RU152806U1 - DEVICE FOR MOUNTING ION ENGINE TO SPACE EQUIPMENT - Google Patents

Abstract

Устройство крепления ионного двигателя к космическому аппарату, состоящее из монтажного и установочного фланцев ионного двигателя, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежные отверстия, и ответных монтажного и установочного фланцев космического аппарата, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежные шпильки, отличающееся тем, что в установочном фланце ионного двигателя выполнено установочное отверстие, диаметр которого соответствует диаметру установочной шпильки, выполненной на установочном фланце космического аппарата, при этом в установочном фланце космического аппарата выполнено посадочное отверстие для вставки кольцевого выступа установочного фланца ионного двигателя.A device for attaching an ion engine to a spacecraft, consisting of mounting and mounting flanges of an ion engine containing mounting holes evenly spaced around the central axis n, and response mounting and mounting flanges of the spacecraft containing mounting studs evenly spaced around the central axis n, characterized in that a mounting hole is made in the mounting flange of the ion engine, the diameter of which corresponds to the diameter of the mounting stud made on mounting flange of the spacecraft, while in the mounting flange of the spacecraft made a hole for inserting an annular protrusion of the mounting flange of the ion engine.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к ракетно-космической технике, в частности, к устройствам крепления деталей ракетно-космической техники, и может быть использовано при разработке и изготовлении, например, космических аппаратов с ионными двигателями.The proposed utility model relates to rocket and space technology, in particular, to devices for fastening parts of rocket and space technology, and can be used in the development and manufacture, for example, of spacecraft with ion engines.

Из уровня техники известно техническое решение по патенту на полезную модель RU 136234 U1, 27.12.2013 (прототип), в котором раскрыто устройство крепления ионного двигателя к космическому аппарату, которое состоит из монтажного и установочного фланцев ионного двигателя и ответных монтажного и установочного фланцев космического аппарата. Причем во фланцах ионного двигателя выполнены равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежных отверстий, а на фланцах космического аппарата выполнены равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежных шпилек.The prior art knows the technical solution according to the patent for utility model RU 136234 U1, December 27, 2013 (prototype), which discloses a device for attaching an ion engine to a spacecraft, which consists of mounting and mounting flanges of the ion engine and response mounting and mounting flanges of the spacecraft . Moreover, in the flanges of the ion engine are made uniformly spaced around the central axis n of the mounting holes, and on the flanges of the spacecraft made uniformly spaced around the central axis of n mounting pins.

Известное устройство имеет следующие недостатки: крепление ионного двигателя к космическому аппарату происходит посредством крепления двух опоясывающих корпус фланцев к раме космического аппарата при помощи выходящих из рамы одинаковых шпилек с последующим закреплением на них ионного двигателя гайками. Следовательно, невозможно однозначно и точно позиционировать ионный двигатель на раме космического аппарата, из-за чего может возникнуть проблема в работе всего космического аппарата с точки зрения ориентации и направления вектора тяги ионного двигателя.The known device has the following disadvantages: the ion engine is attached to the spacecraft by attaching two flanges encircling the casing of the flange to the spacecraft frame using identical studs emerging from the frame, followed by fixing the ion engine with nuts. Therefore, it is impossible to uniquely and accurately position the ion engine on the frame of the spacecraft, which may cause a problem in the operation of the entire spacecraft in terms of the orientation and direction of the thrust vector of the ion engine.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является однозначная установка и закрепление ионного двигателя на раме космического аппарата с точки зрения ориентации относительно оси ионного двигателя и точность установки в посадочное место ионного двигателя на раме космического аппарата.The technical problem to which the proposed utility model is directed is the unambiguous installation and fixing of the ion engine on the frame of the spacecraft from the point of view of orientation relative to the axis of the ion engine and the accuracy of installation in the seat of the ion engine on the frame of the spacecraft.

