Технология сборки и испытаний космических аппаратов - Зернов И.А., Беляков И.Т., Антонов Е.Г., Баклунов А.М.

Автор: Зернов И.А. Беляков И.Т. Антонов Е.Г. Баклунов А.М.
Теги: авиация и космонавтика летательные аппараты ракетная техника космическая техника междупланетные соединения (междупланетные полеты) космонавтика (аэронавтика) космические аппараты ракетостроение
ISBN: 5-217-01045-2
Год: 1990
Похожие
Проектирование конструкций летательных аппаратов
Проектирование зенитных управляемых ракет.
Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов
Основы технологии судостроения
Текст
                    
ТЕХНОЛОГИЯ
СБОРКИ
И ИСПЫТАНИЙ
КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ
Под общей редакцией
*	проф. И.Т. Белякова
и проф. И.А. Зернова
Допущено Государственным комитетом СССР
по народному образованию
в качестве учебника для студентов
высших технических учебных заведений
Москва
• Машиностроение •
1990
ББК 39.62-06я73
Т38
УДК [629.78.0184-629.78.002.72] (075.8)
Авторы: И. Т. Беляков, И. А. Зернов, Е. Г. Антонов, А. М. Баклунов,
В. Ю. Бронфман, Н. И. Войтков, Н. М. Горбунов, Ю. М. Зарецкий, В. А. Иса-
ченко, Ю. П. Кулик, Ю. Л. Линдфорс, В. Ф. Мартюшов, А. В. Ревенков,
А. В. Слесарев, А. А. Флоридов
Рецензенты: кафедра «Производство летательных аппаратов»МАТИ
и д-р техн, наук С. И. Елагин
Технология сборки и испытаний космических аппара-
Т38 тов: Учебник для высших технических учебных заведений/
И. Т. Беляков, И. А. Зернов, Е. Г. Антонов и др.; Под
общ. ред. И. Т. Белякова и И. А. Зернова. — М.: Машино-
строение, 1990. — 352 с.: ил.
ISBN 5-217-01045-2
Изложены вопросы сборки отсеков и агрегатов, а также общей
сборки, испытаний и контроля современных космических аппаратов.
Описаны методы контроля герметичности, объемов, геометрических па-
раметров, статической и динамической балансировки, определения мо-
ментов инерции агрегатов, а также электрических испытаний систем
и их элементов.
2705140400—103
Т —--------------103—90 <	ББК 39.62-06я73
038(01)-90
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Беляков Иван Тимофеевич, Зернов Игорь Алексеевич,
Антонов Евгений Гурьевич и др.
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И ИСПЫТАНИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Редактор Л. Л. Черкасова
Художественный редактор В. В. Лебедев
Технический редактор И. Н. Раченкова
Корректоры И. М. Борейша, Л. Л. Георгиевская
_______________________________ИБ № 6068_______________________________
Сдано в набор 26.06.90. Подписано в печать 11.11.90. Формат бОХвв'/и- Бумага офсет-
ная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная.Усл. печ. л. 21,66. Усл. кр.-отт.
21,56. Уч. изд. л. 23,43. Тираж 3000 экз. Заказ № 569. Цена 1 р. 10 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва.
Стромынский пер., 4.
Московская типография № 8 Государственного комитета СССР по печати, 101898,
Москва, Хохловский пер., 7.
ISBN 5-217-01045-2	© И. Т. Беляков, И. А. Зернов,
Е. Г. Антонов и др., 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник написан в соответствии с программой курса «Процессы
сборки, монтажа и испытаний космических аппаратов». В нем
показаны процессы агрегатной и общей сборки, а также контроля
и испытаний в производстве космических аппаратов (КА), в част-
ности технологические работы, выполняемые в цехах агрегатной
и общей сборки, в цехах нанесения теплозащитных покрытий, на
контрольно-испытательной станции и в монтажно-испытатель-
ном комплексе. Отдельные главы посвящены учету технологиче-
ских факторов при проектировании КА, а также обеспечению
чистоты в производстве.
Структура учебника отвечает следующему принципу. Внача-
ле рассмотрены отдельные процессы, в том числе достаточно
сложные (например, определение моментов инерции, юстировка
приборов, статическая и динамическая балансировка), из кото-
рых компонуется технологический процесс сборки и испытания
агрегатов, а затем — полные процессы сборки со ссылкой на уже
изложенные.
В книгу не вошли материалы по сборочным приспособлениям
и испытательным стендам, поскольку они излагаются в отдель-
ном курсе.
Учебник представляет собой коллективный труд Е. Г. Анто-
нова (гл. 3), А. М. Баклунова (гл. 14, кроме разд. 14.5), И. Т.
Белякова и А. В. Ревенкова (гл. 17), В. Ю. Бронфмана (гл. 8),
Н. И. Войткова (гл. 5), Н. М. Горбунова (гл. 7), Ю. М. Зарец-
кого (гл. 16), И. А. Зернова (гл. 9, 11 и разд. 14.5), В. А. Иса-
ченко (гл. 4 и 13), Ю. П. Кулика (гл. 1), Ю. Л. Линдфорса
(гл. 6), В. Ф. Мартюшова (гл. 10, 12), А. В. Слесарева (гл. 2),
А. А. Флоридова (гл. 15).
Авторы выражают благодарность рецензентам д-ру техн,
наук С. И. Елагину и коллективу кафедры «Производство лета-
тельных аппаратов» МАТИ им. К. Э. Циолковского за ценные
замечания и предложения, которые были учтены при доработке
рукописи.
ГЛАВА 1
СБОРКА ГЕРМЕТИЧНЫХ КОРПУСОВ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
1.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРМЕТИЧНЫХ КОРПУСОВ
Герметичные корпусы КА предназначены для размеще-
ния экипажа, оборудования и приборов. Они стыкуются со смеж-
ными отсеками КА и с ракетой-носителем.
Конструктивно герметичные корпусы представляют собой тон-
костенные оболочки, как правило, подкрепленные промежуточ-
ным силовым набором, с усиленными торцевыми или стыковоч-
ными шпангоутами.
Соединение корпусов друг с другом. и с ракетой-носителем
осуществляется по плоским фланцевым стыкам, располагаемым
на торцевых шпангоутах; по этим стыкам обеспечивается полная
взаимозаменяемость.
Главной конструкторской базой герметичных корпусов, рак и
КА в целом, служит их продольная ось, определяемая как линия
пересечения двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Одна
из них, вертикальная, называется плоскостью симметрии КА;
вторая, горизонтальная, — плоскостью строительной горизонтали.
Для отсчета осевых размеров КА служит третья плоскость, про-
ходящая через торец опорного шпангоута перпендикулярно пер-
вым двум,— плоскость нулевой дистанции. Приведенные назва-
ния плоскостей не являются единственными. Например, плоско-
сти симметрии и строительной горизонтали часто называют плос-
костями стабилизации, а следы их пересечения с наружной по-
верхностью КА обозначают римскими цифрами; плоскость I—III
и плоскость II—IV. Проекции различных сечений наружного кон-
тура корпуса КА на указанные плоскости называются теоретиче-
скими контурами (Т-линиями) соответствующих сечений.
Практическое использование правила единства конструктор-
ской и технологической баз на всех этапах изготовления КА воз-
можно лишь при материализации плоскостей стабилизации, а
следовательно, и продольной оси. Для этого на плоскостях тор-
цевых шпангоутов размещают по четыре стыковочных отверстия,
оси которых лежат в соответствующих плоскостях стабилизации.
После окончания сборки корпусов на цилиндрических поверхно-
стях торцевых шпангоутов с помощью специальных приспособле-
ний и шаблонов наносят реперные знаки. Реперный знак пред-
4
ставляет собой накерненную точку диаметром 1 мм и глубиной
0,5 мм, лежащую в одной из плоскостей стабилизации и обве-
денную круговой линией красного цвета с указанием номера
плоскости стабилизации.
На промежуточных этапах сборки корпусов для взаимной уг-
ловой ориентации собираемых деталей в плоскости нулевой дис-
танции используют риски, нанесенные на наружных поверхностях
собираемых деталей. Обычно на каждую из деталей наносится по
одной риске, соответствующей одному из следов пересечения
плоскости стабилизации с наружной поверхностью корпуса.
Требования, предъявляемые к герметичным корпусам, можно
разделить на две группы.
Первую группу составляют требования, общие для герметич-
ных корпусов любых КА. Корпус должен обладать необходимым
запасом прочности с учетом того, что в процессе эксплуатации он
постоянно нагружен внутренним давлением содержащейся в нем
газовой среды. Заданный уровень герметичности должен сохра-
няться на протяжении всего полета КА [допустимое падение
давления за период эксплуатации не более (7...8) -102 Па].
К геометрическим параметрам корпусов предъявляются доста-
точно жесткие точностные требования: допуск на закрутку сты-
ковочных шпангоутов составляет единицы угловых минут, а
допуски на большинство размеров корпусов — ±0,01...0,05 % от
их номинальных значений. Допустимая погрешность расположе-
ния фланцев по длине корпуса составляет ±1 мм, а неплоскост -
ность герметично уплотняемых фланцев и шпангоутов— ±0,1 мм.
Во вторую группу входят специфические требования, вытекаю-
щие из условий эксплуатации конкретных КА. Например, к гер-
метичным корпусам долговременных орбитальных станций предъ-
являют повышенные требования в части обеспечения заданной
жесткости конструкции и сохранения жесткости неизменной на
протяжении полета. Выполнение этого требования позволяет
обеспечить постоянство взаимной ориентации собственной систе-
мы координат станции и вектора тяги в течение всего срока
эксплуатации КА. Для корпусов спускаемых аппаратов (СА) ха-
рактерны достаточно жесткие требования к форме наружной
поверхности и смещению центра масс аппарата относительно
Центра давления, обусловленные особенностями процесса спуска
аппарата в атмосфере планеты.
Герметичность корпусов КА обеспечивается выбором рацио-
нальных конструкторско-технологических решений.
Детали, входящие в состав герметичных корпусов, изготовля-
ют из холодноштампованных листовых и профильных заготовок,
материал которых отличается высокой плотностью и малой газо-
вой проницаемостью. Соединение деталей корпусов друг с другом
производится с помощью прочноплотных сварных соединений, что
обеспечивает минимальное увеличение массы конструкции.
5
Основной конструкционный материал, используемый для изго-
товления герметичных корпусов КА, — коррозионно-стойкий де-
формируемый алюминиево-магниевый сплав АМгб. Этот сплав
термически не упрочняется, но обладает значительной способно-
стью к деформационному упрочнению в процессе холодной штам-
повки (отношение предела текучести к пределу прочности при
растяжении немногим больше 0,5). Для изготовления деталей
корпусов используют исходные полуфабрикаты в двух состояниях
поставки: отожженном (АМгбМ) и нагартованном (АМгбН).
Предел прочности первых из них равен 360 МПа, вторых — до
450 МПа. Приведенные данные свидетельствуют о возможности
заметного уменьшения массы конструкции корпуса за счет пра-
вильного учета деформационного упрочнения материала штам-
пуемых деталей. Например, обечайки корпусов, подвергаемые
в процессе гибки незначительным пластическим деформациям,
изготовляют из нагартованных листовых полуфабрикатов, а обо-
лочки днищ, заметно упрочняемые в процессе вытяжки или
обтяжки, изготовляют из отожженных листов.
Сплав АМгб обладает хорошей свариваемостью. Отношение
пределов прочности материала сварного шва и основного метал-
ла, находящегося в отожженном состоянии, равно 0,90...0,95, а в
отдельных случаях достигает 1. Нагартованные же заготовки в
околошовной зоне частично разупрочняются, и для них отноше-
ние пределов прочности уменьшается до 0,80. Для обеспечения
равнопрочности конструкции в зоне расположения сварных швов
производят локальное увеличение толщины соединяемых деталей.
Сварные соединения деталей из сплава АМгб не требуют после-
дующей термообработки, поскольку все структурные превраще-
ния в металле сварного шва полностью заканчиваются в процес-
се остывания сваренных деталей.
Соединение деталей, образующих оболочку герметичных кор-
пусов, производят электродуговой сваркой плавлением в среде
инертных защитных газов (аргон, гелий или же их смесь). При
применении неплавящегося (вольфрамового) электрода толщина
свариваемых деталей не превышает 3 мм, но ее можно увеличить
до 6...8 мм за счет использования присадочного материала. Свар-
ку деталей производят с использованием наиболее надежного
соединения — одностороннего стыкового без скоса свариваемых
кромок.
