RU2725824C1 - Device for group launch of satellites and reinforced frame - Google Patents
Device for group launch of satellites and reinforced frame Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725824C1 RU2725824C1 RU2020100069A RU2020100069A RU2725824C1 RU 2725824 C1 RU2725824 C1 RU 2725824C1 RU 2020100069 A RU2020100069 A RU 2020100069A RU 2020100069 A RU2020100069 A RU 2020100069A RU 2725824 C1 RU2725824 C1 RU 2725824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- rim
- belt
- satellites
- reinforced
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
- B64C1/10—Bulkheads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
-
- 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
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Технические решения относятся к космической технике, а именно к средствам группового запуска спутников и элементам их конструкции.Technical solutions relate to space technology, namely to the means of group launch of satellites and their structural elements.
Из патента РФ на полезную модель №148483 (МПК B64G 1/10, опубл. 07.07.2014) известно устройство для выведения спутников, включающее ферму и закрепленные на ней средства крепления запускаемых спутников.From the patent of the Russian Federation for utility model No. 148483 (IPC
В соответствии с этим решением устройство содержит восьмигранную ферму, включающую восемь продольных стоек, размещенных параллельно продольной оси устройства, верхний и нижний пояса с опорными узлами и поперечными силовыми элементами и диагональные раскосы, размещенные между продольными стойками в проемах фермы за исключением одного проема. При этом концы продольных стоек, поперечных силовых элементов поясов фермы и диагональных раскосов соединены с опорными узлами фермы. Кроме того, пара диагональных раскосов, размещенных в проеме фермы между смежными стойками, соединена друг с другом вблизи их середин в узле пересечения.In accordance with this decision, the device contains an octagonal truss, including eight longitudinal racks placed parallel to the longitudinal axis of the device, upper and lower belts with support nodes and transverse force elements, and diagonal braces located between the longitudinal racks in the openings of the truss except one opening. In this case, the ends of the longitudinal struts, transverse force elements of the truss belts and diagonal braces are connected to the supporting nodes of the truss. In addition, a pair of diagonal braces located in the aperture of the truss between adjacent posts is connected to each other near their midpoints at the intersection.
В соответствии с этой полезной моделью диагональные раскосы выполнены из двутаврового профиля, при этом геометрические размеры их профилей в решении выбраны постоянными по длине раскосов. В наиболее предпочтительном варианте использования этой полезной модели поперечные силовые элементы выполнены в поперечном сечении с профилем виде уголка.In accordance with this utility model, the diagonal braces are made of an I-profile, while the geometric dimensions of their profiles in the solution are chosen constant along the length of the braces. In the most preferred embodiment of the use of this utility model, the transverse force elements are made in cross section with a profile in the form of a corner.
Указанная полезная модель обеспечивает размещение на ферме спутников, отделяемых от устройства в продольном и боковом направлениях. При этом полезная модель включает средства крепления спутников, выполненных в виде прямоугольных коробов, удлиненных в боковом направлении, закрепленных на диагональных раскосах силовой фермы и подкрепленных подкосами, которые соединены с опорными узлами фермы. В частности полезная модель включает средство крепления запускаемых спутников, короб которого снабжен круговым проемом, обрамленным силовым элементом с диаметром 250…350 мм, который снабжен местами для установки полезной нагрузки со средством ее отделения. Такие размеры кругового проема не дают возможности разместить на этом силовом элементе спутник, снабженный системой отделения со стяжными лентами (см., например, патенты РФ 2234624, 2457985, 2161111, патент США 6290182).The specified utility model provides the placement on the farm of satellites separated from the device in the longitudinal and lateral directions. Moreover, the utility model includes means for fastening satellites made in the form of rectangular boxes elongated in the lateral direction, mounted on the diagonal braces of the power truss and reinforced by struts that are connected to the supporting nodes of the truss. In particular, the utility model includes means for fastening launched satellites, the box of which is equipped with a circular opening framed by a power element with a diameter of 250 ... 350 mm, which is equipped with places for setting the payload with its separation means. Such dimensions of the circular opening do not make it possible to place a satellite equipped with a separation system with tie straps on this power element (see, for example, RF patents 2234624, 2457985, 2161111, US patent 6290182).
Рассмотренное устройство выведения спутников ориентировано для попутного выведения спутников совместно с основной полезной нагрузкой большой массы, устанавливаемой на опорных узлах верхнего пояса фермы. При этом на боковых гранях фермы может быть установлено до 8…16 попутных нагрузок небольшой массы и габаритов, которые могут отличаться геометрией посадочных мест для крепления с фермой и направлением их отделения от фермы.The satellite deduction device considered is oriented for the satellite deduction along with the main payload of large mass installed on the supporting nodes of the upper belt of the farm. At the same time, up to 8 ... 16 associated loads of small mass and dimensions can be installed on the side faces of the farm, which may differ in the geometry of the seats for mounting with the farm and the direction of their separation from the farm.
Однако это решение устройства для выведения спутников становится неэффективным в случае решения задачи по выведению идентичных или близких по геометрическим характеристикам спутников в течение определенного календарного срока несколькими пусками ракет - носителей. Это является актуальным, например, при решении задачи по формированию спутниковых систем связи, состоящей из 100 и более спутников и требующих их выведения в течение 2…5 лет с использованием нескольких пусков ракет - носителей.However, this solution to the satellite deduction device becomes ineffective in the case of solving the problem of deducing satellites identical or similar in geometrical characteristics within a certain calendar period by several launches of launch vehicles. This is relevant, for example, in solving the problem of forming satellite communication systems, consisting of 100 or more satellites and requiring their removal within 2 ... 5 years using several launches of carrier rockets.
Из уровня техники (см., например, патенты США №5884866, 6138951, 6276639, 6416018, патент РФ №2156212) известны устройства, обеспечивающие групповой запуск 8…16 спутников с близкими или идентичными геометрическими характеристиками. Это обеспечивается использованием в устройстве группового запуска спутников в качестве основного несущего элемента удлиненной вдоль продольной оси устройства колонны, на боковой поверхности которой в несколько ярусов размещены средства крепления запускаемых спутников с обеспечением возможности их отделения в боковом направлении.From the prior art (see, for example, US patents No. 5884866, 6138951, 6276639, 6416018, RF patent No. 2156212), devices are known that provide a group launch of 8 ... 16 satellites with similar or identical geometric characteristics. This is ensured by the use of a column in the device of group launch of satellites as the main bearing element, an elongated column along the longitudinal axis of the device, on the lateral surface of which there are several tiers of fastening devices for launched satellites with the possibility of their separation in the side direction.
Ближайшим аналогом заявляемого решения является устройство для группового выведения спутников, известное из патента США №6138951 (МПК B64G 1/00, опубл. 31.10.2000).The closest analogue of the proposed solution is a device for group satellite output, known from US patent No. 6138951 (IPC B64G 1/00, publ. 10.31.2000).
В соответствии с патентом США 6138951 устройство для группового запуска спутников включает удлиненную в продольном направлении колонну, составленную из соединенных друг с другом одинаковых по конструкции секций, снабженных средствами крепления и отделения запускаемых спутников.In accordance with US Pat. No. 6,138,951, a device for group launching of satellites includes a longitudinally elongated column composed of sections of the same construction, equipped with fastening and separation means for launching satellites.
Каждая из секций колонны включает продольные стойки, продольные и поперечные панели.Each of the column sections includes longitudinal struts, longitudinal and transverse panels.
В этом изобретении продольные стойки выполнены в поперечном сечении в виде небольших размеров квадратов и ориентированы вдоль продольной оси устройства. Концы продольных стоек секций совмещены с вершинами правильного четырехугольника и снабжены нижними и верхними опорными узлами, при этом верхние опорные узлы продольных стоек каждой из секций соединены с нижними опорными узлами последующей секции. Нижние опорные узлы первой секции колонны соединены со смежным блоком ракеты - носителя. Кроме того, продольные стойки снабжены средствами крепления и отделения запускаемых спутников и размещены вблизи их концов.In this invention, the longitudinal struts are made in cross section in the form of small sizes of squares and are oriented along the longitudinal axis of the device. The ends of the longitudinal struts of the sections are aligned with the vertices of a regular quadrangle and are equipped with lower and upper supporting nodes, while the upper supporting nodes of the longitudinal struts of each section are connected to the lower supporting nodes of the subsequent section. The lower support nodes of the first section of the column are connected to an adjacent block of the carrier rocket. In addition, the longitudinal racks are equipped with means for fastening and separating launched satellites and are located near their ends.
