УЗЕЛ РЕГУЛИРОВКИ НАТЯЖЕНИЯ СТРОП Российский патент 2019 года по МПК B64G1/22 

Изобретение относится к космической отрасли, в частности к составным частям, устанавливаемым на космический аппарат (КА), а именно к узлам регулировки натяжения строп, обеспечивающих закрепление конструкций.

Стропа (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 крепления в настоящем случае используется для крепления оборудования КА, например, топливного бака высокого давления.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является регулируемый узел крепления (патент №2559370 от 14.07.2015, МПК B64G 1/22), используемый для равномерного натяжения строп, удерживающих топливный бак на силовой конструкции корпуса (СКК) КА. Данный регулируемый узел крепления содержит комплект крепежных элементов - болты, шайбы сферические, гайки и втулки с наружной резьбой, а также второй комплект крепежных элементов, площадку углепластиковую со стропами, закрепленную между накладкой и первым кронштейном, соединенным со вторым и третьим кронштейнами посредством крепежных элементов. Известное решение принято за прототип изобретения.

Недостатками прототипа являются неравномерное натяжение и низкая точность регулировки натяжения строп, большая масса конструкции, а также отсутствие возможности универсального применения узла (на конструктивно разных СКК КА).

Приведенные выше недостатки известного изобретения существенно влияют на работоспособность вантовой системы и снижают ее надежность. Для повышения надежности вантовой системы необходимо обеспечить устойчивую работу всех строп при внешних воздействиях, т.е. обеспечить равномерное натяжение строп.

Неравномерное натяжение строп происходит вследствие неточности изготовления вантовой системы и неточности изготовления СКК КА. Под неточностью изготовления вантовой системы подразумевается разность длин и толщин строп и наличие в них остаточных напряжений. Разность длин и толщин строп возникает по причине неидеальной геометрии оснастки и отклонения положения строп при намотке вантовой системы. Остаточные напряжения являются следствием непостоянства значения силы натяжения при намотке вантовой системы. Неточность изготовления СКК КА приводит к разной удаленности накладок опорных относительно продольной оси СКК КА, что оказывает существенное влияние на перераспределение усилий в стропах. Существующий регулируемый узел крепления не позволяет обеспечить равномерное натяжение строп под действием вышеперечисленных факторов.

Низкая точность регулировки натяжения, большая масса и невозможность универсального использования узла на конструктивно разных СКК обусловлены конструктивными недостатками узла, а именно наличием двух комплектов крепежных элементов (болт, сферическая шайба, гайка и втулка с наружной резьбой).

Низкая точность регулировки характеризуется необходимостью попеременной регулировки с одинаковым шагом двух комплектов крепежных элементов, что усложняет процесс натяжки строп и оказывает существенное влияние на их равномерное натяжение. Кроме того гайки и втулки с наружной резьбой имеют относительно большой шаг резьбы, что также снижает точность регулировки натяжения строп.

Универсальное использование узла регулировки натяжения на конструктивно разных СКК ограничивается увеличенными размерами конструкции, и организацией двух посадочных мест.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение равномерного натяжения строп, повышение точности регулировки натяжения строп, снижение собственной массы, обеспечение возможности универсального использования узла регулировки натяжения (на конструктивно разных СКК КА).

Поставленная задача решается тем, что в узле регулировки натяжения строп, площадка со стропами закреплена между накладкой внутренней и накладкой внешней посредством скобы с проушиной, шайб и гаек, образуя внутреннюю часть узла, а два кронштейна для установки с внутренней и внешней сторон силовой конструкции корпуса соединены между собой винтами, образуя внешнюю часть узла, при этом внутренняя и внешняя части узла соединены между собой при помощи комплекта крепежных элементов, в состав которого входят шпилька, шайба и гайка. Грани накладки опорной и накладок ответных повторяют направление ребер СКК КА.

Равномерное натяжение строп обеспечивается исключением влияния разности длин и остаточных напряжений строп при затяжке узла. Для этого площадка со стропами имеет возможность поворота относительно продольной и поперечной оси узла (самопроизвольно регулируется в пространстве в зависимости от разности длин и остаточных напряжений строп), за счет соединения скобы и проушины по типу шарнира. Равноудаленность посадочных поверхностей кронштейнов относительно продольной оси СКК КА, обеспечивается их механической обработкой в составе СКК КА с заданным допуском.

Высокая точность регулировки натяжения строп обеспечивается использованием одного элемента регулировки натяжения строп (вместо двух) и малым шагом резьбы шпильки.

Снижение массы узла регулировки натяжения обусловлено использованием одного элемента регулировки натяжения строп (вместо двух), что позволяет максимально уменьшить габаритные размеры.

Возможность универсального использования узла регулировки натяжения на конструктивно разных СКК, обеспечивается модификацией кронштейнов в части изменения внутренних граней, повторяющих направление ребер СКК КА.

В качестве примера элемента конструкции в заявляемом техническом решении был принят топливный бак.

Сущность изобретения поясняется фигурами чертежей, где представлены:

- фиг. 1 - размещение узлов регулировки натяжения и топливного бака на СКК КА;

- фиг. 2 - узел регулировки натяжения на СКК КА;

- фиг. 3, 4 - узел регулировки натяжения в разрезе.

