ТРАВЕРСА ДЛЯ СТЫКОВКИ КРУПНОГАБАРИТНОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С РАКЕТОЙ-НОСИТЕЛЕМ, СНАБЖЕННОЙ НАДКАЛИБЕРНЫМ ГОЛОВНЫМ ОБТЕКАТЕЛЕМ Российский патент 2009 года по МПК B66C1/12 

Предлагаемое изобретение относится к подъемно-перегрузочному оборудованию, а более конкретно к такелажной оснастке, используемой при перегрузке, сборке, кантовании космических аппаратов и их стыковке с адаптером или ракетой-носителем.

Известно чалочное приспособление ЭР 140-14.0-30, содержащее установленные на серьге стропы с закрепленными на них такелажными узлами крепления космического аппарата (см. Изделие 17Ф118. Инструкция по сборке (разборке). 17Ф118. ИЭ14, КБ "Полет", 1985 г., л.29).

Известна траверса 153.9521-000, содержащая несущую балку с установленной на ней серьгой, состоящей из проушины и хвостовика, шарнирно связанного с несущей балкой, а также с закрепленными в балансировочных гнездах несущей балки стропами с установленными на них такелажными узлами крепления космического аппарата (см. Блок КА 17С18 К. Инструкция по стыковке (расстыковке). 17С18К. ИЭ15, КБ "Полет", 2002 г., л.44).

Известна также траверса по патенту РФ №2263065 от 27.10.2005 г. для проведения перегрузочных работ с космическим аппаратом, содержащая несущую балку с установленной на ней серьгой, состоящей из проушины и хвостовика, шарнирно закрепленного на несущей балке и снабженного стопором, размещенным с возможностью взаимодействия с фиксирующим гнездом, выполненным на несущей балке, установленные в балансировочных гнездах несущей балки стропы с выполненными на них такелажными узлами крепления космического аппарата.

Недостатком данной траверсы является невозможность ее использования при проведении крановой стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем. Это связано с тем, что в большинстве случаев конструктивное исполнение и силовая схема космического аппарата диктует необходимость размещения (задних) такелажных элементов, используемых при проведении с ним монтажно-стыковочных и подъемно-перегрузочных операций на торцевом стыковочном шпангоуте (силовом поясе) космического аппарата. При этом для вывода ракетой-носителем крупногабаритных космических аппаратов используются надкалиберные (расширенные) головные обтекатели, диаметр которых превышает поперечный мидель ракеты-носителя. Для обеспечения же стыковки надкалиберного головного обтекателя с ракетой-носителем, выводящей крупногабаритный космический аппарат, и реализации возможности стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем, последний выполняется разъемным (секционным), состоящим из передней (носовой) и задней частей (секций), и имеет дополнительный (промежуточный) поперечный стык. При этом сначала к ракете-носителю стыкуется задняя часть (секция) надкалиберного головного обтекателя, имеющая конический переходник на надкалиберную (расширенную) часть головного обтекателя, после этого к ракете-носителю стыкуется крупногабаритный космический аппарат, а затем к задней части (секции) надкалиберного головного обтекателя стыкуется передняя (носовая) его часть (секция) по дополнительному поперечному стыку. На практике угол наклона образующей конического переходника к горизонтальной оси составляет не более 30-35° (использование конических переходников с большими углами наклона приводит к ухудшению аэродинамической устойчивости ракеты-носителя и, как следствие, к установке больших по размерам аэродинамических стабилизаторов, что уменьшает энергетические возможности ракеты-носителя). Наличие в составе ракеты-носителя во время стыковки с ней крупногабаритного космического аппарата конического переходника не позволяет использовать для проведения указанной крановой стыковки траверсу по патенту РФ №2263065 ввиду того, что (задние) стропы траверсы должны иметь угол наклона к горизонтали гарантированно меньше, чем угол наклона образующей конического переходника надкалиберного головного обтекателя к горизонтальной оси. При таких углах наклона задних строп точки их закрепления на несущей балке окажутся (в подавляющем большинстве случаев центровки) между точками крепления передних строп к несущей балке и центром масс поднимаемой системы, что приведет к перекашиванию системы «траверса - крупногабаритный космический аппарат» и, как следствие, невозможности проведения стыковки с ракетой-носителем. Возможная компенсация перекашивания поднимаемой системы установкой на траверсу (или на крупногабаритный космический аппарат) противовесов большой массы (суммарно до 40-50% от поднимаемой массы) нерациональна, так как это приводит к дополнительному нагружению конструкции траверсы.

