Кантование изделий ракетно-космической техники на механизме параллельной структуры с гибкими звеньями Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

УДК 629.7

КАНТОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ НА МЕХАНИЗМЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ С ГИБКИМИ ЗВЕНЬЯМИ

Д. А. Климовский, Н. А. Смирнов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

По мере увеличения массово-габаритных характеристик ракет перед технологами ракетостроительных заводов и конструкторских бюро возникают новые сложные технические задачи. Рассматривается возможность использования механизмов параллельной структуры с гибкими звеньями для кантования крупногабаритных частей ракетной техники.

Ключевые слова: механизм параллельной структуры, гибкое звено, кантователь.

TILTING OF ROCKET PARTS IN PARALLEL KINEMATIC MACHINE WITH FLEXIBLE LINK

D. A. Klimovskiy, N. A. Smirnov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

As the mass and size of the rockets increase, technologists of rocket-building plants and design bureaus face new and complicated technical tasks. The paper considers the possibility of using parallel kinematic machine with flexible links for the tilting of large-sized parts of rocket.

Keywords: parallel kinematic machine, flexible link, tilter.

Особенностью ракетостроения является применение большого количества технологической оснастки, инструмента и специального оборудования [1]. Большая часть нестандартного оборудования для крупногабаритных изделий представляет оснастку для подъема, перемещения, вращения в пространстве. Это так называемые траверсы, кантователи, траверсы-кантователи.

Кантование одна из наиболее часто встречающихся операций по изменению пространственного положения изделия в производстве ракетной техники. Это связано с тем, что различные операции по обработке и сборке изделий требуется производить в определенных положения: вертикально или горизонтально для обечаек, с внутренней или наружной стороны в вертикальном или горизонтальном положении для днищ и камер ДУ.

Традиционный кантователь представлен на рисунке слева [2]. Обычно такие конструкции состоят из рамного основания, корзины или ложементов для кантования, мест для крепления траверсы. Кантование производится краном через траверсу. Помимо простоты и надежности, конструкции такого типа имеют существенный недостаток. Они предназначены для одного конкретного изделия или сборочной единицы, и с трудом поддаются унификации. Любые изменения конструкции и габаритов изделия повлекут серьезное изменение кантователя, что приведет к дополнительным затратам в производстве. Во-вторых, в процессе кантования требуется согласованное управление подъемом крюка и линейным перемеще-

нием крана вдоль участка, что требует особых навыков от машиниста крана.

В настоящее время механизмы параллельной структуры (МПС) используются в различных областях: от обрабатывающих станков до пространственных манипуляторов. В области ракетостроения представляют интерес МПС с гибкими звеньями, которые имеют большое рабочее пространство, большой диапазон перемещаемых масс, быстрое развертывание, низкую металлоемкость конструкции, универсальность [3-6]. Рабочий орган приводится в действие набором гибких звеньев, роль которых выполняют тросы.

Конечно, МПС с гибкими связями имеют ограничения по углам поворота изделия. Но можно найти такие комбинации положения точек крепления тросов к изделию и неподвижной опоре, позволяющей вращать изделие в определенной плоскости на 90°.

Возможная схема МПС с гибкими звеньями для кантования обечаек или ступеней ракет представлена на рисунке справа.

Представленный механизм состоит из двух барабанов с приводами, на которые наматывается трос. Совместное изменение длин тросов позволяет перемещать изделие по вертикальной оси и вращать его в вертикальной плоскости. Для корректной работы необходимо, чтобы расстояние между барабанами было меньше длины изделия, и располагались они как можно ближе друг к другу. Это позволит уменьшить горизонтальные перемещения центра масс изделия.

Решетневскуе чтения. 2018

Традиционный кантователь (слева); кантователь на основе механизма параллельной структуры

с двумя гибкими звеньями (справа)

К достоинству рассматриваемого механизма можно отнести большое рабочее пространство, низкую металлоемкость конструкции. Основное достоинство конструкции - универсальность. Параметры кантователя не привязаны к геометрическим параметрам изделия, что особенно актуально на этапе освоение производства. Также стоит отметить производственную гибкость.

Для нового изделия достаточно изменить и изготовить новую конструкцию захватывающих устройств, что влечет экономию материальных ресурсов и времени.

Освоение новых изделий ракетной и авиационной техники требует внедрения на производстве новых технических решений. Увеличение массово-габаритных параметров изделий влечет перевооружение производства технологической оснасткой и нестандартным оборудованием, что приводит к увеличению затрат. Причем не всегда известно заранее, подойдут ли принятые технические решения по оснастке или нет, так как неизвестны все особенности производства нового изделия.

Поэтому на этапе освоения производства необходимо иметь более универсальное оборудование, которое могло бы выполнять данные функции и позволяло бы оценить правильность принятых решений при выборе технологической оснастки, а может и полностью заменить их в производстве. Кантователи на основе механизмов параллельной структуры с гибкими звеньями могут стать одним из типов таких универсальных приспособлений.

Библиографические ссылки

1. Гардымов Г. П., Парфенов Б. А., Пчелинцев А. В. Технология ракетостроения : учеб. пособие. СПб. : Специальная литература, 1997. 320 с.

2. Сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www. ulalaunch.com (дата обращения: 25.03.2018).

3. Климовский Д. А., Смирнов Н. А. Применение тросоуправляемых механизмов параллельной структуры в производстве ракетной техники // Решетнев-ские чтения : материалы XX Междунар. науч. конф. (9-12 ноября 2016, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 35-36.

4. Gosselin C. Cable-driven parallel mechanisms: state of the art and perspectives // Mechanical Engineering Reviews. 2014. Vol. 1, No 1.

5. Albus J., Bostelman R., Dagalakis N. The NIST Robocrane // Journal of Robotic Systems. 1993. № 10(5). P. 709-724.

6. X Tang An Overview of the Development for Cable-Driven Parallel Manipulator // Advances in Mechanical Engineering Volume 2014.

References

1. Gardymov G. P., Parfenov B. A., Pchelincev A. V. [Technology of rocketry]: Uchebnoe posobie. SPb. : Spe-cial'naja Literatura, 1997. 320 s.

2. Available at: http://www.ulalaunch.com (accessed: 25.03.2018).

3. Klimovskiy D. A., Smirnov N. A. [Application of cable-driven parallel kinematic machine for production of rocket technics]. Мaterialy XX Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XX Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"] Krasnoyarsk, 2016. P. 35-36 (In Russ.)

4. Gosselin C. Cable-driven parallel mechanisms: state of the art and perspectives / Mechanical Engineering Reviews. 2014. Vol. 1, No. 1.

5. Albus J., Bostelman R., Dagalakis N. The NIST Robocrane / Journal of Robotic Systems 10(5). 1993. Р. 709-724.

6. X Tang An Overview of the Development for Cable-Driven Parallel Manipulator / Advances in Mechanical Engineering. Vol. 2014.

© Климовский Д. А., Смирнов Н. А., 2018