RU2729909C1 - Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions) - Google Patents

Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2729909C1
RU2729909C1 RU2019142875A RU2019142875A RU2729909C1 RU 2729909 C1 RU2729909 C1 RU 2729909C1 RU 2019142875 A RU2019142875 A RU 2019142875A RU 2019142875 A RU2019142875 A RU 2019142875A RU 2729909 C1 RU2729909 C1 RU 2729909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pad
frame
counter
sck
docking
Prior art date
Application number
RU2019142875A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Дмитриевич Мироненко
Станислав Владимирович Авкельгин
Олена Александровна Исеева
Юлия Сергеевна Кравченко
Андрей Викторович Жуков
Original Assignee
Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» filed Critical Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва»
Priority to RU2019142875A priority Critical patent/RU2729909C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729909C1 publication Critical patent/RU2729909C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16S—CONSTRUCTIONAL ELEMENTS IN GENERAL; STRUCTURES BUILT-UP FROM SUCH ELEMENTS, IN GENERAL
    • F16S5/00—Other constructional members not restricted to an application fully provided for in a single class

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

FIELD: astronautics.SUBSTANCE: invention relates to space engineering, and more specifically to versions of housing structural design docking assemblies. Load carrying structure (LCS) docking assembly consists of a pad and counter padding fastened with frame LCS by means of glue and interconnected by fasteners. Pad and counter padding represent U-shaped profile repeating outer profile of LCS frame. Pad has cartridge on inner side of U-shaped profile and stud for connection. Holes in pad and counter-pad for their connection to each other are located beyond boundaries of LCS frame. A set of washers is installed between the pad and the counter-pad to ensure the guaranteed gap of the required value. In compliance with second version, screw with cylindrical head is fitted on counter pad from inner side.EFFECT: enabling higher reliability.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение 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 invention relates to the field of organizing the protection of products made of polymer composite materials (PCM) used in various industries, for example, space, in particular for local reinforcement of highly loaded attachment points for power mesh structures (SSC) of a spacecraft (SC).

Силовая конструкция корпуса в современных КА представляет собой пространственную трубу цилиндрической формы, имеющую оригинальную сетчатую структуру. СКК изготавливается из полимерного композитного материала – углепластика, что обеспечивает минимальную массу конструкции при сохранении заданной несущей способности.The power structure of the hull in modern spacecraft is a cylindrical spatial tube with an original mesh structure. SCC is made of a polymer composite material - carbon fiber, which ensures the minimum weight of the structure while maintaining the specified bearing capacity.

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 шпангоута СКК КА с сопрягаемой конструкцией.There is a known problem of insufficient strength of structures made of composite materials in the places of their contact with fastening elements (crushing, delamination, fracture of the composite structure), in particular, when joining the frame of the SCK spacecraft with the mating structure.

Из существующего уровня техники известен изготовленный из композитного материала фланец с механически обрабатываемой частью (патент RU 2481950), имеющий конструктивную часть, усиленную основной волокнистой структурой, и первую механически обрабатываемую часть, усиленную первой волокнистой структурой, которая отличается от основной волокнистой структуры, при этом матрицы конструктивной части и первой механически обрабатываемой части идентичны, а первая механически обрабатываемая часть располагается на части, по меньшей мере, основной поверхности конструктивной части и механически обрабатывается по первой механически обрабатываемой поверхности, при этом пересечение первой механически обрабатываемой поверхности с волокнами основной волокнистой структуры равно нулю.A flange made of a composite material with a machined part (patent RU 2481950) is known from the existing prior art, having a structural part reinforced with a main fiber structure, and a first machined part, reinforced with a first fiber structure, which differs from the main fiber structure, wherein the matrix the structural part and the first machined part are identical, and the first machined part is located on a part of at least the main surface of the structural part and is machined on the first machined surface, while the intersection of the first machined surface with the fibers of the main fibrous structure is zero.