Техническим результатом является обеспечение более точной передачи направления вектора тяги ионного двигателя космическому аппарату.The technical result is to provide a more accurate transmission of the direction of the thrust vector of the ion engine to the spacecraft.

Для достижения технического результата предлагается устройство крепления ионного двигателя к космическому аппарату, состоящее из монтажного и установочного фланцев ионного двигателя, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежных отверстий, и ответных монтажного и установочного фланцев космического аппарата, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежных шпилек. В установочном фланце ионного двигателя выполнено установочное отверстие, диаметр которого соответствует диаметру установочной шпильки, выполненной на установочном фланце космического аппарата, при этом в установочном фланце космического аппарата выполнено посадочное отверстие для вставки кольцевого выступа установочного фланца ионного двигателя.To achieve a technical result, a device for attaching an ionic engine to a spacecraft is proposed, consisting of mounting and mounting flanges of an ionic engine containing mounting holes evenly spaced around the central axis n, and response mounting and mounting flanges of the spacecraft containing uniformly mounted around the central axis n . A mounting hole is made in the mounting flange of the ion engine, the diameter of which corresponds to the diameter of the mounting stud made on the mounting flange of the spacecraft, while a mounting hole is made in the mounting flange of the spacecraft to insert an annular protrusion of the mounting flange of the ion engine.

На корпусе ионного двигателя размещены два разных опоясывающих фланца для крепления на раму космического аппарата. Один - монтажный фланец расположен в средней части корпуса и служит для фиксации ионного двигателя по оси координат Ζ. Монтажный фланец притягивает корпус ионного двигателя к раме космического аппарата посредством гаек и выходящих из монтажного фланца космического аппарата шпилек одинакового диаметра. Другой - установочный фланец расположен на конце корпуса и служит для фиксации ионного двигателя по осям координат Χ, Υ. Установочный фланец обеспечивает однозначное расположение ионного двигателя на раме космического аппарата посредством гаек и выходящих из установочного фланца космического аппарата шпилек одинакового диаметра и одной установочной шпильки другого диаметра, а также выполнения посадочного отверстия на установочном фланце космического аппарата.On the housing of the ion engine are two different girdle flanges for mounting on the spacecraft frame. One - the mounting flange is located in the middle part of the housing and serves to fix the ion engine along the coordinate axis Ζ. The mounting flange attracts the ion engine body to the spacecraft frame by means of nuts and pins of the same diameter emerging from the mounting flange of the spacecraft. Another - the mounting flange is located at the end of the housing and serves to fix the ion engine along the coordinate axes Χ, Υ. The mounting flange provides an unambiguous arrangement of the ion engine on the spacecraft frame by means of nuts and pins coming out of the mounting flange of the spacecraft of the same diameter and one mounting pin of a different diameter, as well as making a landing hole on the mounting flange of the spacecraft.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.The proposed utility model is illustrated by drawings.

Фиг. 1 - общая конструкция устройства крепления ионного двигателя к раме космического аппарата.FIG. 1 is a general construction of an attachment device of an ion engine to a spacecraft frame.

Фиг. 2 - укрупненно показан узел А крепления ионного двигателя к раме космического аппарата.FIG. 2 - the assembly A of the attachment of the ion engine to the spacecraft frame is shown enlarged.

Фиг. 3 - укрупненно показан узел Б крепления ионного двигателя к раме космического аппарата.FIG. 3 - the assembly B of the attachment of the ion engine to the spacecraft frame is shown enlarged.

Фиг. 4 - аксонометрия крепления ионного двигателя к раме космического аппарата.FIG. 4 is a perspective view of the attachment of an ion engine to a spacecraft frame.

