СПОСОБ СБОРКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
SPACECRAFT ASSEMBLING METHOD

Изобретение относится к космической технике, в частности для создания телекоммуникационных космических аппаратов (КА) различного класса, например на базе космических платформ тяжелого класса и среднего класса.
Известен способ сборки КА, представленный в описании патента ЕС №0849166, согласно которому бортовые приборы и оборудование полезной нагрузки устанавливаются и закрепляются непосредственно на силовой конструкции спутника в процессе его сборки. Недостатками указанного способа сборки КА является высокая трудоемкость работ, а также неудобство проведения ремонтов неисправных приборов или их замены на кондиционные, в случае обнаружения неисправности в процессе наземной отработки и испытаний.
Для удобства замены или ремонта вышедших из строя приборов применяют компоновку КА, конструктивно состоящих из двух модулей: модуля полезной нагрузки (МПН) для размещения приборов и оборудования целевой нагрузки и модуля служебных систем (МСС) для размещения приборов и оборудования служебных систем. Известен способ компоновки телекоммуникационных КА, состоящих из двух модулей (патент РФ №2346859), согласно которому МСС размещен в нижней части спутника, а МПН - в верхней его части.
В качестве прототипа выбран способ сборки КА, представленный в описании патента РФ №2346859, согласно которому осуществляют предварительную сборку МСС и МПН раздельно друг от друга, а затем на заключительном этапе сборки КА модули совмещают друг с другом и объединяют в единое целое по электрическим, механическим и тепловым интерфейсам. При этом сборку МСС и МПН осуществляют путем сопряжения охватываемой центральной части конструкции МСС и охватывающей части конструкции МПН, а также совмещением их посадочных поверхностей и размеров и жесткого механического скрепления между собой.
Недостаток указанного способа-прототипа заключается в том, что при сопряжении МСС и МПН на заключительном этапе сборки КА, из-за ошибок исполнения размеров и допусков при автономном изготовлении МПН, совмещения их посадочных поверхностей и размеров может не произойти, вследствие чего механическое скрепление модулей между собой окажется затруднительным. В случае несовмещения посадочных поверхностей и размеров требуется их подгонка «по месту», что может потребовать неоднократного повторения операций по сопряжению МСС и МПН и совмещению их посадочных поверхностей и размеров вплоть до осуществления возможности механического скрепления с заданными параметрами качества, что увеличивает трудоемкость сборочных работ на заключительном этапе.
Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является создание способа сборки КА, обеспечивающего повышение качества и снижение трудоемкости работ на заключительном этапе сборки путем объединения МСС и МПН в единое целое.
Поставленная задача решается за счет того, что сборку КА, состоящего из двух модулей: МПН и МСС, изготавливаемых по отдельности друг от друга и объединяемых в единое целое по электрическим, механическим и гидравлическим интерфейсам на заключительном этапе изготовления КА так, что МСС и МПН объединяют по механическим интерфейсам путем сопряжения охватываемой центральной части конструкции МСС и охватывающей части конструкции МПН, совмещения их посадочных поверхностей и размеров и жесткого механического скрепления между собой, осуществляют так, что сборку МПН производят на технологической оснастке, которая имеет габаритные и присоединительные размеры, эквивалентные охватываемой части конструкции МСС, и оси координат, совпадающие с осями координат КА, с возможностью их разъединения после окончания сборки для осуществления монтажа МПН на МСС КА. Охватывающую часть технологической оснастки сопрягают с охватывающей частью конструкции МПН так, что сопрягаемую часть конструкции МПН изготавливают в виде базовой панели, расположенной в плоскости YOZ, и двух опорных панелей, расположенных в плоскости XOZ, которые жестко соединяют между собой двумя приборными панелями, расположенными в плоскостях XOY. На полученную таким образом жесткую конструкцию устанавливают и закрепляют приборы, оборудование, конструкции и интерфейсы, причем предусмотрен вариант сборки, при котором сопрягаемую часть МПН в плоскости YOZ изготавливают таким образом, что на разновысоком уровне с базовой панелью в плоскости YOZ устанавливают базовую панель верхнего яруса и жестко соединяют их между собой, как минимум, с помощью центральной панели, которую располагают в плоскости XOZ, а опорные панели, базовую панель, базовую панель верхнего яруса и центральную панель жестко соединяют с приборными панелями, при этом приборные панели выполняют с возможностью сопряжения и крепления с МСС и скрепляют с ним на заключительном этапе изготовления КА, а после окончания сборки МПН на технологической оснастке по нижнему поясу приборных панелей устанавливают съемный технологический бандаж, который после скрепления модуля полезной нагрузки с модулем служебных систем демонтируют.
