RU218366U1 - SPACE VEHICLE CONICAL ADAPTER - Google Patents
SPACE VEHICLE CONICAL ADAPTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU218366U1 RU218366U1 RU2022122221U RU2022122221U RU218366U1 RU 218366 U1 RU218366 U1 RU 218366U1 RU 2022122221 U RU2022122221 U RU 2022122221U RU 2022122221 U RU2022122221 U RU 2022122221U RU 218366 U1 RU218366 U1 RU 218366U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- holes
- conical
- adapter
- spacecraft
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к сетчатым конструкциям из композиционных материалов и может быть использована в изделиях ракетно-космической техники.The utility model relates to mesh structures made of composite materials and can be used in products of rocket and space technology.
Адаптер конический космического аппарата в виде сетчатой оболочки вращения конической формы из композиционных материалов, содержащий верхнюю и нижнюю полки с множеством пересекающихся спиральных, обоих направлений, и кольцевых ребер из однонаправленных полимерных волокон, отличающийся тем, что верхняя полка представляет собой верхний металлический шпангоут, нижняя полка представляет собой нижний композитный шпангоут, при этом шпангоуты выполнены с верхним и нижним интерфейсами; верхний интерфейс представляет собой переходное металлическое кольцо, в котором выполнены посадочные отверстия в местах крепления с космическим аппаратом и с адаптером коническим, а также места и отверстия для установки оборудования устройства отделения; нижний интерфейс представляет собой металлические хомуты и накладки, установленные с определенным шагом по окружности нижнего шпангоута в местах крепления с разгонным блоком, с выполненными посадочными отверстиями. A conical spacecraft adapter in the form of a mesh shell of rotation of a conical shape made of composite materials, containing upper and lower flanges with a plurality of intersecting spiral, both directions, and annular ribs made of unidirectional polymer fibers, characterized in that the upper flange is an upper metal frame, the lower flange is a lower composite frame, while the frames are made with upper and lower interfaces; the upper interface is a transitional metal ring, in which landing holes are made at the attachment points with the spacecraft and with the conical adapter, as well as places and holes for installing the equipment of the separation device; the lower interface consists of metal clamps and linings installed with a certain step around the circumference of the lower frame at the attachment points with the upper block, with mounting holes made.
Description
Полезная модель относится к сетчатым конструкциям из композиционных материалов и может быть использована в изделиях ракетно-космической техники.The utility model relates to mesh structures made of composite materials and can be used in products of rocket and space technology.
Адаптер конический (АК) космического аппарата (КА) - конструктивный силовой элемент, соединяющий между собой КА и разгонный блок (РБ) и обеспечивающий требуемое распределение действия нагрузок между ними.A conical adapter (AC) of a spacecraft (SC) is a structural power element that connects the spacecraft and the upper stage (US) and provides the required load distribution between them.
АК КА, должен иметь заданную несущую способность, обеспечивающую его целостность при внешних воздействиях, а также надежную фиксацию КА с РБ, т.е. обладать повышенной жесткостью и прочностью. Другими требованиями, предъявляемыми к АК КА, являются требования по обеспечению оптимальных значений основных параметров:AK KA should have a given bearing capacity, ensuring its integrity under external influences, as well as reliable fixation of the SC with US, i.e. have increased rigidity and strength. Other requirements for AK KA are the requirements to ensure the optimal values of the main parameters:
- высокой степени надежности;- high degree of reliability;
- высокой степени унификации;- high degree of unification;
- высокой степени технологичности;- high degree of manufacturability;
- размеростабильности;- dimensional stability;
- низкой себестоимости;- low cost;
- низкой массы.- low weight.
АК КА должен сочетать в себе оптимальные значения основных параметров, достижение баланса которых и является технической проблемой.AK KA must combine the optimal values of the main parameters, the achievement of the balance of which is a technical problem.
