Роскосмос

Специальное технологическое оборудование для изготовления стекло- и углепластиковых элементов каркасов солнечных батарей космических аппаратов

среда, 31 марта, 2021

УДК 629.78:621.32

Должанский Ю.М., Захаров М.А., Илингина А.В., Кузин А.И., Пушкарёв С.А.

Dolzhanskiy Y. M., Zakharov M.A., Ilingina A.V., Kuzin A.I., Pushkarev S.A.

Специальное технологическое оборудование для изготовления стекло- и углепластиковых элементов каркасов солнечных батарей космических аппаратов

Special Process Equipment for Space Vehicle's Solar Cell Carriers of Glass and Carbon Fiber Elements Manufacturing

Приведены основные фрагменты информационных паспортов на специальное производственное оборудование, разработанное ФГУП «НПО «Техномаш в 2020 году для изготовления силовых элементов (профилей и фитингов) каркасов крупногабаритных солнечных батарей перспективных космических аппаратов.

The main fragments of informational data sheets for special process equipment developed by FSUE «NPO «Technomac» in 2020 for the load-bearing members (profiles and fittings) manufacturing of carriers for large-sized solar cells of advanced space vehicles are presented.

Ключевые слова: солнечные батареи КА, производственное оборудование, углепластико-вые композиты, намотка.

Keywords: space vehicle's solar cells, fabrication equipment, carbon fiber composites, winding.

В порядке оперативного информирования предприятий отрасли о вновь разработанных ФГУП «НПО «Техномаш» отраслевых технологиях и специальном технологическом оборудова-нии приводится перечень таких разработок (табл. 1), паспортизованных в 2020 году, и основные сведения о специальном технологическом оборудовании для изготовления намоткой из угле-композиционных материалов основных силовых элементов конструкций каркасов солнечных батарей перспективных космических аппаратов (КА) различного назначения (паспорта П251/20 и П260/20).

Таблица 1. Технологии и оборудование, паспортизованные в 2020 г.

Название технологии (оборудования) № паспорта
технологии намотки ПКМ  
1. Специальное технологическое оборудование для намотки углепластиковых фитингов для каркасов солнечных батарей КА П251/20
2. Намоточный станок для автоматизированного изготовления углепластиковых профилей для каркасов солнечных батарей КА П260/20
технологии сварки  
3. Установка для электронно-лучевой сварки в локальном вакууме заготовок шпангоутов и продольных швов обечаек ракет-носителей (РН) П254/20
4. Установка для электронно-лучевой сварки в общем вакууме крупногабаритных корпусных конструкций изделий ракетно-космической техники (РКТ) П256/20
5. Установка для электронно-лучевой сварки в локальном вакууме кольцевых швов обечаек диаметром до 3500 мм (проект) П258/20
физико-химические технологии  
6. Полуавтомат электроэрозионный электрохимический вырезной мод. ЭП310ПВ П257/20
аддитивные технологии (прямое лазерное выращивание)  
7. Технология изготовления деталей и сборочных единиц РКТ из отечествен-ных металлических порошков методом аддитивных технологий П255/20
8. Технология изготовления деталей и сборочных единиц РКТ из отечественных металлических порошков аддитивным выращиванием П259/20

Центр научно-технического сопровождения создания изделий РКТ

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПАСПОРТ 251/20

Специальное технологическое оборудование для намотки фитингов для каркасов солнечных батарей космических аппаратов

Разработчик: ФГУП «НПО «Техномаш», 3-й проезд Марьиной Рощи, д. 40, Москва, 127018, Россия.

Соисполнитель: ФГБОУ ВО «ЮРГПУ (НПИ)», Просвещения ул., 132, Новочеркасск, Ростовская обл., 346428, Россия (разработка, изготовление и поставка ПМО и шкафов управления процессом намотки).

Поставщик оборудования: ФГУП «НПО «Техномаш»

Уровень готовности технологии (по ГОСТ Р 57194.1-2016) – УГТ5

Общие сведения: комплект оборудования, 3D компоновка комплекта которого приведена на рис. 1, предназначен для изготовления стекло- и углепластиковых фитингов типа «тройник», «уголок» (рис. 2.) и «крестовина», используемых в конструкциях каркасов солнечных батарей космических аппаратов (БС КА).

