Новые конструктивные решения космических платформ Кагановского

Для освоения космического пространства необходимы космические платформы. Эти платформы предназначены для установки солнечных батарей, телескопов, отражающих зеркал солнечных электростанций, для сбора космического мусора, для сооружения солнечных парусов, для отражения солнечного света в затененных областях земли, для освоения Луны и Марса. Площади этих платформ могут иметь сотни квадратных метров.

Разработаны новые конструктивные решения однослойных и двухслойных плоских и параболических космических платформ, представляющие собой структурные сооружения, состоящие из стержней и узловых элементов. Стержни платформ выполнены из ферменных трансформируемых космических конструкций К1, обладающих внутренней энергией, заключенной в растянутых пружинах, создающих возможность их быстрого автоматического развертывания. Разработан модуль – контейнер для компактного размещения ферм К1. Разработана технология сборки платформ.

Конструктивные решения космических платформ и модуля – контейнера позволяют выполнять согласованные взаимоувязанные операции по изготовлению на Земле, транспортировке и монтажу платформ в условиях открытого космоса с максимальной возможностью автоматизации процессов при помощи роботов.

Для освоения космического пространства необходимы космические платформы. Эти платформы предназначены для установки солнечных батарей, телескопов, отражающих зеркал солнечных электростанций, для сбора космического мусора, для сооружения солнечных парусов, для отражения солнечного света в затененные области земли, для освоения Луны и Марса. Площади этих платформ могут иметь сотни квадратных метров.

Сооружение космических платформ в условиях космоса, где присутствует невесомость и необычные условия возведения, необходимы особые нетрадиционные конструктивные решения, способствующие быстрому развертыванию и соединений элементов платформ. Для этого необходима автоматика с максимально возможным использованием роботов.

Для развития космического строительства автором статьи разработан ряд крупногабаритных космических конструкций, описание которых опубликовано в журнале “Промышленное строительство и инженерные сооружения” [1].

Для создания различных космических конструкций автором статьи разработана крупногабаритная трансформируемая ферма К1, которая может разворачиваться в космосе в автоматическом режиме без участия космонавтов (рис.1), [2]. Она представляет собой трехгранную пространственную решетчатую призматическую конструкцию, состоящую из пересекающихся стержней, шарнирно соединенных между собой узловыми элементами в виде уголков. В торцевых частях фермы расположены патрубки, каждый из которых поддерживают три подкоса, выполненные из труб. Концы подкосов шарнирно соединены с патрубками и ближайшими узловыми уголками ферм. Патрубки предназначены для установки и крепления выдвигаемых антенн, солнечных батарей и другого космического оборудования. К узловым уголкам прикреплены предварительно растянутые пружины, которые, сжимаясь, разворачивают ферму. На продольной оси фермы расположен трос, который ограничивает развертывание фермы на определенную величину. Эти фермы могут использоваться в качестве стержней различных космических платформ.

Для дальнейшего развития космического строительства автором статьи разработаны новые конструктивные решения однослойных и двухслойных плоских и параболических космических платформ.

Однослойная плоская платформа представляет собой структурное сооружение, состоящее из стержней в виде развернутых ферм К1 образующих равносторонние треугольники, которые соединяются в узловых элементах (рис.2). Разработано 2 варианта узлового соединения ферм К1. В варианте 1 узловой элемент представляет собой круглую пластину с центральным круглым отверстием (рис.3). В толщине пластины радиально расположены шесть конусных отверстий, соответствующих конусу соединительного стержня наконечника фермы К1, установленного вместо торцевого патрубка. В верхней и нижней плоскости узлового элемента расположены резьбовые отверстия, соответствующие поперечной борозде соединительного стержня наконечника фермы К1. В варианте 2 предлагается автоматическое соединение стержней, где вместо болтовой фиксации фермы будет подпружиненная конусная защелка (рис.4). Для образования однослойной параболической платформы отверстия по периметру узлового элемента выполняют под необходимым углом альфа (рис. 5).

Двухслойные плоские платформы представляют собой структурные пространственные сооружения, состоящие из стержней, выполненных также в виде ферм К1 и узловых элементов. Разработано 2 варианта плоских двухслойных структурных платформ. В варианте 1 платформа выполнена по традиционной структурной форме, где фермы К1 верхних и нижних поясов образуют квадраты, соединенные раскосами (рис. 6). Узловые элементы имеют усеченную шарообразную форму, где соединение ферм происходит аналогично соединению в плоских платформах. В варианте 2 верхние и нижние пояса двухслойных платформ образуют равносторонние треугольники соединенные раскосами, где соединение ферм К1 в узловых элементах происходит также аналогично соединению в плоских платформах (рис.7). Для образования двухслойных параболических платформ отверстия для поясов выполнены под необходимым углом альфа, а раскосов - под углом бета (рис. 8).

Для доставки в космос ферм К1 грузовыми кораблями (рис.9) разработан модуль – контейнер, который состоит из 6 отсеков, где компактно размещены фермы К1 (рис. 10 и 11). При условных размерах модуля – контейнера равных 4 метрам по диаметру и 5 метрам по высоте, в нем можно разместить и затем развернуть более 500 метров ферм К1. Развернутые фермы К1 при помощи монтажного троса можно подводить, устанавливать и закреплять в узловых элементах платформ (рис.12). Для этого по центральной оси узлового элемента устанавливается лебедка, закрепленная к его нижней и верхней поверхности. К барабану лебедки закреплен конец монтажного троса. Второй конец троса, пропущенный через конусное отверстие узлового элемента, крепится к кольцу наконечника соединительного стержня фермы К1. Наматывая монтажный трос на барабан лебедки, наконечник плотно входит в конусное отверстие узлового элемента. Затем закрепляют ферму К1

болтами, которые входят в канавку наконечника. Аналогичным образом крепят другие фермы К1. Приводом для работы лебедки может служить стандартная электродрель с гаечной насадкой.

Выводы.

• 1.    Космические платформы являются геометрически неизменяемыми структурными конструкциями, состоящими из одинаковых стержней и узловых элементов.

• 2.    Стержни платформ выполнены из ферменных трансформируемых космических конструкций К1, обладающих внутренней энергией, заключенной в растянутых пружинах, создающих возможность их быстрого автоматического развертывания.

• 3.    Конструкции узловых элементов позволяют затягивать соединительные стержни ферм К1 в свои конусные отверстия посредством монтажного троса и крепить их.

• 4.    Конструкции узловых элементов позволяют создать плоскую или параболическую поверхности платформ.

• 5.    Космические платформы могут иметь неограниченные размеры путем последовательной установки стержней образующих новые треугольники или квадраты.

• 6.    Конструктивные решения космических платформ и модуля – контейнера позволяют выполнять согласованные взаимоувязанные операции по изготовлению на Земле, транспортировке и монтажу платформ в условиях открытого космоса с максимальной возможностью автоматизации процессов при помощи роботов.