Следует отметить, что выбор конфигурации и типа сетчатой конструкции при проектировании зависит от воздействия комбинации статических и динамических нагрузок, а также от конструктивных особенностей АК и РБ, имеющих отличающиеся габариты, а, следовательно, и посадочные диаметры. Также действие нагрузок может приводить к возникновению локальных напряжений ребер сетчатой оболочки АК КА. Исходя из этих условий, определяют угол наклона и количество спиральных ребер, количество и шаг кольцевых ребер, которые задают боковую жесткость и придают свойство самостабилизации сетчатой оболочке АК КА. Параметры ребер подбираются с обеспечением условия минимальной массы, а также необходимой прочности и жесткости конструкции сетчатой оболочки. Таким образом, АК КА представляет собой оболочку вращения, выполненную из композиционного материала полой конической формы, имеющую сетчатую структуру, образованную посредством пересечения между собой спиральных и кольцевых ребер.It should be noted that the choice of the configuration and type of the mesh structure in the design depends on the impact of a combination of static and dynamic loads, as well as on the design features of the AK and RB, which have different dimensions, and, consequently, landing diameters. Also, the action of loads can lead to the occurrence of local stresses in the ribs of the mesh shell of the AK KA. Based on these conditions, the angle of inclination and the number of spiral ribs, the number and pitch of the annular ribs are determined, which set the lateral rigidity and impart the self-stabilization property to the AK KA mesh shell. The parameters of the ribs are selected to ensure the condition of the minimum mass, as well as the necessary strength and rigidity of the structure of the mesh shell. Thus, AK KA is a shell of revolution made of a composite material of a hollow conical shape, having a mesh structure formed by crossing spiral and annular ribs.
Из уровня техники также известны различные конструктивные исполнения АК, представленные в ряде описаний изобретений ниже.From the prior art also known various designs of AK, presented in a number of descriptions of inventions below.
- Патент №2483927 «Адаптер в виде подкрепленной оболочки вращения конической формы из полимерных композиционных материалов» Оболочка вращения конической формы, ограниченная верхним и нижним плоскими кольцевыми фланцами, при этом угол при вершине конуса составляет более 85°, а адаптер дополнительно включает в себя оболочку с установленными на ее поверхности ребрам. Ребра располагаются как вдоль образующей конуса, так и под углом к ней, соединяя опорные места верхнего и нижнего фланца. Кольцевое ребро перпендикулярно плоскости основания адаптера, остальные ребра располагаются в плоскостях, перпендикулярных плоскости основания адаптера. На верхний фланец при помощи клеемеханического соединения устанавливается металлический шпангоут.В отверстия нижнего фланца при помощи клеевого соединения устанавливаются металлические втулки. Оболочка переходит в верхний фланец через вертикальный участок, образующий площадку для установки элементов навесного оборудования. Недостатками данного аналога являются несоответствие требуемым параметрам конфигурации заявляемого АК КА, а также отсутствие интеграции верхнего шпангоута в конструкцию, что приводит к потере прочности, жесткости конструкции, а также снижению надежности соединения ребер сетчатой оболочки со шпангоутом.- Patent No. 2483927 "Adapter in the form of a reinforced shell of rotation of a conical shape from polymer composite materials" A shell of rotation of a conical shape, limited by the upper and lower flat annular flanges, while the angle at the top of the cone is more than 85°, and the adapter additionally includes a shell with ribs installed on its surface. The ribs are located both along the generatrix of the cone and at an angle to it, connecting the support points of the upper and lower flanges. The annular rib is perpendicular to the plane of the adapter base, the remaining ribs are located in planes perpendicular to the plane of the adapter base. A metal frame is installed on the upper flange with the help of a glue-mechanical connection. Metal bushings are installed in the holes of the lower flange with the help of an adhesive connection. The shell passes into the upper flange through a vertical section, which forms a platform for mounting elements of attachments. The disadvantages of this analogue are the inconsistency with the required configuration parameters of the proposed AK KA, as well as the lack of integration of the upper frame into the structure, which leads to a loss of strength, structural rigidity, and a decrease in the reliability of the connection of the ribs of the mesh shell with the frame.