Поперечные панели, обеспечивающие повышение устойчивости устройства при отделении спутников, выполнены в форме кругов, размещены по торцам секций устройства и соединены с продольными стойками секций.The transverse panels, providing increased stability of the device during the separation of satellites, are made in the form of circles, placed at the ends of the device sections and connected to the longitudinal posts of the sections.
Между поперечными панелями секций размещены продольные панели: панели первой группы размещены вдоль продольной оси устройства с образованием центрального силового элемента с поперечным сечением в форме небольшого по размерам квадрата, а панели второй группы ориентированы в радиальном направлении и соединены с продольными стойками и с центральным силовым элементом.Longitudinal panels are placed between the transverse panels of the sections: the panels of the first group are placed along the longitudinal axis of the device with the formation of a central power element with a cross section in the form of a small square, and the panels of the second group are oriented in the radial direction and are connected to the longitudinal struts and to the central power element.
Запускаемые спутники размещены во внутреннем объеме секций устройства, ограниченном по высоте поперечными панелями и по бокам продольными панелями и головным обтекателем, что ограничивает габариты спутников.Launched satellites are located in the internal volume of the device sections, limited by the height of the transverse panels and the sides of the longitudinal panels and the head fairing, which limits the dimensions of the satellites.
Для обслуживания запускаемых спутников в собранном с секцией устройства положении в поперечных панелях и в центральном силовом элементе секций выполнены небольшие по размерам эксплуатационные вырезы. При этом размещение запускаемых спутников во внутреннем объеме секций устройства в сочетании с небольшим размером эксплуатационных вырезов в панелях затрудняет монтаж спутников на устройстве и их обслуживание, что определяет большой срок монтажа запускаемых спутников и проверки их работоспособности в собранном с секциями устройства виде. Размещение на небольшом удалении от концов продольных стоек, как средств крепления спутников, так и средств отделения спутников также увеличивает время сборки всего устройства.To service the launched satellites in a position assembled with the device section in the transverse panels and in the central power element of the sections, small-sized operational cutouts are made. At the same time, the placement of launched satellites in the internal volume of the device sections in combination with the small size of the operational cutouts in the panels makes it difficult to install satellites on the device and maintain them, which determines the long term for installing launched satellites and checking their operability when assembled with the sections of the device. Placing at a short distance from the ends of the longitudinal struts, both the satellite mounts and the satellite separation means also increases the assembly time of the entire device.
Другим недостатком рассмотренного устройства группового запуска спутников является большая масса устройства, что определяется выбранной конструктивно - силовой схемой секций устройства, включающей продольные стойки и поперечные и продольные панели. При этом четырехточечное крепление спутников к продольным силовым элементам в условиях «открытого» внешнего контура ведет к нагружению конструкции спутников значительными внутренними усилиями. Кроме того, конструктивно-силовая схема устройства, как в ближайшем аналоге, так и в упомянутых аналогах, использующих в качестве основного несущего элемента удлиненную вдоль продольной оси устройства колонну, предусматривает крепление каждого из запускаемых спутников в четырех узлах крепления, размещенных в вершинах прямоугольника, что не дает возможности крепления на устройстве спутников, снабженных системами отделения со стяжными лентами.Another disadvantage of the considered device for group launch of satellites is the large mass of the device, which is determined by the selected structural - power circuit sections of the device, including longitudinal racks and transverse and longitudinal panels. At the same time, the four-point fastening of satellites to longitudinal power elements under the conditions of an “open” external contour leads to loading of the satellite structure with significant internal forces. In addition, the structural and power diagram of the device, both in the closest analogue and in the aforementioned analogs, using a column elongated along the longitudinal axis of the device as the main supporting element, provides for the fastening of each of the launched satellites in four fastening nodes located at the vertices of the rectangle, which it does not allow mounting on a device satellites equipped with separation systems with tie-down bands.
Технической проблемой, решаемой заявляемым решением, является уменьшение массы конструкции устройства группового запуска спутников в сочетании с сокращением времени сборки устройства и с обеспечением возможности крепления на устройстве спутников с системой отделения со стяжными лентами.The technical problem solved by the claimed solution is to reduce the mass of the structure of the device for group launch of satellites in combination with reducing the assembly time of the device and providing the possibility of mounting satellites on the device with a separation system with tie straps.
Изобретением техническая проблема решается следующим образом.The invention solves a technical problem as follows.
Как и ближайший аналог, устройство группового запуска спутников выполнено в виде колонны из соединенных друг с другом, по крайней мере, двух одинаковых секций, выполненных с обеспечением возможности крепления запускаемых спутников.Like the closest analogue, the device of group launch of satellites is made in the form of a column of at least two identical sections connected to each other, made possible to mount launched satellites.
В соответствии с изобретением каждая из секций выполнена в виде четырехгранных ферм. Ферма содержит четыре продольные стойки, верхние и нижние пояса с опорными узлами, соединенными с продольными стойками, поперечными силовыми элементами и диагональными раскосами. Диагональные раскосы размещены в каждом из проемов фермы между продольными стойками и скреплены друг с другом вблизи их середин.In accordance with the invention, each of the sections is made in the form of tetrahedral trusses. The farm contains four longitudinal struts, upper and lower belts with support nodes connected to the longitudinal struts, transverse force elements and diagonal braces. Diagonal braces are placed in each of the openings of the farm between the longitudinal struts and fastened to each other near their midpoints.
В соответствии с изобретением каждая из секций снабжена, по крайней мере, одним усиленным шпангоутом. Усиленный шпангоут содержит обод и перегородки, размещенные внутри обода. Обод выполнен в поперечном сечении в виде швеллерного профиля с поясами, ориентированными наружу шпангоута. Перегородки выполнены в виде сегментов, размещенных последовательно вдоль стенки обода вровень с внешней стороной его первого пояса.In accordance with the invention, each of the sections is equipped with at least one reinforced frame. The reinforced frame comprises a rim and partitions located inside the rim. The rim is made in cross section in the form of a channel profile with belts oriented outward of the frame. The partitions are made in the form of segments placed sequentially along the rim wall flush with the outer side of its first belt.
В соответствии с изобретением каждый из диагональных раскосов фермы соединен в двух местах с усиленным шпангоутом. В каждом из указанных мест соединения раскоса со шпангоутом раскос соединен с первым поясом обода и перегородкой средства усиления шпангоута. При этом второй пояс обода выполнен с обеспечением возможности крепления запускаемого спутника.In accordance with the invention, each of the diagonal braces of the farm is connected in two places with a reinforced frame. In each of the indicated junction of the brace with the frame, the brace is connected to the first belt of the rim and the partition of the means for reinforcing the frame. In this case, the second rim belt is made with the possibility of fixing the launched satellite.
Выполнение конструктивно-силовой схемы секций заявляемого решения в виде четырехгранной фермы с пролетами, перекрытыми диагональными раскосами, и размещение на последних усиленных шпангоутов, соединенных с диагональными раскосами и с запускаемыми спутниками, обеспечивая передачу нагрузок, как между секциями устройства, так и от диагональных раскосов через первый пояс шпангоута и его перегородки к запускаемым спутникам, и устраняя силовые элементы конструкции ближайшего аналога - поперечные и продольные панели, размещенные внутри секций устройства, позволяет уменьшить массу конструкции устройства и повысить ее жесткость.The structural design of the sections of the proposed solution in the form of a tetrahedral truss with spans blocked by diagonal braces, and placement on the last reinforced frames connected to the diagonal braces and launched satellites, ensuring the transfer of loads, both between the sections of the device, and from the diagonal braces through the first belt of the frame and its partitions to the launched satellites, and eliminating the structural elements of the closest analogue — the transverse and longitudinal panels placed inside the sections of the device, allows to reduce the mass of the device structure and increase its rigidity.