Недостатками известной конструкции являются сложность изготовления и низкая технологичность.The disadvantages of the known design are the complexity of manufacture and low manufacturability.

Сложность изготовления характеризуется необходимостью предварительного формования кольцевых заготовок, устанавливаемых с противоположных сторон фланца, имеющих сложную геометрическую форму.The complexity of manufacturing is characterized by the need for pre-molding of annular blanks installed on opposite sides of the flange having a complex geometric shape.

Низкая технологичность обусловлена применением композитного материала заготовок, использование которого целесообразно только для замкнутых кольцевых форм и не позволяет выполнить локальное усиление композитной структуры, например полчетверти кольца. Кроме того композитный материал не позволяет получить высокое качество поверхности фланца, так как обладает низкой устойчивостью к механическим воздействиям.Low manufacturability is due to the use of a composite material of workpieces, the use of which is advisable only for closed annular forms and does not allow performing local reinforcement of the composite structure, for example, half a quarter of the ring. In addition, the composite material does not allow obtaining a high quality of the flange surface, as it has low resistance to mechanical stress.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является узел закрепления оборудования к силовой сетчатой конструкции из ПКМ (патент RU 2535780), состоящий из накладки и контр накладки, скрепленных с элементом СКК, 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. Данное техническое решение принято за прототип изобретения.The closest to the claimed technical solution is a unit for fixing equipment to a power mesh structure made of PCM (patent RU 2535780), consisting of an overlay and a counter overlay fastened to the SCC element, while the overlays connected to each other are made with an inclination angle of the guide edges that coincides with an angle of inclination of the ribs of the load-bearing structure, and the support plate abuts against the cross-hair of the load-bearing structure and serves to fasten the fastening plate, which, in turn, creates a plane and a fixation point for installing the equipment. This technical solution was taken as a prototype of the invention.

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

- невозможность использования узла для горизонтальной стыковки с сопрягаемыми конструкциями без дополнительных переходных элементов, что усложняет конструкцию узла и увеличивает его массогабаритные характеристики;- the impossibility of using the unit for horizontal docking with mating structures without additional transition elements, which complicates the design of the unit and increases its weight and size characteristics;

- необходимость выполнения механической обработки узла, что снижает технологичность устройства;- the need to perform mechanical processing of the unit, which reduces the manufacturability of the device;

- низкая надежность работы узла для нагруженных элементов, отсутствие обхвата ребра СКК.- low reliability of the unit for loaded elements, lack of girth of the edge of the SCC.

Для заявленного устройства выявлены следующие общие существенные признаки: узел стыковки силовой конструкции корпуса, состоящий из накладки и контр накладки, скрепленных со шпангоутом СКК при помощи клея и соединенных между собой крепежными элементами.For the claimed device, the following general essential features have been identified: a docking unit for the body's structural structure, consisting of a pad and a counter pad, fastened to the SCK frame with glue and interconnected by fasteners.

Техническими проблемами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются повышение надежности работы узла стыковки, его технологичности и простоты, а также снижение массогабаритных характеристик.The technical problems to be solved by the claimed invention are increasing the reliability of the docking unit, its manufacturability and simplicity, as well as reducing the weight and size characteristics.