Рис. 1. 3D-компоновка комплекта оборудования: 1 – намоточный станок; 2 – шпулярник; 3 – рабочее место оператора; 4 – шкаф системы управления

а)  б)  в)

Рис. 2. Типовые формы наматываемых фитингов: а), б) «тройники» круглого и треугольного сечений; в) «уголок» треугольного сечения

Изделия наматываются методом «мокрой» намотки стекло- или углеволокна в автоматизи-рованном режиме с использованием разработанной ФГУП «НПО «Техномаш» системы автоматизированного контроля и регулирования технологических параметров (АСКРТП) процесса намотки. Непосредственно после намотки ПКМ оснастка для намотки (оправка) устанавливается в специальный (кондуктор) для формирования и формообразования в намотанных заготовках посадочных плоскостей и отверстий, после чего перемещается в печь полимеризации (отверждения).

Сведения об аналогах:

  • в России: нет
  • за рубежом: сведений нет

 Таблица 2. Основные характеристики установки

Характеристика Значение
‒ количество рабочих шпуль 2
‒ рабочая зона намотки, мм 506 х 206 х 216
‒ углы намотки, град.  0–90
‒ отклонения от заданного угла намотки, град, не более ±2
‒ точность укладки ленты, мм  ±0,5
‒ усилие натяжения наматываемой ленты, Н 30–150
‒ габаритные размеры станка, мм 3000 х 3500 х 2000
‒ масса станка, кг 550
‒ питание, ВхГц 380 х 50
‒ установленная мощность, кВт 12
‒ площадь размещения комплекта оборудования, м2 10,5

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПАСПОРТ 260/20

Намоточный станок для автоматизированного изготовления углепластиковых профилей для каркасов солнечных батарей космических аппаратов

Разработчик: ФГУП «НПО «Техномаш», 3-й проезд Марьиной Рощи, д. 40, а/я 131, Москва 127018, Россия.

Соисполнитель: АО «ИСС им. М.Ф.Решетнёва», Ленина ул., д. 52, г. Железногорск, Красноярский край, 662972, Россия (разработка РКД, изготовление опытного образца станка, отработка технологии намотки заданной номенклатуры профилей, проведение приёмо-сдаточных испыта-ний опытного образца станка).

Поставщик оборудования: ФГУП «НПО «Техномаш».

Уровень готовности технологии (по ГОСТ Р 57194.1-2016) – УГТ7.

Общие сведения: комплект оборудования (рис. 3) предназначен для изготовления стекло- и углепластиковых профилей треугольного и круглого сечений (рис. 4), используемых в конструкциях каркасов БС КА.

Рис. 3. Внешний вид оборудования: 1 – намоточный станок; 2 – шпулярник; 3 – шкаф системы управления; 4 – рабочее место оператора

а)        б)

Рис. 4. Типовые формы наматываемых профилей: а) профиль круглого сечения; б) профиль треугольного сечения

Изделия формируются методом «сухой» намотки из стекло- или углеволокна в автоматизированном режиме, при этом в целях размягчения связующего «препрега» в зоне укладки производится локальный нагрев наматываемого жгута специальной лазерной головкой. После намотки заготовки профилей помещают в специальные оправки («мастер-модели») и отверждают в печах.

Сведения об аналогах:

  • в России: нет
  • за рубежом: сведений нет

Таблица 3. Основные технические характеристики установки

Характеристика Значение
геометрические характеристики профилей:  

‒ профиль сечения

 треугольный, круглый

‒ длина, мм, не более

 1500
технические характеристики системы автоматического управления станка:  

‒ число одновременно управляемых приводов координатных перемещений

 до 15

‒ дискретность задания перемещений, мм/имп

 0,01

‒ диапазон усилий натяжения наматываемых лент, кгс

 до 400

‒ точность стабилизации усилий натяжения, %

 2

‒ диапазон содержания связующего на наматываемой ленте, %

 20–60

‒ точность стабилизации содержания связующего, %

 5

‒ диапазон рабочих температур связующего, ºС

 40–70

‒ точность стабилизации температуры связующего, %

 2
программно-математическое обеспечение установки:  

‒ максимальное число управляющих программ

 не ограничено

‒ максимальная «длина» программ намотки

 не ограничена

‒ основной способ подготовки управляющих программ

 непосредственно на станке

‒ проверка правильности кодирования программ намотки

 автоматическая

‒ число управляющих программ

 не ограничено

‒ «длина» программ намотки    

 не ограничена
питание установки, В 380

‒ габаритные размеры станка, мм

 3500 х 3000 х 2000

‒ масса, кг

 700

‒ площадь размещения комплекта оборудования, м2

 10,5

 Сведения о других паспортизованных технологиях и специальном технологическом оборудовании, разработанных ФГУП «НПО «Техномаш» в последние (2010–2020) годы, могут быть найдены в [1–10].

