CC BY
13Разнесенные сетчатые пластины, собираемые простым кликом с помощью единообразных соединительных элементов, обеспечивают значительную из-гибную жесткость каркаса солнечной батареи. Многообразие структур сетчатых пластин позволяет реализовать различные способы крепления фотоэлементов.
ского и температурного расчетов в пакете С08М08/М разработана конечно-элементная модель каркаса солнечной батареи. Первые формы колебаний сетчатого каркаса с различными способами закрепления приведены на рис. 7.
Рис. 6. Собранный каркас солнечной батареи
В представляемой работе рассмотрены задачи проектирования конструкции каркаса. Исходными данными для проектирования могут быть необходимая площадь фотоэлементов, способ соединения панелей батареи между собой. Ограничения накладываются на жесткость конструкции и ее температурные деформации. Целевой функцией является масса солнечной батареи. Проектными параметрами будут расстояние между ребрами сетчатой пластины, размеры поперечного сечения ребра и схемы расположения соединительных элементов. Для проведения динамиче-
Рис. 7. Первые формы колебаний сетчатого каркаса с различными условиями закрепления
Библиографический список
1. Next Generation UltraFlex Solar Array for NASA's New Millennium Program Space Technology 8 / B. Spence [et al.] // IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Paper-NGU ST8. 2005.
2. Stribling R. Boeing High Power Thin Film Solar Array // Proceedings of the 4th Int. Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit (26-29 June 2006, San Diego). San Diego, 2006.
A. V. Lopatin, V. A. Nesterov, L. V. Shumkova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
MODEL OF THE ANISOGRID COMPOSITE FRAME OF A SPACECRAFT DEPLOYABLE SOLAR ARRAY
A model of the anisogrid composite frame for the spacecraft solar arrays is presented. Modelling and design optimisation of the frame solar arrays is shown.
© Лопатин А. В., Нестеров В. А., Шумкова Л. В., 2010
УДК 621.372.83.001.24
М. М. Михнев, В. Ю. Гусев ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
П. Н. Сильченко, И. В. Кудрявцев, В. И. Иванов Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЛОЧНОЙ СБОРКИ ПАЙКОЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ВОЛНОВОДНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Предлагается методика расчетно-аналитического сопровождения технологии сборки пайкой из отдельных элементов волноводно-распределительных систем космических аппаратов, с целью минимизации накопленных при их изготовлении технологических погрешностей и обеспечения улучшенных функционально-эксплуатационных характеристик.
Волноводно-распределительная система (ВРС) космического аппарата состоит из отдельных участков и представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из прямых и изогнутых тонко -стенных элементов с неосесимметричной (прямо-
угольной) формой поперечного сечения, а также муфт, фланцев и гибкой секции [1].
Все элементы волноводно-распределительной системы в процессе сборки пайкой из отдельных участков подвергаются воздействию температурных, сило-
Решетневские чтения
вых и деформационных нагрузок [2; 3]. Это приводит к образованию неконтролируемых случайных технологических погрешностей изготовления, которые нарушают расчетную геометрию всего участка и при его монтаже требуют приложения дополнительных усилий для совмещения точек крепления, что в конечном итоге может нарушать условия локальной и глобальной прочности.
Для обеспечения минимальных технологических погрешностей при сборке пайкой волноводно-распре-делительных систем космических аппаратов и достижения условий их локальной и общей прочности необходимо обеспечивать заданную точность сборки каждого отдельного участка и всей волноводно-распределительной системы в целом.
Следовательно, на каждом шаге изготовления пайкой необходимо производить теоретические расчеты и вносить соответствующие изменения в технологический процесс настройки при изготовлении отдельных участков и всей ВРС в целом для получения минимально допустимых значений отклонений, обеспечивающих локальную и глобальную прочность в любой точке.
Вся конструкция участка ВРС разбивается на отдельные блоки, которые собираются при помощи пайки обычным способом и определяются накопленные отклонения в геометрии каждого блока от расчетной. Они устанавливаются на пространственный позиционер, и здесь измеряется относительная погрешность между действительной и расчетной точками.
Вторым этапом является последовательное соединение пайкой всех блоков участка ВРС между собой. При этом перед пайкой их закрепляют относительно друг друга с учетом измеренных значений накопленных отклонений в геометрии соединяемых блоков таким образом, чтобы последние были скомпенсированы на конце присоединяемой блока согласно расчетной геометрии.
Сборка продолжается до последнего блока участка волноводно-распределительной системы, после соединения которого неучтенными окажутся только случайные отклонения последнего паяного соединения, отклонения в остальных соединениях будут скомпенсированы и не повлияют на вектор результирующего отклонения участка ВРС.
Разработанный блочный подход приводит к тому, что вектор накопленного отклонения геометрии в конечной точке участка БИС становится зависим от отклонений при пайке только последнего соединения участка и не зависит ни от его протяженности, ни от количества и типа элементов в нем. Поскольку отклонения при пайке последнего соединения остаются не скомпенсированными, то вектор накопленных отклонений будет ненулевым.
Обосновать возможность принудительного совмещения точек без появления в конструкции участка волноводно-распределительной системы опасных напряжений возможно, если рассчитать его на прочность при нагружении в виде заданного вектора перемещений на одном его конце и жестко закрепленном другом конце. Для обеспечения условия равнопроч-ности конструкции всего участка волноводно-распределительной системы необходимо рассчитывать ее напряженно-деформированное состояние при совместной работе всех элементов, включая паяные соединения.