Размещение перегородок усиленного шпангоута вровень с внешней стороной его первого пояса, обеспечивая возможность соединения диагональных раскосов фермы, как с первым поясом усиленного шпангоута, так и с его перегородками, позволяет передать сосредоточенные нагрузки от диагональных раскосов на усиленный шпангоут. При этом большая жесткость выбранной схемы усиленного шпангоута позволяет передать через второй пояс шпангоута распределенную нагрузку с относительно низким уровнем ее неравномерности на адаптер запускаемого спутника, что обеспечивает возможность крепления на усиленном шпангоуте запускаемых спутников с адаптерами, снабженными системами отделения со стяжными лентами.Placing the partitions of the reinforced frame flush with the outer side of its first belt, providing the possibility of connecting the diagonal braces of the farm, both with the first belt of the reinforced frame and with its partitions, allows you to transfer concentrated loads from the diagonal braces to the reinforced frame. At the same time, the high rigidity of the selected reinforced frame scheme allows you to transfer the distributed load with a relatively low level of unevenness to the adapter of the launched satellite through the second belt of the frame, which makes it possible to mount launched satellites with adapters equipped with separation systems with coupling belts on the reinforced frame.
Выполнение усиленных шпангоутов с обеспечением возможности крепления на них запускаемых спутников, включающих их адаптеры со средствами крепления и отделения спутников, позволяя исключить из общей сборки устройства операций по проведению трудоемкого монтажа средств отделения спутников на их адаптерах, сокращает общее время сборки устройства. Сокращение времени сборки устройства обеспечивается также за счет обеспечения доступа к запускаемым спутникам и их системам как снаружи ферм, так и изнутри ферм секций за счет выполнения усиленных шпангоутов с перегородками в виде сегментов, только частично перекрывающих внутренний проем обода шпангоута.The implementation of reinforced frames with the possibility of mounting launched satellites on them, including their adapters with means for fixing and separating satellites, eliminating the laborious installation of satellite separation means on their adapters from the general assembly of the device, reduces the overall assembly time of the device. Reducing the assembly time of the device is also ensured by providing access to launched satellites and their systems both outside the trusses and inside truss sections by performing reinforced frames with partitions in the form of segments that only partially cover the inner opening of the frame rim.
Техническим результатом использования заявляемого решения является уменьшение массы устройства группового запуска спутников на 4…8 процентов в сочетании с сокращением времени его сборки и обеспечением возможности крепления на устройстве запускаемых спутников с системой крепления на основе стяжных лент.The technical result of using the proposed solution is to reduce the mass of the device of group launch of satellites by 4 ... 8 percent, combined with a reduction in the time of its assembly and the possibility of mounting on the device launched satellites with a fastening system based on tie straps.
Кроме того, заявляемое устройство, обеспечивая крепление запускаемых спутников на боковых гранях секций устройства, в сравнении с ближайшим аналогом, в котором габариты запускаемых спутников ограничены размерами внутренних конструктивных элементов секций, позволяет увеличить габариты запускаемых спутников. В сравнении с адаптером для попутного выведения полезных нагрузок по патенту на полезную модель РФ №148483, ориентированного на использование с головным обтекателем ракеты-носителя «Союз-2», заявляемое устройство позволяет увеличить допускаемые габариты запускаемых спутников на 50…80 процентов.In addition, the claimed device, providing mounting of launched satellites on the side faces of sections of the device, in comparison with the closest analogue, in which the dimensions of launched satellites are limited by the dimensions of the internal structural elements of the sections, allows to increase the dimensions of launched satellites. Compared with the adapter for the associated output payloads according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 148483, oriented to use the Soyuz-2 launch vehicle, the inventive device allows to increase the permissible dimensions of launched satellites by 50 ... 80 percent.
Выполнение поперечных силовых элементов в виде круглых стержней трубчатого сечения обеспечивает их более высокую прочность и жесткость, особенно на кручение, в сравнении, например, с профилями углового сечения, что в частности предотвращает их потерю устойчивости, что особенно важно при несимметричном нагружении конструкции.The implementation of the transverse force elements in the form of round rods of tubular section provides their higher strength and rigidity, especially torsion, in comparison, for example, with profiles of the angular section, which in particular prevents their loss of stability, which is especially important for asymmetric loading of the structure.
Продольные стойки секций наиболее предпочтительно выполнить из углепластика, что также уменьшает массу устройства.The longitudinal struts of the sections are most preferably made of carbon fiber, which also reduces the weight of the device.
Помимо этого, диагональные раскосы ферм наиболее предпочтительно выполнить в поперечном сечении с профилем в виде двутавра, при этом пояса диагональных раскосов могут быть выполнены с уменьшением их ширины при переходе от места соединения диагональных раскосов с усиленным шпангоутом к опорным узлам. Выполнение раскосов с уменьшением их ширины обеспечивает распределение напряжений в поясах, близкое к равномерному и упрощает крепление раскосов к вертикальным стойкам устройства. Это дополнительно уменьшает массу устройства, как за счет уменьшения массы диагональных раскосов, так и за счет уменьшения массы опорных узлов.In addition, the diagonal braces of the trusses are most preferably performed in cross section with a profile in the form of an I-beam, while the belts of the diagonal braces can be made with a decrease in their width when moving from the junction of the diagonal braces with a reinforced frame to the support nodes. The implementation of the braces with a decrease in their width provides a distribution of stresses in the belts, close to uniform and simplifies the fastening of the braces to the vertical racks of the device. This further reduces the mass of the device, both by reducing the mass of the diagonal braces, and by reducing the mass of the support nodes.
Помимо прочего, места соединения каждого из диагональных раскосов фермы с усиленным шпангоутом наиболее предпочтительно разместить диаметрально противоположно относительно центра шпангоута, что позволяет дополнительно повысить жесткость устройства и дополнительно уменьшить его массу.Among other things, the junction of each of the diagonal braces of the farm with a reinforced frame is most preferably placed diametrically opposite to the center of the frame, which can further increase the rigidity of the device and further reduce its weight.
Из патента РФ №2595207 известен усиленный шпангоут, содержащий обод и средства усиления шпангоута, размещенные в его внутреннем проеме. В наиболее предпочтительном варианте использования этого изобретения в поперечном сечении обод выполнен в виде уголкового профиля, дополненного симметрично расположенным относительно стенки вторым поясом. Средства усиления шпангоута включают горизонтальную распорку, концы которой соединены с ободом, наклонные раскосы, первые концы которых соединены с ободом шпангоута, и фитинг - центральный элемент жесткости, размещенный в центре шпангоута и закрепленный на распорке, и соединенный со вторыми концами наклонных раскосов. Этот усиленный шпангоут ориентирован на его использование в конструкции фюзеляжа летательного аппарата как стыкового шпангоута, размещаемого между секциями фюзеляжа. Выполнение средства усиления шпангоута из распорки, наклонных раскосов и фитинга в центре шпангоута определяют большую массу шпангоута и затрудняют его использование в летательных аппаратах.From the patent of the Russian Federation No. 2595207, a reinforced frame is known comprising a rim and means for reinforcing the frame located in its internal opening. In the most preferred embodiment of the use of this invention in cross section, the rim is made in the form of an angular profile, supplemented by a second belt symmetrically located relative to the wall. Means for reinforcing the frame include a horizontal strut, the ends of which are connected to the rim, inclined braces, the first ends of which are connected to the rim of the frame, and the fitting is the central stiffener located in the center of the frame and mounted on the strut, and connected to the second ends of the inclined braces. This reinforced frame is focused on its use in the design of the fuselage of the aircraft as a butt frame placed between the sections of the fuselage. The implementation of the means of reinforcing the frame from the spacers, inclined braces and fitting in the center of the frame determine the large mass of the frame and make it difficult to use in aircraft.