Библиографический список

  1. Бараев А.В., Должанский Ю.М. и др. Информационные паспорта на технологии и специ-альное технологическое оборудование машиностроительного производства РКП // Вестник «НПО «Техномаш». – 2016. – № 2. – С. 59–64.
  2. Бараев А.В., Должанский Ю.М. Электронная паспортизация специального оборудования и производственных технологий, разработанных ФГУП «НПО «Техномаш» в 2010–2015 гг. // Вестник «НПО «Техномаш». – 2017. – № 3. – С. 72–75.
  3. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Информационные электронные паспорта на техно-логии и оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2016 году // Вестник «НПО «Техномаш». – 2017. – № 3. – С. 66–71.
  4. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Электронная паспортизация технологий и специального оборудования РКП // Технология машиностроения. – 2018. – № 5. – С. 56–60.
  5. Бараев А. В., Должанский Ю. М. Информационные электронные паспорта на технологии и специальное оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2017 году // Вестник «НПО «Техномаш». – 2018. – № 6. – С. 76–80.
  6. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Технологии и специальное оборудование, разрабо-танные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2018 году // Сварочное производство. – 2019. – № 6. – С. 52–56.
  7. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Информационные электронные паспорта на техно-логии и специальное оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2018 году // Тех-нология машиностроения. – 2019. – № 6. – С. 61–68.
  8. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Информационные электронные паспорта на технологии и специальное оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2019 году // Вестник «НПО «Техномаш». – 2020. – № 1. – С. 75–85.
  9. Бараев А. В., Должанский Ю. М. и др. Информационные электронные паспорта на техно-логии сварки и специальное сварочное оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2019 году // Технология машиностроения. – 2020. – № 4. – С. 68-73.
  10. Должанский Ю.М., Илингина А.В. и др. Информационные электронные паспорта на технологии и специальное оборудование, разработанные ФГУП «НПО «Техномаш» в 2019 г. (продолжение) // Вестник «НПО «Техномаш». – 2020. – № 2. – С. 44–52.

 

Должанский Юрий Михайлович – д-р техн. наук, главный научный сотрудник ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел.: 8 (495) 689-97-04, доб. 24-27. E-mail: Dolzhansky.Yu@tmnpo.ru / Dolzhanskiy Yurii Mikhailovich – Doktor Nauk in Engineering, Principal researcher of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Tel.: 8 (495) 689-97-04, ext. 24-27. E-mail: Dolzhansky.Yu@tmnpo.ru

Захаров Михаил Александрович – начальник отдела ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел. 8 (495) 689-96-38 доб. 97-17. E-mail: I.Zakharov@tm.fsa / Zakharov Mikhail Aleksandrovich – Department Head of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Tel.: 8 (495) 689-96-38 ext. 97-17. E-mail: I.Zakharov@tm.fsa

Илингина Алла Валерьевна – директор центра ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел.: 8(495) 689-96-90. E-mail: a.ilingina@tmnpo.ru / Ilingina Alla Valeryevna – Center Director of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Tel.: 8(495) 689-96-90. E-mail: a.ilingina@tmnpo.ru

Кузин Анатолий Иванович – первый заместитель генерального директора ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел.8 (495) 689-47-33 доб. 25-25. E-mail: A.Kuzin@tmnpo.ru / Kuzin Anatoliy Ivanovich – First Deputy CEO of FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Tel.8 (495) 689-47-33 ext. 25-25. E-mail: A.Kuzin@tmnpo.ru

Пушкарев Сергей Алексеевич – начальник отделения ФГУП «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева. Тел. 8 (495) 689-96-66 доб. 96-66. E-mail: S.Pushkarev@tmnpo.ru / Pushkarev Sergei Alekseevich – FSUE «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasyev. Tel.: 8 (495) 689-96-66 ext. 96-66. E-mail: S.Pushkarev@tmnpo.ru