СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ЧИСТОТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF KEEPING SPACECRAFT CLEAN IN TRANSPORTATION AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к способам поддержания чистоты изделий различного назначения и может быть использовано для поддержания чистоты изделий ракетно-космической техники, а именно космических аппаратов при их транспортировке.
Известен способ поддержания чистоты створок крупногабаритного головного обтекателя с гаргротами, выступающими за мидель ракеты-носителя, при транспортировке, заключающийся в том, что погрузку на транспортное средство створок крупногабаритного головного обтекателя, закрепленных на специальных подставках, выполняют внутри помещения, транспортировку створок крупногабаритного головного обтекателя проводят в закрытом вагоне с выдвижной рамой, а выгрузку створок крупногабаритного головного обтекателя из вагона выполняют внутри помещения (см., например, Ю.Н.Сеченов «Использование ПО «Полет» объектов интеллектуальной собственности при проведении наземной подготовки изделий ракетно-космической техники», опубликовано в сборнике «Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники», материалы региональной научной конференции, посвященной памяти Главного конструктора ПО «Полет» А.С.Клинышкова, г.Омск, издательство ОмГТУ, 2008 г., стр.109-111).
Недостатком данного способа поддержания чистоты крупногабаритного изделия ракетно-космической техники при транспортировке является необходимость предварительной и весьма трудоемкой очистки внутренней поверхности кузова вагона и выдвижной рамы вагона, что, учитывая негерметичность кузова вагона и наличие смазок в механизмах вагона (смазка в лебедке перемещения выдвижной рамы, смазка опорных катков выдвижной рамы и т.д.), совершенно не гарантирует исключение загрязнения транспортируемого изделия при его перевозке в вагоне.
Известен также способ поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке, заключающийся в том, что перед погрузкой космического аппарата в транспортировочный контейнер сначала очищают наружные поверхности основания и кузова транспортировочного контейнера, затем очищают внутреннюю поверхность основания транспортировочного контейнера, после погрузки космического аппарата в транспортировочный контейнер выполняют сборку транспортировочного контейнера с герметизацией внутриконтейнерного объема за счет размещения по периметру стыка основания и кузова транспортировочного контейнера уплотнительных прокладок, а после перевозки транспортировочного контейнера на место назначения очищают наружные поверхности основания и кузова транспортировочного контейнера (см., например, «Наземная эксплуатация и средства подготовки МКА на космодроме», Коронас-Нуклон. 0000-000 ПЗ.12, дополнение к эскизному проекту, ПО «Полет» - филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», 2009 г., стр.69, 99).
Недостатком данного способа поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке является то, что возможно значительное загрязнение наружной поверхности транспортировочного контейнера (основания, кузова) непосредственно в процессе его перевозки.
При этом объем загрязнения в зависимости от вида транспортного средства и климатических условий будет различным.
При автомобильной транспортировке это - не только степень загрязнения открытого кузова автомобиля, но также и величина загрязнения атмосферного воздуха (пыль, грязь, твердые частицы в отработанных газах двигателей и дымовых шлейфах котельных и т.д.), помноженная на скоростной фактор.
При железнодорожной транспортировке на открытой платформе факторы загрязнения такие же, как и при автомобильной транспортировке, но уровень загрязнения еще больший (дым от дизельных установок локомотивов, пыление сыпучих грузов встречных составов и т.д.). Кроме того, даже вагоны с закрытыми кузовами и выдвижными рамами имеют внутри кузова отнюдь не чистые поверхности (смазка, негерметичность кузова и т.д.).
Для загрузки транспортировочного контейнера в грузовую кабину самолета опять-таки необходимо использовать автомобиль с открытым кузовом и вышеизложенной незащищенностью транспортировочного контейнера от получения загрязнений.
Таким образом, какое бы транспортное средство не использовалось для перевозки транспортировочного контейнера с космическим аппаратом (либо с каким-то другим грузом), загрязнение наружной поверхности транспортировочного контейнера в процессе перевозки гарантировано. В случае же обледенения наружной поверхности транспортировочного контейнера при его последующей разгрузке в теплом помещении (например, в монтажно-испытательном корпусе космодрома) обледенение начнет таять, и грязные стоки не только увеличат степень загрязнения наружной поверхности транспортировочного контейнера, но могут протечь во внутриконтейнерное пространство, что является абсолютно недопустимым.
Все вышеизложенное приводит к тому, что при проведении очистки от загрязнений наружной поверхности транспортировочного контейнера:
- существенно увеличится трудоемкость процесса очистки наружной поверхности транспортировочного контейнера;
- для очистки понадобится специальный инструмент (скребки, щетки и т.д.);
- при очистке наружной поверхности транспортировочного контейнера произойдет существенное загрязнение помещения в зоне разгрузки.