- Патент №2148496 «Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов» Оболочка вращения конической или гиперболической формы содержит набор из спиральных и кольцевых ребер, равномерно смещенных друг относительно друга. Ребра выполнены из лент однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим. При этом кольцевые ребра имеют профили поперечных сечений в форме параллелограмма или трапеции. Площадь сечений может возрастать с увеличением диаметра оболочки, а ребра могут быть снабжены внутренними кольцевыми выступами. Недостатком данного аналога является неравнопрочность сетчатой структуры, что объясняется равномерным распределением кольцевых ребер без учета воздействия наибольших локальных нагрузок в торцах.- Patent No. 2148496 "Adapter in the form of a mesh shell of rotation made of composite materials" A shell of rotation of a conical or hyperbolic shape contains a set of spiral and annular ribs uniformly displaced relative to each other. The ribs are made of strips of unidirectional threads bonded with a polymeric binder. In this case, the annular ribs have cross-sectional profiles in the form of a parallelogram or a trapezoid. The cross-sectional area can increase with an increase in the diameter of the shell, and the ribs can be provided with internal annular protrusions. The disadvantage of this analogue is the uneven strength of the mesh structure, which is explained by the uniform distribution of the annular ribs without taking into account the impact of the largest local loads at the ends.
- Патент №186237 «Адаптер в виде многогранной конической оболочки из композиционных материалов», включающий в себя конструкцию оболочечного типа, верхний и нижний концевые шпангоуты, скрепленные с конструкцией с помощью заклепочного соединения. Конструкция оболочечного типа представляет собой многогранную коническую оболочку, выполненную из композиционных тканевых заготовок, скрепленных полимерным связующим. Верхний концевой шпангоут выполнен с локальными интерфейсными и установочными площадками. Нижний концевой шпангоут выполнен в виде интерфейсных накладок, имеющих посадочную и опорную части. На многогранной конической оболочке между интерфейсными накладками выполнены краевые вырезы. Недостатком данного аналога является несоответствие требуемым параметрам конфигурации заявляемого АК КА, отсутствие возможности снижения массы изделия из-за особенностей схем армирования, когда коническая оболочка выполнена не сетчатой, а сплошной из композитных тканевых заготовок.- Patent No. 186237 "Adapter in the form of a multifaceted conical shell made of composite materials", which includes a shell-type structure, upper and lower end frames, fastened to the structure with a riveted joint. The shell-type structure is a multifaceted conical shell made of composite fabric blanks bonded with a polymer binder. The upper end frame is made with local interface and installation sites. The lower end frame is made in the form of interface plates having a landing and a support part. Edge cuts are made on the multifaceted conical shell between the interface plates. The disadvantage of this analog is the inconsistency with the required configuration parameters of the proposed AK KA, the inability to reduce the weight of the product due to the peculiarities of the reinforcement schemes, when the conical shell is made not of mesh, but of solid composite fabric blanks.