Из уровня техники известны усиленные шпангоуты, включающие обод шпангоута и средство усиления шпангоута, размещенное в проеме обода. Средство усиления шпангоута может быть выполнено:Reinforced frames are known in the art, including a frame rim and a frame reinforcement means located in the rim opening. The frame reinforcement means can be performed:
- в виде крестообразной перегородки, выполненной из таврового профиля и частично перекрывающей внутренний проем шпангоута (см. Б.В. Грабин, «Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов», изд. «Машиностроение», М., 1991 г., стр. 344, рис. 10.15);- in the form of a cross-shaped partition made of a T-profile and partially overlapping the inner frame opening (see B.V. Grabin, “Fundamentals of Designing Spacecraft Launch Vehicles”, publishing house “Mashinostroenie”, M., 1991, p. 344, Fig. 10.15);
- в виде глухой перегородки, подкрепленной двумя стойками и поперечными уголками (см. Г.И. Житомирский, «Конструкция самолетов», изд. «Машиностроение», М., 1991 г., стр. 190-192, рис. 6.11 б, е);- in the form of a blank partition, supported by two struts and transverse corners (see G.I. Zhitomirsky, “Aircraft Design”, ed. “Mechanical Engineering”, M., 1991, pp. 190-192, Fig. 6.11 b, e);
- в виде перегородки, частично перекрывающей внутренний проем шпангоута (см. там же, рис 6.11 е).- in the form of a partition partially overlapping the internal frame opening (see ibid., Fig. 6.11 e).
В последнем случае средство усиления шпангоута включает две стойки и перегородку, первая часть которой выполнена в виде кольца, соединенного с ободом по всему его краю, а друга часть перекрывает проем между стойками. Стойки шпангоутов воспринимают сосредоточенные нагрузки, а перегородка передает эти нагрузки на обшивку фюзеляжа летательного аппарата.In the latter case, the means of reinforcing the frame includes two racks and a partition, the first part of which is made in the form of a ring connected to the rim along its entire edge, and the other part overlaps the opening between the racks. The frames of the frames perceive concentrated loads, and the partition transfers these loads to the fuselage skin of the aircraft.
Ближайшим аналогом заявляемого усиленного шпангоута является усиленный шпангоут, содержащий обод и средство усиления шпангоута (см. Е.С. Войт, «Проектирование конструкций самолетов», изд. «Машиностроение», М., 1987 г., стр. 313-315, рис. 10.49 б). Средство усиления шпангоута в этом решении содержит две перегородки, выполненные в виде сегментов, дуги которых соединены с ободом шпангоута, а вдоль хорд, ориентированных параллельно плоскости симметрии летательного аппарата, пропущены стойки. В этом решении шпангоут выполнен с обеспечением возможности восприятия действия двух сосредоточенных нагрузок, действующих в плоскости усиленного шпангоута. Места действия сосредоточенных нагрузок на шпангоут размещены симметрично относительно плоскости симметрии летательного аппарата и совмещены с узлами крепления стоек шпангоута с его ободом. Сосредоточенные нагрузки уравновешиваются сжатием стоек, связанных с перегородками, и сдвигом в обшивке фюзеляжа от потока касательных сил.The closest analogue of the claimed reinforced frame is a reinforced frame containing a rim and means of reinforcing the frame (see E.S. Voight, "Design of aircraft structures", published by "Engineering", M., 1987, pp. 313-315, fig. . 10.49 b). The frame reinforcement means in this solution contains two partitions made in the form of segments whose arcs are connected to the frame rim, and racks are missing along chords oriented parallel to the plane of symmetry of the aircraft. In this solution, the frame is made with the possibility of perception of the action of two concentrated loads acting in the plane of the reinforced frame. Locations of concentrated loads on the frame are placed symmetrically with respect to the plane of symmetry of the aircraft and are combined with the attachment points of the frames of the frame with its rim. Concentrated loads are balanced by the compression of the struts connected with the partitions and the shift in the fuselage skin from the flow of tangential forces.
Как этот усиленный шпангоут, так другие усиленные шпангоуты, упомянутые выше, эффективно используются в конструкции ракет - носителей и самолетов для восприятия сосредоточенных нагрузок, действующих в плоскости шпангоута и могут выполняться с диаметром от 3 до 5 м. Однако, как ближайший аналог, так и усиленные шпангоуты с одной или двумя стойками и перегородкой, обеспечивающей полное или частичное перекрытия проема шпангоута, выполнены с обеспечением восприятия одной или двух сосредоточенных нагрузок, действующих в плоскости шпангоута и приложенных к шпангоуту в плоскости симметрии летательного аппарата или вблизи нее, и передачу нагрузок на обшивку летательного аппарата.Like this reinforced frame, the other reinforced frames mentioned above are effectively used in the construction of carrier rockets and aircraft to absorb concentrated loads acting in the plane of the frame and can be performed with a diameter of 3 to 5 m. However, both the closest analogue and reinforced frames with one or two struts and a partition providing full or partial overlapping of the frame opening, are made to perceive one or two concentrated loads acting in the plane of the frame and applied to the frame in the plane of symmetry of the aircraft or near it, and the transfer of loads to the skin aircraft.
Однако, шпангоуты, используемые в космических аппаратах и в средствах их выведения, на этапе выведения на ОИСЗ, наряду с нагрузками, действующими в плоскости шпангоута, должны воспринимать и нагрузки от изгибающего момента и силы, действующие вне его плоскости. Более того, шпангоут при этом должен обеспечивать восприятие сосредоточенных нагрузок от одного смежного блока летательного аппарата и обеспечить передачу на другой смежный блок летательного аппарата распределенной нагрузки с относительно низким уровнем ее неравномерности, достаточной, например, для использования при отделении второго смежного блока с использованием системы отделения со стяжными лентами. Кроме того, использование приведенных аналогов усиленных шпангоутов затрудняет обслуживание летательного аппарата, например, обслуживание второго смежного блока летательного аппарата, закрепленного на одной стороне шпангоута и требующего подхода с другой стороны шпангоута.However, the frames used in spacecraft and their launch vehicles, at the launch stage at the OIZZ, along with the loads acting in the plane of the frame, must also absorb the loads from the bending moment and forces acting outside its plane. Moreover, the frame must ensure the perception of concentrated loads from one adjacent block of the aircraft and ensure the transfer to another adjacent block of the aircraft of a distributed load with a relatively low level of unevenness, sufficient, for example, to be used when separating the second adjacent block using the separation system with tie straps. In addition, the use of the above analogues of reinforced frames makes it difficult to maintain the aircraft, for example, the maintenance of the second adjacent block of the aircraft, mounted on one side of the frame and requiring an approach on the other side of the frame.
Технической проблемой, решаемой предлагаемым шпангоутом, является разработка конструкции шпангоута, жесткость которого допускает работу шпангоута под воздействием нескольких сосредоточенных нагрузок от первого смежного блока летательного аппарата, действующих как в плоскости, так из плоскости шпангоута, и передачу шпангоутом распределенной нагрузки на второй смежный блок летательного аппарата с обеспечением относительно низкого уровня ее неравномерности.The technical problem solved by the proposed frame is the development of the design of the frame, the rigidity of which allows the frame to work under the influence of several concentrated loads from the first adjacent block of the aircraft, acting both in the plane and from the plane of the frame, and the transfer of the distributed load to the second adjacent block of the aircraft with a relatively low level of unevenness.
Заявляемым техническим решением усиленного шпангоута техническая проблема решается следующим образом.The claimed technical solution of the reinforced frame technical problem is solved as follows.
Как и ближайший аналог, усиленный шпангоут содержит обод, во внутреннем проеме которого размещено средство усиления шпангоута.Like the closest analogue, the reinforced frame contains a rim in the inner opening of which is placed the reinforcement of the frame.
В соответствии с изобретением обод шпангоута выполнен в поперечном сечении в виде швеллерного профиля с полками, ориентированным наружу шпангоута. В изобретении средство усиления шпангоута выполнено в виде перегородок в форме сегментов, размещенных последовательно вдоль стенки обода вровень с внешней стороной его первого пояса. Дуги перегородок соединены со стенкой обода, а вдоль их хорд пропущены стенки. Стенки каждой пары смежных перегородок соединены друг с другом и со стенкой обода шпангоута.In accordance with the invention, the frame rim is made in cross section in the form of a channel profile with shelves oriented outward of the frame. In the invention, the reinforcement of the frame is made in the form of partitions in the form of segments arranged sequentially along the rim wall flush with the outer side of its first belt. The arcs of the partitions are connected to the wall of the rim, and walls are missing along their chords. The walls of each pair of adjacent partitions are connected to each other and to the wall of the frame rim.