Известен также способ поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке, заключающийся в том, что при перевозке космического аппарата в транспортировочном контейнере посредством оснащения транспортировочного контейнера системой наддува во внутриконтейнерном пространстве создается и поддерживается избыточное давление, препятствующее проникновению во внутриконтейнерное пространство из вне посторонних частиц (см., например, А.И.Антипьев и др. Обеспечение сохранности технических характеристик автоматических космических аппаратов на завершающих этапах их подготовки к натурной эксплуатации.Опубликовано в сборнике научных трудов, посвященных пятидесятилетию создания ОАО «ИСС» имени академика М.Ф.Решетнева «Космические вехи», г.Красноярск, 2009 г., стр.401-402).
Этому способу поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке присущи все недостатки, которыми обладает предыдущий способ поддержания чистоты. Кроме того, способ весьма затратен, так как требуется не только оснащение транспортировочного контейнера системой наддува, но и наличие в составе транспортировочного контейнера специальной энергетической установки для обеспечения функционирования системы наддува внутриконтейнерного пространства. На практике использование такого контейнера оправдано только для транспортировки космических аппаратов, требующих поддержания не только высокой степени чистоты, но и определенного температурного режима, который обеспечивается за счет циркуляции теплого воздуха (одновременно создающего избыточное давление) во внутриконтейнерном пространстве. Большинство же космических аппаратов при транспортировке допускает их перевозку в широком температурном диапазоне (обычно от минус 40 до плюс 40°C), соответствующем климатическим условиям района эксплуатации (транспортировки).
В результате анализа рассмотренных способов поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке в качестве прототипа принят способ поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке по источнику «Наземная эксплуатация и средства подготовки МКА на космодроме», Коронас-Нуклон. 0000-000 П3.12, дополнение к эскизному проекту, ПО «Полет» - филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», 2009 г., стр.69, 99.
Задачей (целью) предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик (уменьшение трудоемкости очистки наружной поверхности транспортировочного контейнера после его доставки на место назначения, исключение необходимости в использовании при очистке специального инструмента, снижение загрязнения помещения в зоне разгрузки) способа поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке и устройства для его осуществления.
Поставленная цель в предлагаемом способе достигается тем, что перед погрузкой транспортировочного контейнера на транспортное средство укрывают транспортировочный контейнер с верхней и боковых сторон его кузова чехольным полотном путем частичного разматывания чехольного полотна n-слойной укладки с барабана и раскрытия слоев чехольного полотна с предшествующей раскрытию слоев чехольного полотна отрезкой размотанной части чехольного полотна, крепят размотанную часть чехольного полотна к наружной поверхности основания транспортировочного контейнера посредством клеющих лент, а перед очисткой наружных поверхностей основания и кузова транспортировочного контейнера на месте назначения открепляют размотанную часть чехольного полотна от наружной поверхности основания транспортировочного контейнера путем демонтажа клеющих лент и снимают размотанную часть чехольного полотна с верхней и боковых сторон кузова транспортировочного контейнера.
Устройство (транспортировочный контейнер) для осуществления предлагаемого способа поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке содержит основание с установленными на нем космическим аппаратом и кузовом. Уплотнительные прокладки размещаются по периметру стыка основания с кузовом. Основание снабжается съемным кронштейном с приемной площадкой. На приемной площадке посредством опорных цапф устанавливается барабан с намотанным на него чехольным полотном, имеющим n-слойную укладку. Ось вращения барабана находится в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси основания. Чехольное полотно, намотанное на барабан, располагается в плане симметрично относительно продольной оси основания. На приемной площадке шарнирно устанавливается защитный кожух с возможностью охвата им барабана с намотанным на него чехольным полотном. Защитный кожух снабжается фиксаторами крепления к приемной площадке. На основании устанавливаются съемные арки, охватывающие в плане космический аппарат. Высота съемных арок превышает высоту космического аппарата, но меньше высоты кузова.
Способ поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке и устройство (транспортировочный контейнер) для его осуществления поясняются на фиг.1-11.
На фиг.1 представлено укрытие транспортировочного контейнера с верхней и одной из боковых сторон кузова чехольным полотном, разматываемым с барабана.
На фиг.2 изображен общий вид зачехленного транспортировочного контейнера при его перевозке.
На фиг.3 показано укрытие космического аппарата чехольным полотном, разматываемым с барабана, при демонтированном (с основания) кузове.
На фиг.4 представлен общий вид зачехленного космического аппарата, перевозимого внутри помещения на основании транспортировочного контейнера, при демонтированном (с основания) кузове.
На фиг.5 изображен вид А согласно фиг.2.
На фиг.6 показан вид Б согласно фиг.4.
На фиг.7 представлено сечение В-В согласно фиг.5.
На фиг.8 изображена схема двухслойной укладки чехольного полотна, намотанного на барабан.