Технические проблемы решаются за счёт применения узла стыковки СКК, состоящего из накладки и контр накладки, скрепленных со шпангоутом СКК при помощи клея и соединенных между собой крепежными элементами. Узел отличается от прототипа тем, что накладка и контр накладка представляют собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута СКК, накладка имеет бобышку и устанавливается на шпангоут СКК со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией. При этом отверстия в накладке и контр накладке для их соединения друг с другом расположены за границами шпангоута СКК, между накладкой и контр накладкой установлен набор шайб для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины. При этом по первому варианту в конструкции узла стыковки СКК накладка имеет бобышку на внутренней стороне П-образного профиля для точного позиционирования на шпангоуте СКК, шпильку для стыковки с сопрягаемой конструкцией. По второму варианту накладка имеет бобышку на внешней стороне П-образного профиля с резьбовым отверстием для стыковки с сопрягаемой конструкцией, а для точного позиционирования на шпангоуте СКК в контр накладке с внутренней стороны установлен винт с цилиндрической головкой.Technical problems are being solved due to the use of the SCK docking unit, consisting of a pad and a counter pad, fastened to the SCK frame with glue and interconnected by fasteners. The unit differs from the prototype in that the pad and counter pad are a U-shaped profile repeating the outer profile of the SCK frame, the pad has a boss and is installed on the SCK frame from the side of the docking with the mating structure. In this case, the holes in the pad and counter pad for their connection to each other are located outside the SCK frame, a set of washers is installed between the pad and the counter pad to ensure a guaranteed gap of the required size. In this case, according to the first option, in the design of the SCV docking unit, the pad has a boss on the inner side of the U-shaped profile for accurate positioning on the SCV frame, a pin for docking with the mating structure. According to the second version, the pad has a lug on the outer side of the U-shaped profile with a threaded hole for docking with the mating structure, and for precise positioning on the SCK frame, a cylinder head screw is installed in the counter pad on the inner side.

Объединение нескольких технических решений в одну заявку связано с тем, что они связаны общей задачей, решаемой за счёт конструктивных особенностей устройств, которые являются равноценными для решения поставленной задачи, но не могут быть объединены обобщающим параметром.The combination of several technical solutions into one application is due to the fact that they are connected by a common task solved due to the design features of the devices, which are equivalent for solving the problem, but cannot be combined by a generalizing parameter.

Техническая сущность изобретения поясняется фигурами чертежей, где представлены: The technical essence of the invention is illustrated by the figures of the drawings , which show:

на фиг. 1 - узел стыковки СКК по первому варианту;in fig. 1 - node for SCV docking according to the first option;

на фиг. 2 - узел стыковки СКК по второму варианту.in fig. 2 - node of SCV docking according to the second option.

По первому варианту узел стыковки СКК состоит из накладки 1 и контр накладки 2, скрепленных со шпангоутом СКК 3 при помощи клея (на фиг. 1 не показано) и соединенных между собой крепежными элементами 4. Между накладкой 1 и контр накладкой 2 устанавливается набор шайб 5 для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины 6. Накладка 1 имеет бобышку 7 для точного позиционирования на шпангоуте СКК 3 и шпильку 8 для стыковки с сопрягаемой конструкцией.According to the first version, the SCK docking unit consists of a pad 1 and a counter pad 2, fastened to the SCK frame 3 with glue (not shown in Fig. 1) and interconnected by fasteners 4. Between the pad 1 and the counter pad 2, a set of washers 5 is installed to provide a guaranteed clearance of the required size 6. Pad 1 has a boss 7 for accurate positioning on the frame of the SCK 3 and a pin 8 for docking with the mating structure.

По второму варианту узел стыковки СКК состоит из накладки 1 и контр накладки 2, скрепленных со шпангоутом СКК 3 при помощи клея (на фиг. 2 не показано) и соединенных между собой крепежными элементами 4. Между накладкой 1 и контр накладкой 2 устанавливается набор шайб 5 для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины 6. В контр накладку 2 устанавливается винт с цилиндрической головкой 9 для точного позиционирования на шпангоуте СКК 3. Накладка 1 имеет бобышку с резьбовым отверстием 10 для стыковки с сопрягаемой конструкцией.According to the second option, the SCK docking unit consists of a pad 1 and a counter pad 2, fastened to the SCK frame 3 with glue (not shown in Fig. 2) and interconnected by fasteners 4. Between the pad 1 and the counter pad 2, a set of washers 5 is installed to provide a guaranteed clearance of the required size 6. A cylinder head screw 9 is installed in the counter pad 2 for precise positioning on the SCK 3 frame. Pad 1 has a boss with a threaded hole 10 for docking with the mating structure.