Разработанная методика и программа расчета на прочность [3] составных неосесимметричных оболо-чечных конструкций на действие любых нагрузок позволяет выполнять расчеты участков и волноводно-распределительных систем в целом любой протяженности, с возможностью выделения опасных локальных областей для выполнения расчета уже по уточненным методикам.
Разработанная методика блочной сборки участков и волноводно-распределительных систем позволяет уменьшить погрешности технологии сборки пайкой элементов до допустимых значений, определяющих опасное напряженно-деформированное состояние, независимо от их конструкции и отличается от применяемого метода, при котором требуется установка гибкой секции для компенсации погрешностей при сборке.
Результаты проведенных исследований используются в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» при изготовлении волноводно-распределительных систем для современных космических аппаратов.
Библиографические ссылки
1. Сильченко П. Н., Кудрявцев И. В., Михнев М. М. Напряженно-деформированное состояние паяных волноводно-распределительных систем космических аппаратов связи // Технология машиностроения. 2006. № 9. С. 53-57.
2. Пат. № 2317184 Российская Федерация. Способ изготовления волноводно-распределительных систем из алюминиевых сплавов / П. Н. Сильченко, А. И. Корчагин, М. М. Михнев [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГУП «НПО ПМ им. акад. М. Ф. Решетнева». № 2005133293/02 ; заявл. 28.10.2005 ; опубл. 20.02.2008, Бюл. № 5.
3. Особенности расчета на прочность паяных конструкций волноводно-распределительных систем космических аппаратов связи / П. Н. Сильченко [и др.] // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2008. № 2. С. 53-58.
M. M. Michnev, V. U. Gusev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
P. N. Silchenko, I. V. Kudryavcev, V. I. Ivanov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
MAINTENANCE OF THE TECHNOLOGY OF BLOCK ASSEMBLAGE WITH SOLDERING OF LARGE-SIZED WAVEGUIDE-DISTRIBUTIVE SYSTEMS OF SPACE VEHICLES
The technique of settlement-analytical support of the technology of assemblage by soldering from separate elements of wave-distributive systems of space vehicles, for the purpose of minimization of the technological errors saved up at their manufacturing and maintenance of the improved functional-operational characteristics is offered.
© Михнев М. М., Гусев В. Ю., Сильченко П. Н., Кудрявцев И. В., Иванов В. И., 2010
УДК 629.78.01
М. М. Михнев, В. В. Злотенко, Н. Н. Ишенина, А. Г. Масанов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ШПАНГОУТ» ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА В95
Представлена технология изготовления крупногабаритных шпангоутов с разбивкой механической обработки на этапы и применение термической обработки и обработки холодом.
В системе отделения космических аппаратов с унифицированной платформой «Экспресс-2000» применяются тонкостенные шпангоуты, изготовленные из высокопрочного алюминиевого сплава В95 в состоянии Т1.
Сплав В95 относится к сплавам системы «алюминий-цинк-магний-медь». Данный сплав обладает повышенной склонностью к накоплению внутренних напряжений при термической и механической обработках, и как следствие, к поводкам при изготовлении деталей. Изготовление крупногабаритных деталей сложной формы из этого сплава затруднительно и требует специальной отработки в части выбора очередности механической и термической обработки, режимов, порядка и величины съема металла за один проход.
Опыт изготовления шпангоута из В95 по технологии изготовления шпангоутов из АМг6 показал, что получение стабильной точности размеров по имеющейся технологии невозможно. Для уменьшения величины внутренних напряжений и получения стабильных размеров деталей предложена и отработана технология, учитывающая свойства сплава.
Рассмотрим изготовление шпангоута диаметром 1269 мм с минимальной толщиной стенки 2,5 мм, высотой 95 мм.
В качестве заготовки для шпангоута может применяться плита в закаленном и состаренном состоянии, или поковка. Так как поковка имеет более сложное напряженное состояние, то предпочтительно в качестве заготовки использовать плиту. В виду того, что закаленные и состаренные плиты из В95 поставляют-
ся максимальной толщиной 80 мм, в качестве заготовки для шпангоута использовалась поковка из В95 в отожженном состоянии.
Последовательность технологических операций изготовления шпангоута следующая:
1) механическая обработка с припуском 5 мм по контуру;
2) термическая обработка до состояния ТЗ;
3) контроль размеров шпангоута;
4) механическая обработка с припуском 2 мм по контуру;
5) обработка холодом;
6) стабилизирующее старение;
7) контроль механических свойств на образцах после обработки холодом и стабилизирующего старения;
8) окончательная механическая обработка;
9) расточка отверстий;
10) нанесение гальванического покрытия.
Предварительная механическая обработка производилась на токарно-карусельном станке типа 1516ЕФ3, режимы резания: подача - не более 0,3 мм/об, глубина резания - не более 1 мм.
После термической обработки заготовки для получения состояния Т3 был произведен контроль механических свойств на образцах, вырезанных из поковки в двух направлениях согласно ОСТ 1.90073-85.
Механическая обработка шпангоута с припуском 2 мм производилась на токарно-карусельном станке типа 1516ЕФ3, режимы резания: подача - не более 0,3 мм/об, глубина резания - не более 1 мм. Для предотвращения деформации стенок шпангоута в