Детали силового набора к оболочке корпуса приваривают то-
чечной электроконтактной сваркой. Детали соединяют друг с
Другом внахлестку, и при этом свариваемые детали проплавляют-
ся на 70...80% от их толщины, а глубина вмятин от электродов на
поверхности свариваемых деталей составляет 10...20% от их
толщины. При одностороннем подходе к свариваемым деталям, а
также для их прихватки используют точечную аргонодуговую
сварку неплавящимся электродом; соединение деталей обеспечи-
6
вается за счет сквозного проплавления верхней (по отношению к
сварщику) детали.
Высокий уровень и стабильность качества сварных соедине-
ний предопределяются уровнем механизации и автоматизации
процесса сварки. Именно поэтому одним из основных показате-
лей технологичности герметичных корпусов является коэффици-
ент автоматизации, равный отношению длины швов, выполняемых
автоматической сваркой, к их суммарной длине. Оболочка счита-
ется технологичной, если этот коэффициент превышает 0,80, что
достигается за счет рационального ее членения. При этом стре-
мятся расчленить оболочку на составные детали так, чтобы ли-
ния пересечения свариваемых кромок была бы либо отрезком
прямой (прямолинейные швы), либо окружностью. В зависимо-
сти от того, лежит ли центр окружности на продольной оси обо-
лочки или нет, различают кольцевые и круговые швы. При та-
ком подходе к членению оболочки удается обеспечить условия,
необходимые для сварки деталей наиболее экономичным спосо-
бом с преимущественным использованием серийно выпускаемо-
го сварочного оборудования.
Технология сборки герметичных корпусов КА рассматрива-
ется на примерах рабочего отсека орбитальной станции «Салют»
(рис. 1.1) и СА космического корабля «Союз» (рис. 1.2).
Рабочий отсек орбитальной станции «Салют» состоит из со-
ставной и цельной цилиндрических оболочек, диаметры которых
равны 4150 и 2190 мм, а длины — соответственно 2700 и 3500 мм;
цилиндрические оболочки соединяются с промежуточной кониче-
ской, высота которой равна 1200 мм. Торцы отсека образованы
сферическими оболочками, в центре которых расположены герме-
тичные люки; на поверхности корпуса расположены иллюминато-
ры, люки различного функционального назначения и герморазъе-
мы. Оборудование крепится на специальных рамках, расположен-
ных вдоль корпуса отсека.
Рассмотрим членение корпуса рабочего отсека орбитальной
станции «Салют» (см. рис. 1.1). Корпус делится на сборочные
единйцы: переднее днище 1, цилиндрические обечайки 2, 4, 6 и 8,
коническую 9 и цилиндрическую 10 оболочки, заднее днище 11 и
детали: промежуточные шпангоуты 3, 5 и 7. Все сборочные еди-
ницы и детали соединяются друг с другом по кольцевым швам.
Переднее и заднее днища членятся на торцевой шпангоут, обо-
лочку и фланец люка. Оболочка днища сваривается из отдель-
ных предварительно отштампованных секторов, стыкуемых по
кольцевым меридиональным швам. Цилиндрические обечайки
членятся на отдельные монолитные панели с помощью прямоли-
нейных швов. Монолитные панели бывают двух типов. Первый
тип — вафельные панели, изготовляемые фрезерованием с по-
следующей гибкой. Второй тип — панели, на которых сконцентри-
рованы люки и герморазъемы, изготовляемые механической об-
Т
работкой из штамповок и поковок. Применение таких панелей
позволяет отказаться в конструкции оболочки от сварных швов
сложной пространственной формы, возникающих при пересечении
двух цилиндрических поверхностей.
СА (см. рис. 1.2) состоит из колоколообразного корпуса и
днища, соединяемых между собой по герметичному плоскому
фланцевому стыку. Наибольший диаметр корпуса — 2200 мм
при длине 2160 мм. Колоколообразный корпус состоит из сфери-
ческой и пологой конической оболочек; днище СА имеет сфери-
ческую форму. Взаимное расположение всех фланцев, вваривае-
мых в оболочку СА, определяется путем их ориентации относи-
тельно плоскости М, совпадающей с экваториальной плоскостью
сферической оболочки корпуса. Из-
нутри корпус и днище СА подкреп-
лены силовым набором; приборы и
агрегаты оборудования крепятся к
корпусу СА на кронштейнах и бо-
бышках.
Съемное днище 5 состоит из '
шпангоута и оболочки, соединяемых
по кольцевому шву. В свою очередь,
Плоскость М
456739
±Чмм
Рис. 1.1. Рабочий отсек орбитальной станции
«Салют»:
I — переднее днище: 2, 4, 6 и 8 — цилиндриче-
ские обечайки; 3, 5 и 7 — промежуточные шпан-
гоуты; 9 — коническая оболочка; 10 — цилиндриче-
ская оболочка; II — заднее днище
Рис. 1.2. Корпус СА кос-
мического корабля «Союз»:
а — конструктивная схема; б —
зоны допустимых отклонений
от теоретического контура;
/ _ сферическая оболочка; 2 —
детали силового набора; 3 —
коническая оболочка; 4 — тор-
цевой шпангоут; 5 — съемное
днище; б — фланцы для мон-
тажа двигателей мягкой по-
садки; 7 — фланцы


8
колоколообразный корпус членится на сферическую 1 и кониче-
скую 3 оболочки, а также на шпангоут 4, соединяемые друг с
другом с помощью кольцевых швов. Все кольцевые швы распо-
ложены в плоскостях, параллельных плоскости М. Гладкая сфе-
рическая оболочка — цельноштампованная с цилиндрическим
участком, что облегчает ее стыковку с конической оболочкой.
Гладкая коническая оболочка изготовляется гибкой с последую-
щей сваркой по прямолинейному шву. В сферическую оболочку
вварены различные фланцы 7, оси которых проходят через центр
сферической оболочки, благодаря чему обеспечивается возмож-
ность использования круговых швов для сварки фланцев и обо-
лочки. Аналогичным образом располагают фланцы 6 на оболоч-
ке съемного днища. Сложнее обстоит дело с парашютными кон-
тейнерами, стыкуемыми с оболочкой корпуса по сложным кри-
вым пространственной формы. Следующая составная часть кор-
пуса СА — силовой набор 2, привариваемый к оболочке точеч-
ной контактной электросваркой, а также кронштейны и бобыш-
ки для крепления приборов и агрегатов оборудования.
1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ-СВАРКИ
ГЕРМЕТИЧНЫХ КОРПУСОВ
Схема технологического процесса сборки-сварки раз-
рабатывается в соответствии с принятой схемой членения с уче-
том обеспечения требуемого уровня качества корпусов при высо-
ких технико-экономических показателях.
Одним из важнейших показателей качества герметичных кор-
пусов является точность их геометрических параметров. Обеспе-
чение точности осложняется тем, что сваривать приходится мало-
жесткие крупногабаритные детали, а в процессе их соединения
возникаютузаметные сварочные деформации, ведущие к искаже-
нию взаимного расположения собираемых деталей.
Как известно, существуют три основных способа борьбы с по-
грешностями, причиной которых являются сварочные деформа-
ции.
1.	Надежная фиксация свариваемых кромок деталей путем
их прижима к базирующим элементам приспособлений. Для фик-
сации кромок используют так называемые клавишные прижимы,
позволяющие обеспечить равномерный и надежный прижим кро-
мок свариваемых деталей к базирующим элементам приспособ-
лений по всему периметру последних. Погонное усилие прижима
10...30 Н/мм.
2.	Локальные пластические деформации свариваемых дета-
лей (или одной из них) перед началом сварки, по своему знаку
обратные сварочным. Для этого обычно используют локальную
выколотку тонкостенных деталей; степень деформации выбирают
9
такой, чтобы по£ле сварки детали заняли правильное взаимное
положение.
3.	Использование технологических компенсаторов в виде при-
пусков, удаляемых после сварки. Часто перед механической об-
работкой сваренные конструкции подвергают правке, что позво-
ляет существенно уменьшить припуски на механическую обра-
ботку.
При изготовлении герметичных корпусов используют все из
указанных способов борьбы с погрешностями, а чаще всего раз-
личные их комбинации.
Весьма важным является определение места операции меха-
нической обработки герметичного корпуса. Корпусы подвергают-
ся испытанию на прочность давлением, на 50% превышающим
рабочее. В процессе испытания возможны пластические дефор-
мации корпуса, что ведет к появлению дополнительных погреш-
ностей взаимного расположения стыковочных поверхностей кор-
пуса, суммирующихся с погрешностями, возникающими из-за
сварочных деформаций. Поэтому механическую обработку кор-
пусов выполняют после их испытания на прочность.
Качество сварных соединений оценивается по результатам
приемосдаточных испытаний, в состав которых обязательно вхо-
дят визуальный осмотр сварных швов, позволяющий определить
наличие различных поверхностных дефектов, рентгеноконтроль
для определения наличия в шве внутренних дефектов, а также
испытание на герметичность, имеющее целью оценить степень га-
зопроницаемости материала сварного шва. Во всех случаях оп-
ределяют степень соответствия параметров конкретного шва
требованиям конструкторской и технологической документации.
Определение места отдельных этапов приемосдаточных испы-
таний в технологическом процессе сборки-сварки имеет самосто-
ятельное значение. Например, визуальный контроль и рентгено-
контроль целесообразно выполнять непосредственно после свар-
ки, что создает благоприятные условия для исправления дефек-
тов, а испытания корпусов на герметичность выполняют после
их механической обработки.
При изготовлении корпусов в отдельных случаях используют
специальные технологические приемы, создающие благоприятные
условия для выполнения отдельных этапов приемосдаточных
испытаний. Например, для облегчения верификации внутренних
дефектов в нахлесточных швах, выполняемых точечной электро-
контактной сваркой, используют рентгеноконтрастный матери-
ал— фольгу толщиной 0,1 мм из алюминиево-серебряного или
алюминиево-цериевого сплавов. Фольга прокладывается между
свариваемыми деталями, и в процессе деформирования свароч-
ной точки материал фольги выжимается в периферийную зону
точки. Рентгеноконтрастный материал в большей степени, чем
10
11
Рис. 1.3. Технологическая схема сборки-сварки герметичного корпуса рабочего отсека орбитальной станции «Салю
основной металл^ поглощает рентгеновское излучение, чем и до-
стигается поставленная цель.
Рассмотрим технологическую схему сборки-сварки герметич-
ного корпуса рабочего отсека орбитальной станции «Салют»
(рис. 1.3). Корпус собирается путем последовательного соедине-
ния по кольцевым швам переднего днища, цилиндрических обе-
чаек, промежуточных шпангоутов, конической и цилиндрической
оболочек, а также заднего днища. Днища собираются из сварен-
ной оболочки, торцевого шпангоута и шпангоута люка. Цилинд-
рические обечайки изготовляют сваркой монолитных панелей по
прямолинейным швам. Коническая и цилиндрическая оболочки
свариваются из обечаек и шпангоутов по аналогичной схеме и
поэтому процесс их сборки-сварки здесь не рассматривается.
Рис. 1.4. Технологическая схема сборки-сварки герметичного корпуса СА
космического корабля «Союз»
12
1 Такая технологическая схема обеспечивает возможность па-
раллельного изготовления сборочных единиц корпуса рабочего
отсека. Соединение деталей друг с другом производится с исполь-
зованием только прямолинейных, кольцевых и круговых швов.
Технологическая схема сборки-сварки герметичного корпуса
С А космического корабля «Союз» представлена на рис. 1.4. Она
обеспечивает возможность параллельного изготовления верхней
и нижней частей колоколообразного корпуса, но далее все сбо-
рочно-сварочные операции могут выполняться только последова-
тельно, что предопределяется особенностями конструкции корпу-
са. Наряду с прямолинейными, кольцевыми и круговыми швами
здесь выполняется и сварка по сложным пространственным швам.
Структура технологической операции выполнения сварного
соединения показана на рис. 1.5. Операция состоит из ряда объе-
диненных в группы переходов. Прежде всего в соответствии с
требованиями чертежа комплектуют детали, подлежащие сбор-
ке-сварке. Далее выполняется предварительная сборка сваривае-
мых деталей с целью подгонки свариваемых кромок путем их
припиловки; в отдельных случаях допускается местная правка
собираемых деталей. Для стыковых швов, выполняемых аргоно-
дуговой сваркой, при толщине свариваемых кромок 5^5 мм
смещение их по всей длине шва не должно превышать 0,205 (но
не более 0,5 мм), а местное — 0,25 5 (но не более 1 мм). При
5<5^ 10 мм допустимое общее смещение кромок не должно
превышать 0,105 (но не более 1 мм), а местное — 0,155. Сум-
марная протяженность участков с местным смещением кромок
не должна быть больше 20% от длины шва.