Регулируемый узел крепления топливного бака 16 состоит из внутренней части, внешней части и комплекта крепежных элементов. Внутренняя часть включает в себя площадку 1 со стропами 14, накладку внутреннюю 2 и накладку внешнюю 3, а также скобу 4, удерживающую проушину 7. Внешняя часть включает в себя кронштейны 11, 12 и винты 13. Грани кронштейнов 11, 12 повторяют направление ребер СКК КА 15, для исключения их перемещения относительно СКК КА 15. Внутренняя часть соединяется с внешней частью посредством комплекта крепежных элементов, включающего в себя шпильку 8, гайку 9 и шайбу 10.

Крепление топливного бака 16 к СКК КА 15 осуществляется следующим образом (фиг. 3, 4).

Площадка 1, со стропами 14, устанавливается между накладкой внутренней 2 и накладкой внешней 3, при этом совмещаются отверстия площадки 1, накладки внутренней 2 и накладки внешней 3. В отверстия со стороны накладки внешней 3 устанавливается скоба 4 с проушиной 7. Со стороны накладки внутренней 2 на резьбовые части скобы 4 одеваются шайбы 6 и затягиваются гайки 5 моментным ключом. На контактирующие поверхности деталей 2 и 3 наносится клей, гайки 5 стопорятся. Перечисленные выше операции выполняются во всех узлах вантовой системы.

На грани СКК КА 15 устанавливаются кронштейны 11 и 12, предварительно покрытые клеем по контактирующим поверхностям, при этом, кронштейны 11 - с внешней стороны СКК КА 15, а кронштейны 12 - с внутренней. Кронштейны 11 и 12 фиксируются винтами 13. Винты 13 стопорятся. Выполняется механическая обработка бобышек всех кронштейнов 11 в размер К1.

С внешней стороны СКК КА 15 через сквозное отверстие кронштейна 11 в резьбовое отверстие проушины 7 вкручивается шпилька 8, до упора при помощи шлица, после чего на шпильку 8, со стороны шлица, одевается шайба 10 и наживляется гайка 9. Данная операция выполняется во всех узлах вантовой системы.

Для регулировки натяжения строп 14, необходимо закручивать гайки 9 в пол оборота, попеременно, в узлах расположенных друг напротив друга. При этом направляющая часть проушины 7 входит в направляющую часть кронштейна 11 по плотной посадке, обеспечивая требуемое направление натяжки. Операцию выполнять до достижения размера К2 (расчетное значение, обеспечивающее требуемое усилие в стропах).

Для контроля натяжения строп используются тензометрические датчики или специальные механические устройства (на фиг. 1, 2, 3, 4 не показаны).

Соединение скобы 4 и проушины 7 по типу шарнира обеспечивает поворот площадки 1 относительно продольной и поперечной оси узла, тем самым учитывая остаточные напряжения в стропах 14 и разницу их длин (исключает влияние неточности изготовления вантовой системы на распределение усилий в стропах). Механическая обработка посадочных поверхностей кронштейнов 11 в размер К1 с заданным допуском, обеспечивает их равноудаленность относительно продольной оси СКК КА 15 (исключает влияние неточности изготовления СКК КА 15 на распределение усилий в стропах).

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение равномерного натяжения строп, повышение точности регулировки натяжения строп (не менее чем в 2 раза), снижение собственной массы (не менее чем в 1,5 раза), возможность универсального использования регулируемого узла крепления (на конструктивно разных СКК КА).

Изобретение относится к силовым конструкциям корпусов (СКК) сетчатой структуры, содержащим стропы (ванты) для закрепления элементов КА (например, топливных баков). Внутренняя часть предлагаемого узла образована площадкой (1) со стропами (14), закрепленной между внутренней (2) и внешней (3) накладками посредством скобы (4) с проушиной (7), шайб (6) и гаек (5). Два кронштейна (12, 11) для установки соответственно с внутренней и внешней сторон СКК (15) соединены между собой винтами (13), образуя внешнюю часть узла. Указанные части узла соединены между собой с помощью шпильки (8), шайбы (10) и гайки (9). Грани кронштейнов повторяют направление ребер СКК. Техническим результатом является повышение точности регулировки (обеспечения равномерного) натяжения строп, снижение массы и унификация узла. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел регулировки натяжения строп, содержащий площадку со стропами, два кронштейна для установки с внутренней и внешней сторон силовой конструкции корпуса, форма которых выбрана из условия исключения их перемещения относительно силовой конструкции корпуса, отличающийся тем, что площадка со стропами закреплена между накладкой внутренней и накладкой внешней посредством скобы с проушиной, шайб и гаек, образуя внутреннюю часть узла, а два кронштейна для установки с внутренней и внешней сторон силовой конструкции корпуса соединены между собой винтами, образуя внешнюю часть узла, при этом внутренняя и внешняя части узла соединены между собой при помощи комплекта крепежных элементов, в состав которого входят шпилька, шайба и гайка.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что грани кронштейнов повторяют направление ребер силовой конструкции корпуса.