Способ сборки ступеней многоступенчатого летательного аппарата с секциями транспортно-пускового контейнера

 

Изобретение относится к космической технике, в частности к способам сборки ступеней многоступенчатого летательного аппарата (ЛА) со ступенями транспортно-пускового контейнера (ТПК). Цель изобретения - повышение качества сборки путем ограничения усилий в стыке ступеней ЛА и обеспечения визуального контроля стыкуемых торцов при одновременном расширении области применения. Сущность способа заключается в том, что собранный из последующей 1 и предыдущей 2 ступеней ЛА загружают в ТПК, предварительно собранный из секций 3 , 4 и закрепляют в нем в положении, обеспечивающем взаимодействие опорно-ведущих поясов (ОВП) ЛА с опорными поясами (ОП) ТПК, далее разъединяют секции ТПК и смещают одну из них относительно последующей ступени ЛА до образования доступа к стыку ступеней ЛА, разъединяют ступени 1, 2 ЛА и смещают последующую ступень в прежнее положение в секции ТПК, после чего закрепляют ее в ней и устанавливают на торцы секций ТПК технологические заглушки. 7 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при разработке способов сборки и стендов для осуществления сборки многоступенчатого летательного аппарата (ЛА) с транспортно-пусковым контейнером (ТПК).

На практике возникает необходимость сборки многоступенчатого аппарата, используемого для вывода на орбиту космических объектов, с ТПК непосредственно на стартовой позиции, например, в том случае, когда суммарный вес и габариты летательного аппарата превышают допустимые по условиям транспортировки величины.

Одним из способов, позволяющих использовать крупногабаритные ЛА, является раздельная транспортировка ступеней ЛА в секциях ТПК на стартовую позицию, где и осуществляется окончательная сборка.

Проблема сборки ЛА с ТПК непосредственно на стартовой позиции актуальна и в том случае, когда стартовая позиция находится на значительном удалении от завода-изготовителя или в труднодоступном месте.

Известен способ горизонтальной сборки двигателей, ступеней, летательных аппаратов, по которому конструкторcкая базовая ось сборочных единиц расположена горизонтально, сборочные единицы укладываются на ложементы или устанавливаются на ролики монтажных тележек и стыкуются друг с другом.

Недостатком данного способа, принятого за прототип, является то, что стыковка ступеней ЛА между собой осуществляется после сборки каждой ступени ЛА с соответствующей секции ТПК. Такая последовательность сборочных операций осуществ- ляется только при использовании специальных стыковочных узлов ЛА или с использованием специально разработанного для этой цели ТПК, т. е. в нем необходимо, например, в сечении стыковки ступеней ЛА предусмотреть специальные монтажные люки, через которые при контактирующих одновременно торцах контейнера между собой и контактирующих между собой стыкуемых торцах ступеней ЛА осуществляется сборка ступеней ЛА. Следует отметить, что люки снижают прочность ТПК. Также в этом случае, из-за того, что ступени ЛА собраны каждая c соответствующей секцией ТПК с наличием допусков, при сборке изделия в целом возможен зазор или между стыкуемыми торцами ТПК или между стыкуемыми торцами ступеней ЛА. Указанное обстоятельство приводит к тому, что снижается качество сборки из-за нерасчетных усилий, необходимых для выбора зазора при сборке.

Таким образом, известное техническое решение может быть использовано только для сборки изделий, в конструкции которых введены соответствующие изменения (люки в ТПК, специальные стыковочные узлы ЛА), что снижают область его применения, а с другой стороны снижается качество сборки из-за появления нерасчетных монтажных усилий в стыкуемых сечениях ЛА и ТПК.

Технической задачей изобретения является повышение качества сборки путем ограничения усилий в стыке и обеспечения визуального контроля стыкуемых торцев при одновременном расширении области применения.