В соответствии с изобретением шпангоут выполнен с обеспечением возможности восприятия от первого смежного блока летательного аппарата сосредоточенных нагрузок и снабжен элементами крепления указанного блока. В месте действия каждой из нагрузок размещены, по крайней мере, два элемента крепления, один из которых размещен на первом поясе обода, а другой размещен на перегородке средства усиления шпангоута.In accordance with the invention, the frame is configured to absorb concentrated loads from the first adjacent unit of the aircraft and is provided with fasteners for said unit. At least two fastening elements are placed in the place of action of each of the loads, one of which is located on the first belt of the rim, and the other is placed on the partition of the frame reinforcement means.
Второй пояс шпангоута выполнен с обеспечением возможности передачи распределенной нагрузки на второй смежный блок летательного аппарата.The second belt of the frame is made with the possibility of transmitting the distributed load to the second adjacent block of the aircraft.
В соответствии с изобретением места действия распределенных нагрузок размещены между узлами соединения указанных стенок перегородок со стенкой обода.In accordance with the invention, the places of action of distributed loads are placed between the nodes of the connection of these walls of the partitions with the wall of the rim.
Выполнение средства усиления шпангоута в виде перегородок, размещенных последовательно вдоль стенки обода вровень с внешней стороной его первого пояса и выполненных в форме сегментов, дуги которых соединены со стенкой обода, а вдоль хорд перегородок пропущены стенки, в сочетании с соединением стенок каждой пары смежных перегородок со стенкой обода шпангоута позволяет создать конструкцию шпангоута с относительно высокой жесткостью. При этом выполнение обода в поперечном сечении в виде швеллерного профиля с поясами, ориентированным наружу шпангоута, и перегородок обеспечивает возможность восприятия первым поясом обода и перегородками сосредоточенных нагрузок, действующих, как в плоскости шпангоута, так вне ее, и разнесенных вдоль окружности обода, от первого смежного блока летательного аппарата. При этом перегородки шпангоута, воспринимая часть сосредоточенных нагрузок в местах их действия между узлами соединения стенок перегородок со стенкой обода, перераспределяют их по ободу шпангоута и обеспечивают нагружение второго пояса обода распределенной нагрузкой с относительно низким уровнем ее неравномерности.The implementation of the means of reinforcing the frame in the form of partitions arranged consecutively along the rim wall flush with the outer side of its first belt and made in the form of segments whose arcs are connected to the rim wall, and walls are skipped along the chords of the partitions, in combination with the connection of the walls of each pair of adjacent partitions with the wall of the frame rim allows you to create a design frame with a relatively high stiffness. Moreover, the execution of the rim in cross section in the form of a channel profile with belts oriented outwardly of the frame and partitions provides the possibility of perception by the first belt of the rim and partitions of concentrated loads acting both in the plane of the frame and outside it, and spaced along the circumference of the rim from the first adjacent unit of the aircraft. In this case, the frame partitions, perceiving a part of the concentrated loads in the places of their action between the nodes of the connection of the walls of the partitions with the rim wall, redistribute them along the frame rim and provide loading of the second rim belt with a distributed load with a relatively low level of unevenness.
Техническим результатом является разработка конструкции шпангоута, допускающая относительно равномерное распределение погонных усилий с неравномерностью, не превышающей 15 процентов, действующих от второго пояса шпангоута на второй смежный блок летательного аппарата, что является допустимым для адаптера запускаемого спутника, снабженного ленточной системой отделения и закрепленного на втором поясе шпангоута.The technical result is the development of the design of the frame, allowing a relatively uniform distribution of linear effort with unevenness not exceeding 15 percent, acting from the second belt of the frame on the second adjacent block of the aircraft, which is acceptable for the adapter of the launched satellite equipped with a tape separation system and mounted on the second belt frame.
При этом выполнение средства усиления шпангоута, выполненного в виде сегментов, размещенных последовательно вдоль стенки обода шпангоута, обеспечивает при воздействии на шпангоут от 3 до 5 сосредоточенных нагрузок от 40 до 75 процентов от общей площади внутреннего проема свободной от перегородок, что является достаточным для доступа сквозь нее ко второму смежному блоку, закрепленному на втором поясе обода шпангоута.Moreover, the implementation of the means of reinforcing the frame, made in the form of segments placed sequentially along the wall of the rim of the frame, provides when exposed to the frame from 3 to 5 concentrated loads from 40 to 75 percent of the total area of the internal opening free from partitions, which is sufficient for access through her to the second adjacent block, mounted on the second belt of the frame rim.
Кроме того, стенки перегородок могут быть выполнены с высотой, равной высоте стенки обода, что заметно увеличивает жесткость усиленного шпангоута.In addition, the walls of the partitions can be made with a height equal to the height of the wall of the rim, which significantly increases the rigidity of the reinforced frame.
Помимо прочего, в круговой нише, ограниченной стенкой обода усиленного шпангоута и его поясами, по крайней мере, вблизи мест соединения стенок перегородок со стенкой обода, могут быть размещены ребра жесткости, что также увеличивает жесткость шпангоута.Among other things, stiffeners can be placed in a circular niche bounded by the wall of the rim of the reinforced frame and its belts, at least near the junction of the walls of the partitions with the wall of the rim, which also increases the rigidity of the frame.
На приводимых чертежах элементы устройства для группового запуска спутников и усиленного шпангоута обозначены следующими позициями:In the drawings, the elements of the device for group launch of satellites and reinforced frames are indicated by the following positions:
1 продольная ось устройства,1 longitudinal axis of the device,
10 колонна устройства,10 column device
20 секция устройства,20 section of the device,
21 продольная стойка фермы,21 longitudinal rack of a farm,
22 диагональный раскос,22 diagonal brace,
23 поперечный силовой элемент,23 transverse power element
24 опорный узел нижнего пояса фермы,24 support node of the lower belt of the farm,
25 опорный узел верхнего пояса фермы,25 support node of the upper belt of the farm,
30 усиленный шпангоут,30 reinforced frame,
32 стенка обода шпангоута,32 wall of the frame rim,
33 второй пояс обода шпангоута,33 second belt of the frame rim,
34 первый пояс обода шпангоута,34 the first belt of the frame rim,
35 перегородка,35 partition,
36 стенка перегородки,36 partition wall,
37 узел стыка стенок 36 перегородки со стенкой 32 обода,37 junction of the
38 второй элемент крепления первого смежного блока летательного аппарата, размещенный на перегородке 35 шпангоута,38 the second fastening element of the first adjacent block of the aircraft, located on the
39 первый элемент узла крепления первого смежного блока летательного аппарата, размещенный на первом поясе 34 обода шпангоута,39 the first element of the attachment point of the first adjacent block of the aircraft, located on the
41 элемент крепления второго смежного блока на втором поясе 33 обода шпангоута,41 fastening elements of the second adjacent block on the
42 поперечное ребро шпангоута,42 transverse rib of the frame,
43 внешняя сторона первого пояса шпангоута,43 the outer side of the first frame belt,
44 место действия сосредоточенной нагрузки на шпангоут,44 place of action of the concentrated load on the frame,
50 ферма соединения устройства 10 с разгонным блоком.50
Заявляемое решение поясняется следующими материалами:The claimed solution is illustrated by the following materials:
фиг. 1 - общий вид устройства группового запуска спутников в аксонометрии,FIG. 1 is a General view of the device group launch of satellites in a perspective view,
фиг. 2 - общий вид секции 20 устройства в аксонометрии,FIG. 2 is a General view of a
фиг. 3 - боковая грань секции 20 устройства (вид А с фиг. 2),FIG. 3 is a side face of
фиг. 4 - узел крепления диагонального раскоса 22 к перегородке 35 усиленного шпангоуту (выноска Д с фиг. 3),FIG. 4 - the attachment point of the
фиг. 5 - узел крепления диагонального раскоса 22 к первому поясу 34 и перегородке 35 усиленного шпангоута (сечение Г - Г с фиг. 3),FIG. 5 - the attachment point of the
фиг. 6 - узел крепления диагонального раскоса 22 к перегородке 35 усиленного шпангоута (разрез Б-Б с фиг. 4),FIG. 6 - the attachment point of the
фиг. 7 - общий вид усиленного шпангоута (вид на внешнюю строну шпангоута в аксонометрии),FIG. 7 is a general view of a reinforced frame (view of the outer side of the frame in a perspective view),
фиг. 8 - усиленный шпангоут, вид на второй пояс 33 шпангоута,FIG. 8 - reinforced frame, view of the
фиг. 9 - поперечное сечение усиленного шпангоута (сечение В-В с фиг. 8),FIG. 9 is a cross section of a reinforced frame (section BB of FIG. 8),
фиг. 10 - узел соединения 37 стенок 36 перегородок со стенкой 32 обода усиленного шпангоута (выноска Е с фиг. 3),FIG. 10 -
фиг. 11 - усиленный шпангоут со схемой нагрузок, действующих на шпангоут (вид на внутреннюю сторону шпангоута в аксонометрии).FIG. 11 - reinforced frame with a diagram of the loads acting on the frame (view of the inner side of the frame in a perspective view).
