок могут иметься дополнительные глухие или сквозные отверстия различной геометрии, выполненные с целью минимизации массы узла установки и образующие дополнительные ребра жесткости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, показанными на фиг. 1–18:
- фиг. 1 – общий вид ССК с узлом установки элементов конструкции КА с парным расположением точек крепления;
- фиг. 2 – 11, 13, 16 – варианты установки узла;
- фиг. 12 – общий вид выполненных дополнительных отверстий на внутренней поверхности накладок;
- фиг. 14 – сеч. А-А, показанное на фиг. 13;
- фиг. 15 – сеч. Б-Б, показанное на фиг. 13;
- фиг. 17 – сеч. В-В, показанное на фиг. 16;
- фиг. 18 – сеч. Г-Г, показанное на фиг. 16.
Узел установки элементов конструкции и оборудования КА представляет собой крепежную 1 и опорную накладку 2, а также крепежные элементы 3, соединяющие накладки 1,2 между собой. Крепежная 1 и опорная 2 накладки выполнены в виде пластин, которые крепятся симметрично с двух сторон к элементам ССК 4 и имеют форму с одинаковым контуром. На сопрягаемых внутренних поверхностях крепежной накладки 1 и опорной накладки 2 имеются проточки (на фигурах не показано), геометрические параметры которых повторяют геометрические параметры элементов ССК 4, что обеспечивает позиционирование и фиксацию.
В крепежной накладке 1 на внешней стороне выполнены гладкие отверстия, а в опорной накладке 2 на внутренней стороне – резьбовые отверстия, необходимые для закрепления крепежной накладки 1 с опорной накладкой 2 на ССК 4 при помощи крепежных элементов 3, обеспечивая однозначное место в пространстве.
,
Также на внутренних сторонах опорной 1 и крепежной 2 накладок могут быть выполнены дополнительные глухие или сквозные отверстия выполненные с целью минимизации массы узла установки (фиг. 12).
.
Крепежная накладка 1 на внешней стороне имеет бобышку 5, выполненную в форме призмы В бобышке 5 выполнена пара гладких отверстий, обеспечивающая точки установки элементов конструкции КА. Отверстия пары точек установки могут быть выполнены как с угловым, так и с линейным смещением относительно оси симметрии угла пересечения спиральных элементов СКК 4. Кроме того, отверстия точек установки могут быть выполнены как симметрично, так и с асимметричным смещением относительно оси симметрии угла пересечения спиральных элементов СКК 4. Отверстия пары точек установки могут быть выполнены как перпендикулярно нормали к СКК 4, так и перпендикулярно плоскости установки элементов конструкции и оборудования КА (поверхности Ж) (фиг. 15, 18). Плоскость установки элементов конструкции КА (поверхность Ж) может быть механически обработана радиально или перпендикулярно нормали к СКК 4; перпендикулярно или под углом к поверхности торцевых шпангоутов СКК 4 (фиг. 15, 18).
По направляющим гладким отверстиям крепежной накладки 1 выполнены соосные резьбовые отверстия в опорной накладке 2. На внутренние поверхности накладок 1, 2, крепежные элементы 3 и на элементы ССК 4 в местах контакта наносится клей, обеспечивающий устранение зазоров и дополнительную фиксацию.
Также возможен вариант исполнения, предусматривающий выполнение на крепежной накладке 1 пары бобышек 5, обеспечивающих выполнение пары точек установки элементов конструкции (фиг. 11).
Узел установки элементов конструкции и оборудования КА обладает универсальной формой, что допускает его установку на элементах ССК 4 различными способами, представленными на фиг. 2 – 11, 13, 16, с возможностью установки, как с опорой, так и без опоры на кольцевые и продольные элементы ССК 4 любой конфигурации.
Крепежная накладка 1 устанавливается с упором внутренней поверхности по внешнему радиусу R1 ССК 4, опорная накладка 2 устанавливается с упором внутренней поверхности по внутреннему R2 (фиг. 15), так, что бобышки 5 располагаются с внешней стороны ССК 4. Если элементы конструкции КА необходимо установить с внутренней стороны ССК 4, то крепежная накладка 1 устанавливается с упором внутренней поверхности по внутреннему радиусу R2 ССК 4, а опорная накладка 2, соответственно, с упором внутренней поверхности по внешнему R1 (фиг. 18), а бобышки 5 располагаются с внутренней стороны ССК 4.
Техническими результатами заявляемой полезной модели являются расширение функциональных возможностей и снижение массы конструкции. Данные технические результаты достигаются за счет:
- возможности размещения различными способами на ССК любой конфигурации;
- возможности организации пары точек крепления, выполненных с угловым или линейным смещением относительно оси симметрии угла пересечения спиральных элементов СКК;
- возможности организации пары точек крепления элементов конструкции симметрично или с асимметричным смещением относительно оси симметрии угла пересечения спиральных элементов СКК;
- возможности выполнения отверстий пары точек крепления как перпендикулярно нормали к СКК, так и перпендикулярно плоскости фиксации элементов конструкции и оборудования КА;
- возможности механической обработки узла установки элементов конструкции КА радиально или перпендикулярно нормали к СКК, или перпендикулярно поверхности торцевых шпангоутов;
- установки одного узла установки, вместо двух, для организации пары точек крепления элементов конструкции КА и выполнения дополнительных отверстий на внутренних сторонах накладок.