RU227205U1

RU227205U1 - UNIT FOR REINFORCING THE FORM OF A STRONG MESH STRUCTURE FROM POLYMER COMPOSITE MATERIALS

Info

Publication number: RU227205U1
Application number: RU2024105602U
Authority: RU
Inventors: Юлия Сергеевна Кравченко; Станислав Владимирович Авкельгин; Андрей Викторович Жуков
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Filing date: 2024-03-05
Publication date: 2024-07-11

Abstract

Полезная модель относится к области организации защиты изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых в различных отраслях, например космической, в частности для локального усиления высоконагруженных мест крепления силовых сетчатых конструкций (ССК) космического аппарата (КА). Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является усовершенствование конструкции узла усиления шпангоута. Указанная проблема решается тем, что узел усиления шпангоута ССК из ПКМ состоит из накладки, представляющей собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль верхнего шпангоута ССК, установленный со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией. В накладке и в шпангоуте с боковых сторон выполнены сквозные отверстия для обеспечения фиксации узла при помощи болтового соединения по боковой стороне шпангоута. В накладке на верхней площадке расположена бобышка со стыковочной поверхностью и резьбовым отверстием для фиксации стыковки с сопрягаемой конструкцией. Техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность установки узла усиления шпангоута ССК из ПКМ на шпангоут со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией с фиксацией через сквозные отверстия по боковой стороне, сохраняя целостность шпангоута. The utility model relates to the field of organizing the protection of products made of polymer composite materials (PCM) used in various industries, such as space, in particular for local reinforcement of highly loaded points of attachment of power mesh structures (SSC) of a spacecraft (SC). The technical problem that the claimed utility model is aimed at solving is improving the design of the frame reinforcement unit. This problem is solved by the fact that the reinforcement unit for the SSK frame made of PCM consists of a lining, which is a U-shaped profile that repeats the outer profile of the upper SSK frame, installed on the side where it joins the mating structure. Through holes are made in the lining and in the frame on the sides to ensure fixation of the unit using a bolted connection on the side of the frame. In the lining on the upper platform there is a boss with a mating surface and a threaded hole for fixing the joint with the mating structure. The technical result of the claimed utility model is the possibility of installing a reinforcement unit for the frame SSK from PCM on the frame from the side of the docking with the mating structure with fixation through through holes on the side, maintaining the integrity of the frame.

Description

Полезная модель относится к области организации защиты изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых в различных отраслях, например космической, в частности для локального усиления высоконагруженных мест крепления силовых сетчатых конструкций (ССК) космического аппарата (КА).The utility model relates to the field of organizing the protection of products made of polymer composite materials (PCM) used in various industries, such as space, in particular for local reinforcement of highly loaded points of attachment of power mesh structures (SSC) of a spacecraft (SC).

ССК в современных КА представляет собой пространственную трубу цилиндрической формы, имеющую оригинальную сетчатую структуру. ССК изготавливается из полимерного композитного материала - углепластика, что обеспечивает минимальную массу конструкции при сохранении заданных прочностных и жесткостных характеристик.The SSC in modern spacecraft is a cylindrical spatial tube with an original mesh structure. The SSC is made of a polymer composite material - carbon fiber, which ensures a minimum weight of the structure while maintaining the specified strength and rigidity characteristics.

Известна проблема недостаточной прочности конструкций, изготовленных из композиционных материалов в местах их контакта с элементами крепления (смятие, расслоение, разлом композитной структуры), в частности при стыковке шпангоутов ССК КА с сопрягаемой конструкцией.There is a known problem of insufficient strength of structures made of composite materials at the points of their contact with fastening elements (collapse, delamination, fracture of the composite structure), in particular when joining SSC spacecraft frames with the mating structure.

Из существующего уровня техники известен узел закрепления оборудования к силовой сетчатой конструкции из ПКМ (патент RU 2535780), состоящий из накладки и контр накладки, скрепленных с элементом ССК, при этом накладки, соединенные между собой, выполнены с углом наклона направляющих граней, совпадающим с углом наклона ребер силовой конструкции, причем опорная накладка упирается в перекрестие силовой конструкции и служит для крепления крепежной накладки, которая, в свою очередь, создает плоскость и точку фиксации для установки оборудования.From the existing level of technology, a unit for fastening equipment to a power mesh structure made of PCM is known (patent RU 2535780), consisting of a lining and a counter lining attached to the SSC element, while the linings connected to each other are made with an angle of inclination of the guide edges coinciding with the angle tilting the ribs of the load-bearing structure, wherein the support pad rests against the crosshairs of the load-bearing structure and serves to fasten the fastening pad, which, in turn, creates a plane and a fixation point for installing equipment.

Недостатками известной конструкции являются:The disadvantages of the known design are:

наличие двух типов накладок;the presence of two types of linings;

невозможность использования узла для стыковки с горизонтальными сотовыми панелями КА;the impossibility of using the unit for docking with horizontal cellular panels of the spacecraft;

отсутствие возможности установки узла на шпангоуты ССК.inability to install the unit on SSK frames.