После подгонки кромок детали разбираются и производится
местная подготовка кромок деталей к сварке. Свариваемые кром-
ки очищаются от органических загрязнений (жиры, масла, краси-
тели) путем протирки их поверхностей тканью, смоченной в рас-
творителе; ширина протираемой зоны на каждой из деталей — не
менее 40 мм. После этого с поверхности свариваемых деталей
удаляют окисные пленки, образовавшиеся в результате длитель-
ного хранения и адсорбировавшие поэтому большое количество
влаги. Обработке подвергают торцы деталей и участки поверхно-
сти с лицевой и обратной сторон (по отношению к сварщику)
деталей, ширина которых при сварке плавлением равна двум
толщинам свариваемых кромок, но не менее 10 мм; при контакт-
ной сварке ширина зачищаемых поверхностей равна ширине
нахлестки. Окисную пленку удаляют шабрением или обработкой
Деталей металлическими щетками из нержавеющей проволоки
Диаметром 0,1...0,3 мм при длине проволоки не менее 30 мм.
Поверхности зачищаются до металлического блеска, а высота
микронеровностей на них не должна превышать 20 мкм (Rz^
=^20 мкм). В результате зачистки толщина свариваемых деталей
должна выходить за нижний порог допуска, оговоренного
13
Рис. 1.5. Схема технологической операции сборки-сварки

чертежом; допустимое утонение детали — до 0,025 мм на сторону.
Допустимое время между началом шабрения и окончанием свар-
ки— 6 ч, при зачистке металлической щеткой — 0,5 ч.
Подготовленные к сварке детали окончательно собирают в
приспособлении, после чего производят наладку оборудования и
сварку технологических образцов. Последние изготовляют из
того же листа и по той же технологии, что и штатные детали.
Технологические образцы подвергают разрушающим испытани-
ям для оценки прочности, качества и надежности сварных соеди-
нений.
Следующая группа переходов — сварка деталей, которую вез-
де, где это возможно, производят без прихватки, поскольку в
местах прихватки наблюдается ослабление сварного шва.
Сваренную конструкцию извлекают из приспособления после
полного остывания и окончания всех структурных превращений
в металле шва, что позволяет уменьшить вредное влияние сва-
рочных деформаций на точность герметичных корпусов. После
этого производят зачистку сварного шва. На швах, полученных
сваркой плавлением, зачищают грубые наплывы и проплав. За-
чистку проплава производят пневматическими машинками, в
шпиндель которых устанавливают фрезы (цилиндрические, ко-
нические, чечевицеобразные и др.). Врезание в основной металл
не допускается, выступание остающегося проплава не должно
превышать 1 мм. На швах, полученных электроконтактной свар-
кой, зачищают выплески и заусенцы в местах расположения от-
печатков электродов. /
Дефекты сварных шврв, особо оговоренные в технических
условиях, исправляют за счет разделки дефектных участков
путем их фрезерования и последующей подварки. Подваренные
участки швов обязательно подвергают повторному рентгено-
контролю.
Чтобы уменьшить длительность цикла изготовления корпусов,
операции зачистки проплава, рентгеноконтроля и устранения
дефектов выполняют одновременно для всех сварных швов по
окончании сварки отдельной сборочной единицы.
Стабильность механических свойств сварных соединений в
значительной степени предопределяется качеством исходных ма-
териалов, состоянием сварочного оборудования и приспособлений,
а также уровнем технологической дисциплины исполнителей.
Поэтому процесс сварки сопровождается рядом контрольных
операций, основное назначение которых — предупредить появле-
ние дефектов сварного соединения. Контрольные операции охва-
тывают каждый из изготовляемых корпусов, и выполняют их по
многоступенчатой схеме. Прежде всего результаты выполнения
каждого перехода технологического процесса контролируют ис-
полнитель и мастер, а отдельные контрольные операции выпол-
няют еще и работники ОТК.
15
Перед началом технологической операции сборки-сварки про-
веряют соответствие собираемых деталей требованиям конструк-
торской и технологической документации, отсутствие механиче-
ских повреждений, загрязнений, следов коррозии. Также прове-
ряют правильность разделки свариваемых кромок (если таковая
предусмотрена технической документацией).
При контроле сборочно-сварочных приспособлений проверяют
сроки их аттестации, исправность зажимных устройств, состояние
базирующих и установочных поверхностей.
Качество сборки деталей под сварку проверяют визуальным
осмотром и измерением зазоров в стыках, смещения кромок и
рисок плоскостей стабилизации, ширины нахлестки деталей, а
также местных зазоров в стыках. Качество подготовки сваривае-
мых поверхностей оценивают сравнением с эталонами и измере-
нием высоты микронеровностей. Здесь же контролируют размеры
сборочных единиц, оговоренные в конструкторской и технологи-
ческой документации.
Цель контроля состояния сварочного оборудования заключа-
ется в проверке его работоспособного состояния на всем протяже-
нии сварочной операции. Оборудование должно обеспечивать
требуемые точность и правильность регулировки электрического
режима сварки, скорость сварки и пр. Здесь же контролируют
степень соответствия сварочных материалов (электроды, приса-
дочные материалы, защитные газы) требованиям сертификата.
При внешнем осмотре сварных швов контролируют форму
шва, характер распределения металла по поперечному сечению
шва, оценивают высоты мениска и проплава. Также проверяют
наличие в шве и околошовной зоне трещин, подрезов, свищей,
непроваров, пор и других поверхностных дефектов, оговоренных
в технической документации. Необходимо отметить, что внешний
осмотр обладает достаточной информативностью, характеризует-
ся дешевизной и оперативностью.
Особенности сборки-сварки рабочего отсека орбитальной
станции «Салют». С в а р к а продольных швов. Монолит-
ные панели поступают на операцию сборки-сварки полностью
изготовленными с учетом припуска на усадку в продольном и
поперечном направлениях. Продольные швы варят автоматиче-
ской сваркой без прихватки, причем начинают и заканчивают
шов на технологических образцах, предварительно приваренных
к торцам панелей точечной электросваркой.
Сварку производят в установке (рис. 1.6), которая состоит
из каркаса 2, опорной консоли 1, двух прижимных балок 6 и
балки 4, вдоль которой перемещается сварочная головка 3.
Панели 12 и 14 укладываются на опорную консоль таким обра-
зом, чтобы их стык располагался точно посередине канавки
подкладной пластины 13, необходимой.для качественного фор-
мирования шва. Для контроля правильности расположения сты-
16	.	•'	:
Рис. 1.6. Схема установки для сборки-сварки продольных швов цилиндриче-
ских обечаек:
а — общая компоновка установки; б — схема прижимного механизма; в — шаблоны для
контроля правильности расположения панелей; D, £ —диаметр и длина обечайки со-
ответственно; / — опорная консоль; 2 —каркас; 3 —сварочная головка; 4 — балка для
перемещения сварочной головки; 5 — серьга; 6 — прижимные балки; 7 — гидроцилиндр;
8» 9, // — поворотные рычаги; 10 — прижимные клавиши; 12 и 14 — свариваемые пане-
ли; 13 — подкладная пластина; /5 — кронштейны; 16 — штыри; /7 — шаблон
Г н п п и л hi I
17
ка панелей служит шаблон 17, который с помощью штырей 16
может устанавливаться по отверстиям в кронштейнах 15, распо-
ложенных на прижимных балках 6. Под действием усилия при-
жима свариваемых кромок консоль 1 изгибается, поэтому для
обеспечения неизменности расстояния между сварочной горелкой
и кромками детали консоль конструктивно оформлена в виде
балки равного сопротивления изгибу. Для придания дополнитель-
ной жесткости опорной консоли служит серьга 5.
Прижим кромок свариваемых панелей производится клави-
шами 10, приводимыми в действие гидроцилиндром 7 через пово-
ротные рычаги 8, 9 и 11. При подаче давления в рабочую полость
гидроцилиндра он поворачивается в направлении по часовой
стрелке и клавиши 10 прижимают кромки панелей к поверхности
подкладного кольца. Расстояние между кромками клавиш в по-
перечном направлении регулируется в пределах 20...60 мм за счет
перемещения балок 6.
При сварке прямолинейных швов цилиндрических обечаек из-
за гибкости последних усадка шва в поперечном направлении
происходит практически беспрепятственно, и сварочные напряже-
ния действуют только вдоль шва. Как продольная, так и попереч-
ная усадки увеличиваются с ростом толщины свариваемых дета-
лей и достигают: продольная 0,7... 1мм на метр длины шва, по-
перечная— 0,7...1,2 мм. В результате короткие обечайки
(L<D) в зоне шва прогибаются внутрь, причем диаметр обечай-
ки D в среднем сечении меньше номинального, а у краев — боль-
ше. При этом поперечное сечение обечайки становится овальным,
поскольку периметр обечайки одинаков как в среднем сечении,
так и у краев. После сварки торцы обечаек подрезают на токар-
ном станке. Перед подрезкой внутрь обечайки на расстоянии
около 150 мм от торца устанавливают разжимное калибровочное
кольцо, с помощью которого придают обечайке правильную гео-
метрическую форму и растягивают ее до номинального диаметра.
Длину обечайки определяют с учетом припуска 5 мм для ком-
пенсации деформаций, возникающих при сварке кольцевых швов.
Сборка-сварка оболочки днища. Установка для
сборки-сварки меридиональных швов сферических оболочек днищ
(рис. 1.7) состоит из сварочного манипулятора 2 и колонны 1, по
консоли которой может перемещаться сварочная головка. На ва-
лу манипулятора неподвижно закреплены опорное кольцо 6 й два
прижимных кольца 5, выполненных в виде секторов. На боковой
поверхности кольца 6 установлены опоры 12, в пазах которых
размещены секторы подкладного кольца И. Свариваемые ле-
пестки 3 и 4 устанавливаются так, чтобы их стык находился
посредине формирующей канавки подкладного кольца 11. Для
поддержания лепестков служат опоры 7. Прижим кромок свари-
ваемых деталей производится клавишами 10, установленными на
18
Рис. 1.7. Схема установки для сварки меридиональных швов сферической
оболочки днища:
а — общая компоновка установки; б — схема прижимного механизма; 1— колонна; 2 —
сварочный манипулятор; 3, 4 — свариваемые лепестки оболочки; 5 — ррижнмные коль-
ца; 6 — опорное кольцо; 7 — поддерживающие опоры; 8 — гидроцилиндр; 9 — поворотный
рычаг; 10 — клавишный прижим; 11—сектор подкладного кольца; 12 — опора
рычагах 9, поворачиваемых при подаче рабочего давления в
гидроцилиндр 8.
Кромку сваренной оболочки подрезают на токарном станке,
для чего оболочка устанавливается в ложементы по наружной
сферической поверхности. Подрезку ведут до тех пор, пока длина
периметра кромки оболочки, измеренная металлической рулет-
кой, не станет равной периметру кромки шпангоута.
Условия поставки заготовок и технология сварки швов те же,
что и для продольных швов.
Сборка-сварка шпангоута с оболочкой днища.
19
1
Рис. 1.8. Схема приспособления для сборки-сварки кольцевого шва днища:
а — компоновочная схема приспособления; б —схема промежуточного прижима; а —
угол поворота планшайбы сварочного манипулятора; D — диаметр отверстия в план-
шайбе манипулятора; /— гайка; 2— колонна; 3 — центрирующая шайба: 4— сварное
основание; 5, /5 — кронштейны; б — кулачки; 7, 9, 18 — болты; 8, 19 — прижимные пла-
стины; 10 — подкладное кольцо; // — сферическая оболочка; 12 — клавишный прижим;
13 — стойки фермы; 14 — центрирующие сухари; 16 — шпангоут; 17 — стойка
На сборку-сварку поступают готовые оболочки днища и шпанго-
ут с четырьмя стыковочными отверстиями, разделанными по
кондуктору. Сварку кольцевого шва ведут на манипуляторе с на-
клоняемой планшайбой. Угол наклона планшайбы выбирают та-
ким образом, чтобы нормаль, восстановленная к сферической
поверхности оболочки в месте стыка, находилась в вертикаль-
ной плоскости; в этом случае ванна расплавленного металла рас-
полагается горизонтально.
Приспособление для сварки кольцевого шва (рис. 1.8) состоит
из сварного основания 4, к которому приварена шайба 3, служа-
щая для центрирования приспособления относительно планшай-
бы манипулятора; диаметр D шайбы 3 соответствует диаметру
центрального отверстия планшайбы манипулятора. В центре
20
основания закреплена колонна 2, и на кронштейне 15 установле-
но подкладное кольцо 10.
