УЗЕЛ НАТЯЖЕНИЯ ВАНТ
PANEL TENSIONING ASSEMBLY

Изобретение относится к космической отрасли, в частности к составным частям, устанавливаемым на космический аппарат (КА), а именно к узлам натяжения вант (строп), обеспечивающих закрепление конструкций (оборудования).
Ванта - гибкий криволинейный несущий элемент, работающий на растяжение.
Вантовая система - преднапряженная система, состоящая из переплетенных друг относительно друга и жестко связанных между собой вант.
Вантовая система используется для крепления оборудования на КА, в частности, топливного бака высокого давления.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является узел натяжения вант (патент №2712709 от 30.01.2020, МПК B64G1/22), используемый для равномерного натяжения вант, удерживающих топливный бак на силовой конструкции корпуса (СКК) КА, повышения точности регулировки натяжения вант, уменьшения габаритных размеров и массы конструкции узла, обеспечения возможности универсального использования узла (на конструктивно разных СКК КА). Данный узел натяжения вант содержит площадку с вантами, закрепленную между накладкой и первым кронштейном, а также второй и третий кронштейны для установки с внутренней и внешней сторон силовой конструкции корпуса, форма которых выбрана из условия исключения их перемещения относительно силовой конструкции корпуса, при этом первый кронштейн соединен с третьим кронштейном посредством механизма регулировки натяжения состоящего из двух осей, шарнира, тяги, шпильки, шайбы и гайки. Известное решение принято за прототип изобретения.
Недостатками прототипа являются:
- сложность сборочных операций и ремонтных работ в СКК КА;
- высокая нагрузка (изгибающий момент) на тягу, шпильку и накладку на СКК КА и высокая вероятность контакта узла с ребрами СКК КА;
- низкая жесткость накладки на площадке с вантами, технологичность и надежность узла.
Сложность сборочных операций и ремонтных работ в СКК КА, обусловлена тем, что сборку узла требуется выполнять после подведения топливного бака в СКК КА, так как внутренний диаметр СКК КА меньше, чем габаритный диаметр топливного бака с установленными на него узлами. Существующий узел натяжения вант не позволяет обеспечить возможность доступа к узлам без снятия третьих кронштейнов (накладок на СКК КА), что существенно увеличивает время технологического процесса сборки и ремонтных работ, нарушает полученную ранее точность механически обработанных посадочных плоскостей накладок на СКК КА.
Высокая нагрузка на тягу, шпильку и накладку на СКК КА, а также высокая вероятность контакта узла с ребрами СКК КА, обусловлена положением осей, а именно горизонтальным положением оси на первом кронштейне и вертикальным положением оси на тяге. Горизонтальное положение оси на первом кронштейне приводит к увеличению габаритного размера в данной зоне и увеличивает вероятность контакта узла с ребрами СКК КА. Вертикальное положение оси на тяге, при том, что основная нагрузка на узел от топливного бака направлена вертикально, обеспечивает изгибающий момент на тяге, шпильке и накладке на СКК КА.
Низкая жесткость накладки на площадке с вантами обусловлена тем, что накладка не имеет ребер жесткости, что приведет к ее деформации. Низкая технологичность обусловлена тем, что шайбы и гайки для закрепления накладки существенно усложняют процесс сборки. Низкая надежность, обусловлена отсутствием контровки осей, что не обеспечивает целостность узла.
Техническими проблемами, на решение которой направлено заявляемое изобретение, являются: сложность сборочных операций и ремонтных работ в СКК КА, высокая нагрузка (изгибающий момент) на тягу, шпильку и накладку на СКК КА и высокая вероятность контакта узла с ребрами СКК КА, низкая жесткость накладки на площадке с вантами, технологичность и надежность узла.
Указанные проблемы решаются тем, что узел натяжения вант, содержит площадку с вантами, закрепленную между накладкой и первым кронштейном, а также второй и третий кронштейны для установки с внутренней и внешней сторон силовой конструкции корпуса, форма которых выбрана из условия исключения их перемещения относительно силовой конструкции корпуса. Первый кронштейн соединен с третьим кронштейном посредством механизма регулировки натяжения, состоящего из двух осей, шарнира, тяги, шпильки, шайбы и гайки. Третий кронштейн имеет технологическое окно для проведения сборочных операций и ремонтных работ, силовую накладку для закрытия технологического окна, закрепленную винтами на третьем кронштейне. Ось на первом кронштейне представлена винтом с классной частью, а для контровки оси на тяге используется шплинт.
Второй кронштейн может состоять из нескольких частей. Механизм регулировки натяжения может содержать набор шайб для обеспечения гарантированного зазора на натяжение вант. Площадка с вантами, накладка и первый кронштейн, а также второй и третий кронштейны соединены между собой резьбовым соединением. На контактирующие поверхности площадки с вантами, накладки и первого кронштейна, а также второго и третьего кронштейнов наносится клей. Винт с классной частью и резьбовые соединения стопорятся клеем.
Сущность изобретения поясняется фигурами чертежей 1-3, где представлены:
- фиг. 1 - вариант размещения узлов натяжения вант и топливного бака на СКК КА;
- фиг. 2, 3 - конструкция узла натяжения вант на СКК КА.
