СПОСОБ СБОРКИ УНИФИЦИРОВАННОЙ ПЛАТФОРМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
ASSEMBLY METHOD FOR A UNIFIED SPACECRAFT PLATFORM

Изобретение относится к способу сборки конструкции изделий космической техники, а именно к способу сборки корпуса унифицированной платформы космического аппарата (УПКА), который является единой основой УПКА и представляет собой конструктивно и функционально обособленный модуль для ее построения.
В настоящее время процесс создания конкурентоспособной унифицированной (модифицируемой под устанавливаемые модули полезной нагрузки и служебных систем) платформы моноблочного космического аппарата (КА) требует применение унифицированных схем сборки, позволяющих снизить временные затраты на разработку конструкторской документации, обеспечить высокую технологичность конструкции при оптимальных затратах при производстве и в минимально возможные сроки изготовления.
Корпус УПКА является одной из составных частей КА и объединяет все элементы в единое целое и, исходя из удобства сборки и автономности проведения испытаний отдельных составных частей КА, выполнен на основе силовой конструкции (СК) в виде четырех стоек с закрепленными на них опорными и промежуточными поперечными сотовыми панелями и имеет форму параллелепипеда. На СК монтируются продольные сотовые панели, образующие корпус УПКА. Внутри и снаружи корпуса установлено оборудование служебных систем и полезной нагрузки исходя из обеспечения оптимальных связей и теплового баланса. Конструктивно-компоновочная схема КА, содержащая и объединяющая оборудование полезной нагрузки и служебных систем, построена по блочно-модульному принципу конструктивно обособленных по функциональному назначению блоков и поделена на следующие элементы: корпус УПКА; батареи солнечные, антенно-фидерные устройства, система ориентации и стабилизации, двигательные блоки.
В качестве ближайшего аналога-прототипа выбран способ сборки СК УПКА выполненной на основе СК, (RU 2684877. Дата публикации 25.05.2018. МПК B64G 1/10, B64G 1/22), который принят за прототип изобретения в виду того, что других аналогов с большим числом общих признаков не найдено.
Унифицированная космическая платформа прототипа относится к модульным конструкциям КА различного назначения. Платформа выполнена на основе СК корпуса в виде стоек. На СК корпуса монтируется приборный отсек, состоящий из отдельных модулей, причем конструкция всех модулей, выполненных из скрепленных между собой сотовых панелей, образует в совокупности корпус приборного отсека. СК корпуса служит для обеспечения механического интерфейса всех модулей и представляет собой сварную конструкцию из четырех алюминиевых силовых стоек.
К недостаткам способа сборки аналога-прототипа относятся:
• СК корпуса не является самостоятельной структурной единицей, так как не имеет поперечных связующих элементов;
• отсутствует унифицированная схема последовательности сборки, которая обеспечивает точный порядок действий на каждом этапе изготовления КА, испытаний и наземной эксплуатации;
• требуется специальное технологическое оборудование во время сборочных работ платформы и всех последующих операций изготовления на заводе-изготовителе, которые проводят при вертикальном положении стоек, так как СК корпуса не обладает необходимой жесткостью, не имея поперечных связующих элементов;
• затруднен доступ к оборудованию, так как монтируемый на СК корпус образован из скрепленных между собой сотовых панелей;
• сложная система креплений, которая ведет к увеличению номенклатуры интерфейсных кронштейнов, длительности изготовления и наземной экспериментальной отработки.
Для заявленного способа выявлены следующие основные общие с прототипом признаки:
- способ сборки УПКА, выполненной на основе СК;
- сборку платформы монтируют на СК, выполненную на основе из четырех стоек, расположенных по углам СК, имеющей форму параллелепипеда;
- монтируют на СК корпус приборного отсека;
- корпус приборного отсека состоит из сотовых панелей.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание унифицированного способа сборки КА, повышающего технологичность конструкции, упрощающего процесс сборки и сокращающего длительность изготовления и наземной экспериментальной отработки.
