СПОСОБ СБОРКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
SPACECRAFT ASSEMBLY METHOD

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических аппаратов (КА) различного назначения среднего класса. Предлагаемый способ позволяет унифицировать модуль полезной нагрузки (МПН) с наименьшими затратами, наряду с упрощением конструкции МПН. Изобретение обеспечивает оптимальные массово-весовые характеристики, а так же высокую собираемость.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Современный космический аппарат негерметичного исполнения состоит из двух модулей: модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки. Модульность - перспективное направление разработки космических аппаратов в части отдельного изготовления, испытания, монтажа приборов и антенн.
Модуль полезной нагрузки, как и модуль служебных систем (МСС), выполняется из необходимого количества трехслойных сотовых панелей. МСС предназначен для поддержания жизнедеятельности космического аппарата - на нем расположена вся необходимая аппаратура. МПН несет целевую функцию космического аппарата: на нем располагается вся целевая аппаратура. Для обеспечения максимального заполнения МПН целевым оборудованием необходимо соблюдение условия, при котором площади под оборудование будут максимальными, а масса конструкции минимальной.
Известен способ компоновки космического аппарата, защищенный патентом ЕР 0849166 А1, в котором все элементы конструкции, включая приборы и антенны, крепятся непосредственно на силовой конструкции корпуса, недостатками которого является незащищенность устанавливаемого оборудования от космической среды, а так же сложность компоновки. Также известен способ компоновки космического аппарата, защищенный патентом RU 2369537 С2, в котором конструкция выполнена в виде двух модулей: МСС и МПН на силовой конструкции корпуса с раскрываемыми панелями-радиаторами, недостатком которого является сложность конструкции КА, что требует дополнительных элементов для раскрытия этих панелей. Общим недостатком рассмотренных способов является отсутствие унифицированной схемы последовательности сборки, обеспечивающей точный порядок действий на этапе изготовления космического аппарата.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является патент RU 2541598 С2 «Способ компоновки космического аппарата». Описанный способ принят за прототип изобретения. Недостатками известного способа являются наличие раскрываемых панелей радиатора, что усложняет и утяжеляет массу КА и отсутствие унифицированной схемы последовательности сборки, обеспечивающей точный порядок действий на этапе изготовления КА.
В основу настоящего изобретения положена задача создания нового способа сборки космического аппарата, обладающего меньшим весом, высокой точностью, наряду с повышенной надежностью и максимальным упрощением процесса сборки.
Поставленная задача решается способом сборки космического аппарата, заключающимся в том, что сборку модуля полезной нагрузки космического аппарата проводят отдельно от модуля служебных систем на технологической оснастке, располагаемой вертикально, оснастку закрывают панелями, крепящимися к ней. Согласно изобретению на оснастку, выполненную в форме трубы, устанавливают опорные панели, располагаемые в плоскостях XOY; устанавливают на опорные панели приборные панели, закрепляют их на опорных панелях; монтируют опорные панели жесткости, лежащие в плоскости XOZ к приборным панелям, монтируют панель астроплаты, лежащей в плоскости ZOY к оснастке, приборным панелям и опорным панелям жесткости; далее выполняют монтаж панелей доступа, закрепляют их к панели-астроплаты и приборным панелям; в ходе монтажных операций сборки конструкции закрепление между собой панелей и технологической оснастки производят с применением уголков и кронштейнов.
Таким образом, решением задачи является выработка оптимизированной, унифицированной последовательности сборочных, монтажных работ, а так же механической обработки на каждом этапе сборки.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - расположение панелей конструкции МПН;
- на фиг. 2 - общий вид конструкции МПН;
- на фиг. 3 - крепление сотовых панелей между собой кронштейнами;
- на фиг. 4 - крепежные элементы конструкции;
- на фиг. 5, 6- крепление опорных панелей к технологической оснастке;
- на фиг. 7 - крепление панелей доступа посредством уголков. Силовая конструкция МПН (фиг. 2) представляет собой пространственную конструкцию из сотовых панелей и крепится на технологической оснастке при помощи кронштейнов и уголков. Сотовые панели выполнены в виде сэндвичей, состоящих из алюминиевых или угольных обшивок, сотозаполнителя и конструкционных, приборных закладных.
Сборка МПН осуществляется последовательно. Вначале изготавливаются опорные панели 2, 3 (фиг. 1). Они состоят из одной вертикальной и трех горизонтальных web-панелей. Далее они закрепляются на технологической оснастке 1 с помощью кронштейнов (фиг 5, 6), расположенных на опорных панелях 2, 3. Далее выполняется механическая обработка этих панелей на оснастке с целью получения требуемой точности их взаимного положения.
После этого устанавливаются две приборные панели 4, 5, расположенные в плоскости XOY, на опорные панели 2, 3 при помощи крепежных элементов (фиг. 4).
Следующим этапом производится монтаж опорных панелей 7, 8, расположенных в плоскости XOY, к приборным панелям 4, 5, функциональное назначение которых - обеспечение жесткости панели-астроплаты 6. Установку опорных панелей 7, 8 осуществляют с помощью кронштейнов.
Далее выполняется механическая обработка верхней плоскости (панелей приборных 4, 5 и панелей опорных 7, 8). Выполняется установка панели-астроплаты 6, расположенной в плоскости YOZ, и закрепляется посредством крепежных элементов через кронштейны (фиг. 3), которые обработаны на предыдущем этапе сборки.
На заключительном этапе устанавливаются панели доступа 9, 10, 11, 12 (фиг. 1), расположенные в плоскости XOZ, при помощи композитных уголков (фиг. 7). Функциональное назначение данных панелей - обеспечение доступа к оборудованию, установленному на приборных панелях, а так же дополнительная жесткость изделия.
Конечным результатом сборки является конструкция МПН (фиг. 2).
Для взаимного закрепления панелей между собой применяются металлические кронштейны, например, из алюминиевого сплава (фиг. 3, 5, 6) и композиционные уголки, например, на основе углепластика (фиг. 7).
Шаг крепления панелей выбирается исходя из анализа предшествующего моделирования конечно-элементной модели на прочность.
Для однозначного положения панелей друг относительно друга, на этапе сборки, применяются соединения типа классное отверстие - классный паз, а также болты с классной частью.
Техническим результатом является определение последовательности монтажа элементов конструкции МПН, с совместным использованием композиционных материалов и металлов, простотой монтажа и сборки конструкции, позволяющей оптимизировать этапность, время сборки, а также повысить надежность создаваемых космических аппаратов.
Таким образом, предлагаемый способ сборки модуля полезной нагрузки космического аппарата позволяет унифицировать последовательность работ, по монтажу, обработке и сборке, что позволяет добиться сокращения времени по созданию модуля, используя принцип выполнения максимального объема сборочных и механических работ на отдельных узлах и минимального при их интеграции в вышестоящие сборочные единицы.