К шпангоуту 16 путем вворачивания болтов 9 в стыковочные
отверстия крепятся четыре пластины 8, которые, в свою очередь,
болтами 7 крепятся к кронштейнам 5. Оси кронштейнов 5 совпа-
дают со следами плоскостей стабилизации. Центрирование шпан-
гоута в приспособлении осуществляется сухарями 14, а выравни-
вание кромки относительно центра формирующей канавки под-
кладного кольца производится кулачками 6, перемещающимися
в радиальном направлении относительно кронштейнов 5. Далее
на подкладное кольцо укладывается сферическая оболочка 11,
кромки которой прижимаются к подкладному кольцу фермой,
устанавливаемой на колонне 2 и снабженной клавишными при-
жимами 12, закрепленными на стойках 13; необходимое усилие
прижима создается гайкой 1.
В секторе между двумя соседними кронштейнами 5 располо-
жены три—шесть стоек 17, закрепленных на плите 4 и служащих
для прижима кромок шпангоута. Прижим осуществляется план-
ками 19 при ввинчивании винта 18 в стойку 17. Для создания
равномерного прижима кромок шпангоута число стоек 17 выби-
рают тем больше, чем больше диаметр шпангоута.
Для обеспечения правильного взаимного расположения всех
элементов приспособления рабочие поверхности подкладного
кольца 10 и сухарей 14 подвергают механической обработке пос-
ле сборки приспособления; установочной базой при этом служит
цилиндрическая поверхность шайбы 3.
Сборка-сварка фланцев с оболочкой днища.
Соединение фланцев с оболочкой производится по круговым
швам, которые варят как неповоротйые стыки, т. е. при вращении
вокруг оси фланца не днища, а сварочной головки. Как отмеча-
лось ранее, фланцы располагаются па сферической поверхности
таким образом, чтобы их оси совпадали с радиусами сферы. Тог-
да направление оси фланца может быть определено азимуталь-
ным углом в экваториальной плоскости и полярным углом в ме-
ридиональной плоскости.
Установка для сварки неповоротных кольцевых стыков (рис.
1.9) состоит из манипулятора, на планшайбе 8 которого с помо-
щью двух штырей установлено основание 9. В свою очередь, на
основании 9 установлены роликовые опоры 5, на которых может
вращаться вокруг вертикальной оси сменная плита 4, на которой
установлены четыре кронштейна 17, относительно которых по
нониусу с помощью кулачков 16 центрируется днище 11. На
консоли 1 колонны установлены сварочная головка 2, горелка
которой может перемещаться относительно плиты 4 в трех вза-
имно перпендикулярных направлениях.
Установка снабжена центральными опорой 14 и прижимной
гильзой 10, оси которых совпадают с вертикальной осью симмет-
21
Рис. 1.9. Схема установки для сборки-сварки днища с фланцами:
а — компоновочная схема установки; б — схема прижимного устройства; в — схема
центрирования днища; / — консоль колонны; 2 — сварочная головка; 3 — прижим; 4 —
сменная плита; 5 — роликовые опоры; 6 — резец; 7 — расточная головка; 8 —планшай-
ба манипулятора; 9— основание; 10 — гильза: 11— днище; /2 — прижимное кольцо;
13 — подкладное кольцо; 14 — центральная опора; 15 — фланец; 16 — кулачки; 17 —
кронштейн
рии установки. На опору 14 устанавливается подкладное кольцо,
размеры которого соответствуют размерам ввариваемого флан-
ца, и на прижиме 3 крепится сменное прижимное кольцо 12,
фиксирующее положение кромок сферической оболочки днища
11. Прижим и центрирование фланца 15 осуществляется смен-
ной гильзой 10.
22
Сборка-сварка фланца с оболочкой производится следующим
образом. После поворота плиты 4 с установленным на ней дни-
щем на требуемые азимутальный и полярный угол основание 9
поворачивается в направлении по часовой стрелке на угол 90°,
благодаря чему ось ввариваемого фланца совпадает с осью рас-
точной головки 7. Радиус отверстия определяется положением
резца 6 на планшайбе головки 7, после чего растачивается необ-
ходимое отверстие. Далее основание 9 поворачивается в исход-
ное положение и после установки фланца производится сварка
кругового шва.
Сборка-сварка кольцевых швов. Кольцевые швы
образуются кромками шпангоута и цилиндрической оболочки.
Поскольку длина корпуса рабочего отсека более чем в два раза
превышает наибольший из диаметров, крепление корпуса выпол-
няют по двухопорной схеме.
Двухопорная установка для сварки кольцевых швов (рис.
1.10) состоит из станины 1, на которой установлены передняя 2
и задняя 13 бабки. Шпиндели обеих бабок приводные и могут
вращаться как синхронно, так и независимо друг от друга; зад-
няя бабка 13 может перемещаться вдоль станины 1.
На станине 1 установлена и может перемещаться вдоль нее
сварочная колонна 6, на консоли которой размещена сварочная
головка 7. На планшайбе 3 передней бабки установлена корзина
4, в полости которой располагается сферическая оболочка дни-
ща. К правому торцу корзины с помощью системы взаимоувязан-
ных отверстий крепится сменная плита 5, на которой имеются
стыковочные отверстия для крепления днища, а для ориентации
днища и плиты в угловом направлении на последней нанесены
риски плоскостей стабилизации. Аналогичные корзина 12 и плиты
11 установлены на планшайбе задней бабки. В пиноли задней
бабки установлено центрирующее приспособление 10, состоящее
из кольца, в радиальных отверстиях которого могут синхронно
перемещаться ползуны с установленными на них башмаками;
перемещение ползунов производится при вращении штурвала 14.
Рис. 1.10. Схема двухопор-
ной установки для сварки
кольцевых швов:
/ — станина; 2 — передняя
бабка; 3 — планшайба перед-
ней бабки; 4, 12 — корзины;
5, 11 — сменные плиты; 6 —
сварочная колонна; 7 — сва-
рочная головка; 8 — фрезер-
ная головка; 9 — опорные ро-
лики; 10 — центрирующее при-
способление; 13 — задняя баб-
ка; 14 — штурвал
23
На станине 1 установлены фрезерная головка 8 и опорные роли-
ки 9, которые могут перемещаться вдоль станины.
Соединение сборочных единиц корпуса орбитальной станции
выполняют в следующем порядке. Вначале сваривают переднее
днище с прилегающей к нему цилиндрической обечайкой. Затем
с обечайкой сваривают промежуточный шпангоут и так далее,
пока не будет закончена сварка цилиндрического отсека меньше-
го диаметра. Полученный таким образом отсек сваривают с ко-
ническим переходником, к которому затем приваривают цилинд-
рическую обечайку большего диаметра и заднее днище.
Рассмотрим подробно операцию выполнения кольцевого шва.
Особенность сварки кольцевых швов оболочек из алюминиевых
сплавов заключается в том, что из-за высокой теплопроводности
последних зона разогрева достигает достаточно больших разме-
ров, а жесткость металла в этой зоне значительно уменьшается
по сравнению с холодным металлом. Из-за расширения металла
в разогретой зоне свободные, еще не сваренные кромки начинают
отходить от поверхности подкладного кольца, образуя движу-
щуюся вдоль шва волну; прогибы кромок зависят от их толщины
и достигают двух-трех толщин свариваемых кромок. Указанные
прогибы кромок фиксируются после сварки в виде локального
изменения диаметра оболочки в месте расположения кольцевого
шва. Смещение кромок свариваемых деталей можно уменьшить,
используя наружные бандажные кольца. Они могут выполнять
различные функции при сборке-сварке кольцевых швов. При
сварке сравнительно тонких оболочек (толщина не более 3 мм)
внутренняя поверхность этих колец играет роль сборочных баз,
к которым прижимаются кромки оболочек. Деформация же
сравнительно толстых оболочек (толщина 6...8 мм) требует зна-
чительных усилий, и в этих условиях сборочной базой служит
поверхность подкладного кольца, а бандажные кольца несут
клавишные прижимы, фиксирующие свариваемые кромки.
При сварке кольцевых швов корпуса орбитальной станции
сборочной базой служит поверхность разжимного кольца.
Схема установки и взаимной ориентации деталей при сварке
кольцевого шва корпуса орбитальной станции показана на рис.
1.11. Левая деталь (шпангоут или обечайка) закреплена на
планшайбе передней бабки установки (См. рис. 1.10), и под уже
сваренную конструкцию подведены опорные ролики установки.
При этом из-за сварочных деформаций, возникших при сварке
предыдущих швов, кромка детали / в общем случае неперпенди-
кулярна оси корпуса. Поэтому прежде всего производится тор-
цовка кромки детали I с помощью фрезерной головки установки,
благодаря чему обеспечиваются как строгая перпендикуляр-
ность кромки оси корпуса, так и заданная длина корпуса. Сле-
дующий этап — монтаж на установку второй свариваемой дета-
ли 3. Вне зависимости от того, будет ли эта деталь шпангоутом
24
в	g
Рис. 1.11. Схема взаимной ориентации деталей при сварке кольцевых швов:
а — схема расположення разжимного, калибровочного и бандажного колец; б — кон-
струкция разжимного кольца; в — схема фиксации кромок свариваемых деталей; /,
3 — свариваемые детали; 2 — бандажные кольца; 4 — калибровочные кольца: 5 — раз-
жимное кольцо; 6 — нажимной винт; 7 — втулка; 8 — клавишный прижим/ 9 — винт;
10 — резьбовые тяги; // — тандер; /2 — втулки; 13 — стяжной болт; 14 "-«Лекторы раз-
жимного кольца
или обечайкой, ее устанавливают на центрирующее устройство,
смонтированное на задней бабке установки. Далее монтируют
разжимное сварочное кольцо 5 в левой свариваемой детали 1
после предварительного замера периметра кромки этой детали
металлической рулеткой. Результаты измерения используются
для определения взаимных перемещений секторов разжимного
кольца.
Разжимное кольцо состоит из четырех—шести секторов 14, на
которых закреплены резьбовые тяги 10, соединенные тандером 11,
резьбовая поверхность которого имеет два участка с разнона-
правленной резьбой. Поэтому при вращении тандера 11 сосед-
ние секторы поворачиваются, скользя по наклонной плоскости,
благодаря чему изменяется диаметр кольца, а степень этого из-
менения отсчитывается по нониусу (на рис. 1.11 не показан);
направление поворота секторов определяется направлением
вращения тандера. В осевом направлении секторы 14 фиксиру-
ются с помощью втулок 12 и болта 13, причем одна из втулок
перемещается в окружном направлении в радиальном пазу секто-
ра. Сочленение секторов 14 по наклонной плоскости позволяет
улучшить условия удержания ванны расплавленного металла
формирующей канавкой, расположенной на наружной поверхно-
сти секторов.
25
Монтаж разжимного кольца производится следующим обра-
зом. Предварительно собранное кольцо 5 с помощью крана уста-
навливают в деталь 1 и выверяют его таким образом, чтобы
кромка детали 1 располагалась посредине формирующей ка-
навки. Затем вращением тандеров’ 11 секторы 14 доводят до
соприкосновения с кромками детали 1.
В тех случаях, когда деталями 1 или 3 служат обечайки, в них
на расстоянии приблизительно 120 мм соответственно от правого
или левого торца устанавливают калибровочные кольца 4, назна-
чение которых — устранить погрешности формы кромки обечай-
ки, возникающие из-за сварочных деформаций при выполнении'
продольных швов. Конструкция и порядок монтажа калибровоч-
ного кольца те же, что и для разжимного кольца.
Детали 1 и 3, смонтированные на сварочной установке, сты-
куются при перемещении задней бабки вдоль станины установ-
ки. Свариваемые детали взаимно ориентируются в окружном
направлении путем совмещения предварительно нанесенных на
них одноименных рисок плоскостей стабилизации.
Далее производится установка бандажных колец 2. Эти коль-
ца состоят из двух половин, соединенных между собой с помощью
стыка «ухо—вилка» и свободно поворачивающихся друг относи-
тельно друга. После установки на корпус обе половины жестко
фиксируются рычажными зажимами. На бандажных кольцах
установлены клавишные прижимы 8, предохраняемые от выпада-
ния из бандажа винтами 9. Усилие на прижим 8 передается от
нажимного винта 6 через втулку 7. Расстояние от стыка до торца
бандажного кольца должно быть равно 18 мм. После установки
прижимов в рабочее положение собранный узел прокручивают
для контроля правильности размещения электрода относительно
стыка и проверяют смещение рисок одноименных плоскостей ста-
билизации на свариваемых деталях (допустимое смещение
±0,5 мм). Далее прихватывают свариваемые детали в четырех—
шести точках; длина прихватки — 40...50 мм.
Сварка кольцевого шва выполняется в два прохода неплавя-
щимся электродом с присадочной проволокой.