Также известен узел стыковки ССК (по первому варианту) (патент RU 2729909 С1), состоящий из накладки и контр накладки, скрепленных со шпангоутом ССК при помощи клея и соединенных между собой крепежными элементами. Между накладкой и контр накладкой устанавливается набор шайб для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины. Накладка имеет бобышку для точного позиционирования на шпангоуте ССК и шпильку для стыковки с сопрягаемой конструкцией.The SSK joining unit (according to the first option) is also known (patent RU 2729909 C1), consisting of a lining and a counter lining, fastened to the SSK frame with glue and interconnected by fasteners. A set of washers is installed between the lining and the counter lining to ensure a guaranteed gap of the required size. The plate has a boss for precise positioning on the SSK frame and a pin for joining with the mating structure.

необходимость установки между накладкой и контр накладкой набора шайб для обеспечения гарантированного зазора.the need to install a set of washers between the lining and the counter lining to ensure a guaranteed gap.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является узел усиления шпангоута ССК из ПКМ (по третьему варианту) (патент RU 2733309 С1), состоящий из накладки, скрепленной со шпангоутом ССК из ПКМ при помощи клея, где накладка представляет собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута ССК из ПКМ, устанавливается на шпангоут ССК из ПКМ со стороны противоположной стороне стыковки с сопрягаемой конструкцией, при этом в накладке и шпангоуте ССК из ПКМ выполняется сквозное отверстие для стыковки с сопрягаемой конструкцией. Данное техническое решение принято за прототип полезной модели.The closest to the claimed technical solution is the reinforcement unit for the SSK frame made of PCM (according to the third option) (patent RU 2733309 C1), consisting of a lining attached to the frame SSK made of PCM using glue, where the lining is a U-shaped profile repeating the outer the profile of the frame SSK from PCM is installed on the frame SSK from PCM from the side opposite to the side of the docking with the mating structure, while a through hole is made in the overlay and frame SSK from PCM for docking with the mating structure. This technical solution was adopted as a utility model prototype.

низкая надежность работы узла для высоконагруженных элементов за счет отсутствия возможности установки накладки на верхний шпангоут;low reliability of the unit for highly loaded elements due to the inability to install an overlay on the upper frame;

установка узла осуществляется только на поверхность шпангоута противоположную стыковочной поверхности (со стороны плетения ССК);installation of the unit is carried out only on the surface of the frame opposite to the joining surface (from the weaving side of the SSC);

сквозное отверстие выполнено поперек волокон, что приводит к снижению прочностных характеристик;the through hole is made across the fibers, which leads to a decrease in strength characteristics;

отсутствие возможности выполнения механической обработки стыковочной поверхности и обеспечения точности для стыковки с сопрягаемой конструкцией.inability to perform mechanical processing of the mating surface and ensure accuracy for mating with the mating structure.

Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие существенные признаки: узел усиления шпангоута ССК из ПКМ, состоящий из накладки, скрепленной со шпангоутом ССК из ПКМ при помощи клея; накладка представляет собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута ССК из ПКМ, установленный на шпангоут ССК из ПКМ; в накладке и шпангоуте ССК из ПКМ выполнено сквозное отверстие.For the claimed utility model, the following common essential features have been identified: a reinforcement unit for the SSK frame made of PCM, consisting of a lining attached to the frame SSK made of PCM using glue; the overlay is a U-shaped profile that repeats the outer profile of the SSK frame made of PCM, installed on the SSK frame made of PCM; a through hole is made in the cover and frame SSK made of PCM.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является усовершенствование конструкции узла усиления шпангоута.The technical problem that the claimed utility model is aimed at solving is improving the design of the frame reinforcement unit.

Указанная проблема решается тем, что узел усиления шпангоута ССК из ПКМ состоит из накладки, представляющей собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль верхнего шпангоута ССК, установленный со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией. В накладке и в шпангоуте с боковых сторон выполнены сквозные отверстия для обеспечения фиксации узла при помощи болтового соединения по боковой стороне шпангоута. В накладке на верхней площадке расположена бобышка со стыковочной поверхностью и резьбовым отверстием для фиксации стыковки с сопрягаемой конструкцией.This problem is solved by the fact that the reinforcement unit for the SSK frame made of PCM consists of a lining, which is a U-shaped profile that repeats the outer profile of the upper SSK frame, installed on the side where it joins the mating structure. Through holes are made in the lining and in the frame on the sides to ensure fixation of the unit using a bolted connection on the side of the frame. In the lining on the upper platform there is a boss with a mating surface and a threaded hole for fixing the joint with the mating structure.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность установки узла усиления шпангоута ССК из ПКМ на шпангоут со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией с фиксацией через сквозные отверстия по боковой стороне, сохраняя целостность шпангоута.The technical result of the claimed utility model is the possibility of installing a reinforcement unit for the frame SSK from PCM on the frame from the side of the docking with the mating structure with fixation through through holes on the side, maintaining the integrity of the frame.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, показанными на фиг. 1-5:The essence of the utility model is illustrated by the drawings shown in Fig. 1-5:

фиг. 1 - общий вид ССК с узлами усиления шпангоута;fig. 1 - general view of the SSC with frame reinforcement units;

фиг. 2 - ССК с узлами усиления шпангоута;fig. 2 - SSC with frame reinforcement units;

фиг. 3 - сеч. В-В, показанное на фиг. 2;fig. 3 - sec. B-B shown in Fig. 2;

фиг. 4, 5 - вариантное исполнение накладки.fig. 4, 5 - variant design of the lining.