Без ограничения общности при последующем изложении условимся обозначать терминами «внешний» и «внутренний» элементы, размещенные соответственно дальше или ближе к продольной оси устройства в поперечной плоскости.Without loss of generality, in the following presentation, we agree to denote by the terms “external” and “internal” elements located respectively farther or closer to the longitudinal axis of the device in the transverse plane.
Усиленный шпангоут 30 (см. фиг. 7, 8) устроен следующим образом.Reinforced frame 30 (see Fig. 7, 8) is arranged as follows.
Усиленный шпангоут содержит обод, во внутреннем проеме которого размещено средство усиления шпангоута.Reinforced frame contains a rim, in the inner opening of which is placed a means of reinforcing the frame.
В соответствии с изобретением обод шпангоута в поперечном сечении (см. фиг. 7-9) выполнен в виде швеллерного профиля со стенкой 32 и с поясами 33, 34, ориентированным наружу шпангоута.In accordance with the invention, the frame rim in cross section (see Fig. 7-9) is made in the form of a channel profile with a
В соответствии с изобретением средство усиления шпангоута выполнено в виде перегородок 35 в форме сегментов (см. фиг. 5, 7, 8), дуги которых соединены со стенкой 32 обода, а вдоль их хорд пропущены стенки 36. Перегородки 35 размещены последовательно вдоль стенки 32 обода вровень с внешней стороной 43 первого пояса обода (см. фиг. 6, 9). Наиболее предпочтительно стенки 36 перегородок выполнить с высотой, равной высоте стенки 32 обода.In accordance with the invention, the reinforcing mechanism of the frame is made in the form of
В соответствии с изобретением стенки 36 каждой пары смежных перегородок 35 соединены друг с другом и со стенкой 32 обода в узлах соединения 37 (см. фиг. 4, 5, 7, 8, 10).In accordance with the invention, the
Усиленный шпангоут 30 выполнен с обеспечением возможности восприятия сосредоточенных нагрузок от первого смежного блока летательного аппарата (на фиг. 6-9 условно не показан), лежащих как в плоскости шпангоута, так и вне плоскости шпангоута (см. фиг. 11).Reinforced
При этом шпангоут снабжен элементами крепления 38, 39 первого смежного блока летательного аппарата (см. фиг. 7, 11). В месте 44 действия каждой из сосредоточенных нагрузок размещены, по крайней мере, два элемента крепления 38 и 39. Элементы крепления 38 и 39 размещены по разные стороны от стенки 32 обода шпангоута: один из элементов крепления 39 размещен на первом поясе 34 обода, а другой элемент крепления 38 размещен на перегородке 35 шпангоута, как показано на фиг. 5. Наиболее предпочтительно выполнить элементы крепления 38, 39 с обеспечением возможности соединения усиленного шпангоута с первым смежным блоком летательного аппарата болтовым соединением.In this case, the frame is equipped with
Как показано на фиг. 3, 7, 8, 11, усиленный шпангоут воспринимает действие четырех сосредоточенных нагрузок, хотя шпангоут может быть использован и в конструкциях летательных аппаратов, предусматривающих и другое число разнесенных сосредоточенных нагрузок, например, трех, пяти или шести сосредоточенных нагрузок.As shown in FIG. 3, 7, 8, 11, the reinforced frame perceives the action of four concentrated loads, although the frame can also be used in aircraft designs, providing for a different number of spaced concentrated loads, for example, three, five or six concentrated loads.
В соответствии с изобретением указанные места действия 44 распределенных нагрузок с элементами крепления 38, 39 размещены между узлами 37 соединения указанных стенок перегородок со стенкой обода, как показано на фиг. 4, 5, 11.According to the invention, said places of action of 44 distributed loads with
Второй пояс 33 шпангоута выполнен с обеспечением возможности передачи распределенной нагрузки на второй смежный блок летательного аппарата, что наиболее предпочтительно выполнить с использованием болтового соединения второго пояса 33 обода со шпангоутом адаптера запускаемого спутника (условно не показаны). При этом, как показано на фиг. 4, 7, 8, 9), второй пояс шпангоута снабжен отверстиями 41 для элементов болтового соединения.The
В соответствии с изобретением обод усиленного шпангоута может быть снабжен ребрами 42 (см. фиг. 5, 7, 10), размещенными в круговой нише, ограниченной стенкой 32 обода и его поясами 33, 34.In accordance with the invention, the rim of the reinforced frame can be provided with ribs 42 (see Fig. 5, 7, 10) placed in a circular niche bounded by the
Усиленный шпангоут работает следующим образом (см. фиг. 11).Reinforced frame works as follows (see Fig. 11).
В полете летательного аппарата усиленный шпангоут нагружен (см. фиг. 11) сосредоточенными усилиями Р1, Р2, Р3, Р4, действующими из плоскости шпангоута, и усилиями Q1, Q2, Q3, Q4, действующими в плоскости шпангоута.In flight, the reinforced frame is loaded (see Fig. 11) with concentrated forces P 1 , P 2 , P 3 , P 4 acting from the plane of the frame, and forces Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 acting in the plane frame.
Усилия Р1, Р2, Р3, Р4, действующие из плоскости шпангоута, воспринимаются первым поясом обода перегородками 35 и передаются на стенку обода. Кроме того часть сил P1…Р4 передается на обод стенками 36 перегородок, обеспечивая более равномерное нагружение обода, который передает нагрузки Р1…Р4 на второй пояс шпангоута в виде относительно равномерного потока погонных нагрузок qx.The forces P 1 , P 2 , P 3 , P 4 acting from the plane of the frame are perceived by the first belt of the rim by
Сосредоточенные силы Q1…Q4, действующие в плоскости шпангоута, передаются на перегородку и первый пояс шпангоута, например, с помощью болтов, соединяющих диагональные раскосы с перегородками, которые загружаются в основном усилиями сдвига и передают их на первый пояс 34, который передает эти усилия на стенку 32 шпангоута. На поясе 33 усилия перераспределяются с учетом жесткости адаптера спутника с образованием относительно равномерного потока касательных усилий qт, действующего на болты стыка шпангоута с адаптером.The concentrated forces Q1 ... Q4 acting in the frame plane are transmitted to the partition and the first frame belt, for example, by means of bolts connecting the diagonal braces to the partitions, which are loaded mainly by shear forces and transfer them to the
В случае действия на усиленный шпангоут крутящего момента поперечные ребра 42 шпангоута, установленные в местах соединения стенок 36 перегородок со стенкой 32 обода, обеспечивают стабильность формы швеллерного сечения обода, что дополнительно способствует повышению жесткости шпангоута.In the case of action on the reinforced frame of the torque, the
Устройство для группового запуска спутников устроено следующим образом.A device for group launch of satellites is arranged as follows.