Механическую обработку торцевых шпангоутов корпуса рабо-
чего отсека орбитальной станции выполняют в сварочной уста-
новке, что позволяет сократить затраты времени на переустанов-
ку крупногабаритных изделий и тем самым повысить производи-
тельность труда и снизить издержки производства (принцип
концентрации операций, выполняемых на одном рабочем месте).
Сваренный корпус крепят на планшайбе передней бабки и по ба-
зовым отверстиям сменной плиты 5 (см. рис. 1.10) и заднего
шпангоута корпуса производят его нивелировку оптическими
приборами. Затем под корпус подводят опорные ролики 9, фик-
сируют их от поворота и расфиксируют переднее днище и плиту
5. Далее по базовым отверстиям переднего и заднего шпангоутов
26
на них устанавливают кондукторы, по которым и разделывают
все отверстия. При необходимости возможно фрезерование плос-
костей торцевых шпангоутов корпуса.
Особенности сборки-сварки СА. Корпус СА космического ко-
рабля «Союз» в отличие от корпуса рабочего отсека орбитальной
станции «Салют» имеет более тонкую'оболочку (толщина стенки
2 мм) и небольшое удлинение (длина не превышает диаметра
корпуса). Подобное отличие конструкции СА предопределило два
существенных отличия в технологии выполнения кольцевых швов.
Во-первых, все кольцевые швы варятся неплавящимся электро-
дом при консольном закреплении сварочных приспособлений на
планшайбе манипулятора. Установка, используемая в этом слу-
чае (рис. 1.12), состоит из сварочного манипулятора с наклоняе-
мой планшайбой и колонны 4, консоль 1 которой может переме-
щаться вдоль и вокруг колонны; вдоль консоли колонны может
перемещаться сварочная головка 2. Во-вторых, поскольку обо-
лочка корпуса тонкая, то в качестве базовых поверхностей при-
способления используют бандажные кольца; свариваемые кром-
ки прижимаются к ним гидроцилиндрами через секторы гибких
подкладных колец.
Секторы колец не связаны друг с другом, а зазор, имеющий-
ся между их торцами, не ведет к прожогу свариваемых деталей,
поскольку масса расплавленного металла относительно невелика
и сварочная ванна удерживается за счет действия сил поверхно-
стного натяжения.
Рассмотрим особенности отдельных операций изготовления СА.
Сборка-сварка торцевого шпангоута с кониче-
ской обечайкой. Шпангоут и коническая оболочка поступа-
ют на сборку с технологическими припусками на механическую
обработку.
Приспособление для сварки кольцевого шва (рис. 1.13) состо-
ит из двух частей: верхней 1 и нижней 3, соединенных между со-
бой болтами 5. Шпангоут устанавливается на основание 10 ниж-
ней части приспособления и крепится прижимами 9; на этом же
основании закреплены гидроцилиндры 8, равномерно располо-
женные по окружности. Четыре сектора гибкого подкладного
Рис. 1.12. Схема установки для свар-
ки кольцевых швов при консольном
закреплении свариваемых деталей:
— консоль; 2— сварочная головка; X —
Манипулятор с наклоняемой планшайбой;
* — колонна
27
Рис. 1.13. Схема приспособления для сборки-сварки торцевого шпангоута
и конической обечайки корпуса СА:
а—’общая компоновка приспособления; б — схема прижима свариваемых кромок; 1,
3 — верхняя и нижняя части приспособления соответственно; 2 — центрирующая шай-
ба; 4, 12 — гайки: 5 — стяжные болты; 6 — коническая обечайка; 7 — секторы гибкого
подкладного кольца; 8 — гидроцилиндр; 9 — прижимы: 10 — основание;, //—шпангоут;
13, 16 — нажимные кольца; 14, 15 — бандажные кольца
кольца 7 закреплены на штоках гидроцилиндров. Снаружи шпан-
гоута 11 и конической обечайки 6 вблизи от стыка расположены
бандажные кольца 14 и 15, которые фиксируются нажимными
кольцами 13 и 16. Благодаря сопряжению нажимных колец с
бандажными по коническим поверхностям бандажные кольца
надежно фиксируют свариваемые детали при заворачивании гаек
4 и 12. Для центрирования приспособления на планшайбе мани-
пулятора служит шайба 2, диаметр D которой соответствует ди-
аметру отверстия в планшайбе.
Свариваемые детали собираются в приспособлении на специ-
альном столе, после чего все приспособление транспортируется
краном к манипулятору и устанавливается на него. Для увеличе-
ния надежности фиксации кромок свариваемых деталей перед
началом сварки в гидроцилиндры подают рабочее давление
2 МПа.
Сборка-сварка сферической оболочки и люка-лаза произво-
дится аналогичным образом.
Сборка-сварка сферической ц коническойобо-
лочек. Предварительно сваренные верхнюю и нижнюю полови-
ны колоколообразного корпуса СА торцуют по кромкам обечаек,
28
обеспечивая как общую высоту корпуса, так и расстояние от
стыка до плоскости М сферической оболочки.
Приспособление для сварки кольцевого стыка сферической и
конической оболочек (рис. 1.14) состоит из верхней 1 и нижней
4 частей, соединяемых с помощью центрального болта 14, а цент-
рирование приспособления осуществляется с помощью шайбы 2.
Коническая оболочка 5 устанавливается на основание 7 нижней
части приспособления, центрируется по кольцевой выточке в ос-
новании, а в угловом направлении ориентируется путем совмеще-
ния одноименных рисок плоскостей стабилизации, нанесенных на
основание 7 и шпангоут оболочки; крепление оболочки произво-
дится прижимами 6. Сферическая оболочка предварительно
центрируется с помощью шайбы 15, в угловом направлении ори-
ентируется так же, как и коническая оболочка, и крепится к
основанию 17 прижимами 16. На основании 7 расположен крон-
штейн 9, на котором закреплены гидроцилиндры 8, через штоки
которых усилие прижима передается на четыре сектора гибкого
Рис. 1.14. Схема приспособления для сборки-сварки сферической и кониче-
ской оболочек корпуса СА:
а — общая компоновка приспособления; б — схема прижима свариваемых кромок; в —
схема крепления верхней и нижней частей приспособления; а — схема установки и креп-
ления конической оболочки; /, 4—верхняя и нижняя части приспособления соответ-
ственно; 2— центрирующая шайба; 3 — резьбовые стяжки; 5 — коническая оболочка;
6, /б — прижимы; 7 и /7 — верхнее и нижнее основания соответственно; 8 — гидроци-
лнндры; 9, /0 — кронштейны; II, /3 — нижнее и верхнее бандажные кольца соответ-
ственно; 12 — сектор гибкого подкладного кольца; 14 — центральный болт; 15 — цент-
рирующая шайба
29
подкладного кольца 12, поддерживаемых кронштейном 10. Ниж-
нее бандажное кольцо И крепится к нижней части приспособле-
ния резьбовыми стяжками 3, а верхнее бандажное кольцо 13 со-
стоит из двух половин, которые стягиваются между собой после
установки на сферическую оболочку.
Сборка свариваемых деталей, а также их сварка производят-
ся по той же схеме, что и ранее.
С борка-с в арка фланцев и оболочки корпуса.
Сборку-сварку выполняют как по круговым стыкам, так и по сты-
кам произвольной формы. Для автоматической сварки стыков
произвольной формы используют специальные установки с число-
вым программным управлением (ЧПУ), обеспечивающие управ-
ление движением сварочной головки вдоль стыка и расстоянием
между электродом и свариваемыми поверхностями. Погрешности
взаимного расположения деталей компенсируют за счет локаль-
ной выколотки оболочки с целью создания в ней пластических
деформаций обратного знака по отношению к сварочным, правки
деталей и механической обработки фланцев после сварки.
Для разметки осей отверстий и сварки фланцев и плат гермо-
разъемов по круговым стыкам используют приспособление, схема
которого показана на рис. 1.15. Приспособление состоит из осно-
вания 2, в центральной втулке которого установлена колонна 16
с поворотным кронштейном 13. Вокруг оси основания 2 с помо-
щью ручного привода 1 может вращаться кронштейн 3, угловое
положение которого определяется с помощью угловой шкалы,
нанесенной на основании. На кронштейнах 3 к 13 закреплен
кронштейн 12, обводы которого эквидистантны образующей кор-
пуса 8, устанавливаемого на основании 4. Корпус 8 фиксируется
в угловом направлении путем совмещения рисок одноименных
плоскостей стабилизации, нанесенных на основании 4 и шпан-
гоуте корпуса. Вдоль кронштейна 12 перемещается опора 5, в
которой располагается керн 6\ опора 5 фиксируется по отверсти-
ям в кронштейне 3. Вдоль колонны 16 перемещается горизон-
тальная площадка 15, .положение которой определяется фикса-
тором 7. На площадке 15 установлена втулка 14, к которой кре-
пится угловая направляющая 11, а в радиальном отверстии во
втулке зафиксирована поворотная консоль 10, которая скользит
в окружном пазу направляющей 11. Втулка 14 может поворачи-
ваться вокруг колонны 16 на 360°. Длина консоли 10 — регули-
руемая, а на конце консоли имеется центрирующий бурт 18 и
направляющий штырь 17, с помощью которых крепится керн 9.
Таким образом, вращая кронштейн 3 и консоль 10 вокруг ко-
лонны 16, а также перемещая опору 5 вдоль кронштейна 12, а
площадку 15 вдоль колонны и поворачивая консоль 10 в верти-
кальной плоскости, на внутренней и внешней поверхностях кор-
пуса с помощью кернов можно разметить любую точку.
30
Разметку и разделку отверстий производят двумя способами.
В первом случае керном размечают в оболочке корпуса центр
отверстия, после чего отверстие размечают с помощью штанген-
циркуля, а само отверстие растачивают на расточном станке. Ча-
ще пользуются другим способом. На опору 5 устанавливают
ввариваемый фланец, и после его совмещения с оболочкой на ее
поверхности очерчивают контур фланца. После этого в оболочке
растачивают отверстие меньшего диаметра, производят выколот-
ку оболочки на высоту 4...6 мм (ширина зоны выколотки 40...
60 мм от торца отверстия). Далее окончательно припиливают от-
верстие по кромкам ввариваемого флянца.
Ручная сварка фланцев с оболочкой производится в этом же
приспособлении, для чего на консоль 10 устанавливается под-
кладное кольцо 19, а на опору 5 — прижим 21.
Рис. 1.15. Схема приспособления для разметки осей фланцев и сварки
фланцев с корпусом СА:
° — общая компоновка приспособления; б — схема установки фланца; /—ручной пря-
Вод; 2, 4 — основания; 3. /2 — кронштейны; 5 —опора; 6, 9 — керны; 7 — фиксатор; 8 —
корпус СА; 10 — консоль; // — угловая направляющая; 13 — поворотный кронштейн;
'♦ — втулка; /5 — горизонтальная площадка; 16 — колонна; /7 — направляющий штырь;
/8 — центрирующий бурт; 19 — подкладное кольцо; 20 — фланец, ввариваемый в кор-
пус; 21 — прижим
31
Сварка деталей силового набора с оболочкой
корпуса. На оболочке корпуса в соответствии с требованиями
чертежа размечают места расположения силового набора, и за-
тем деталь силового набора припиливается в месте ее стыка (до-
пустимый зазор не более 0,5 мм). К деталям силового набора
приваривается фольга из рентгеноконтрастного материала, после
чего производится прихватка силового набора к оболочке точеч-
ной аргонодуговой сваркой. После разметки на деталях силового
набора мест расположения точек производят сварку образцов-
свидетелей и приступают к сварке деталей силового набора и
оболочки. Точечную электроконтактную сварку производят на
установке, состоящей из сварочной машины и гидравлического
манипулятора, обеспечивающего необходимое для сварки число
степеней свободы. Корпус устанавливают на манипулятор, а уп-
равление сварочным циклом и перемещением изделия произво-
дит оператор с пульта, оборудованного телевизионным монито-
ром для дистанционного наблюдения за производственным про-
цессом. Перед постановкой точек, расположенных на расстоя-
нии 25 мм от прихватки, последнюю срубают. Стыки деталей
силового набора сваривают ручной аргонодуговой сваркой.
Бобышки и кронштейны для монтажа оборудования прива-
ривают к оболочке корпуса следующим образом. С использова-
нием сборочных приспособлений размечают на оболочке поло-
жение бобышек и кронштейнов, после чего выполняют аргоно-
дуговую сварку (в отдельных случаях — точечную).
Механическая обработка корпуса СА. Механи-
чески обрабатывают торцы стыковочных шпангоутов, поверхно-
сти фланцев и плат, различные полости и карманы на торцевых
шпангоутах, отверстия в бобышках и кронштейнах.