Исходя из назначения и наиболее близкой совокупности существенных признаков в качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран «Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения конической формы из полимерных композиционных материалов», известный из описания изобретения к патенту РФ №2350818, содержащий верхнюю и нижнюю кольцевые полки с множеством пересекающихся спиральных, обоих направлений, и кольцевых ребер из однонаправленных полимерных волокон и силовые элементы из слоистого пластика, скрепленные послойно с ребрами, расположенные в локальных зонах с перекрытием ячеек между ребрами, при этом локальные зоны расположены, в свою очередь, в зонах приложения к одной из полок сосредоточенных усилий и в этих зонах сосредоточено от 40 до 60% спиральных ребер, выполненных с расстоянием между собой в 2-4 раза меньшим, чем для остальных спиральных ребер, с образованием из ромбических минимального размера ячеек массивов, примыкающих к полке и перекрытых слоистым пластиком силовых элементов.Based on the purpose and the closest set of essential features, as the closest analogue (prototype), the "Adapter in the form of a mesh shell of rotation of a conical shape from polymer composite materials" is selected, known from the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2350818, containing the upper and lower annular shelves with a set intersecting helical, both directions, and annular ribs made of unidirectional polymer fibers and load-bearing elements made of laminated plastic, fastened in layers with ribs, located in local zones with overlapping cells between the ribs, while the local zones are located, in turn, in the zones of application to one 40 to 60% of the spiral ribs are concentrated from the shelves of concentrated forces and in these zones, made with a distance between them 2-4 times smaller than for the rest of the spiral ribs, with the formation of arrays from rhombic cells of the minimum size adjacent to the shelf and overlapped with layered plastic power elements.
Недостатками прототипа являются: The disadvantages of the prototype are :
- низкая технологичность и неравнопрочность сетчатой структуры, что объясняется неравномерным распределением спиральных ребер, формирующим большое количество ячеек разных форм и размеров;- low manufacturability and uneven strength of the mesh structure, which is explained by the uneven distribution of spiral ribs, which form a large number of cells of different shapes and sizes;
- высокая масса конструкции за счет большого количества спиральных ребер и перекрытых слоистым пластиком силовых элементов;- high mass of the structure due to a large number of spiral ribs and load-bearing elements covered with laminated plastic;
- отсутствие мест и отверстий на верхней полке для стыковки с АК;- lack of places and holes on the upper shelf for docking with AK;
- отсутствие мест и отверстий для установки элементов устройства отделения (УО) на верхней полке;- lack of places and holes for installing elements of the separation device (UO) on the top shelf;
- отсутствие мест и отверстий для стыковки с сопрягаемым РБ по нижней полке.- lack of places and holes for docking with the mating RB along the lower shelf.
Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: АК КА, содержащий верхнюю и нижнюю кольцевые полки с множеством пересекающихся спиральных, обоих направлений, и кольцевых ребер из однонаправленных полимерных волокон.For the claimed device, the following essential features common with the prototype have been identified: AK KA, containing the upper and lower annular shelves with a plurality of intersecting spiral, both directions, and annular ribs made of unidirectional polymer fibers.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей.The task to be solved by the claimed technical solution is the expansion of functionality.
Поставленная задача решается тем, что АК КА представлен в виде сетчатой оболочки вращения конической формы из композиционных материалов, содержащий верхнюю и нижнюю полки с множеством пересекающихся спиральных, обоих направлений, и кольцевых ребер из однонаправленных полимерных волокон; верхняя полка представляет собой верхний металлический шпангоут, а нижняя полка представляет собой нижний композитный шпангоут, которые выполнены с верхним и нижним интерфейсами. Верхний интерфейс представляет собой переходное металлическое кольцо, обеспечивающее стыковку АК с КА, имеющих отличающиеся посадочные диаметры; в переходном кольце верхнего интерфейса выполнены посадочные отверстия в местах крепления с КА и с АК, а также места и отверстия для установки оборудования УО. Нижний интерфейс представляет собой металлические хомуты и накладки, установленные с определенным шагом по окружности нижнего шпангоута в местах крепления с РБ, при этом, в нижнем шпангоуте и в нижнем интерфейсе в местах крепления с РБ выполнены посадочные отверстия.The problem is solved by AK KA is presented in the form of a mesh shell of rotation of a conical shape made of composite materials, containing upper and lower shelves with a plurality of intersecting spiral, both directions, and annular ribs made of unidirectional polymer fibers; the top shelf is the top metal frame and the bottom shelf is the bottom composite frame, which are made with top and bottom interfaces. The upper interface is a transitional metal ring that provides docking of SC with SC having different landing diameters; in the adapter ring of the upper interface, mounting holes are made in the places of attachment with the spacecraft and with the AK, as well as places and holes for installing the equipment of the UO. The lower interface consists of metal clamps and linings installed with a certain step around the circumference of the lower frame at the attachment points with the RB, while mounting holes are made in the lower frame and at the lower interface at the attachment points with the RB.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, показанными на фиг. 1 - 4:The essence of the utility model is illustrated by the drawings shown in Fig. 14:
- на фиг. 1 изображен общий вид АК КА;- in Fig. 1 shows a general view of the AK KA;
- на фиг. 2 изображены конструктивные особенности АК КА;- in Fig. 2 shows the design features of the AK KA;
- на фиг. 3 изображен вид А, показанный на фиг. 2;- in Fig. 3 is view A of FIG. 2;
- на фиг. 4 изображено сечение Б-Б, показанное на фиг. 3.- in Fig. 4 shows the B-B section shown in FIG. 3.