Узел 1 усиления шпангоута ССК 10 из ПКМ включает в себя накладку 2, представляющую собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута 3, установленный со стороны стыковки (поверхность А) с сопрягаемой конструкцией 4, например, с горизонтальной сотовой панелью. В накладке 2 и в шпангоуте 3 с боковых сторон выполнены сквозные отверстия 5, 6 для обеспечения фиксации узла 1 при помощи болтового соединения 7 по боковой стороне шпангоута 3, при этом накладка 2 дополнительно фиксируется на шпангоуте 3 при помощи клея. В накладке 2 на верхней площадке расположена бобышка 8 со стыковочной поверхностью (поверхность Б) и резьбовым отверстием 9 для фиксации стыковки с сопрягаемой конструкцией 4.Reinforcement unit 1 of the frame SSK 10 made of PCM includes a cover 2, which is a U-shaped profile repeating the outer profile of the frame 3, installed on the side where it joins (surface A) with the mating structure 4, for example, with a horizontal honeycomb panel. In the lining 2 and in the frame 3 on the sides there are through holes 5, 6 to ensure fixation of unit 1 using a bolted connection 7 on the side of the frame 3, while the lining 2 is additionally fixed to the frame 3 using glue. In the cover 2 on the upper platform there is a boss 8 with a mating surface (surface B) and a threaded hole 9 for fixing the connection with the mating structure 4.

Узел 1 усиления шпангоута ССК 10 из ПКМ работает следующим образом: накладку 2 предварительно устанавливают на шпангоут 3 и при необходимости выполняют припиловку и затем по боковой стороне шпангоута 3 (вдоль полимерной структуры шпангоута), выполняют сквозные отверстия 6 по направляющей сквозных отверстий 5, выполненных в накладке 2.Reinforcement unit 1 of the frame SSK 10 from PCM works as follows: the overlay 2 is pre-installed on the frame 3 and, if necessary, sawing is performed and then along the side of the frame 3 (along the polymer structure of the frame), through holes 6 are made along the guide of the through holes 5, made in pad 2.

Далее на все контактные поверхности наносят клей, обеспечивая плотное прилегание накладки 2 (при этом зазоры между контактными поверхностями заполняют клеем), фиксируют и при помощи болтового соединения 7 накладки 2 окончательно устанавливают на шпангоут 3 по поверхности А. После полимеризации клея в бобышке 8 выполняют механическую обработку стыковочной поверхности (поверхность Б) и резьбовое отверстие 9 для фиксации стыковки с сопрягаемой конструкцией 4 (фиг. 1-4). Резьбовые отверстия 9 дают возможность как обеспечения стыковки ССК 10 с сопрягаемой конструкцией 4, так и для проведения монтажных работ, например, транспортировки ССК 10.Next, glue is applied to all contact surfaces, ensuring a tight fit of the lining 2 (in this case, the gaps between the contact surfaces are filled with glue), fixed and, using a bolt connection 7, the lining 2 is finally installed on the frame 3 along surface A. After polymerization of the glue in the boss 8, mechanical processing of the joining surface (surface B) and a threaded hole 9 for fixing the joint with the mating structure 4 (Fig. 1-4). Threaded holes 9 make it possible to both ensure the joining of the SSC 10 with the mating structure 4, and for carrying out installation work, for example, transporting the SSC 10.

Существует возможность вариантного исполнения накладки 2 различных типоразмеров (фиг. 4, 5). Для повышения надежности стыковки ССК 10 с сопрягаемой конструкцией 4, целесообразно использовать несколько узлов 1 усиления шпангоута ССК 10 из ПКМ.There is the possibility of a variant design of the lining of 2 different standard sizes (Fig. 4, 5). To increase the reliability of joining the SSK 10 with the mating structure 4, it is advisable to use several units 1 of reinforcement of the SSK 10 frame from PCM.

Claims

Reinforcement unit for the frame of a power mesh structure (SSC) made of polymer composite materials (PCM), consisting of a lining fastened to the frame SSC made of PCM using glue, which is a U-shaped profile repeating the outer profile of the frame SSC made of PCM, installed on the frame SSC made of PCM, while in the lining and frame SSK made of PCM there is a through hole, characterized in that the lining is fixed on the frame through through holes on the sides using a bolted connection, while in the lining on the upper platform there is a boss with a mating surface and a threaded hole for fixing the connection with the mating structure.