Перед механической обработкой проверяют правильность
расположения фланцев, плат, кронштейнов и оценивают доста-
точность припуска для качественной обработки. При необходи-
мости производят правку конструкции.
Торцы стыковочных шпангоутов обрабатывают на карусель-
ном станке за два установа, а положение корпуса выверяется та-
ким образом, чтобы плоскость М была параллельна плоско-
сти стола станка. Шпангоуты торцуют до установленного рас-
стояния от плоскости М.
Поверхности фланцев и плат обрабатывают на расточном
станке (рис. 1.16). На стол станка устанавливают угловой стол 6,
верхняя плита которого может поворачиваться в вертикальной
плоскости, и на ней крепится переходная плита 5. На плите 5 ус-
танавливается корпус СА 3, который фиксируется с помощью
штырей и отверстий. На этой же плите установлено наладочное
приспособление 4, в отверстии которого перемещается штанга с
шарнирно закрепленной на ней втулкой 1, диаметр отверстия в
которой равен диаметру скалки 2, устанавливаемой в шпинделе
32
станка; угол, определяющий
положение оси втулки 1 вдоль
вертикальной оси приспособ-
ления, отсчитывается по но-
ниусу.
Корпус устанавливается в
требуемом азимутальном поло-
жении путем совмещения сты-
ковых отверстий в шпангоуте
с соответствующими отвер-
стиями в плите 5. Полярный
угол определяется при подъ-
еме верхней плиты углового
стола 6. Положение оси втул-
ки 1 относительно плоскости
М определяется приспособле-
нием 4. Далее положение скал-
ки в вертикальной плоскости
определяется путем ее совме-
щения с отверстием во втулке
1. Таким образом определяет-
ся положение оси фланца в
собственной системе коорди-
Рис. 1.16. Схема приспособления
для механической обработки корпу-
са СА:
1 — втулка; 2 — скалка: 3 — корпус
СА; 4 — наладочное приспособление; 5 —
переходная плита; 6 — угловой стол
нат станка.
Карманы и полости в стыковочных шпангоутах фрезеруют.
Отверстия в шпангоутах, фланцах, платах, кронштейнах, бо-
бышках разделывают по накладным кондукторам. Для ограни-
чения глубины отверстий на пневматические дрели надевают спе-
циальные насадки.
Контрольные вопросы
1.	Почему к продольным сварным швам предъявляют более высокие
требования качества по сравнению с кольцевыми швами?
2.	Как предотвращают вытекание металла из расплавленной ванны при
сварке фланцев?
3.	Почему механическую обработку стыковых поверхностей станции <Са-
лют» выполняют прямо в сварочном приспособлении, а не в специальном
разделочном стенде?
4.	Что лучше использовать для контроля сварных швов: рентгеновскую
установку или ампулу с радиоактивным веществом?
2-569
ГЛАВ A 2
СБОРКА НЕГЕРМЕТИЧНЫХ ОТСЕКОВ
2.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРМЕТИЧНЫХ ОТСЕКОВ
И МЕТОДЫ ИХ СБОРКИ
^Негерметичные, или, как их еще называют, сухие от-
секи служат для соединения смежных топливных баков с вы-
пуклыми днищами и космической станции с носителем. На них
крепятся двигатель, баллоны, агрегаты систем, приборы, комму-
никации.
Сухие отсеки не предназначены для хранения жидкостей или
газов и поэтому к ним не предъявляются высокие требования
герметичности. В то же время они защищают агрегаты систем,
приборы и оборудование от воздействия атмосферных условий
и поэтому должны обладать свойством влагонепроницаемости.
Сухие отсеки представляют собой тонкостенные конструкции,
состоящие из оболочки (обшивки), подкрепленной продольным
и поперечным силовым набором. Силовой набор и обшивка кре-
пятся к двум торцевым шпангоутам, с помощью которых отсек
соединяется с соседними частями КА. Для доступа к приборам
и оборудованию в обшивке сухих отсеков имеются люки.
। Отсеки включают в себя следующие конструктивные эле-
менты:
оболочки (обшивки), которые обычно имеют толщину от 0,8
до 5,0 мм;
продольный силовой набор (стрингеры, балки, швеллеры, си-
ловые диафрагмы, лонжероны);
поперечный силовой набор (шпангоуты);
конструкции внутреннего набора (фитинги, компенсаторы).
Сухие отсеки корпуса КА, как правило, имеют цилиндриче-
скую или коническую форму. Реже встречаются отсеки более
сложной конфигурации.
Соединение конструктивных элементов обычно осуществляет-
ся с помощью заклепок и болтов. Широкое применение клепки
в качестве способа соединения (до 70... 80% протяженности
швов) объясняется тем, что отсеки изготавливаются из высоко-
прочных алюминиевых сплавов, которые плохо свариваются.
В зависимости от степени конструктивно-технологического
членения сухие отсеки подразделяются на непанелированные
34
a
Рис. 2.1. Схема непанелированного сухого отсека клепаной конструкции:
а — конструктивная схема отсека; б — вид соединения в случае крепления промежу-
точных шпангоутов только к стрингерам; в — вид соединения в случае крепления
промежуточных шпангоутов к стрингерам и обшивке; / — стрингеры; 2 — промежуточ-
ные шпангоуты
I вариант
П вариант
Ш вариант
Рис. 2.2. Схема частично-
панелированного сухого
отсека клепаной конст-
рукции:
/ — верхний торцевой шпан-
гоут; 2 — сборочные пане-
ли: 3 — ннжннй торцевой
шпангоут; 4 — стрингер;
5 — накладка; б — про-
межуточный шпангоут
2*
35
Рис. 2.3. Панели с продольным силовым набором:
а — прессованная; б — сборная
(рис. 2.1), частично-панелированные (рис. 2.2) и полностью па-
нелированные (рис. 2.4).
Сборка сухих отсеков непанелированной конструкции харак-
теризуется большим объемом работ на одном рабочем месте
(в одном сборочном приспособлении) и плохим доступом к мес-
там соединения конструктивных элементов. Это увеличивает
цикл сборки и затрудняет механизацию процесса. Трудоем-
кость сборки единицы массы непанелированной конструкции в
3...5 раз превышает трудоемкость сборки панелированной.
Расчленение конструкции сухого отсека на панели обеспе-
чивает дифференциацию и специализацию сборочных работ, поз-
воляет сократить цикл сборки за счет параллельной сборки па-
нелей и узлов в специальных приспособлениях и применения ме-
ханизированной клепки.
Возможны три варианта частичного панелирования сухих от-
секов (см. рис. 2.2). В первом случае панели состоят из участка
обшивки с продольным и поперечным силовым набором. При
этом промежуточные шпангоуты соединяются как со стринге-
рами, так и с обшивкой.
Во втором случае панель представляет собой участок обшив-
ки с продольным силовым набором. Панели могут собираться из
листов обшивки со стрингерами или же они могут быть моно-
литными (рис. 2.3). Промежуточные шпангоуты соединяют со
стрингерами и с обшивкой при сборке панелей друг с другом.
Отличие третьего варианта от второго заключается лишь в том,
что промежуточные шпангоуты соединяются с помощью накла-
док только со стрингерами.
36
В полностью панелированных конструкциях сухих отсеков
(см. рис. 2.4) панели, кроме продольного и промежуточного попе-
речного силового набора, имеют секторы торцевых шпангоутов.
Листовую обшивку, продольно-поперечный набор и другие
детали, входящие в конструкцию сухих отсеков, чаще всего из-
готовляют из термически упрочняемых алюминиевых сплавов
Д16АТ, В95 и др. Основной вид соединений, используемых в су-
хих отсеках, — неразъемные заклепочные и разъемные болто-
вые. Для заклепочных соединений используют заклепки из алю-
миниевых сплавов Д18, В65, АМг и других. Причем для соеди-
нения элементов из определенного конструкционного материала
используется конкретный материал заклепок. В общем случае
материал заклепок должен быть более пластичным и менее
прочным по сравнению с основным конструкционным материа-
лом.
В качестве продольного силового набора используют стрин-
геры, которые могут изготовляться из различного вида прессо-
ванных профилей и профилей, согнутых из листа. Промежуточ-
ные шпангоуты изготовляют из профилей, согнутых из листа. За-
готовками для изготовления торцевых шпангоутов обычно слу-
жат прессованные или катаные профили сложного поперечного
сечения.
Продольный силовой набор крепят к торцевым шпангоутам
с помощью фитингов. Промежуточные шпангоуты . могут кре-
питься к стрингерам и обшивке (см. рис. 2.1, в, рис. 2.2), только
к обшивке либо только к стрингерам (см. рис. 2.1, б, рис. 2.2).
Причем крепление к стрингерам может осуществляться как не-
посредственно (см. рис. 2.1, б), так и с помощью различных
угольников и накладок (см. рис. 2.2).
Иногда промежуточные шпангоуты крепят к обшивке, а для
соединения их со стрингерами последние
рис. 2.1, а).
Края листов обшивок соединяются
между собой и с продольным силовым на-
бором или только с продольным набором.
Если стрингеры изготовлены из прессо-
ванных профилей, то листы обшивки могут
соединяться только со стрингерами (рис.
2.5, б) или же со стрингерами и между
собой (рис. 2.5, в). В последнем случае
один из листов обшивки должен иметь
подсечку. Если же продольный силовой
набор изготовлен из гнутых профилей, то
листы обшивки соединяют внахлестку
(рис. 2.5, а) или с помощью накладки
(рис. 2.5, г).
Методы сборки. При выполнении сбо-
имеют подсечки (см.
Рис. 2.4. Схема панели-
рованного сухого отсека
клепаной конструкции
37
Рис. 2.5. Виды соединений краев листовой обшивки сухих отсеков с про-
дольным силовым набором
рочных работ различают узловую и агрегатную сборку. Целью
узловой сборки является сборка узлов и панелей из отдельных
деталей. Для сборки панелей с продольным силовым набором
используют метод сборки по сборочным отверстиям (СО). Ана-
логично собирают стрингеры с фитингами.
Основным методом при сборке агрегатов является метод
сборки в приспособлениях. Базирование собираемых элементов
может осуществляться по СО, отверстиям под стыковочные бол-
ты (ОСБ), по поверхности каркаса и по внешней поверхности
обшивки. При сборке отсеков крупногабаритных станций мо-
жет быть перспективным метод сборки с базированием по ко-
ординатно-фиксирующим отверстиям (КФО).
Различие приведенных методов заключается в способах бази-
рования, применяемой технологической оснастке и последо-
вательности выполнения технологических операций. Выбор того
или иного метода сборки и сборочных баз зависит от габаритных
размеров отсека, конфигурации входящих в него деталей, их
жесткости и, прежде всего, требуемой точности.
ч. 2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ
НЕПАНЕЛИРОВАННОГО ОТСЕКА
СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ
Сухие отсеки клепаной конструкции, выполненные по
непанелированной (см. рис. 2.1) и частично-панелированной (см.
рис. 2.2) схемам, получили наиболее широкое распространение
в производстве КА. Это объясняется тем, что отсеки такой кон-
струкции имеют меньшую массу по сравнению с панелирован-
ной при той же жесткости и прочности'за счет использования
цельных (не разрезанных) стыковочных шпангоутов.
Рассмотрим технологический процесс сборки сухого отсека
38
с*э
Рис. 2.6. Корпус негерметичного отсека слож-
ной конфигурации:
/ — коническая часть; // — переходная часть, III —
цилиндрическая часть; 1, 3, 6 — накладки; 2 — стрин-
геры; 4 — лонжероны; 5 — обшивка
Рис. 2.7. Цилиндрическая часть отсека:
I — нижний стыковочный шпангоут; 2 — обшивка;
3 — стрингер с законцовкой; 4 — бандаж; 5 —
уголок; 6 — промежуточный герметичный шпангоут;
7 — накладка; 8 — верхний сборный шпангоут
клепаной конструкции, выполненного по непанелированной схе-
ме (рис. 2.6).
Отсек имеет сложную форму, состоящую из конической /, пе-
реходной II и цилиндрической III частей.
Сборка конической и цилиндрической частей отсека, а так-
же сборка отсека в целом осуществляется в вертикальном поло-
жении в приспособлениях. Такая схема сборки сухих отсеков яв-
ляется основной.
Сборка отсека осуществляется в два этапа. Сначала раз-
дельно собирают в приспособлениях цилиндрическую и кониче-
скую части, а затем в сборочном стапеле осуществляют сборку
отсека в целом. Рассмотрим более подробно эти процессы.
Сборка цилиндрической части отсека. Конструкция (рис. 2.7)
выполнена по непанелированной схеме. Сборка осуществляется
в одном приспособлении с базированием по ОСБ и СО.