Это достигается тем, что в известном способе сборки многоступенчатого летательного аппарата с транспортно-пусковым контейнером, основанном на выставке предыдущей и последующей ступеней летательного аппарата в соосное положение на ложементах сборочного стенда, соединении ступеней между собой по их стыковочным поверхностям, загрузке собранного летательного аппарата в предварительно собранный из секций и установленный своими опорными кронштейнами на ответные опорные поверхности сборочного стенда транспортно-пусковой контейнер, закреплении летательного аппарата в нем в положении, обеспечивающем взаимодействие опорно-ведущих поясов летательного аппарата с опорными поясами контейнера, согласно изобретению на открытый торец контейнера со стороны последующей ступени летательного аппарата пристыковывают механизм перемещения, соединяют его с торцем последующей ступени летательного аппарата, разъединяют секции контейнера, после чего с помощью механизма перемещения смещают в осевом направлении по опорным поверхностям сборочного стенда секцию контейнера относительно последующей ступени летательного аппарата до образования зазора между секциями контейнера, обеспечивающего доступ к стыку последующей и предыдущей ступеней летательного аппарата и закрепляют эту секцию контейнера на сборочном стенде, после расстыковки ступеней летательного аппарата смещают с помощью механизма перемещения последующую ступень летательного аппарата относительно секции контейнера в ее прежнее положение, пристыковывают технологические заглушки на расстыкованные торцы секций контейнера, а последующую ступень пристыковывают к технологической заглушке, отстыковывают механизм перемещения и на его место к торцу секции контейнера монтируют технологическую заглушку.

На фиг. 1 изображены поcледующая и предыдущая ступени летательного аппарата, выставленные в соосное положение на ложементах сборочного стенда и транспортно-пусковой контейнер, установленный своими опорными кронштейнами на ответные опорные поверхности сборочного стенда; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 4 - летательный аппарат, собранный из соединенных между собой по их стыковочным поверхностям последующей и предыдущей ступеней, и загруженный в транспортно-пусковой контейнер; на фиг. 5 - летательный аппарат, собранный с транспортно-пусковым контейнером на открытый торец которого со стороны последующей ступени летательного аппарата пристыкован механизм перемещения, соединенный также с торцем последующей ступени летательного аппарата, при этом секции контейнера разъединены между собой, и между торцами образован зазор; на фиг. 6 - ступени летательного аппарата, разъединенные между собой, при этом последующая ступень летательного аппарата передвинута в секции контейнера на ее прежнее место; на фиг. 7 - секции транспортно-пускового контейнера после отстыковки механизма перемещения с пристыкованными на их торцы технологическими заглушками.

П р и м е р. На сборочный участок поступают предыдущая 1 и последующая 2 ступени летательного аппарата и предварительно собранный из секций 3 и 4 по стыковочным торцам S₆ и S₇ транспортнопусковой контейнер.

Предыдущая ступень 1 ЛА установлена на ложементе 5, а последующая ступень 2 ЛА - на ложементе 6 сборочного стенда. Ложементы 5, 6 сборочного стенда установлены соответственно на тележках 7 и 8, снабженных колесными парами 9. Колесные пары 9 тележек 7 и 8 установлены на рельсах 10, уложенных на основании 11 сборочного стенда. Ложементы 5 и 6 взаимодействуют с соответствующими ступенями 1 и 2 ЛА по поверхностям, площади которых выбраны из условий прочности конструкции ЛА. Ложементы 5 и 6 взаимодействуют с тележками 7 и 8 через ролики 12, обеспечивающие вращение ступеней ЛА относительно их продольных осей (оси вращения роликов 12 направлены параллельно продольной оси соответствующей ступени ЛА).

Ступень 1 ЛА снабжена опорно-ведущими поясами 13 и 14, а ступень 2 ЛА снабжена опорно-ведущими поясами (ОВП) 15 и 16.

Ступени 1 и 2 обращены друг к другу стыкуемыми торцами S₂ и S₃ соответственно. Секция 3 ТПК по наружной поверхности снабжена опорными поясами 17, 18, а секция 4 - опорными поясами (ОП) 19, 20 (соответственно).

К опорным поясам секций ТПК прикреплены опорные кронштейны 21, которые взаимодействуют своими опорными поверхностями с ответными опорными поверхностями 22 и 23 сборочного стенда (т. е. секция 3 ТПК установлена на опорной поверхности 22, а секция 4 на опорной поверхности 23 сборочного стенда). Опорные поверхности 22 и 23 взаимодействуют с основанием 11 сборочного стенда через стойки 24.