Как видно на Фиг. 1 у ионного двигателя 1 имеется опоясывающий монтажный фланец 2, который расположен в средней части корпуса ионного двигателя, и опоясывающий установочный фланец 3, расположенный на конце корпуса двигателя. На раме космического аппарата выполнены монтажный фланец 4 и установочный фланец 5. На установочном фланце 5 выполнено посадочное отверстие диаметром D с высокой чистотой поверхности и высокой точностью изготовления. В указанное посадочное отверстие вставляется кольцевой выступ установочного фланца 3 ионного двигателя, при этом выступ выполнен за одно целое с установочным фланцем 3. Указанные посадочное отверстие и кольцевой выступ вместе образуют центрирующую посадку с зазором ионного двигателя на раме космического аппарата. На установочном фланце 5 имеется n шпилек 8 диаметром d (Фиг. 1) и одна установочная шпилька 6 на Фиг. 2. Количество крепежных шпилек или ответных крепежных отверстий n, в зависимости от габаритов двигателя, может составлять от 3 до 10. Установочный фланец 5 и монтажный фланец 4 должны быть расположены так, чтобы при установке ионного двигателя 1 получился гарантированный зазор L как показано на Фиг. 2. На монтажном фланце 2 ионного двигателя 1 выполнены ответные отверстия под крепежные шпильки 8, имеющие диаметр больший, чем диаметр шпилек 8. На установочном фланце 3 ионного двигателя 1 выполнены ответные отверстия под крепежные шпильки 8, имеющие диаметр больший, чем диаметр шпилек 8. Во фланце 3 выполнено также одно установочное отверстие D1, размер (диаметр) которого точно соответствует размеру (диаметру) ответной установочной шпильки 6. Причем вместе они дополнительно обеспечивают центрирующую посадку с зазором (Фиг. 2), что обуславливает однозначную установку ионного двигателя 1 относительно своей оси. Если установочный фланец 3 зацентрован по посадочному отверстию с диаметром D на установочном фланце 5, а также по установочной шпильке 6 с диаметром D1, то ионный двигатель относительно рамы космического аппарата забазирован по осям координат X и Y. Ионный двигатель 1 гайками 7 (Фиг. 2, Фиг. 3) притягивается к шпилькам 6, 8, расположенным на фланцах 4, 5 - это базирует ионный двигатель 1 на раме космического аппарата относительно оси координат Z.As seen in FIG. 1, the ion engine 1 has a girdle mounting flange 2, which is located in the middle part of the ionic motor housing, and a girdle mounting flange 3, located at the end of the motor housing. A mounting flange 4 and a mounting flange 5 are made on the spacecraft frame. A mounting hole of diameter D is made on the mounting flange 5 with a high surface finish and high manufacturing accuracy. An annular protrusion of the mounting flange 3 of the ion engine is inserted into the indicated landing hole, while the protrusion is made integrally with the mounting flange 3. These landing holes and the annular protrusion together form a centering fit with the gap of the ion engine on the spacecraft frame. On the mounting flange 5 there are n studs 8 of diameter d (FIG. 1) and one mounting stud 6 in FIG. 2. The number of mounting pins or mating mounting holes n, depending on the size of the engine, can be from 3 to 10. The mounting flange 5 and mounting flange 4 must be located so that when installing the ion motor 1, a guaranteed clearance L is obtained as shown in FIG. . 2. On the mounting flange 2 of the ion engine 1, there are mating holes for mounting studs 8 having a diameter larger than the diameter of the studs 8. On the mounting flange 3 of the ion engine 1 there are mating holes for mounting studs 8 having a diameter larger than the diameter of the studs 8. In the flange 3, there is also one mounting hole D1, the size (diameter) of which exactly corresponds to the size (diameter) of the mating mounting pin 6. Moreover, together they additionally provide a centering fit with a gap (Fig. 2), which leads to unambiguous installation of the ion engine 1 about its axis. If the mounting flange 3 is centered on the mounting hole with a diameter D on the mounting flange 5, as well as on the mounting pin 6 with a diameter D1, then the ion engine relative to the spacecraft frame is bored along the X and Y coordinate axes. Ion engine 1 with nuts 7 (Fig. 2 , Fig. 3) is attracted to the studs 6, 8 located on the flanges 4, 5 - this is based on the ion engine 1 on the frame of the spacecraft relative to the coordinate axis Z.