Устройство для группового запуска спутников (см. фиг. 1) выполнено в виде колонны 10 из соединенных друг с другом, по крайней мере, двух одинаковых секций 20, выполненных с обеспечением возможности крепления запускаемых спутников.The device for group launch of satellites (see Fig. 1) is made in the form of a
В соответствии с изобретением каждая секция 20 (см. фиг. 2, 3) устройства выполнена в виде четырехгранной фермы, содержащей четыре продольные стойки 21, параллельные продольной оси 1 устройства (см. фиг. 3), верхние и нижние пояса и диагональные раскосы 22, размещенные в каждом из проемов фермы между продольными стойками 21 и скрепленными друг с другом вблизи их середин болтовым соединением (см. фиг 5). Концы продольных стоек секций совмещены с вершинами правильного четырехугольника. Концы продольных стоек 21, поперечных силовых элементов 23 верхнего и нижнего поясов фермы и диагональных раскосов 22 соединены, как показано на фиг. 1-3, друг с другом в опорных узлах 24 нижнего пояса фермы и в опорных узлах 25 верхнего пояса фермы.In accordance with the invention, each section 20 (see Fig. 2, 3) of the device is made in the form of a tetrahedral truss containing four
Продольные стойки 21 целесообразно выполнить в виде труб из углепластика, например, из углепластика на основе высокомодульной углеродной ленты Кулон-500/0,07 (СТО 75969440-007-2009).
Поперечные силовые элементы 23 верхнего и нижнего поясов целесообразно выполнить из круглых стержней.The
В соответствии с изобретением диагональные раскосы 22 наиболее предпочтительно выполнить из заготовок с профилем в виде двутавра, пояса которого выполнены с переменной шириной - с уменьшением ширины его поясов при переходе от места соединения диагональных раскосов с усиленным шпангоутом к опорным узлам (см. фиг. 1-3). В наиболее предпочтительном варианте использования предлагаемого решения ширина поясов диагональных раскосов вблизи их мест соединения с усиленным шпангоутом может быть выбрана в пределах от 85 до 105 мм, а при переходе к опорным узлам уменьшена до 35…50 мм.In accordance with the invention, the
В соответствии с изобретением каждая из секций 20 снабжена, по крайней мере, одним усиленным шпангоутом 30. Усиленный шпангоут наиболее предпочтительно выполнить в соответствии с пунктами 6-8 формулы, устройство которого раскрытого выше в описании.In accordance with the invention, each of the
Внутренняя сторона усиленного шпангоута соединена с фермой 20 секции устройства - первым по отношению к шпангоуту смежным блоком летательного аппарата, внутренняя сторона усиленного шпангоута соединена с запускаемым спутником (условно не показан) - вторым смежным блоком летательного аппарата.The inner side of the reinforced frame is connected to the
Усиленный шпангоут 30 содержит обод, выполненный в поперечном сечении в виде швеллерного профиля с поясами 33, 34, ориентированными наружу шпангоута, и перегородки 35 (см. фиг. 7, 8). Перегородки 35, выполнены в виде сегментов, размещенных внутри обода вровень с внешней стороной 43 его первого пояса 34 последовательно вдоль его стенки.The reinforced
Каждый из диагональных раскосов 22 фермы соединен с двумя узлами крепления 44 усиленного шпангоута. При этом места 44 крепления диагонального раскоса 22 к шпангоуту - места действия на шпангоут сосредоточенных нагрузок, в наиболее предпочтительном варианте выполнения устройства размещены на шпангоуте диаметрально противоположно относительно центра шпангоута, например, как показано на фиг. 3, 11, что способствует уменьшению массы шпангоута. В каждом из указанных мест 44 шпангоут соединен с одной из перегородок и первым поясом шпангоута. В наиболее предпочтительном варианте использования устройства для группового запуска спутников с ракетой - носителем «Союз-2» диагональный раскос 22 может быть закреплен на усиленном шпангоуте двумя разъемными соединениями 39 с первым поясом обода 34 и четырьмя разъемными соединениями 38 с перегородкой 35 шпангоута (см. фиг. 5).Each of the
При этом второй пояс 33 обода выполнен с обеспечением возможности крепления адаптера с системой отделения и запускаемым спутником (на чертежах условно не показаны). Это может быть выполнено болтовым соединением второго пояса обода с адаптером запускаемого спутника с использованием вторых элементов крепления 41 на втором поясе 33 шпангоута (см. фиг. 7-9).In this case, the
Опорные узлы 24 нижнего пояса одной из секций колонны устройства через переходную ферму 40 (см. фиг. 1) соединены со смежным блоком головной части ракеты - носителя (условно не показан).The
Проектно - конструкторские работы показывают, что в наиболее предпочтительном варианте использования изобретения в составе ракеты - носителя «Союз-2» устройство позволяет осуществить запуск 8…12 спутников массой от 300 до 600 кг. При этом колонна 10 устройства может быть составлена из двух - трех секций 20 (см. фиг. 1) с высотой каждой из секций от 1500 до 1750 мм и длиной поперечных силовых элементов от 900 до 1100 мм. Усиленный шпангоут при этом может быть выполнен диаметром от 600 до 750 мм и высотой 65…75 мм. При равномерном размещении узлов 37 стыка стенок перегородки со стенкой обода в шпангоуте свободный от перегородок остается площадь в форме квадрата с длиной стороны 350…450 мм. Это облегчает доступ к запускаемым спутникам из внутреннего объема фермы и обеспечивает возможность монтажа бортовой кабельной сети внутри фермы. При этом длина диагональных подкосов может быть выбрана из диапазона от 1700 до 1850 мм, а элементы крепления 38, 39 усиленного шпангоута к диагональным раскосам закреплены на удалении от опорных узлов фермы на расстоянии от 400 до 500 мм.Design work shows that in the most preferred embodiment of using the invention as part of the Soyuz-2 launch vehicle, the device allows launching 8 ... 12 satellites weighing from 300 to 600 kg. In this case, the
Секции фермы могут быть изготовлены из сплавов на основе алюминия с использованием известных способов механической обработки и сборки. Как указывалось выше, продольные стойки наиболее предпочтительно выполнить из углепластика. Усиленные шпангоуты наиболее предпочтительно изготовить зацело в виде одной детали на фрезерных станках с числовым программным управлением. Сборка секций в колонну может быть проведена с использованием разъемных соединений.Farm sections can be made of aluminum-based alloys using known methods of machining and assembly. As indicated above, the longitudinal struts are most preferably made of carbon fiber. Reinforced frames are most preferably made integrally in one piece on numerically controlled milling machines. Assembling sections into a column can be carried out using detachable connections.
На первом этапе сборки проводится сборка секций устройства с запускаемыми спутниками, которую наиболее предпочтительно проводить параллельно для секций. При этом запускаемые спутники в сборе с адаптерами, снабженными системами отделения спутников, крепятся на внешних поясах усиленных шпангоутов каждой из секций устройства. После этого проводится общая сборка колонны из секций с предварительно установленными на них запускаемыми спутниками. Первая из секций соединяется с переходной фермой для крепления колонны устройства на разгонном блоке ракеты - носителя.At the first stage of assembly, sections of the device with launched satellites are assembled, which is most preferably carried out in parallel for the sections. In this case, the launched satellites assembled with adapters equipped with satellite separation systems are mounted on the outer belts of the reinforced frames of each section of the device. After that, a general assembly of the column from sections with pre-installed launched satellites on them is carried out. The first of the sections is connected to the transitional farm for mounting the column of the device on the upper stage of the carrier rocket.
На участке выведения на спутники действуют инерционные нагрузки, результирующими которых в плоскости крепления шпангоута к диагональным раскосам 22 являются: нормальная сила, перпендикулярная плоскости крепления спутника, перерезывающая сила в плоскости крепления спутника и изгибающий момент. Указанные силы уравновешиваются в точках крепления шпангоута сосредоточенными усилиями: P1, Р2, Р3, Р4, перпендикулярные плоскости шпангоута и Q1, Q2, Q3, Q4, направленные в плоскости шпангоута вдоль силовых элементов - диагональных раскосов.Inertial loads act on the satellite launch site, resulting in the plane of attachment of the frame to diagonal braces 22: normal force perpendicular to the plane of satellite attachment, cutting force in the plane of satellite attachment and bending moment. The indicated forces are balanced at the mounting points of the frame by concentrated forces: P1, P2, P3, P4, perpendicular plane of the frame and Q1, Q2, Q3, Q4, directed in the plane of the frame along the power elements - diagonal braces.