Ступени 1 и 2 ЛА выставляют в соосное положение и в положение, обеспечивающее параллельность стыкуемых торцев S₂ и S₃ путем соответствующей установки ложементов 5 и 6 относительно тележек 7 и 8.

Вращением ложементов 5 и 6 на роликах 12 обеспечивается совмещение стыкуемых поверхностей S₂ и S₃ по их стыковочным отверстиям.

Далее путем перемещения тележек 7 и 8 (или одной из тележек) по рельсовому пути 10 сближают торцы S₂ и S₃ ступеней 1 и 2 ЛА до их соприкосновения, при этом обеспечивают усилие взаимодействия между ступенями ЛА в момент их касания в допустимых по условиям прочности пределах любым известным способом, например, обеспечивают смещение одной из тележек с помощью тарированного домкрата. После этого ступени 1 и 2 ЛА соединяют между собой по их стыковочным поверхностям.

Собранный ЛА и предварительно собранный из секций 3 и 4 ТПК, выставляют в соосное положение путем соответствующих регулировок положений ложементов 5 и 6 и опорных поверхностей 22 и 23 (см. фиг. 1), закрепляют секцию 3 ТПК на опорной поверхности 22сборочного стенда, далее осуществляют загрузку собранного ЛА в ТПК, загруженный ЛА в ТПК взаимодействует своими ОВП с ОП ТПК, т. е. ОВП13 расположен напротив ОП17 ТПК, ОВП14 - напротив ОП18, ОВП15 - напротив ОП19 и ОВП16 - напротив ОП20.

В примере показано, что каждая ступень ЛА снабжена двумя ОВП, а каждая секция ТПК - двумя ОП. Отметим, что количество ОВП и ОП, а также количество стыкуемых ступеней ЛА может быть и другим, отличным от приведенной в данной заявке величины.

После загрузки ЛА в ТПК осуществляют закрепление ЛА в ТПК, например, по торцу S₁ ЛА. Закрепление осуществляется, например, при помощи шпилек 25, соединяющих предыдущую ступень 1 ЛА по его торцу S₁ с крышкой 26 ТПК, закрепляемой по торцу S₅ ТПК (см. фиг. 4).

На открытый торец S₈ секции 4 ТПК со стороны последующей ступени 2 ЛА (т. е. со стороны торца S₄ ЛА) пристыковывают механизм перемещения (см. фиг. 5).

Механизм перемещения выполнен в виде двух пластин 28 и 27, при этом пластина 27 закрепляется на торце S₄ последующей ступени 2 ЛА. Пластина 27 снабжена жестко скрепленным с ней валом 29, при этом вал 29 скреплен с пластиной 27 в ее центре, перпендикулярно ее плоскости и пропущен в центральное отверстие пластины 28 с всевозможностью осевого и углового смещения. Продольная ось вала 29 совмещена с продольной осью ЛА (и ТПК, что то же самое).

Взаимное осевое смещение пластин 28 и 27 механизма перемещения осуществляется с помощью силового привода 30, например, гидравлического, а взаимное угловое смещение пластин 28 и 27 механизма перемещения осуществляется с помощью привода 31, например гидравличес- кого или червячного.

Крепление пластин 28 и 27 к торцам S₈ и S₄ ТПК и ЛА осуществляется по их штатным крепежным узлам (отверстиям).

После пристыковки механизма перемещения разъединяют секции 3 и 4 ТПК по их торцам S₆ и S₇ (при этом опорные поверхности 22 и 23 сборочного стенда скреплены между собой), после чего с помощью механизма перемещения смещают в осевом направлении по опорным поверхностям 23 сборочного стенда секцию контейнера 4 относительно последующей ступени 2 ЛА до образования зазора между торцами S₆ с S₃ предыдущей 1 и последующей 2 ступеней ЛА.