Следует отметить, что массово-центровочные характеристики изготовленного крупногабаритного космического аппарата (также как и конструкции траверсы) отличаются от соответствующих характеристик, полученных расчетным путем, из-за погрешностей в величинах масс комплектующих составных частей (приборов, аппаратуры и т.д.) и массы силовой конструкции, а также из-за погрешностей в их пространственном расположении на реально изготовленной конструкции (крупногабаритном космическом аппарате и траверсе).

Также возможны перекосы и отклонения продольной оси крупногабаритного космического аппарата от горизонтальной оси, обусловленные технологией сборки траверсы и взаимной ее стыковкой с крупногабаритным космическим аппаратом из-за неточности выполнения стыковочных отверстий крупногабаритного космического аппарата и ответных такелажных узлов траверсы, а также при установке строп траверсы в дискретно расположенные балансировочные гнезда несущей балки.

Задачей (целью) предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей (обеспечение возможности крановой стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем) и повышение эксплуатационных характеристик (исключение перекосов и механических повреждений крупногабаритного космического аппарата и надкалиберного головного обтекателя) траверсы.

Поставленная задача (цель) достигается тем, что в предлагаемой траверсе такелажные узлы крепления крупногабаритного космического аппарата устанавливаются на переходной раме, связанной со стропами, и выполняются в виде передних и задних регулируемых кронштейнов, шарнирно связанных с переходной рамой. Задние регулируемые кронштейны размещаются со стороны плоскости стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем и устанавливаются с возможностью фиксации их углового положения. Стропы размещаются между такелажными узлами крепления крупногабаритного космического аппарата. Задние регулируемые кронштейны размещаются между горизонтальной осью симметрии крупногабаритного космического аппарата и внутренним контуром надкалиберного головного обтекателя. Практика разработки крупногабаритных космических аппаратов и такелажных устройств для их подъема показала, что погрешности фактических массо-центровочных характеристик от расчетных составляют не более 2…5% от массы поднимаемой системы. Поэтому на переходной раме со стороны несущей балки предложено закреплять штыри с установленными на них балансировочными грузами малой массы и устройствами фиксации последних на штырях. Задние регулируемые кронштейны выполняются разъемными, состоящими из последовательно закрепленных между собой продольных штанг.

Предлагаемое устройство поясняется на фиг.1-4.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемой траверсы при стыковке крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем.

На фиг.2 представлен разрез А-А согласно фиг.1.

На фиг.3 показан разрез Б-Б согласно фиг.1.

На фиг.4 изображен выносной элемент I согласно фиг.1.

Предлагаемая траверса содержит несущую балку 1 (фиг.1) с проушиной 2 и хвостовиком 3, шарнирно закрепленным на несущей балке 1 и снабженным стопором 4, размещенным с возможностью взаимодействия с фиксирующим гнездом (не показан), выполненным на несущей балке 1, установленные в балансировочных гнездах 5 несущей балки 1 стропы 6 с такелажными узлами 7 крепления крупногабаритного космического аппарата 8. Такелажные узлы 7 установлены на переходной раме 9 (фиг.1, 3), связанной со стропами 6, и выполнены в виде передних 10 и задних 11 (фиг.1) регулируемых кронштейнов, шарнирно связанных с переходной рамой 9. Задние регулируемые кронштейны 11 размещены со стороны плоскости стыковки крупногабаритного космического аппарата 8 с ракетой-носителем 12 и установлены с возможностью фиксации их углового положения (фиксаторы на фиг. условно не показаны). Стропы 6 размещены между такелажными узлами 7 крепления крупногабаритного космического аппарата 8. Задние регулируемые кронштейны 11 размещены между горизонтальной осью симметрии крупногабаритного космического аппарата 8 и внутренним контуром 13 надкалиберного головного обтекателя. На переходной раме 9 со стороны несущей балки 1 установлены штыри 14 (фиг.1, 2) с размещенными на них балансировочными грузами 15 и устройствами их фиксации (не показаны). Задние регулируемые кронштейны 11 выполнены разъемными, состоящими из последовательно закрепленных (элементы крепления на фиг. условно не показаны) между собой продольных штанг 16 (фиг.4).