Узел натяжения вант для монтажа оборудования (например, топливного бака 1) включает в себя площадку 2 с вантами 3, закрепленную между накладкой 4 и первым кронштейном 5, притянутых друг к другу при помощи винтов 6, а также второй кронштейн 7, состоящий из двух частей, и третий кронштейн 8, установленные, соответственно с внутренней и внешней сторон на ребра СКК КА 9, притянутые друг к другу при помощи винтов 10. Первый кронштейн 5 и третий кронштейн 8 соединяются друг с другом посредством механизма регулировки натяжения 11, включающего в себя винт с классной частью 12, шарнир 13, ось 14 на тяге 15, шпильку 16, шайбу 17, гайку 18, шплинт 19 для обеспечения контровки оси 14. Форма второго 7 и третьего 8 кронштейнов выбрана из условия исключения их перемещения относительно силовой конструкции корпуса, то есть повторяет контур ячейки силовой конструкции корпуса.
Третий кронштейн 8 имеет технологическое окно 20 для установки механизма регулировки натяжения 11. Технологическое окно 20 закрывается силовой накладкой 21. Силовая накладка 21 закрепляется на третьем кронштейне 8 винтами 22.
Для обеспечения монтажа механизм регулировки натяжения 11 может содержать набор шайб 23.
Конструкция первого кронштейна 5 имеет вертикальное отверстие под винт с классной частью 12 и горизонтальное положение оси 14 на тяге 15…
При этом накладка 21 на площадке 2 с вантами 3 имеет ребра жесткости и резьбовые отверстия (на фиг. не показаны), для обеспечения жесткости и исключения использования гаек и шайб.
Заявленный узел натяжения вант собирают следующим образом.
На СКК КА 9 устанавливаются третьи кронштейны 8 и вторые кронштейны 7, при помощи винтов 10.
На площадки 2 с вантами 3 топливного бака 1 устанавливаются накладки 4 и первые кронштейны 5, при помощи винтов 6.
Частично собираются механизмы регулировки натяжения 11 согласно фиг. 2: шарнир 13, ось 14 на тяге 15, шпилька 16, шплинт 19. Винты с классной частью 12, шайбы 17, гайки 18, не устанавливаются.
До установки топливного бака 1 и механизма регулировки натяжения 11 в СКК КА 9, проводится механическая обработка посадочных поверхностей третьих кронштейнов 8, установленных на  СКК КА 9, в размер К1 с высокой точностью.
Перед установкой топливного бака 1 в СКК КА 9, необходимо демонтировать механизмы регулировки натяжения 11, путем выкручивания винтов с классной частью 12.
После установки топливного бака 1 в СКК КА 9, через технологическое окно 20 в третьих кронштейнах 8, на первые кронштейны 5 устанавливаются частично собранные механизмы регулировки натяжения 11 и закрепляются винтами с классной частью 12. На третьи кронштейны 8 устанавливаются силовые накладки 21, и закрепляются посредством винтов 22. Сборка завершается установкой шайб 17 и гаек 18.
На контактирующие поверхности деталей 2, 4, 5, 7, 8 перед установкой наносится клей.
Детали 6, 12, 18, 22 стопорятся.
Для обеспечения натяжения вант, необходимо закручивать гайку 18. Требуемое усилие в вантах обеспечивается выборкой зазора К2. Зазор К2 определяется расчетным путем из условий обеспечения требуемого усилия в вантах. Зазор К2 при необходимости обеспечивается подкладкой набора шайб 23.
Техническими результатами заявленного изобретения являются:
1. Легкость сборочных операций и ремонтных работ в СКК КА, которая обеспечивается наличием технологического окна на третьем кронштейне. Технологическое окно закрывается силовой накладкой путем ее закрепления на третьем кронштейне при помощи винтов. Точность посадочных площадок обеспечивается механической обработкой третьих кронштейнов в составе СКК КА. Винт с классной частью позволяет провести сборку двух частей узла в СКК КА. Особенность заключается в легкости запрессовки классной части винта, внутри СКК КА, путем закручивания винта по резьбе;
2. Снижение нагрузки на тягу, шпильку и накладку на СКК КА и снижение вероятности контакта узла с ребрами СКК КА, что обеспечивается конструкцией первого кронштейна, а именно вертикальным отверстием под винт с классной частью, что обеспечивает горизонтальное положение оси на тяге. Вертикальное положение винта с классной частью на первом кронштейне приводит к уменьшению габаритного размера в данной зоне и снижает вероятность контакта узла с ребрами СКК КА. Горизонтальное положение оси на тяге, исключает передачу изгибающего момента на тягу, шпильку и накладку на СКК КА;
3. Жесткость накладки на площадке с вантами, которая обеспечивается ребрами жесткости. Технологичность узла обеспечивается заменой шайб и гаек на резьбовые отверстия в накладке с вантами, тем самым упрощается процесс сборки. Надежность узла обеспечивается контровкой оси на тяге шплинтом, а винта с классной частью путем заливки клея в цековку первого кронштейна. При этом цековка может иметь форму овала, для исключения проворота при отклеивании.