На фиг.9 показана схема трехслойной укладки чехольного полотна, намотанного на барабан.
На фиг.10 представлена объемная модель зачехленного транспортировочного контейнера при его перевозке.
На фиг.11 изображена объемная модель зачехленного космического аппарата, перевозимого внутри помещения на основании транспортировочного контейнера, при демонтированном (с основания) кузове.
Транспортировочный контейнер для осуществления предлагаемого способа поддержания чистоты космического аппарата 1 (фиг.1) при транспортировке содержит основание 2 с установленными на нем космическим аппаратом 1 и кузовом 3 (фиг.1). Уплотнительные прокладки 4 размещены по периметру стыка основания 2 с кузовом 3. Основание 1 снабжено съемным кронштейном 5 (фиг.1) с приемной площадкой 6. На приемной площадке 6 посредством опорных цапф 7 установлен барабан 8 с намотанным на него чехольным полотном 9. Чехольное полотно 9 имеет n-слойную укладку. Ось вращения барабана 8 находится в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси основания 2. Чехольное полотно 9, намотанное на барабан 8, в плане располагается симметрично относительно продольной оси основания 2 (фиг.5, 6). На приемной площадке 6 посредством шарниров 10 (фиг.1, 5, 6) установлен защитный кожух 11 с возможностью охвата им барабана 8 с намотанным на него чехольным полотном 9. Защитный кожух 11 снабжен фиксаторами 12 (фиг.2, 5) его крепления к приемной площадке 6. На основании 2 установлены съемные арки 13 (фиг.1, 10, 11), охватывающие в плане космический аппарат 1. Высота съемных арок 13 превышает высоту космического аппарата 1, но меньше высоты кузова 3.
Реализация предлагаемого способа предложенным устройством (транспортировочным контейнером) происходит в следующей технологической последовательности:
- на заводе-изготовителе очищают от загрязнений наружные поверхности 14 (фиг.10, 11) и 15 (фиг.1) основания 2 и кузова 3 соответственно;
- очищают от загрязнений внутреннюю поверхность 16 (фиг.3) основания 2;
- космический аппарат 1 устанавливают на основание 2 и закрепляют (элементы крепления условно не показаны);
- кузов 3 устанавливают на основание 2 (при этом наличие съемных арок 13 позволяет исключить контакт кузова 3 с космическим аппаратом 1 и тем самым предотвратить при этом возможность механического повреждения космического аппарата 1) с одновременной герметизацией внутриконтейнерного объема (за счет размещения по периметру стыка основания 2 и кузова 3 уплотнительных прокладок 4);
- разматывают чехольное полотно 9 на необходимую длину с опиранием его на верхнюю сторону 17 (фиг.1) кузова 3 и нависанием чехольного полотна 9 на одну из боковых сторон 18 (фиг.5) кузова 3, противоположную относительно расположения барабана 8, и основание 2;
- отрезают размотанную с барабана 8 часть чехольного полотна 9;
- раскрывают (послойно) размотанную с барабана 8 часть чехольного полотна 9 с нависанием его на остальные боковые стороны 18 (фиг.5) кузова 3 и основание 2;
- чехольное полотно 9 (размотанную и отрезанную его часть) крепят к наружной поверхности 14 основания 2 посредством клеющих лент 19 (фиг.2);
- барабан 8 с намотанным на него чехольным полотном 9 закрывают (фиг.2, 7) защитным кожухом 11 (защитный кожух 11 поворачивают на шарнирах 10 и крепят его к приемной площадке 6 посредством фиксаторов 12);
- транспортировочный контейнер грузят на транспортное средство (условно не показано) и перевозят на место назначения (космодром);
- после прибытия космического аппарата 1 на место назначения демонтируют от наружной поверхности 14 основания 2 клеющую ленту 19;
- снимают чехольное полотно 9 с верхней 17 и боковых 18 сторон кузова 3;
- очищают от загрязнений наружные поверхности 14 и 15 основания 2 и кузова 3 соответственно.
Использованные при транспортировке (например, с завода-изготовителя на космодром) отрезанные части чехольного полотна 9 повторному использованию не подлежат.