Все эти составляющие инерционных сил от усиленных шпангоутов с запускаемыми спутниками через усиленные шпангоуты воспринимаются в точках крепления шпангоутов к диагональным раскосам в виде нормальных усилий, действующих нормально к поясам раскосов, и касательных сил, действующих в плоскости поясов раскосов.All these components of inertial forces from reinforced frames with launched satellites through reinforced frames are perceived at the attachment points of the frames to the diagonal braces in the form of normal forces acting normally to the braces of the braces and the tangential forces acting in the plane of the braces.
В результате в раскосах возникают осевые и перерезывающие силы и изгибающие моменты.As a result, axial and cutting forces and bending moments arise in the braces.
Силы, действующие на раскосы, уравновешиваются реакциями в точках их крепления к продольным стойкам реакциями сил вдоль продольных стоек и вдоль поперечных элементов.The forces acting on the braces are balanced by the reactions at the points of their attachment to the longitudinal struts by the reactions of forces along the longitudinal struts and along the transverse elements.
Указанные усилия суммируются по продольным стойкам и в горизонтальных плоскостях вдоль поперечных элементов и в плоскости крепления колонны к ферме 50 уравновешиваются реакциями, возникающими в ферме 50 соединения устройства с разгонным блоком.The indicated forces are summed along the longitudinal struts and in horizontal planes along the transverse elements and in the plane of attachment of the column to the
После выведения устройства на опорную орбиту разгонный блок ракеты - носителя переводит устройство на рабочие орбиты и спутников, по достижению которых запускаемые спутники отделяются от устройства.After putting the device into the reference orbit, the booster rocket - carrier transfers the device to the working orbits and satellites, upon reaching which the launched satellites are separated from the device.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020100069A RU2725824C1 (en) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Device for group launch of satellites and reinforced frame |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020100069A RU2725824C1 (en) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Device for group launch of satellites and reinforced frame |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2725824C1 true RU2725824C1 (en) | 2020-07-06 |
Family
ID=71510422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020100069A RU2725824C1 (en) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Device for group launch of satellites and reinforced frame |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2725824C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111891387A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-06 | 上海卫星工程研究所 | Satellite layout method and system for satellite-borne full-airspace load |
| CN114044174A (en) * | 2021-12-20 | 2022-02-15 | 北京微分航宇科技有限公司 | Multi-star distributor of beam-slab combined structure |
| EP4039598A1 (en) * | 2021-02-03 | 2022-08-10 | The Boeing Company | Direct mount of secondary payload adapters to truss structure common to space vehicle payload adapter |
| WO2023027892A1 (en) * | 2021-08-24 | 2023-03-02 | Maxar Space Llc | Multi-satellite deployable dispenser |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1215794A1 (en) * | 1984-12-28 | 1986-03-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства | Method of producing bent elements of metal support |
| US4575029A (en) * | 1979-10-30 | 1986-03-11 | Trw Inc. | Spacecraft for use in conjunction with a reusable space shuttle |
| US6138951A (en) * | 1998-08-10 | 2000-10-31 | Mcdonnell Douglas Corporation | Spacecraft dispensing system |
| RU2340516C1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Upper-stage rocket and strong ring (2 versions) |
| RU148483U1 (en) * | 2014-07-07 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | ADAPTER FOR LATERAL REMOVAL OF USEFUL LOADS, POWER FARM AND SUPPORT UNIT FOR POWER FARM |
| US8939409B2 (en) * | 2012-05-07 | 2015-01-27 | The Johns Hopkins University | Adaptor system for deploying small satellites |
| RU186237U1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Adapter in the form of a polyhedral conical shell made of composite materials |
-
2020
- 2020-01-10 RU RU2020100069A patent/RU2725824C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575029A (en) * | 1979-10-30 | 1986-03-11 | Trw Inc. | Spacecraft for use in conjunction with a reusable space shuttle |
| SU1215794A1 (en) * | 1984-12-28 | 1986-03-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства | Method of producing bent elements of metal support |
| US6138951A (en) * | 1998-08-10 | 2000-10-31 | Mcdonnell Douglas Corporation | Spacecraft dispensing system |
| RU2340516C1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Upper-stage rocket and strong ring (2 versions) |
| US8939409B2 (en) * | 2012-05-07 | 2015-01-27 | The Johns Hopkins University | Adaptor system for deploying small satellites |
| RU148483U1 (en) * | 2014-07-07 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | ADAPTER FOR LATERAL REMOVAL OF USEFUL LOADS, POWER FARM AND SUPPORT UNIT FOR POWER FARM |
| RU186237U1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Adapter in the form of a polyhedral conical shell made of composite materials |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111891387A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-06 | 上海卫星工程研究所 | Satellite layout method and system for satellite-borne full-airspace load |
| EP4039598A1 (en) * | 2021-02-03 | 2022-08-10 | The Boeing Company | Direct mount of secondary payload adapters to truss structure common to space vehicle payload adapter |
| US11827385B2 (en) | 2021-02-03 | 2023-11-28 | The Boeing Company | Direct mount of secondary payload adapters to truss structure common to space vehicle payload adapter |
| EP4339108A3 (en) * | 2021-02-03 | 2024-05-29 | The Boeing Company | Direct mount of secondary payload adapters to truss structure common to space vehicle payload adapter |
| WO2023027892A1 (en) * | 2021-08-24 | 2023-03-02 | Maxar Space Llc | Multi-satellite deployable dispenser |
| US11649075B2 (en) | 2021-08-24 | 2023-05-16 | Maxar Space Llc | Multi-satellite deployable dispenser |
| CN114044174A (en) * | 2021-12-20 | 2022-02-15 | 北京微分航宇科技有限公司 | Multi-star distributor of beam-slab combined structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2725824C1 (en) | Device for group launch of satellites and reinforced frame | |
| CN100575191C (en) | A kind of main load-carrying structure of spacecraft | |
| CA2994364C (en) | Payload dispensing system | |
| JP6448855B2 (en) | A spacecraft with pillars for forming a stack, a stack with at least two such spacecraft installed in a launcher, and a method for lowering a spacecraft | |
| US11827384B2 (en) | Efficient satellite structure concept for single or stacking multiple launches | |
| RU2617162C1 (en) | Spacecraft, its payload module and service system module | |
| US5624088A (en) | Spacecraft structure and method | |
| US5899412A (en) | Aircraft pressure containment assembly module | |
| US4765114A (en) | Expandable pallet for space station interface attachments | |
| EP2905228B1 (en) | Fuselage Airframe and Tank | |
| RU148483U1 (en) | ADAPTER FOR LATERAL REMOVAL OF USEFUL LOADS, POWER FARM AND SUPPORT UNIT FOR POWER FARM | |
| CN109941459B (en) | Satellite configuration and satellite | |
| RU2340516C1 (en) | Upper-stage rocket and strong ring (2 versions) | |
| RU2603872C1 (en) | Transfer compartment of carrier rocket (versions) | |
| RU2661631C1 (en) | Carrier rocket transfer compartment and its supporting frame | |
| US4805368A (en) | Expandable pallet for space station interface attachments | |
| RU2724000C1 (en) | Device for group launching of satellites | |
| RU2694487C1 (en) | Double start system and support assembly | |
| RU2617018C1 (en) | Service system module | |
| RU186237U1 (en) | Adapter in the form of a polyhedral conical shell made of composite materials | |
| CN110562499A (en) | Wall-mounted main frequency adjustable variable-section one-rocket multi-satellite launching moonlet structure | |
| RU2673447C9 (en) | Space vehicle | |
| RU2260551C1 (en) | Adapter for group launching of micro-satellites | |
| RU150666U1 (en) | SPACE VEHICLE FOR SCIENTIFIC RESEARCH AND ITS USEFUL LOAD MODULE | |
| RU2621221C1 (en) | Service system module |