Указанная техническая проблема решается за счет того, что способ сборки УПКА, выполненной на основе СК, заключающийся в том, что сборку платформы проводят при вертикальном положении стоек, расположенных по углам СК, имеющей форму параллелепипеда, монтируя на них корпус приборного отсека, образованный из сотовых панелей, осуществляют так, что СК УПКА собирают в горизонтальном положении последовательно соединяя между собой сотовые панели и четыре стойки, состоящие, по меньшей мере, из трех частей. Для этого нижние части стоек, соединяют с помощью концевых фитингов с первой опорной поперечной сотовой панелью, лежащей в плоскости XOZ. Далее устанавливают соосно между собой оставшиеся части стоек, монтируя между фланцами концевых фитингов промежуточные поперечные сотовые панели. Затем соединяют между собой через концевые фитинги свободные концы стоек со второй опорной поперечной сотовой панелью. Дополнительно между стойками при необходимости устанавливают промежуточную поперечную сотовую панель жесткости, которую стыкуют со стойками через кронштейны посредством крепежных элементов. Таким образом, собирают стойки в единый силовой узел. После этого производится механическая обработка закладных элементов, установленных в стойках для получения необходимых интерфейсных поверхностей, на которые устанавливают поочередно отдельные продольные сотовые панели. Сначала устанавливают сотовые панели, параллельные плоскости XOY, а затем, параллельные плоскости ZOY. Каждая из устанавливаемых сотовых панелей автономно стыкуется с СК через закладные элементы, расположенные на стойках.
Техническим результатом способа сборки КА являются:
- оптимизации и унификации последовательности проведения монтажных и сборочных работ за счет унификации поперечных сотовых панелей и силовых фитингов;
- повышение технологичности КА при его сборке, безопасности и удобства монтажа сотовых панелей, входящих в состав платформы за счет:
• горизонтального расположения СК во время проведения сборочных работ;
• независимого друг от друга расположения продольных сотовых панелей, которые не скрепляются между собой. Каждая сотовая панель, входящая в состав корпуса платформы, имеет интерфейс только с силовой конструкцией и устанавливается непосредственно на стойки. Продольные сотовые панели устанавливаются автономно на стойки СК в определенной последовательности, обеспечивая тем самым принцип независимой компоновки каждой панели с целью удобства сборки и сокращения времени на изготовление КА;
- снижение трудоемкости сборочных работ за счет сокращения интерфейсных стыков, унификации и сокращения номенклатуры кронштейнов за счет исключения соединения продольных сотовых панелей между собой.
Техническая сущность и принцип действия предложенного способа поясняются 7 чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 - общий вид СК корпуса;
Фиг. 2 - соединение силовых стоек с опорными поперечными сотовыми панелями и с промежуточными поперечными сотовыми панелями
Фиг. 3 - соединение силовых стоек с промежуточной поперечной сотовой панелью жесткости
Фиг. 4 - закладные элементы, установленные в стойках, для соединения с продольными сотовыми панелями;
Фиг. 5 - расположение продольных сотовых панелей платформы на СК корпуса;
Фиг 6 - крепление продольных сотовых панелей с силовыми стойками;
Фиг. 7 - общий вид УПКА;
Общий вид СК корпуса показан на фиг. 1 и представляет собой раму из четырех силовых стоек 1, 2, 3, 4, расположенных по углам СК КА, каждая из которых, в свою очередь, состоит нескольких частей, для примера реализации - из трех частей:
1 стойка состоит из частей: 1-1, 1-2, 1-3,
2 стойка состоит из частей: 2-1, 2-2, 2-3,
3 стойка состоит из частей: 3-1, 3-2, 3-3,
4 стойка состоит из частей: 4-1, 4-2, 4-3.
Количество частей стоек определяется технологией (способом) изготовления и зависит от размеров СК, длина которого определяется назначением космического аппарата
На торцах рамы установлены опорные сотовые панели 5, 6, лежащие в плоскости XOZ. Силовые стойки 1 (1-1, 1-2, 1-3), 2 (2-1, 2-2, 2-3), 3 (3-1, 3-2, 3-3), 4 (4-1, 4-2, 4-3), каждая из которых имеет на торцах концевые силовые фитинги 7, 8 или 14 (в зависимости от места расположения стойки), соединяются между собой при помощи промежуточных поперечных сотовых панелей 11, 12. Для дополнительной жесткости СК корпуса устанавливают промежуточную поперечную сотовую панель жесткости 13.
На фиг. 2 показано соединение силовых стоек 1, 2, 3, 4 с опорными поперечными сотовыми панелями 5, 6 с помощью концевых силовых фитингов 7, 8 посредством болтов 9, 10.
