АДАПТЕР КОНИЧЕСКИЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к космической отрасли, в частности к силовым конструкциям сетчатого типа и может быть использована в космических аппаратах.
Адаптер конический (АК) космического аппарата (КА) - конструктивный силовой элемент, промежуточное звено, соединяющее между собой КА и разгонный блок (РБ), передающее нагрузки между ними.
АК КА, должен иметь заданную несущую способность, обеспечивающую его целостность при внешних воздействиях, а также надежную фиксацию КА с РБ, то есть обладать повышенной жесткостью и прочностью. Другими требованиями, предъявляемыми к АК КА, являются требования по обеспечению оптимальных значений основных параметров:
высокой степени надежности;
высокой степени унификации;
высокой степени технологичности;
размеростабильности;
низкой себестоимости.
Из существующего уровня техники известны конструкции адаптеров, представленные в ряде описаний патентов на изобретения РФ:
Патент №2483927 «Адаптер в виде подкрепленной оболочки вращения конической формы из полимерных композиционных материалов»;
Патент №2148496 «Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов»;
Патент №186237 «Адаптер в виде многогранной конической оболочки из композиционных материалов».
Также известен зарубежный аналог адаптера, который может быть использован в изделиях аэрокосмической техники. Зарубежный аналог представлен в патенте США №3940891 «Conical structure».
Исходя из назначения и наиболее близкой совокупности существенных признаков в качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран «Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения конической формы из полимерных композиционных материалов» (патент РФ №2350818), содержащий верхнюю и нижнюю кольцевые полки с множеством пересекающихся в обоих направлениях спиральных и кольцевых ребер из однонаправленных полимерных волокон и силовые элементы из слоистого пластика, скрепленные послойно с ребрами, расположенные в локальных зонах с перекрытием ячеек между ребрами, при этом локальные зоны расположены, в свою очередь, в зонах приложения к одной из полок сосредоточенных усилий, и в этих зонах сосредоточено от 40 до 60% спиральных ребер, выполненных с расстоянием между собой в 2-4 раза меньшим, чем для остальных спиральных ребер, с образованием из ромбических минимального размера ячеек массивов, примыкающих к полке и перекрытых слоистым пластиком силовых элементов.
Недостатками прототипа являются:
низкая технологичность и неравнопрочность сетчатой структуры, что объясняется неравномерным распределением спиральных ребер, формирующим большое количество ячеек разных форм и размеров;
низкая надежность верхнего и нижнего шпангоута, обусловленная тем, что усиление верхнего шпангоута выполнено локально, а усиление нижнего шпангоута отсутствует полностью;
отсутствие мест для установки силовых замков на верхнем шпангоуте;
отсутствие мест для стыковки с сопрягаемым РБ по нижнему шпангоуту.
Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: адаптер конический космического аппарат в виде сетчатой оболочки вращения конической формы, содержащий верхнюю и нижнюю полки, образованный пересечением множества спиральных и кольцевых ребер.
Техническими проблемами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение являются: низкие надежность и технологичность конструкции АК КА.
Проблемы решаются тем, что в АК КА, выполненном в виде сетчатой оболочки вращения конической формы, содержащем верхнюю и нижнюю полки, образованном множеством кольцевых и пересекающихся спиральных ребер, спиральные ребра расположены с одинаковым шагом друг от друга, формируя сетчатую структуру с ячейками треугольной и шестиугольной формы. Верхняя полка представляет собой верхний металлический шпангоут, имеющий форму кольца, в пазы которого интегрированы кольцевые и спиральные ребра. Нижняя полка представляет собой нижний композитный шпангоут, на который в местах крепления с РБ установлены металлические накладки. При этом на верхнем металлическом шпангоуте, в местах крепления с КА, выполнены посадочные отверстия и места для установки силовых замков, а на нижнем композитном шпангоуте и металлических накладках, в местах крепления с РБ, выполнены посадочные отверстия. На металлических накладках могут быть выполнены отверстия для монтажа такелажного оборудования. Спиральные ребра могут иметь разную толщину. Сетчатая структура может быть выполнена из композиционного материала на основе высокомодульного углеродного волокна, методом «мокрой» намотки.
Техническим результатом при использовании АК КА с приведенной совокупностью признаков является обеспечение надежности и технологичности, за счет равнопрочной сетчатой структуры, имеющей два типоразмера ячеек, и усиления верхнего и нижнего кольцевых ребер металлическими элементами;
Сущность полезной модели поясняется чертежами, представленными фиг. 1-4, где:
на фиг. 1 изображен общий вид АК КА;
на фиг. 2 изображены конструктивные особенности АК КА;
на фиг. 3 изображены конструктивные особенности верхнего металлического шпангоута АК КА;
на фиг. 4 изображены конструктивные особенности нижнего композитного шпангоута АК КА с металлическими накладками.
АК КА представляет собой оболочку вращения, выполненную из композиционного материала полой конической формы, имеющую анизогридную сетчатую структуру, образованную посредством пересечения между собой спиральных и кольцевых ребер 1, 2 с формированием ячеек двух типоразмеров (треугольной 3 и шестиугольной 4 формы соответственно). При этом верхняя полка, установленная на верхнем торце сетчатой оболочки и усиливающая ее, представляет собой верхний металлический шпангоут 5, который образован замкнутым по окружности профилем с профилирующими пазами, в которые интегрированы спиральные 1 и кольцевые 2 ребра сетчатой структуры.
Нижняя полка, установленная на нижний торец сетчатой структуры, образована нижним композитным шпангоутом 6, на который в местах крепления с РБ установлены металлические накладки 7, 8.
Спиральные ребра 1 могут быть образованы профилями прямоугольного сечения, одна половина которых ориентирована под углом к плоскости шпангоутов 5, 6, а вторая половина ориентирована зеркально первой половине. При этом спиральные ребра 1 расположены с равным угловым шагом вдоль цилиндрической поверхности сетчатой оболочки и соединяют шпангоуты 5 и 6 между собой. Спиральные ребра 1 могут иметь разную толщину.
Кольцевые ребра 2 могут быть образованы замкнутыми по окружности профилями сечения в форме параллелограмма, ориентированы перпендикулярно оси симметрии сетчатой оболочки и расположены между шпангоутами 5 и 6.
На верхнем металлическом шпангоуте 5 в местах крепления с КА могут быть выполнены посадочные отверстия 9 и места для установки силовых замков 10.
На нижнем композитном шпангоуте 6 и металлических накладках 7, 8, в местах крепления с РБ, могут быть выполнены посадочные отверстия 11.
На металлических накладках 7, 8 могут быть выполнены отверстия для монтажа такелажного оборудования 12.