Техническим результатом способа сборки КА является повышение качества и снижение трудоемкости сборочных работ за счет повышения точности позиционирования посадочных поверхностей и размеров МПН, а также за счет оптимизированной и унифицированной последовательности проведения монтажных и сборочных работ.
Предложенное изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 - общая компоновка КА, состоящего из МПН и МСС, на базе платформы среднего класса;
фиг. 2 - схема сопряжения и совмещения МПН и МСС платформы среднего класса;
фиг. 3 - схема монтажа и сборки МПН платформы среднего класса на технологической оснастке;
фиг. 4 - интерфейс базовой панели с опорными панелями и технологической оснасткой;
фиг. 5 - место сопряжения базовой панели с технологической оснасткой (сечение Г-Г, фиг. 4);
фиг. 6 - место крепления базовой панели с технологической оснасткой (сечение Д-Д, фиг. 4);
фиг. 7 - место посадки и крепления базовой панели с опорными панелями (сечение Е-Е, фиг. 4);
фиг. 8 - интерфейс технологической оснастки с опорными и приборными панелями;
фиг. 9 - место крепления технологической оснастки с опорными панелями (сечение Ж-Ж, фиг. 8);
фиг. 10 - место крепления технологической оснастки с опорными панелями (сечение И-И, фиг. 8);
фиг. 11 - общая компоновка КА, состоящего из МПН и МСС, на базе платформы тяжелого класса;
фиг. 12 - место сопряжения и крепления технологической оснастки с приборными панелями (вид К, фиг. 8);
фиг. 13 - схема сопряжения и совмещения МПН и МСС платформы среднего класса со съемным технологическим бандажом.
На фиг. 1 показан КА на базе платформы среднего класса, состоящий из двух модулей: МСС и МПН, которые изготавливаются по отдельности друг от друга и объединяются в единое целое по механическим, электрическим и гидравлическим интерфейсам на заключительном этапе изготовления КА.
Механическую сборку КА производят в соответствии с фиг. 2 путем сопряжения охватываемой центральной части конструкции МСС и охватывающей части конструкции МПН в направлении А, совмещения их посадочных поверхностей и размеров за счет одновременных малых перемещений МПН в направлениях Б и В и жесткого механического скрепления между собой. МПН представляет собой пространственную П-образную конструкцию из трехслойных сотовых панелей. Сотовые панели МПН выполнены в виде сэндвичей, состоящих из алюминиевых или угольных обшивок, сотозаполнителя, конструкционных и приборных закладных. Сборку МПН осуществляют отдельно от МСС на технологической оснастке заблаговременно до начала сборки КА. В качестве технологической оснастки могут быть использованы: жесткостной корсет, габаритный имитатор МСС, универсальное сборочное приспособление и др.
На фиг. 3 показан МПН, смонтированный на технологической оснастке (габаритном имитаторе МСС) 4, которая имеет габаритные и присоединительные размеры, эквивалентные охватываемой части конструкции МСС, и оси координат XYZ, совпадающие с осями координат КА XYZ (фиг. 1). По окончании сборки МПН на технологической оснастке 4 предусмотрена возможность их разъединения для осуществления монтажа МПН и МСС на заключительном этапе сборки КА (фиг. 2).
МПН состоит из базовой панели 1, на которую устанавливают точные приборы, опорных панелей 2 и 3, которые используются как вспомогательные элементы конструкции МПН и приборных панелей 5 и 6, на которые устанавливают приборы полезной нагрузки (приборы полезной нагрузки на фиг. 3 не показаны).
Сборка МПН на технологической оснастке осуществляется последовательно. Вначале совмещают, сопрягают, выставляют в плоскости YOZ и закрепляют на технологической оснастке базовую панель 1. Затем в плоскости XOZ монтируют, совмещая и сопрягая с технологической оснасткой, опорные панели 2 и 3. Базовую панель 1 и опорные панели 2 и 3 сопрягают и скрепляют между собой, после чего опорные панели закрепляют на технологической оснастке, при этом допускается использовать подгонку, а также регулирующие и компенсирующие устройства крепления. Затем базовую панель 1 и опорные панели 2 и 3 жестко соединяют приборными панелями 5 и 6, которые располагают в плоскостях, параллельных координатной плоскости XOY.