На фиг. 3 показано соединение силовых стоек 1, 2, 3, 4 с промежуточными поперечными сотовыми панелями 11, 12 с помощью концевых силовых фитингов 14 посредством болтов 15.
На фиг. 4 показано соединение силовых стоек 1, 2, 3, 4 с промежуточной поперечной сотовой панелью жесткости 13 через кронштейны 24 посредством болтов 25.
На фиг. 5 показано расположение продольных сотовых панелей 18, 19, 20, 21 платформы на СК корпуса, при этом продольные сотовые панели 18, 19 располагаются параллельно плоскости XOY, а продольные сотовые панели 20, 21 располагаются параллельно плоскости ZOY, каждая из которых автономно стыкуется с СК корпуса.
На фиг. 6 показано крепление продольных сотовых панелей 18, 19, 20, 21 с силовыми стойками 1 (1-1, 1-2, 1-3), 2 (2-1, 2-2, 2-3), 3 (3-1, 3-2, 3-3), 4 (4-1, 4-2, 4-3) через отверстия 26, в которые установлен закладной элементов 27 посредством болтов 28.
На фиг.7 изображен общий вид УПКА, представляющий собой параллелепипед из опорных поперечных панелей 5, 6 и продольных сотовых панелей 18, 19, 20, 21, соединенных с СК корпуса.
Сборка УПКА на заводе-изготовителе проводится при горизонтальном положении СК корпуса в следующей технологической последовательности:
1. На начальном этапе проводится сборка СК корпуса КА, состоящего из расположенных по углам СК стоек. Для этого нижние части четырех стоек 1-1, 2-1, 3-1, 4-1 устанавливают на опорную поперечную панель 5 и соединяют с опорной поперечной панелью через концевые силовые фитинги 7 посредством болтов 9 (см. фиг. 2).
2. Далее идет последовательная установка промежуточных поперечных сотовых панелей 11, 12 через концевые силовые фитинги 14 последовательно с соответствующими частями четырех стоек: 1-1, 2-1, 3-1, 4-1; 1-2, 2-2, 3-2, 4-2; 1-3, 2-3, 3-3, 4-3 с помощью концевых силовых фитингов 14 посредством болтов 15 (фиг. 3).
3. При необходимости увеличения жесткости стоек, устанавливается промежуточная поперечная сотовая панель жесткости 13. Стыковку промежуточной поперечной сотовой панели жесткости 13 со стойками осуществляют через кронштейны 24 посредством крепежных элементов, например, болтов 25 (фиг. 4). Функциональное назначение панелей 11, 12, 13 состоит в объединении в единое целое и в обеспечении жесткости СК корпуса.
4. Следующим этапом идет монтаж верхней опорной поперечной панели 6 с верхними частями четырех стоек 1-3, 2-3, 3-3, 4-3 через фитинги 8 посредством болтов 10. Это является конечным результатом сборки СК корпуса (см. фиг. 1).
5. Далее выполняют механическую обработку закладных элементов 27 (см. фиг. 1), предварительно установленных в стойках, с целью получения заданных параметров интерфейсных отверстий для монтажа продольных сотовых панелей 18, 19, 20, 21 УПКА.
На данном этапе сборки продольные сотовые панели 18, 19, 20, 21 соединяют с СК корпуса через выполненные отверстия 26 посредством болтов 28 (фиг. 6).
Монтаж продольных сотовых панелей выполняют в следующем порядке:
• устанавливают поочередно продольные сотовые панели 18, 19, параллельные плоскости XOY;
• устанавливают поочередно продольные сотовые панели 20, 21, параллельные плоскости ZOY.
Конечным результатом сборки является УПКА (фиг. 7).
Таким образом, заявленный способ сборки позволяет решить техническую проблему изобретения - создание унифицированного способа сборки КА, повышающего производительность труда за счет совершенствования конструкции, упрощающей процесс сборки и сокращающей длительность изготовления и наземной экспериментальной отработки.
Данная унифицированная платформа космического аппарата, выполненная на основе силовой конструкции, является простой, прочной и надежной, позволяет модифицировать силовые стойки и продольные сотовые панели в зависимости от задач КА и технологично производить монтаж продольных сотовых панелей корпуса платформы.