Работа заявленного узла стыковки СКК по первому и второму варианту заключается в защите шпангоута СКК 3 из ПКМ от механических повреждений, за счет равномерного перераспределения локальной нагрузки от крепежных элементов 4 по поверхности шпангоута 3, контактирующей с узлом.The work of the claimed joint assembly of the SCK according to the first and second options is to protect the frame SCK 3 from the PCM from mechanical damage, due to the uniform redistribution of the local load from the fastening elements 4 over the surface of the frame 3 in contact with the unit.

Для повышения надежности соединения, целесообразно использовать несколько узлов крепления. В таком случае резьбовые отверстия в бобышках хомутов, а также механическую обработку поверхностей контакта с металлической конструкцией, целесообразно выполнять после установки узлов крепления на шпангоут.To increase the reliability of the connection, it is advisable to use several attachment points. In this case, the threaded holes in the collar bosses, as well as the machining of the contact surfaces with the metal structure, are advisable to be performed after the attachment points are installed on the frame.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение целостности шпангоута СКК, при действии на него нагрузок от крепежных элементов, обеспечивающих неподвижное высоконагруженное соединение СКК с сопрягаемой конструкцией, высокое качество поверхности контактирующей с сопрягаемой конструкцией, простота технологического процесса монтажа узла с возможностью демонтажа без повреждения шпангоута СКК, минимального прироста габаритов и массы СКК.The technical result of the claimed invention is ensuring the integrity of the SCC frame, under the action of the loads from the fasteners, providing a stationary high-load connection of the SCC with the mating structure, high quality of the surface in contact with the mating structure, simplicity of the assembly process with the possibility of dismantling without damaging the SCC frame, minimal increase in the size and weight of the SCC ...

Claims (2)

1. Узел стыковки силовой конструкции корпуса (СКК), состоящий из накладки и контрнакладки, скрепленных со шпангоутом СКК при помощи клея и соединенных между собой крепежными элементами, отличающийся тем, что накладка и контрнакладка представляют собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута СКК, накладка имеет бобышку на внутренней стороне П-образного профиля для точного позиционирования на шпангоуте СКК, шпильку для стыковки с сопрягаемой конструкцией и установлена на шпангоут СКК со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией, при этом отверстия в накладке и контрнакладке для их соединения друг с другом расположены за границами шпангоута СКК, между накладкой и контрнакладкой установлен набор шайб для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины.1. Node for joining the body structure (SCC), consisting of an overlay and a counterplate, fastened to the SCC frame with glue and interconnected by fasteners, characterized in that the overlay and counterplate are a U-shaped profile repeating the outer profile of the SCC frame , the pad has a lug on the inner side of the U-shaped profile for accurate positioning on the SCV frame, a pin for joining with the mating structure and is installed on the SCV frame from the side of the docking with the mating structure, while the holes in the strip and the counter pad for connecting them to each other are located outside the SCK frame, a set of washers is installed between the pad and the counter pad to provide a guaranteed gap of the required size. 2. Узел стыковки СКК, состоящий из накладки и контрнакладки, скрепленных со шпангоутом СКК при помощи клея и соединенных между собой крепежными элементами, отличающийся тем, что накладка и контрнакладка представляют собой П-образный профиль, повторяющий наружный профиль шпангоута СКК, накладка имеет бобышку на внешней стороне П-образного профиля с резьбовым отверстием для стыковки с сопрягаемой конструкцией и установлена на шпангоут СКК со стороны стыковки с сопрягаемой конструкцией, в контрнакладку с внутренней стороны установлен винт с цилиндрической головкой для точного позиционирования на шпангоуте СКК, при этом отверстия в накладке и контрнакладке для их соединения друг с другом расположены за границами шпангоута СКК, между накладкой и контрнакладкой установлен набор шайб для обеспечения гарантированного зазора требуемой величины.2. Node for SCK docking, consisting of an overlay and a counterplate, fastened to the SCK frame with glue and interconnected by fasteners, characterized in that the overlay and the counterplate are a U-shaped profile repeating the outer profile of the SCK frame, the pad has a boss on the outer side of the U-shaped profile with a threaded hole for docking with the mating structure and installed on the SCK frame from the docking side with the mating structure, a cylinder head screw is installed in the counterplate on the inner side for precise positioning on the SCK frame, with holes in the trim and counterplate for their connection to each other, they are located outside the SCK frame, a set of washers is installed between the pad and the counter pad to ensure a guaranteed gap of the required size.
RU2019142875A 2019-12-23 2019-12-23 Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions) RU2729909C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142875A RU2729909C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142875A RU2729909C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729909C1 true RU2729909C1 (en) 2020-08-13

