CC BY
10УДК 62-238.9
РАЗРАБОТКА УЗЛА РЕГУЛИРОВКИ НАТЯЖЕНИЯ ВАНТ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО БАКА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Е. Д. Мироненко, С. В. Авкельгин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Представлены результаты работ по проектированию и применению узла регулировки натяжения ванто-вой системы, применяемой для закрепления композитных баков высокого давления на силовую конструкцию корпуса космического аппарата.
Ключевые слова: композитный бак высокого давления, вантовая система, узел регулировки натяжения, космический аппарат.
DESIGN OF HIGH-TECH CONTROL UNIT GUYS' SYSTEM TENSION FOR COMPOSITE OVERWRAPPED PRESSURE VESSEL FIXING
E. D. Mironenko, S. V. Avkelgin
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The results of the work on the design of high-tech control unit guys' system tension for composite overwrapped pressure vessel fixing on the body bearing structure of spacecraft.
Keywords: composite overwrapped pressure vessel, sling system, tension control unit, spacecraft.
Введение. В настоящее время в спутникостроении (как отечественном, так и зарубежном) широкое распространение получили композитные баки высокого давления (КБВД, бак) для размещения необходимого объема топлива на борту космического аппарата (КА). Использование подобных баков позволяет:
- повысить энергомассовые характеристики, срок активного существования (САС) и конкурентоспособность КА.
- решить проблему довыведения КА тяжелого класса при помощи собственной двигательной установки, в случаях, когда традиционное выведение разгонным блоком (РБ) невозможно.
Обеспечивая требуемый запас рабочего тела (ксенона) на борту КА (до 400 л) КБВД должен быть надежным. Потеря работоспособности КБВД является единичной точкой отказа всего КА, резервирование столь тяжелого узла невозможно. На данный момент проведены работы по обеспечению надежности КБВД в части требуемой несущей способности и жесткости, исследовано напряженно-деформированное состояние КБВД, о чем свидетельствуют отечественные и зарубежные научные источники [1, 2]. Однако необходимо разработать технологичное решение закрепления вантовой системы КБВД на силовую конструкцию корпуса КА для достижения надежности узла.
В ранее изданных работах большое внимание уделялось определению критериев надежной работы ван-товой системы закрепления, приведено описание разработанного регулируемого узла крепления (патент
РФ 2625211 от 12.07.2017) и исследование его напряженно-деформированного состояния [3-5]. На данный момент узел применяется на летных образцах КА производства АО «ИСС».
В результате работ было выявлено, что узел имеет большую массу и низкую точность регулировки. Недостатки обусловлены наличием в конструкции узла двух регулировочных механизмов.
Целью работы является устранение выявленных недостатков, путем разработки принципиально нового узла натяжки вант.
Описание разработки. Конструкция разработанного узла, представлена на рис. 1.
Узел имеет один регулировочный механизм, состоящий из скобы 4 с гайками 5, проушины 7 и шпильки 8 с гайкой 9. Натяжение строп 14, осуществляется затяжкой гайки 9 до достижения размера К2 (расчетное значение, обеспечивающее требуемое усилие в стропах). При этом направляющая часть проушины 7 входит в направляющую часть накладки опорной 11 по плотной посадке, обеспечивая требуемое направление натяжки. После выполнения размера К2, проводится стопорение механизма: удерживая гайку 9 монтажным ключом, закрутить шпильку 8 до упора (при помощи шлица).
Скоба 4 в паре с проушиной 7, образует шарнирный узел, позволяя площадке вант поворачиваться в двух плоскостях, что обеспечивает самораспределение усилий в вантах в зависимости от их длин и остаточных напряжений.