Во время выведения на орбиту ионного двигателя в составе космического аппарата возникают высокие нагрузки, как на сам космический аппарат, так и на ионный двигатель. При этом, основная нагрузка возникает в месте крепления ионного двигателя на раме космического аппарата, а именно на установочных и монтажных фланцах. Так как фланцы ионного двигателя жестко закреплены на раме космического аппарата и вставлены по посадкам, ионный двигатель не смещается относительно космического аппарата и передает ему точное направление вектора тяги.During the launch of the ion engine into the orbit of the spacecraft, high loads occur both on the spacecraft itself and on the ion engine. At the same time, the main load arises at the mounting site of the ion engine on the frame of the spacecraft, namely on the mounting and mounting flanges. Since the flanges of the ion engine are rigidly fixed to the frame of the spacecraft and inserted along the landings, the ion engine does not move relative to the spacecraft and transfers the exact direction of the thrust vector to it.

Все перечисленные выше конструкционные изменения в устройстве крепления ионного двигателя к космическому аппарату приводят к однозначной установке ионного двигателя на космическом аппарате с точки зрения ориентации относительно оси ионного двигателя и точности установки в посадочное место.All of the above structural changes in the mounting device of the ion engine to the spacecraft lead to the unambiguous installation of the ion engine on the spacecraft in terms of orientation relative to the axis of the ion engine and the accuracy of installation in the seat.

Образец предлагаемого устройства крепления ионного двигателя изготовлен и испытан на вибростенде. Также проведены испытания на вибростенде устройства крепления, известного из наиболее близкого аналога (RU 136234 U1, 27.12.2013).A sample of the proposed mounting device of the ion engine is made and tested on a vibration stand. Also, tests were carried out on the vibration stand of the mounting device known from the closest analogue (RU 136234 U1, 12/27/2013).

Для осуществления испытаний ионный двигатель был закреплен с помощью указанных креплений на макете космического аппарата. При этом коэффициенты усиления в местах крепления ионного двигателя к приспособлению, имитирующему раму космического аппарата, были равны 1.To carry out the tests, the ion engine was mounted using the indicated mounts on the model of the spacecraft. At the same time, the amplification factors at the points of attachment of the ion engine to the device simulating the spacecraft frame were equal to 1.

Результаты испытаний приведены в таблице:The test results are shown in the table:

Приведенные результаты показывают, что предлагаемое устройство крепления при большем количестве циклов нагружения и больших нагрузках обеспечивает точную установку, без смещения, ионного двигателя на космическом аппарате, и подтверждают достижение технического результата предлагаемой полезной модели.The above results show that the proposed mounting device with a large number of loading cycles and high loads ensures accurate installation, without displacement, of the ion engine on the spacecraft, and confirm the achievement of the technical result of the proposed utility model.

Claims (1)

Устройство крепления ионного двигателя к космическому аппарату, состоящее из монтажного и установочного фланцев ионного двигателя, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежные отверстия, и ответных монтажного и установочного фланцев космического аппарата, содержащих равномерно расположенные вокруг центральной оси n крепежные шпильки, отличающееся тем, что в установочном фланце ионного двигателя выполнено установочное отверстие, диаметр которого соответствует диаметру установочной шпильки, выполненной на установочном фланце космического аппарата, при этом в установочном фланце космического аппарата выполнено посадочное отверстие для вставки кольцевого выступа установочного фланца ионного двигателя.

A device for attaching an ion engine to a spacecraft, consisting of mounting and mounting flanges of an ion engine containing mounting holes evenly spaced around the central axis n, and response mounting and mounting flanges of the spacecraft containing mounting studs evenly spaced around the central axis n, characterized in that a mounting hole is made in the mounting flange of the ion engine, the diameter of which corresponds to the diameter of the mounting stud made on mounting flange of the spacecraft, while in the mounting flange of the spacecraft made a hole for inserting an annular protrusion of the mounting flange of the ion engine.

Images