Family

ID=72086436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019142875A RU2729909C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729909C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226800U1 (en) * 2024-02-16 2024-06-24 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Detachable end connection unit for modules of an autonomous uninhabited underwater vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5152559A (en) * 1989-12-04 1992-10-06 The Hartwell Corporation Latching mechanism
RU2276046C2 (en) * 2003-12-26 2006-05-10 Фгуп Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") System of separation of payload of spherical shape
RU2535780C2 (en) * 2013-03-06 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Assembly for attachment of hardware to structural cellular structure from polymer composites

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5152559A (en) * 1989-12-04 1992-10-06 The Hartwell Corporation Latching mechanism
RU2276046C2 (en) * 2003-12-26 2006-05-10 Фгуп Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") System of separation of payload of spherical shape
RU2535780C2 (en) * 2013-03-06 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Assembly for attachment of hardware to structural cellular structure from polymer composites

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226800U1 (en) * 2024-02-16 2024-06-24 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Detachable end connection unit for modules of an autonomous uninhabited underwater vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4244661A (en) Fastener means and joint for laminates
Chishti et al. Experimental investigation of damage progression and strength of countersunk composite joints
Lawlor et al. An experimental study of bolt–hole clearance effects in double-lap, multi-bolt composite joints
US9855596B2 (en) Method for producing a connector, connector and aircraft or spacecraft
RU2535780C2 (en) Assembly for attachment of hardware to structural cellular structure from polymer composites
Wu et al. Structural assessment of advanced tow-steered shells
RU2729909C1 (en) Assembly for docking of spacecraft load carrying structure (versions)
US10408250B2 (en) Load-indicating washer
Belardi et al. FE analysis of single-bolt composite bolted joint by means of a simplified modeling technique
Belardi et al. Structural analysis of transversally loaded quasi-isotropic rectilinear orthotropic composite circular plates with Galerkin method
RU2733309C1 (en) Reinforcement unit for frame of force lattice construction of housing from polymer composite materials (versions)
Feroldi et al. Mechanical performance of pultruded FRP plates in beam-to-beam connections
US10468931B2 (en) Generator connection ring support device
US8186923B2 (en) Connecting arrangement and method of fastening a bolt
Zhou et al. New method for the evaluation of residual compressive strengths of sandwich panels via four-point bending
CN212674608U (en) A frock and testing arrangement for four sides processing type sample fatigue test
Greco et al. Numerical investigation on the influence of tightening in bolted joints
RU209613U1 (en) Reinforcement unit of the power grid structure of the spacecraft
US20200398967A1 (en) Splice fittings that are affixed to stringers via web-installed fasteners
Shanygin et al. Development of lightweight and reliable joints for airframes based on unidirectional composite elements
US20110268495A1 (en) Connecting arrangement and method fof fastening a bolt
RU2675024C1 (en) Connection node of pipelines in turbomachine
Chen et al. Analysis of through-the-thickness stress distribution in thick laminate multi-bolt joints using global-local method
Arslan et al. Elasto-plastic behavior of thermoplastic matrix roller chain link plates reinforced with steel fibers
Hou et al. Filament winding of a CFRP payload attach fitting