В случае необходимости обеспечения чистоты космического аппарата при его перемещении на основании 2 (при демонтированном с основания 2 кузове 3) внутри помещения, имеющего «чистые» и «грязные» зоны, выполняют следующие технологические операции:
- укрывают космический аппарат 1 чехольным полотном 9 с опиранием (фиг.4, 11) чехольного полотна 9 на съемные арки 13;
- отрезают размотанную с барабана 8 часть чехольного полотна 9;
- натягивают на съемных арках 13 отрезанную часть чехольного полотна 9 (чтобы исключить провисание и возможность контакта отрезанной части чехольного полотна 9 с космическим аппаратом 1);
- крепят (фиг.4) чехольное полотно 9 (отрезанную его часть) посредством клеющих лент 19 к наружной поверхности 14 основания 2;
- барабан 8 с намотанным на него чехольным полотном 9 закрывают (фиг.6) защитным кожухом 11 (защитный кожух 11 поворачивают на шарнирах 10 и крепят его к приемной площадке 6 посредством фиксаторов 12);
- перемещают космический аппарат на основании 2 в данном (зачехленном) состоянии через «грязную» зону помещения;
- демонтируют от наружной поверхности 14 основания 2 клеющую ленту 19;
- снимают чехольное полотно 9 (отрезанную его часть) со съемных арок 13;
- очищают от загрязнений наружную поверхность 14 основания 2.
Использованные при перемещении через «грязную» зону помещения отрезанные части чехольного полотна 9 также не подлежат повторному использованию.
Следует отметить, что в зависимости от соотношения размеров ширины (поперечный размер) и высоты (вертикальный размер) кузова 3 применяется двух- (фиг.8) или трехслойная (фиг.9) укладка (фасовка) чехольного полотна 9, намотанного на барабан 8.
Двухслойная укладка чехольного полотна 9 (фиг.8) применяется при высоте кузова 3, не превышающей половину ширины кузова 3 (без учета нависания чехольного полотна 9 на основание 2).
Трехслойная укладка чехольного полотна 9 (фиг.9) применяется при высоте кузова 3, превышающей половину ширины кузова 3, но не более ширины кузова 3 (без учета нависания чехольного полотна 9 на основание 2).
При необходимости «излишки» отрезанной части чехольного полотна 9 (с боковых сторон 18 кузова 3), превышающие (суммарную) высоту кузова 3 и основания 2, обрезают или подворачивают по месту для крепления клеющей лентой 19 к основанию 2.
В ряде случаев, для обеспечения возможности подсоединения такелажного и швартовочного оборудования к зачехленному транспортировочному контейнеру, в определенных зонах чехольного полотна 9 (после зачехления) выполняются специальные прорези (условно не показаны). Однако их наличие на установленном чехольном полотне 9 (ввиду их малой протяженности) не приведет к существенному загрязнению наружных поверхностей 14 и 15 основания 2 и кузова 3 соответственно. Кроме того, зоны специальных прорезей могут быть подклеены клеющей лентой.
В качестве чехольного полотна 9 возможно использование различных материалов (антистатическая полиэтиленовая пленка, винилискожа и т.д.).
Учитывая малую стоимость расходуемого материала чехольного полотна 9, использование одноразового чехольного полотна 9 (отрезанной части чехольного полотна 9) экономически оправданно, ввиду значительного уменьшения трудоемкости работ по очистке наружных поверхностей 14 и 15 основания 2 и кузова 3 соответственно (после прибытия транспортировочного контейнера с космическим аппаратом 1 на место назначения).
Установка на основание 2 барабана 8 с намотанным чехольным полотном 9 посредством приемной площадки 6 со съемным кронштейном 5 позволяет при отсутствии необходимости зачехления транспортировочного контейнера проводить (быстрый и нетрудоемкий) демонтаж приемной площадки 6 с барабаном 8.
Для обеспечения удобства зачехления барабан 8 установлен на приемной площадке 6 таким образом, что ось вращения барабана 8 находится в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси основания 2. При этом чехольное полотно 9, намотанное на барабан 8, в плане расположено симметрично относительно продольной оси основания 2.
Выполнение съемных арок 13 с высотой, превышающей высоту космического аппарата 1, но менее высоты кузова 3 позволяет:
- исключить возможность повреждения космического аппарата 1 при установке кузова 3 на основание 2 (фактически съемные арки 13 выполняют роль направляющих при монтаже кузова 3 на основание 2);
- не препятствовать установке кузова 3 на основание 2;
- избежать контакта размотанной и отрезанной части чехольного полотна 9 с космическим аппаратом 1 при укрытии им космического аппарата 1 в случае перемещения основания 2 внутри помещения при демонтированном кузове 3.
С целью уменьшения при транспортировке уровня инерционных и вибрационных нагрузок, действующих на космический аппарат 1, барабан 8 с намотанным чехольным полотном 9 стопорится (элементы стопорения условно не показаны) от вращения на опорных цапфах 7.
Таким образом, предлагаемый способ поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке и устройство для его осуществления (транспортировочный контейнер) имеют существенные отличия и позволяют улучшить эксплуатационные характеристики (уменьшить трудоемкость очистки наружной поверхности транспортировочного контейнера после его доставки на место назначения, исключить необходимость в использовании при очистке специального инструмента, снизить загрязнение помещения в зоне разгрузки) ранее известных способов поддержания чистоты космического аппарата при транспортировке и устройств для их осуществления.