На фиг. 4 показана схема сопряжения и крепления базовой панели с технологической оснасткой, эквивалентная схеме сопряжения и крепления с МСС, и с опорными панелями. На фиг. 5 показано сопряжение базовой панелей 1 с технологической оснасткой 4, которое осуществляется с помощью двух направляющих штырей 9, расположенных в сечении Г-Г (фиг. 4). На фиг. 6 показано крепление базовой панели 1 с технологической оснасткой 4, которое производится крепежными элементами 10, расположенными в сечении Д-Д (фиг. 4). Для установки базовой панели 1 в плоскости YOZ крепежные элементы могут включать регулирующие и компенсирующие устройства. На фиг. 7 показано сопряжение и закрепление базовой панели 1 с опорными панелями 2 и 3, которое производится с помощью двух направляющих штырей 11б и крепежных элементов 11а.
На фиг. 8 показаны места расположения крепления технологической оснастки с опорными и приборными панелями, причем на фиг. 9 (сечение Ж-Ж) и 10 (сечение И-И) показано конструктивное исполнение крепления технологической оснастки 4 с опорными панелями 2 (3).
Предложенное изобретение имеет вариантное исполнение для случая использования платформы тяжелого класса, когда необходимо разместить дополнительные приборы полезной нагрузки, что приводит к неизбежному увеличению линейных размеров МПН вдоль оси X. Увеличение линейных размеров МПН осуществляется за счет монтажа и крепления дополнительного верхнего яруса из сотопанелей в соответствие с фиг. 11.
Сборка МПН с увеличенными размерами на технологической оснастке осуществляется последовательно. Вначале совмещают, сопрягают, выставляют в плоскости YOZ и закрепляют на технологической оснастке базовую панель 1 аналогично фиг. 3-6. В плоскости XOZ монтируют, совмещая и сопрягая, базовую панель 1 с технологической оснасткой 4, а затем закрепляют опорные панели 2 и 3 аналогично фиг. 3, 4, 7. Далее на разновысоком уровне с базовой панелью 1 в плоскости YOZ размещают базовую панель верхнего яруса 7 и жестко соединяют их между собой, как минимум, с помощью центральной панели 8, которую располагают в плоскости XOZ (элементы сопряжения и крепления панелей на фиг 11 не показаны, поскольку они аналогичны фиг. 7). В заключение базовую панель 1 и опорные панели 2 и 3, базовую панель верхнего яруса 7 и центральную панель 8 жестко соединяют приборными панелями 5 и 6, которые располагают в плоскостях, параллельных координатной плоскости XOY.
После завершения сборки МПН на технологической оснастке производится закрепление на его панелях приборов, оборудования, конструкций и интерфейсов.
Собранный таким образом МПН поставляется для заключительной сборки КА. Предварительная сборка МПН на технологической оснастке, которая имеет габаритные и присоединительные размеры, эквивалентные охватываемой части конструкции МСС, и оси координат, совпадающие с осями координат КА, с возможностью их разъединения после окончания сборки для осуществления последующего монтажа МПН на МСС в составе КА, позволяет достигнуть решения поставленной задачи изобретения - повышения качества и снижения трудоемкости сборочных работ за счет повышения точности позиционирования посадочных поверхностей и размеров МПН, а также оптимизированной и унифицированной последовательности проведения монтажных и сборочных работ.
Для повышения жесткости КА предложенное изобретение имеет вариантное исполнение, допускающее исполнение приборных панелей 5 (6) с возможностью сопряжения и крепления с МСС, путем скрепления с ним на виде К (фиг. 8) на заключительном этапе изготовления КА, как показано на фиг. 12.
Для повышения жесткости конструкции МПН в процессе транспортирования и хранения между операциями автономной сборки на технологической оснастке и окончательной сборки на МСС после сборки МПН на технологической оснастке по нижнему поясу приборных панелей 5 (6) устанавливают технологический бандаж 14 (фиг. 13), который после скрепления МПН с МСС демонтируют.
Указанный способ сборки успешно опробован при изготовлении КА на базе платформы среднего класса и на базе платформы тяжелого класса и подтвердил достижимость поставленной задачи изобретения.