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

Перед началом работ стропы 6 устанавливаются и закрепляются в соответствующих балансировочных гнездах 5 несущей балки 1 (конкретный подбор балансировочных гнезд 5 проводится по паспортной (расчетной) центровке поднимаемого крупногабаритного космического аппарата 8). В исходном положении траверса накидывается на крюк 17 (фиг.1) крана (не показан). При этом для удобства захвата крюком 17 проушины 2 хвостовик 3 находится в расфиксированном состоянии (стопор 4 выведен из фиксирующего гнезда (не показано) несущей балки 1). После навески траверсы на крюк 17 стопор 4 хвостовика 3 вводится в фиксирующее гнездо (не показано), выполненное на несущей балке 1. Затем производится подсоединение траверсы к поднимаемому крупногабаритному космическому аппарату 8 через такелажные узлы 7. Передние 10 и задние 11 регулируемые кронштейны разворачиваются на шарнирах 18 и 19 (фиг.1) соответственно до совмещения их приемных гнезд (не показаны) с ответными такелажными элементами 20 и 21 (фиг.1) крупногабаритного космического аппарата 8 и закрепляются на них. При этом требуемое угловое положение передних 10 и задних 11 регулируемых кронштейнов на шарнирах 18 и 19 стопорится фиксаторами (не показаны). После этого крупногабаритный космический аппарат 8 на траверсе переносится в зону его стыковки с ракетой-носителем 12. К этому времени к ракете-носителю 12 уже пристыкована задняя часть (секция) 22 (фиг.2) надкалиберного головного обтекателя, имеющая конический переходник 23 (фиг.2). С целью исключения механических повреждений угол наклона задних регулируемых кронштейнов 11 к горизонтальной оси должен быть гарантированно меньше угла наклона к горизонтальной оси образующей 24 (фиг.1) конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя. Такая угловая установка задних регулируемых кронштейнов 11, а также размещение строп 6 между передними 10 и задними регулируемыми 11 кронштейнами (фиг.1) позволяют завести крупногабаритный космический аппарат (его заднюю часть) 8 в подобтекательное пространство 25 (фиг.1) задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя, тем самым обеспечив безударную стыковку крупногабаритного космического аппарата 8 с ракетой-носителем 12 (в этом положении для стыковки крупногабаритного космического аппарата 8 с ракетой-носителем 12 задние регулируемые кронштейны 11 будут размещены между горизонтальной осью симметрии крупногабаритного космического аппарата 8 и внутренним контуром 13 надкалиберного головного обтекателя).

Устранение возможных перекосов в продольной и поперечной плоскостях при подъеме крупногабаритного космического аппарата 8 (горизонтирование продольной оси крупногабаритного космического аппарата 8 перед его стыковкой с ракетой-носителем 12) при необходимости достигается соответствующей установкой с последующим креплением с помощью устройств фиксации (не показаны) балансировочных грузов (малой массы) 15, размещаемых (фиг.1, 2) на штырях 14, установленных по периметру переходной рамы 9 со стороны несущей балки 1. Конкретные места размещения балансировочных грузов 15, их количество на штырях 14 определяются расчетным или опытным путем.

После проведения стыковки крупногабаритного космического аппарата 8 с ракетой-носителем 12 траверса отстыковывается от крупногабаритного космического аппарата 8 и перемещением в горизонтальном направлении выводится из подобтекательного пространства 25 конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя. Затем к задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя пристыковывается его передняя (секция) часть (не показана).