АК КА представляет собой сетчатую оболочку вращения конической формы из композиционных материалов, содержащий верхнюю и нижнюю полки с множеством пересекающихся спиральных, обоих направлений, и кольцевых ребер 1, 2 из однонаправленных полимерных волокон. Верхняя полка представляет собой верхний металлический шпангоут 3, нижняя полка представляет собой нижний композитный шпангоут 4. Верхний и нижний шпангоуты 3, 4 выполнены с верхним и нижним интерфейсами 5, 6.AK KA is a mesh shell of rotation of a conical shape made of composite materials, containing upper and lower shelves with a plurality of intersecting spiral, both directions, and
Верхний интерфейс 5 представляет собой переходное кольцо, обеспечивающее стыковку АК с КА, имеющих отличающиеся посадочные диаметры. В переходном кольце верхнего интерфейса 5 в местах крепления с КА и в местах крепления с АК с высокой точностью выполнены посадочные отверстия 7, а также места 8 и отверстия 9 для установки оборудования УО.The
Нижний интерфейс 6 представляет собой хомуты и накладки, установленные с определенным шагом по окружности нижнего шпангоута 4 в местах крепления с РБ, с выполненными с высокой точностью посадочными отверстиями 11. Отверстия 11 могут быть использованы для монтажа такелажного оборудования.The
Верхний и нижний интерфейсы 5, 6 могут быть соединены на шпангоутах 3, 4 посредством клея и закреплены при помощи металлического крепежного соединения 12. Рекомендуется выполнять верхний и нижний интерфейсы 5, 6 из металлических сплавов.The top and
Сетчатая структура АК КА с верхним и нижним шпангоутами 3, 4 изготавливается с учетом требований к конструкции с использованием технологии изготовления методом «мокрой» намотки из углепластика на основе углеродного волокна, пропитанного эпоксидным связующим.The AK KA mesh structure with upper and
АК КА характеризуется следующими параметрами:AK KA is characterized by the following parameters:
- высота спиральных ребер от 19 до 21,5 мм;- height of spiral ribs from 19 to 21.5 mm;
- высота кольцевых ребер от 21,4 мм;- the height of the annular ribs from 21.4 mm;
- толщина спиральных ребер от 6,5 до 9,5 мм;- thickness of spiral ribs from 6.5 to 9.5 mm;
- толщина кольцевых ребер от 3,5 до 4,5 мм;- thickness of the annular ribs from 3.5 to 4.5 mm;
- угол ориентации спиральных ребер относительно образующей 20°15’;- angle of orientation of the spiral ribs relative to the generatrix 20°15’;
- угол конусности 20°51'42''.- taper angle 20°51'42''.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей.The technical result of the claimed utility model is the expansion of functionality.