Отметим, что секция 3 ТПК скреплена при этом с опорной поверхностью 22 сборочного стенда. Смещение секции 4 ТПК осуществляется путем создания усилий Р₁ при помощи привода 30 на пластины 28 и 27 механизма перемещения. Величина зазора l₁ между торцами S₆ и S₇ секций 3 и 4 ТПК выбирается из условия обеспечения возможности проведения расстыковки ступеней ЛА и составляет 300-500 мм (см. фиг. 5). После этого закрепляют эту секцию 4 ТПК на опорной поверхности 23 сборочного стенда (узел крепления секции 4 на фиг. не показан), расстыковывают ступени ЛА по стыковочным поверхностям S₂ и S₃, причем до момента расстыковки ступеней 1 и 2 ЛА и в момент расстыковки этих ступеней может быть приложено радиальное усилие Р₂ или Р₂¹ с помощью разгрузочного устройства 32. Усилие Р₂ или Р₂¹ может быть приложено к торцу S₂ с предыдущей ступени 1 ЛА или к торцу S₃ последующей ступени 2 ЛА.

Величина усилий Р₂ (Р₂¹) и их направление определяется расчетным путем. Усилие P₂ (Р₂¹) прикладывают с целью уменьшения радиальных усилий при расстыковке ступеней ЛА (см. фиг. 5).

Далее с помощью механизма перемещения смещают последующую ступень 2 ЛА в осевом направлении относительно секции 4 ТПК в ее прежнее положение, при котором ОВП 15 ЛА располагается напротив ОВ П19. Ступень 2 ЛА смещают под действием усилия Р₃, создаваемого приводом 30. (см. фиг. 6).

После смещения последующей ступени 2 ЛА на торцы S₆, S₇ и секций 2 и 3 ТПК пристыковывают технологические заглушки 33 и 34, причем последующую ступень 2 ЛА при помощи, например, шпилек 35 пристыковывают к технологической заглушке 34, отстыковывают механизм перемещения, а на его место к торцу S₈ секции 4 ТПК монтируют технологическую заглушку 36 (см. фиг. 7).

После проведения вышеперечисленных технологических операций ступени 1 и 2 ЛА транспортируют в соответствующих секциях 3, 4 ТПК на место проведения испытаний (пуска, окончательной сборки). (56) Оснащение самолетного и ракетного производства, перевод с англ. , М. : Машиностроение, 1967 г. , с. 222-242.

Формула изобретения

СПОСОБ СБОРКИ СТУПЕНЕЙ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С СЕКЦИЯМИ ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОГО КОНТЕЙНЕРА, основанный на выставке предыдущей и последующей ступеней летательного аппарата в соосное положение на ложементах сборочного стенда, расположенных между их опорно-ведущими поясами, соединении ступеней между собой и их стыковочным поверхностям, установке своими опорными кронштейнами на опорных поясах на ответные опорные поверхности сборочного стенда секций транспортно-пускового контейнера, отличающийся тем, что секции контейнера устанавливают соосно одна с другой и соединяют между собой, после чего устанавливают соосно друг с другом собранный летательный аппарат и собранный транспортно-пусковой контейнер, закрепляют контейнер на сборочном стенде и смещают летательный аппарат в положение, обеспечивающее взаимодействие опорно-ведущих поясов летательного аппарата с сечениями контейнера под его опорные пояса, и закрепляют летательный аппарат в контейнере со стороны предыдущей ступени, после чего на открытый торец секции контейнера со стороны последующей ступени летательного аппарата пристыковывают механизм перемещения, соединяют его со свободным торцом последующей ступени летательного аппарата, разъединяют секции контейнера, после чего с помощью механизма перемещения смещают в осевом направлении по опорным поверхностям сборочного стенда секцию контейнера относительно последующей ступени летательного аппарата до образования зазора между секциями контейнера, обеспечивающего доступ к стыку последующей и предыдущей ступеней летательного аппарата и закрепляют эту секцию контейнера на сборочном стенде, после расстыковки ступеней летательного аппарата смещают с помощью механизма перемещения последующию ступень летательного аппарата относительно секции контейнера в ее прежнее положение, пристыковывают технологические заглушки на расстыкованные торцы секций контейнера, а последующую ступень пристыковывают к технологической заглушке, отстыковывают механизм перемещения, а на его место к торцу секции контейнера монтируют технологическую заглушку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7