Решетневскуе чтения. 2018
Рис. 1. Конструкция узла натяжения вант: 1 - площадка углепластиковая; 2 - накладка внутренняя; 3 - накладка внешняя; 4 - скоба; 5 - гайки М6 (2 шт.); 6 - шайбы М6 (2 шт.); 7 - проушина; 8 - шпилька; 9 - гайка М8; 10 - шайба М8; 11 - накладка опорная на СКК; 12 - накладка ответная на СКК; 13 - винты накладок на СКК; 14 - ванты; 15 - СКК
Рис. 2. Сравнение габаритных размеров применяемого и разработанного узлов а - 3Э-модель; б - реализация на отработочном изделии
Заключение. Использование одного регулировочного механизма (вместо двух) позволяет увеличить точность регулировки натяжения вант, максимально уменьшить габаритные размеры накладки на СКК и упростить технологический процесс регулировки натяжения вант. В сравнении с применяемым в настоящее время узлом, данный узел регулировки вант, выполняя целевую задачу, требует меньшей площади для установки его на СКК. На примере монтажа узлов
(применяемого и разработанного) на СКК, можно наглядно оценить разницу габаритных размеров (см. рис. 2).
Применением разработанного узла на отработочном изделие достигнуто снижение массы узлов на 64% (5,5 кг). Перечисленные выше преимущества характеризуют технологичность разработанного узла. На данное изобретение подана заявка на патент 2018105426 от 13.02.2018.
Библиографические ссылки
1. Васильев В. В. Композитный бак давления -Анализ проектирования и производства. США : Изд-во Булл-Ридж, 2009. 690 с.
2. Азаров А. В., Бабичев А. А., Синьковский Ф. К. Проектирование и изготовление композитного бака высокого давления для космического аппарата // Композиты и наноструктуры. 2013. № 4. С. 44-57.
3. Способы повышения надежности крепления топливного бака высокого давления к силовой конструкции корпуса космического аппарата / Е. Д. Миро-ненко и др. // Вопр. оборон. техники. Сер. 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. М. : НТЦ «Информтехника» - филиал ФГУП «НИИСУ», 2016. Вып. 1 (180). С. 25-29.
4. Мироненко Е. Д., Михеев А. Е., Подпорина Н. М. Projekterstellung des verstellbaren Befestigungselementes der Konstruktion mit Interface auf Anschlagseilen // Молодежь. Общество. Современная наука, техника и инновации [Электронный ресурс]. URL: https://flcys.sibsau.ru/page/materials.html (дата обращения: 25.03.2018).
5. Мироненко Е. Д., Авкельгин С. В., Двирный Г. В. Разработка регулируемого узла крепления конструкций с интерфейсом на стропах // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф., по-свящ. 55-летию Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (10-14 нояб. 2015, г. Красноярск) :
в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 33-36.
References
1. Vasiliev V. V. Composite Pressure Vessels -Analysis Design and Manufacturing. - Bull Ridge Publishing, USA, 2009. 690 p.
2. Azarov A. V., Babichev A. A., Sinkovskii F. K., Proektirovanie i izgotovlenie kompozitnogo baka vi-sokogo davleniya dlya kosmicheskogo apparata// Kom-poziti i Nanostrukturi. 2013. № 4. 44-57 р.
3. Mironenko E. D. Sposobi povisheniya nadejnosti krepleniya toplivnogo baka visokogo davleniya k silovoi konstrukcii korpusa kosmicheskogo apparata // Vopr. о^шп. tehniki. Ser. 15. Kompozicionnie nemetalliches-kie materiali v mashinostroenii. 2016, Р. 25-29.
4. Mironenko E. Projekterstellung des verstellbaren Befestigungselementes der Konstruktion mit Interface auf Anschlagseilen // Youth. Society. Modern science, technologies & innovations. Available at:: https://flcys. sibsau.ru/page/materials.html (accessed: 25.03.2018).
5. Mironenko E. D., Avkelgin S. V., Dvirniy G. V. Adjustable strap attachment fitting development // Мaterialy XIX Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XIX Intern. Scientific. Conf "Re-shetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2015. Р. 34-36.
© Мироненко Е. Д., Авкельгин С. В., 2018