Конструктивно-технологические особенно-
сти. В конструкцию цилиндрической части отсека входят шпан-
гоуты 1, 6, 8, стрингеры 3, парные накладки 7 на стрингеры,
уголки крепления 5 промежуточного, шпангоута, листовая об-
шивка 2, бандаж 4, а также различного рода кронштейны, бо-
бышки, окантовки, лючки, замки и т. п. Все детали, за исклю-
чением некоторых силовых опорных кронштейнов, выполнены из
материала Д16Т и имеют покрытие — анодную пленку с хромат-
ным наполнением.
Нижний шпангоут 1 является стыковочным. Он выполнен
разрезным и состоит из пяти секций. Верхний 8 и промежуточ-
ный 6 шпангоуты — сборные, из монолитных точеных элемен-
тов. Промежуточный шпангоут имеет герметичную полость, по
которой к приборам подводится газообразная смесь.
Стрингеры 3 имеют законцовки для крепления к нижнему
шпангоуту. Крепление стрингеров к верхнему шпангоуту осу-
ществляется с помощью парных накладок 7. Промежуточный
герметичный шпангоут 6 крепится к стрингерам с помощью угол-
ков 5.
Листовая обшивка 2 толщиной 3 мм состоит из трех частей.
Бандаж 4 имеет толщину 6 мм и располагается с внешней сто-
роны обшивки, против промежуточного шпангоута.
Соединение стрингеров, шпангоутов и других деталей осу-
ществляется с помощью клепки или на болтах.
Требуемая точность обвода составляет ±0,5 мм на сторону.
Непараллельность плоскостей верхнего и нижнего шпангоутов
должна быть не более 0,5 мм.
Условия поставки деталей и узлов на сборку. При по-
ступлении деталей и узлов на сборку они проходят проверку комплектно-
сти и входной контроль ОТК.
Стрингеры 3, накладки 7, уголки 5, листы обшивки 2, бандаж 4 посту-
пают на сборку окончательно обработанными. На стрингеры по разметке ус-
40
тановлены на винтах бобышки для крепления аппаратуры и на технологи*
ческих винтах — накладки, служащие для соединения стрингеров с верхним
шпангоутом.
Шпангоут 8 поступает на сборку в разобранном виде. На этапе сборки
цилиндрической части устанавливается только его монолитная часть Т-об-
разного сечения. Другие детали, входящие в конструкцию шпангоута, уста-
навливаются на этапе сборки цилиндрической части отсека с конической.
Такая последовательность обеспечивает лучший доступ к деталям переход-
ной части II отсека при ее сборке.
Промежуточный герметичный шпангоут 6 поступает на сборку оконча-
тельно собранным и после испытания на герметичность.
Секции стыковочного шпангоута 1 имеют по плоскости стыка припуск
4 мм на последующую торцовку и поступают на сборку без отверстий под
стыковые болты.
Технологическая схема сборки. Сборка цилин-
дрической части отсека производится в специализированном пе-
реналаживаемом приспособлении (рис. 2.8), собранном из эле-
ментов, универсально-сборных приспособлений (УСП).
Сборку осуществляют в указанной ниже последовательности.
1.	Устанавливают на нижнюю плиту 2 приспособления пять
секций стыковочного шпангоута 1 (см. рис. 2.7), базируют по
плоскости и упорам плиты и закрепляют струбцинами.
2.	Снизу по кондукторным втулкам плиты сверлят в секциях
стыковочного шпангоута отверстия 0 13 мм под стыковочные
болты. Для этой цели используют ручные пневматические дрели
типа СМ41-12.
Диаметр полученных отверстий меньше диаметра стыковоч-
ных болтов. Это делается для того, чтобы оставить припуск
для последующей разделки стыковочных отверстий на разделоч-
ном стенде.
3.	Устанавливают на стыковочный шпангоут 72 стрингера с
закрепленными на них накладками и бобышками. Базируют
стрингеры (рис. 2.9, а) по отверстиям 1 под стыковочные болты
Рис. 2.8. Универсальное
приспособление для
сборки цилиндрической
части корпуса:
1 — опорная колонна; 2 —
нижняя плита; 3 — стойка
из элементов УСП; 4 —
верхняя плита. Непарал-
лельвость поверхностей Ч и
Т на более 0,3 мм
41
и призмам 6 приспособления. Для базирования и фиксации
стрингеров используют калиброванные болты 4 0 13 Й8.
4.	Снимают, с помощью подъемного крана верхнюю плиту
приспособления и устанавливают в него промежуточный герме-
тичный шпангоут 8 (рис. 2.9, б). Шпангоут базируют по упорам
10 и фиксируют прижимом 9.
5.	На цеховые подставки кладут монолитную часть Т-образ-
ного сечения верхнего шпангоута. Сверху на шпангоут с помо-
щью подъемного крана устанавливают верхнюю плиту приспо-
собления, базируя (рис. 2.9, в) шпангоут 14 внешней поверхно-
стью по упорам 15 и плоскости плиты.
По отверстиям стоек 12, как по кондуктору, с помощью руч-
ных пневматических дрелей сверлят в горизонтальной полке
шпангоута технологические отверстия. В полученные отверстия
вставляют технологические болты 13, которыми фиксируют по-
ложение шпангоута на плите 11.
Собранные таким образом верхнюю плиту со шпангоутом ус-
танавливают краном в сборочное приспособление.
6.	Устанавливают в приспособление листы обшивки, бази-
Рис. 2.9. Базирование элементов конструкции отсека в приспособлении:
а— установка н базирование нижнего шпангоута и стрингеров: б — базирование про-
межуточного шпангоута; в — базирование верхнего шпангоута; / — отверстия в нижней
плите приспособления для базирования по ОСБ; 2— струбцина; 3 — нижний шпанго-
ут; 4 — калиброванный болт; 5 —стрингер: 6 — базирующая призма на стойке из эле-
ментов УСП; 7 — стойка из элементов УСП; 8 — промежуточный шпангоут; 9 —при-
жим; 10 — упор; // — верхняя плита приспособления; 12 — стойка из элементов УСП;
13 — калиброванный болт; 14 — элемент верхнего шпангоута; 15 — штифт
42
руя ее по внешней поверхности стрингеров и верхнего шпангоу-
та. В нижней части отсека листы обшивки заводят в зазор меж-
ду законцовками стрингеров и вертикальной полкой стыковоч-
ного шпангоута. Положение листов обшивки фиксируют струб-
цинами 2 (см. рис. 2.9, а), расположенными по периметрам
нижней и верхней плит приспособления.
7.	По разметке сверлят ручными пневматическими дрелями
отверстия под заклепки и болты в стрингерах, накладках, об-
шивке, верхнем и нижнем шпангоутах.
Клепают обшивку со стрингерами и крепят винтами и бол-
тами накладки с верхним и стрингеры с нижним шпангоутами.
Для клепки используют ручные пневматические молотки ти-
па 57КМП-6, а для постановки винтов и болтов — гайковерты
ИОК-ВС1.
Проводят металлизацию конструкции с целью устранения воз-
можности накопления статических электрических зарядов на
различных ее частях. Статические электрические заряды могут
появиться из-за трения стенок корпуса КА о воздух при полете
в атмосфере. Образование противоположных статических заря-
дов на различных частях крупногабаритной конструкции может
привести к проскакиванию между ними электрической искры,
что нежелательно как для нормальной работы радиоаппарату-
ры, так и с точки зрения пожарной безопасности.
При металлизации контактирующие поверхности зачищают
до металлического блеска шкуркой, обезжиривают протиркой
хлопчатобумажными салфетками, смоченными в бензине, или
окунанием в бензин и сушат 10...20 мин.
На подготовленные таким образом поверхности наносят кис-
тью в два слоя с промежуточной сушкой в течение 1 ч при t=
= 18... 23°С токопроводящую эмаль ХС-928. Допустимое пере-
ходное сопротивление после металлизации составляет 1200 мкОм.
При установке деталей и узлов на винтах, болтах и заклеп-
ках с высоким сопротивлением срезу металлизацию соединений
производят крепежными элементами согласно схеме. При этом
число мест металлизации должно составлять не менее 10% от
числа крепежных элементов, соединяющих конкретные узлы и
детали, и равномерно распределяться между ними. При метал-
лизации по резьбе допускается наносить один слой токопрово-
дящей эмали, и детали устанавливают по сырой эмали. Контров-
ку крепежных элементов, используемых для металлизации, не
производят, так как эмаль после высыхания сама обеспечивает их
надежную контровку.
8.	По направляющим отверстиям (НО) в накладках 3 (см.
рис. 2.6) сверлят с помощью ручных пневматических дрелей от-
верстия под заклепки в стрингерах и осуществляют их соединение
заклепками с высоким сопротивлением срезу для односторонней
клепки.
43
Для постановки односторонних заклепок используют ручной
пневматический пресс-винтоверт типа ОИК-ГП1.
9.	С внешней стороны на обшивку устанавливают по размет-
ке и прижимают к ней петлей из прочной капроновой или дру-
гой ленты бандаж 4 (см. рис. 2.7).
10.	Через НО в уголках 5 сверлят с помощью ручных пнев-
матических дрелей отверстия под временные (технологические)
болты в стрингерах, обшивке и бандаже. Заполнив зазор между
сопрягаемыми поверхностями уголков и стрингеров пастообраз-
ным компенсатором типа ЭП-1, стягивают пакет технологически-
ми болтами.
При постановке болтов используют гаечный ключ с тариро-
ванным моментом затяжки. Дают выдержку около 2 сут для то-
го, чтобы паста затвердела, сверлят остальные отверстия по НО
уголков и устанавливают в них болты.
По НО в уголках сверлят отверстия под заклепки в верхней
и нижней горизонтальных полках герметичного шпангоута 6 и
клепают шпангоут с уголками.
Таким образом осуществляют крепление герметичного про-
межуточного шпангоута к стрингерам.
11.	С помощью кернов, установленных в направляющих
втулках на стойках приспособления, наносят на поверхность
обшивки с внешней стороны ее четыре реперные точки в двух
горизонтальных плоскостях, отстоящих от торцов верхнего и
нижнего шпангоутов на 140 мм и 210 мм соответственно. Поло-
жение реперных точек и их порядковый номер соответствуют
осям стабилизации отсека.
Глубина кернения должна быть не более 0,3 мм. Вокруг каж-
дой точки наносят красной краской по трафарету кольцо диа-
метром 30 мм и ставят цифру (I, II, III, IV), соответствующую
плоскости стабилизации.
12.	С помощью двухметровой жесткой линейки и конического
щупа проверяют непараллельность образующей отсека теорети-
ческому контуру. С этой целью прикладывают линейку к внеш-
ней поверхности обшивки отсека по ее образующей и измеряют
коническим щупом зазор между поверхностью линейки и об-
шивкой.
13.	Вынимают с помощью подъемного крана отсек из приспо-
собления и на специальной тележке транспортируют его в цех
механической обработки, где на карусельном или фрезерном
станке торцуют стыковочный шпангоут. При установке на стол
станка проверяют вертикальность положения отсека с целью
обеспечения перпендикулярности его продольной оси обрабаты-
ваемой плоскости стыка.
При обработке шпангоута проверяют неплоскостность сты-
ковочной поверхности индикатором, закрепленным на головке
карусельного или фрезерного станка.
44
Рис. 2.10.\Схема стенда
для разделки стыковоч-
ных отверстий в шпан-
гоутах сухиА отсеков:
/ — сверлильный станок;
2 — инструмент (сверло);
3 — кондукторная плита;
4 — сухой отсек: 5 — пово-
ротный стол \
14.	С помощью подъемного крана устанавливают отсек на
поворотный стол 5 разделочного стенда (рис. 2.10) стыковочным
шпангоутом вверх. Фиксируют положение отсека на столе при-
жимами.
На стыковочный шпангоут краном устанавливают кондук-
торную плиту 3 и базируют по отверстиям 013 мм шпангоута с
помощью двух-трех штырей.
Поворачивая поворотный стол с закрепленным на нем отсе-
ком, рассверливают по кондукторной плите стыковочные отвер-
стия в шпангоуте и законцовках стрингеров с 0 13 мм до
0 26 мм и зенкеруют их под стыковочные болты.
15.	Транспортируют отсек на тележке в сборочный цех и ус-
танавливают его с помощью подъемного крана на цеховые под-
ставки.
16.	Устанавливают на отсек и крепят различного рода окан-
товки, кронштейны, крышки лючков, замки, накладки и другие
конструктивные элементы.
Следует отметить, что для более эффективной загрузки сбо-
рочных приспособлений стараются как можно раньше вынуть из-
делие из приспособления. С этой целью как можно больше ра-
бот переносится на этап внестапельной сборки.
17.	Осуществляют визуальный окончательный контроль гото-
вого отсека.