В зависимости от конфигурации крупногабаритного надкалиберного головного обтекателя возможны следующие варианты последовательности безударного отведения траверсы от крупногабаритного космического аппарата 8 после его стыковки с ракетой-носителем 12:

- отсоединение передних 10 и задних 11 регулируемых кронштейнов соответственно от такелажных элементов 20 и 21 крупногабаритного космического аппарата 8 и горизонтальное перемещение траверсы в направлении от конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя;

- отсоединение задних регулируемых кронштейнов 11 от переходной рамы 9, отсоединение передних регулируемых кронштейнов 10 от такелажных элементов 20 крупногабаритного космического аппарата 8, горизонтальное перемещение траверсы в направлении от конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя, открепление задних регулируемых кронштейнов 11 от такелажных элементов 21 крупногабаритного космического аппарата 8 и выведение их (вручную) из-под конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя (через торцевой проем 26 (фиг.1, 4) либо через технологические люки 27 (фиг.1, 4) на коническом переходнике 23 задней части (секции) 22 крупногабаритного головного обтекателя);

- отсоединение задних регулируемых кронштейнов 11 от переходной рамы 9, отсоединение передних регулируемых кронштейнов 10 от такелажных элементов 20 крупногабаритного космического аппарата 8, горизонтальное перемещение траверсы в направлении от конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя, поэтапный демонтаж отдельных продольных штанг 16 задних регулируемых кронштейнов 11 и выведение их (вручную) из-под конического переходника 23 задней части (секции) 22 надкалиберного головного обтекателя (через торцевой проем 26 либо через технологические люки 27 на коническом переходнике 23 задней части (секции) 22 крупногабаритного головного обтекателя).

Перед снятием траверсы с крюка 17 подпружиненный стопор 4 выводится из фиксирующего гнезда (не показано), выполненного на несущей балке 1, тем самым демонтируется жесткое крепление хвостовика 3 к несущей балке 1. Затем траверса опускается на пол и при последующем перемещении крюка 17 вниз последний выводится из проушины 2.

Таким образом, предложенное устройство имеет существенные отличия от ранее известных траверс и позволяет расширить функциональные возможности (обеспечить возможность крановой стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем) и повысить эксплуатационные характеристики (исключить перекосы и механические повреждения крупногабаритного космического аппарата и надкалиберного головного обтекателя) траверсы.

Изобретение относится к подъемно-перегрузочному оборудованию для монтажно-стыковочных операций с крупногабаритным космическим аппаратом, стыкуемым с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем. Траверса содержит несущую балку с проушиной и хвостовиком, шарнирно закрепленным на несущей балке и снабженным стопором, размещенным с возможностью взаимодействия с фиксирующим гнездом, выполненным на несущей балке. Стропы с такелажными узлами крепления установлены в балансировочных гнездах несущей балки. Такелажные узлы установлены на переходной раме, связанной со стропами, и выполнены в виде передних и задних регулируемых кронштейнов, шарнирно связанных с переходной рамой. Задние регулируемые кронштейны размещены со стороны плоскости стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем и установлены с возможностью фиксации их углового положения. Стропы размещены между такелажными узлами крепления крупногабаритного космического аппарата. Задние регулируемые кронштейны размещены между горизонтальной осью симметрии крупногабаритного космического аппарата и внутренним контуром надкалиберного головного обтекателя. Достигается расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Траверса для стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем, снабженной надкалиберным головным обтекателем, содержащая несущую балку с проушиной и хвостовиком, шарнирно закрепленным на несущей балке и снабженным стопором, размещенным с возможностью взаимодействия с фиксирующим гнездом, выполненным на несущей балке, установленные в балансировочных гнездах несущей балки стропы с такелажными узлами крепления крупногабаритного космического аппарата, отличающаяся тем, что такелажные узлы крепления крупногабаритного космического аппарата установлены на переходной раме, связанной со стропами, и выполнены в виде передних и задних регулируемых кронштейнов, шарнирно связанных с переходной рамой, причем задние регулируемые кронштейны размещены со стороны плоскости стыковки крупногабаритного космического аппарата с ракетой-носителем и установлены с возможностью фиксации их углового положения, при этом стропы размещены между такелажными узлами крепления крупногабаритного космического аппарата, а задние регулируемые кронштейны размещены между горизонтальной осью симметрии крупногабаритного космического аппарата и внутренним контуром надкалиберного головного обтекателя.

2. Траверса по п.1, отличающаяся тем, что на переходной раме со стороны несущей балки установлены штыри с размещенными на них балансировочными грузами и устройствами фиксации последних на штырях.

3. Траверса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что задние регулируемые кронштейны выполнены разъемными, состоящими из последовательно закрепленных между собой продольных штанг.