Данный технический результат достигается за счет:This technical result is achieved due to:
- обеспечение стыковки с КА за счет конструктивных особенностей верхнего интерфейса и организации в нем посадочных отверстий и поверхностей;- ensuring docking with the spacecraft due to the design features of the upper interface and the organization of landing holes and surfaces in it;
- организации мест и отверстий для установки элементов УО на верхнем металлическом шпангоуте;- organization of places and holes for installation of UO elements on the upper metal frame;
- обеспечение стыковки с РБ, за счет организации в нижнем интерфейсе посадочных отверстий.- ensuring docking with the US, due to the organization of landing holes in the lower interface.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU218366U1 true RU218366U1 (en) | 2023-05-23 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US940891A (en) * | 1908-12-30 | 1909-11-23 | Sanford A Plummer | Seed-sower. |
| RU2350818C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-03-27 | Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ") | Adaptor in form of mesh shell of revolution of conic shape out of polymer composite material |
| US10076899B2 (en) * | 2013-02-19 | 2018-09-18 | The Boeing Company | Method of manufacturing a spiral laminated structural cone |
| RU203508U1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-04-08 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | POWER STRUCTURE OF THE CASE OF THE PAYLOAD OF THE SPACE VEHICLE |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US940891A (en) * | 1908-12-30 | 1909-11-23 | Sanford A Plummer | Seed-sower. |
| RU2350818C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-03-27 | Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ") | Adaptor in form of mesh shell of revolution of conic shape out of polymer composite material |
| US10076899B2 (en) * | 2013-02-19 | 2018-09-18 | The Boeing Company | Method of manufacturing a spiral laminated structural cone |
| RU203508U1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-04-08 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | POWER STRUCTURE OF THE CASE OF THE PAYLOAD OF THE SPACE VEHICLE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4982545A (en) | Economical steel roof truss | |
| US4922670A (en) | Free access floor and method of constructing the same | |
| EP2589532A2 (en) | Aircraft fuselage made out with composite material and manufacturing processes | |
| US20110041450A1 (en) | Concrete anchor | |
| RU2494007C1 (en) | Shell segment for making aircraft fuselage compartment section | |
| CN101415891A (en) | Honeycomb building tectosome | |
| RU218366U1 (en) | SPACE VEHICLE CONICAL ADAPTER | |
| RU218843U1 (en) | SPACE VEHICLE CONICAL ADAPTER | |
| RU2204672C2 (en) | Supporting structure for power transmission line | |
| RU197021U1 (en) | POWER STRUCTURE OF SPACE VEHICLE HOUSING | |
| AU2024239283A1 (en) | Reinforcement system for a tower of a wind turbine, tower of a wind turbine and method of reinforcing a tower of a wind turbine | |
| RU196827U1 (en) | POWER STRUCTURE OF SPACE VEHICLE HOUSING | |
| US9074371B2 (en) | Load bearing structural assembly | |
| EP0529073A1 (en) | Support device of floor panels | |
| CN109094820B (en) | Annular flat-plate stove type composite material main bearing structural member | |
| CN111321836A (en) | Large-span prestressed arch roof structure | |
| RU212849U1 (en) | SPACE VEHICLE CONICAL ADAPTER | |
| EP3147430A2 (en) | Fastening system for an elongated composite member, a stress distribution member, and a pylon | |
| RU225984U1 (en) | CONICAL ADAPTER FRAME FOR HEAVY CLASS SPACE VEHICLE | |
| RU183999U1 (en) | Adapter in the form of a conical shell of revolution made of composite materials | |
| RU216207U1 (en) | CONICAL ADAPTER FOR LIGHT CLASS SPACE VEHICLE | |
| EP4634460A1 (en) | Structural joint for use in an offshore supporting structure comprising an internal fibre reinforced polymer wrap | |
| RU215544U1 (en) | Conical adapter frame for light class spacecraft | |
| RU210094U1 (en) | POWER STRUCTURE FOR ONBOARD EQUIPMENT OF SPACE VEHICLE | |
| CN115874817A (en) | Novel stretch-draw integral ring structure |