Новая крупногабаритная решетчатая космическая башня

В июле 1991 года на орбитальной станции ”Мир” впервые в космосе двумя космонавтами вручную была сооружена крупногабаритная решетчатая башня “Софора”. Башню собрали из отдельных элементов, соединение которых выполнялось вручную при помощи титаноникелевых муфт. Для сборки и монтажа башни требовалось большое количество монтажной оснастки и трудозатрат. Для дальнейшего развития космического строительства автором статьи разработана новая космическая башня, у которой за счет применения других элементов их соединения и взаимодействия возможен монтаж башни методом подращивания при постоянном креплении башни к рабочей площадке. Это позволяет монтировать башню в автоматическом режиме при помощи роботов.

Для освоения космического пространства, Луны и Марса необходимо строительство большого количества различных сооружений. Доставка элементов этих сооружений в космос, необычная среда их возведения, связанная с невесомостью, потребовали новых нетрадиционных конструктивных решений этих сооружений, а также способов их монтажа и соединения элементов с максимальным использованием автоматики и роботов [1].

В июле 1991 года на орбитальной станции “Мир” впервые в космосе двумя космонавтами была смонтирована крупногабаритная четырехгранная пространственная призматическая решетчатая башня “Софора”, высотой 14,5 метра с поперечным сечением 0.5 Х 0.5 метра [2] – см. рис. 1 и рис. 2. Крупногабаритными считаются такие космические конструкции, у которых хотя бы один из размеров превышает 5 метров, то есть конструкция не укладывается под обтекателем. Башня была собрана из отдельных элементов, соединение которых выполнялось вручную при помощи титаноникелевых муфт, в “горизонтальном” положении параллельно продольной оси станции. Собранную часть вручную перемещали, освобождая место для сборки следующих панелей. Затем вручную в несколько этапов башню устанавливали в вертикальное положение и закрепили к основанию. При сборке было использовано большое количество монтажной оснастки. В 1999 году на башне “Софора” была установлена и развернута антенна “Рефлектор” диаметром 6,4 метра. В 1966 году на орбитальной станции “Мир” была смонтирована вторая башенная конструкция “Ферма-3” небольшой высоты, развертывание и фиксация которой выполнялась вручную. В марте 2001 года станция “Мир” была затоплена в Тихом океане.

Для дальнейшего развития космического строительства автором статьи разработана новая крупногабаритная решетчатая космическая башня (рис. 3) для установки на ней антенн или другого космического оборудования [3]. Она по высоте и поперечному сечению может быть аналогичной башне “Софора”. Эта башня представляет собой четырехгранную пространственную призматическую решетчатую конструкцию, состоящую из поясов, раскосов и распорок. Стыки поясов расположены ниже узлов соединения решетки с поясами на условный размер - “А”. Такое положение стыков позволяет монтировать башню методом подращивания. Для этого на рабочей площадке устанавливают две пары шарниров и упоры - ограничители по обе стороны от шарниров (рис. 4).

Рис. 1.

Рис. 2а. Космическая крупногабаритная башня "Софора", монтаж башни.

Рис. 2б. Космическая крупногабаритная башня "Софора", монтажное соединение элементов башни.

Рис. 3.

Рис. 4.

Монтаж осуществляется сборкой нескольких панелей верхней части башни, которые устанавливают наклонно под углом 45

Доклады независимых авторов 2016 выпуск 38 градусов и временно соединяют одну пару поясов с одной парой шарниров, опираясь на противоположный упор - ограничитель (рис. 5). Затем при помощи лебедки, установленной на упоре -ограничителе (на рисунке не показано) или другим механизмом поворачивают смонтированную часть башни в противоположную сторону до упора. В образовавшееся пространство устанавливают элементы поясов и решетки башни (на рис. 5 показаны пунктиром), при этом вторую пару поясов временно соединяют со второй парой шарниров, а противоположные пояса освобождают от соединения с первой парой шарниров. После этого смонтированную часть башни поворачивают в противоположную сторону, а в образовавшееся пространство устанавливают новые элементы башни. Эти операции повторяются нужное количество раз. На заключительном этапе монтажа башню устанавливают вертикально и соединяют со второй парой шарниров. В таком положении башня остается закрепленной к рабочей площадке. При этом нет необходимости в установке дополнительных опорных башмаков или других устройств.

Этапы монтажа башни: а - начальный этап, б - первый промежуточный этап, в - второй промежуточный этап, г - третьи промежуточный этап, д - заключительный этап.

Рис. 5.

Конструкция башни, изображенная на рисунках, выполнена из прокатных уголков в металле, но она может быть выполнена из композиционных материалов и труб прямоугольного сечения. Элементы решетки можно крепить к поясам башни болтами, электрозаклепками, магнитом или специальным космическим клеем.

Выводы

• 1.    Для сооружения башни не требуется большое количество сложной и тяжелой оснастки.

• 2.    Башня в процессе монтажа постоянно закреплена к рабочей площадке.

• 3.    Сборка и монтаж башни представляет собой четко повторяющиеся операции, которые происходят в одном месте на рабочей площадке. Это позволяет монтировать башню в автоматическом режиме при помощи роботов.

• 4.    Башню можно монтировать с установленными на ней антеннами или другим оборудованием.