Сборка цилиндрической части отсека с конической. На сбор-
ку поступают цилиндрическая часть III, коническая часть I, лон-
жероны 4 (см. рис. 2.6), накладки 6, листовая обшивка 5 и на-
кладки бандажа 1. Нижний шпангоут конической части отсека,
поступающего на сборку, установлен на технологические
болты.
45
7
Рис. 2.11. Стапель для сборки корпуса пегерметичного отсека сложной кон-
фигурации:
/ — верхняя плита стапеля; 2 — монтажная площадка; 3 —колонна; 4 — нижняя плита
стапеля
Непосредственно к сборке приступают после проверки комп-
лектности элементов собираемого корпуса и проведения их вход-
ного контроля.
Сборку производят в стапеле (рис. 2.11) в указанной ниже
последовательности.
1.	В сборочный стапель при снятой его верхней плите / уста-
навливают с помощью подъемного крана цилиндрическую часть
корпуса. Совмещают оси стабилизации цилиндрической части с
осями стапеля и закрепляют ее на нижней плите 4 прижимами.
Совмещение осей стабилизации, заданных реперными точками,
контролируется визуально и с помощью отвеса.
2.	Верхнюю плиту сборочного стапеля устанавливают с по-
мощью крана на верхний шпангоут конической части корпуса,
базируют по стыковочным отверстиям и закрепляют. При этом
совмещают оси стабилизации. Устанавливают верхнюю плиту
стапеля с пристыкованной к ней конической частью корпуса в
стапель. При этой операции контролируют визуально и с помо-
46
щью отвеса совмещение осей стабилизации обеих частей соби-
раемого корпуса.
3.	Производят разборку нижнего шпангоута № За (см. рис.
2.6) конической части, который установлен на технологические
болты, и оцускают его элементы на нижнюю площадку стапеля’.
Разборку шпангоута осуществляют, чтобы обеспечить удоб-
ный доступ я продольному набору конической части корпуса при
установке лонжеронов 4.
4.	На стрингеры 2 конической части по разметке устанавли-
вают накладки <3, базируют их по поверхности стрингеров, при-
жимают струбцинами и по НО в накладках сверлят отверстия
под заклепки в стрингерах.
Клепают накладки со стрингерами заклепками с высоким со-
противлением срезу для односторонней клепки. Клепку осущест-
вляют ручным пцевматическим прессом-винтовертом.
5.	В приспособление между конической и цилиндрической
частями корпуса устанавливают комплект лонжеронов 4 в ко-
личестве 72 штук согласно их маркировке.
Лонжероны базируют по поверхности накладок 3 и по внут-
ренней поверхности верхнего шпангоута № 2а цилиндрической
части. Взаимное расположение лонжеронов по периметру шпан-
гоута задается специальным шаблоном. Лонжероны прижимают
к накладкам и шпангоуту струбцинами.
6.	Сверлят отверстия под технологические болты в накладках,
лонжеронах и шпангоуте. Сверление производят ручными пнев-
матическими дрелями.
7.	Крепят технологическими болтами лонжероны к накладкам
и шпангоуту.
При этом на сопрягаемые поверхности накладок и лонжеро-
нов наносят пастообразный заполнитель ЗП-1.
8.	По разметке сверлят в накладках, лонжеронах и шпангоу-
те отверстия 0 6 мм под болты и 0 4,1 мм под заклепки. Произ-
водят металлизацию конструкции с нанесением покрытия из то-
копроводящей эмали ХС 928. Крепят болтами и заклепками лон-
жероны к шпангоуту и к накладкам. Для крепления используют
ручной механизированный инструмент.
9.	Устанавливают в стапель восемь секций обшивки 5, бази-
руют их по внешней поверхности лонжеронов 4, размечают и
подгоняют по месту с помощью напильника и прижимают к лон-
жеронам прижимами. Зазор в стыке между элементами обши-
вок допускается не более 3 мм.
10.	По НО в лонжеронах сверлят отверстия под винты и за-
клепки в листах обшивки и шпангоуте. Крепят элементы каркаса
и обшивку между собой с помощью ручного механизированного
инструмента.
11.	Очищают пылесосом места герметизации собранного кор-
пуса по стыкам обшивок от стружки и загрязнений. Наносят на
47
* Технические характеристики герметиков для клепаных швов
Герметик	Диапазон рабо- чих температур, вС	Состояние или вид герметика	Инструмент или способ нанесения герметика
У-ЗОМ	—60... +130	Пастообразная масса	Шпатель, кисть, пульверизатор
УТ-32		Раствор Паста	
У-ЗОмэс-5		Пастообразная масса Раствор Паста	Кисть, пульве- ризатор, шприц
У-2-28	—60... +300	Жидкость	Шприц, пульве- ризатор, кисть
У-20А	—50... +70	Ленты Жгуты	Наложение лент, жгутов
Таблица 2.1
Жизнеспо- собность	Время выдержки после гермети- зации до испы- тания изделия рабочей струей, сут	Область приме- нения
3... 12 ч	Воздухом — 1 Керосином — 3	Герметизация клепаных и болто- вых швов
3 ч 15 сут		
3 ч	Воздухом — 3 Керосином — 7... 10	
3 ч	Воздухом — 3	Герметизация клепаных швов
Не огра- ничена	—	
стыки обшивок слой герметика (технические характеристики
наиболеех распространенных герметиков представлены в
в табл. 2л). На стыки обшивок устанавливают и крепят на-
кладки 6. Зазор в стыках между накладками не должен превы-
шать 3 мм. vthkh накладок очищают от стружки и загрязнений
пылесосом' и\ герметизируют. По стыкам накладок 6 устанавли-
вают еще одни накладки 1, сверлят в них ручными пневмати-
ческими дрелями отверстия по разметке под крепеж и крепят
винтами и зацепками. Проверяют качество клепки.
12.	Поднимают с нижней площадки стапеля детали шпан-
гоута № За, собирают их друг с другом с помощью технологиче-
ских болтов и, базируя по элементам стапеля, прижимают шпан-
гоут к продольному силовому набору корпуса.
С помощью ручных пневмодрелей сверлят в деталях шпан-
гоута отверстия под крепеж и крепят детали между собой. Для
клепки используют пневматический ручной пресс типа ПГКП-6.
Для удаления из полости собранного шпангоута стружки и
других загрязнений ее продувают сухим сжатым воздухом.
13.	Контролируют геометрические параметры собранного кор-
пуса (см. гл. 12).
14.	С помощью мостового подъемного крана корпус выни-
мают из сборочного стапеля и устанавливают на цеховые под-
ставки.
Изнутри и снаружи устанавливают на корпус кронштейны,
бобышки, стойки, диафрагмы, стенки и другие элементы конст-
рукции.
Установку на корпус кронштейнов и бобышек для крепления
обтекателей осуществляют по специальному кондуктору. Опре-
деляют массу обтекателей вместе с крепежом и подгоняют их
на корпусе по месту. Отклонения массы обтекателей должны
укладываться в оговоренные в документации пределы, например
—20 кг... +1 кг.
15.	Очищают пылесосом корпус от стружки и других загряз-
нений. Полости шпангоутов продувают сухим сжатым воздухом.
Фланцы герметичного шпангоута закрывают технологическими
заглушками.
16.	Проводят визуальный контроль корпуса на отсутствие ме-
ханических повреждений и загрязнений. Контролируют качест-
во клепки.
17.	Устанавливают корпус мостовым краном на специальную
тележку и транспортируют в цех окраски, где осуществляют гер-
метизацию и грунтовку заклепочных швов.
18.	Взвешивают корпус (см. гл. 13). Отклонения массы
должны укладываться в пределы, указанные в документации.
Как уже отмечалось, к сухим отсекам не предъявляются тре-
бования высокой герметичности, но в соответствии со своим на-
значением они должны защищать различные системы, приборы
49
Рис. 2.12. Схема дождевальной установ-
ки:
1 — коллектора: 2 — крышка; 3 — лестни-
ца; 4 — изделие; 5 — подставка; 6 — под-
дон; 7 — слив; 8 — канализационный коло-
дец
и оборудование от атмосфер-
ных воздействий. Поэтому
при изготовлении' сухих от-
секов проводят выборочный
контроль их влагонепрони-
цаемое™. С этрй целью одно
изделие из нескольких (на-
пример из пяти) проходит
специальное Испытание. Суть
его заключается в следую-
щем. /
На шпангоуты № 1а и
№ 4а корпуса (см. рис. 2.6)
устанавливают технологиче-
кие заглушки и заклеивают
липкой лентой из водоне-
проницаемого материала
свободные отверстия в об-
шивке (отверстия для про-
кладки кабельных стволов,
выхода разъемов, отверстия
для крепления бортовой кабельной сети, приборов и др.).
Испытания проводят при температуре окружающего воздуха
20±10°С методом искусственного дождевания на специальном
стенде (рис. 2.12). Испытываемый корпус устанавливается на
подставку 5 стенда, и его наружная поверхность подвергается
равномерному поливу питьевой водой через регулируемые по вы-
соте коллекторы 1, имеющие угол охвата 120°. Полив длится
20 мин, интенсивность дождевания 14...20 л/с. Стекающая по
внешней поверхности корпуса рода собирается в поддон 6 и че-
рез сливную трубу уходит в канализационный колодец 8.
После дождевания проводят визуальный осмотр внутренней
поверхности корпуса с целью выявления мест недостаточной гер-
метичности. В местах, недоступных для осмотра, наличие течи
проверяют с помощью газетной бумаги, которую прижимают
к обшивке рукой, а затем смотрят, промокла она или нет. Сог-
ласно техническим условиям просачивание воды во внутреннюю
полость корпуса не допускается, допускается лишь наличие кон-
денсата.
По результатам испытания составляют акт с указанием ре-
зультатов испытания, выводов по ним и принятых решений. Пос-
ле окончания испытаний корпус извлекают из стенда для дож-
девания и сушат, обдувая воздухом под высоким давлением при
температуре цеха.
Кроме рассмотренного способа испытания на влагопроница-
емость могут проводиться на открытой площадке методом об-
лива распыленной струей воды из брандспойтов. При этом струя
50
направляется вверх под углом 60... 80° к горизонту с расстоя-
ния в 15 м от испытываемого объекта. Общий расход воды через
все брандспойты в этом случае должен быть тот же самый, т. е.
14.„20 л/с.
В отдельных случаях, оговоренных в документации, допуска-
ется проводить дождевание посекционно. Для этого последова-
тельно поливают водой участки внешней поверхности отсека ох-
ватом в 120° по периметру. Расход воды уменьшается соответ-
ственно до 4... 7 л/с, а суммарное время полива увеличивается
пропорционально разбиению поверхности отсека на участки.
2.3.	СБОРКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ОТСЕКА
ПАНЕЛИРОВАННОИ КОНСТРУКЦИИ
Технологический процесс сборки отсека панелирован-
ной конструкции по объему работ и их характеру зйачительно от-
личается от процесса сборки непанелированной конструкции.
В этом случае процесс сборки заключается в установке собира-
емых узлов и панелей в требуемое положение относительно друг
друга и в соединении их между собой в местах стыков.
Рассмотрим технологический процес сборки клепаного ме-
таллического отсека (рис. 2.13), выполненного по панелирован-
ной схеме, подобной изображенной на рис. 2.4.
Конструктивно-технологические особенности отсека. Отсек
Рис. 2.13. Конструкция
клепаного металлическо-
го отсека цилиндричес-
кой формы:
1, 8 — торцевые шпангоу-
ты (№ 1, Кв 6); 2, 5, 6,
7 — промежуточные шпан-
гоуты; 3 — обшивка; 4 —
стрингер; 9 — фитинги
61
Рис. 2.14. Торцевые шпангоуты отсека:
а — шпангоут № Г, б — шпангоут № 6
имеет цилиндрическую форму и состоит из обшивки 3, шести
шпангоутов 1, 2, 5, 6, 7, 8, 80 стрингеров 4, а также различного
рода датчиков, профилей, крышек люков, обтекателей, рамы и
замков.
Торцевые шпангоуты 1 и 8 являются стыковочными и имеют
конструкцию, аналогичную изображенной на рис. 2.14. Проме-
жуточные шпангоуты 2, 5, 6, 7 выполнены сборными из профи-
лей уголков и накладок.
Конструктивные элементы отсека изготовлены из алюминие-
вых сплавов: шпангоуты — из Д16Т; профили, стрингеры — из
В95Т-1; фитинги — из АК6Т1, крышки — из АМгбМ; обшивка —
J’hc. 2.15. Развертка элементов обшивки сухого отсека:
1... Н — отверстия в обшивке; I, II III. /V —плоскости стабилизации отека
52
1
Рис. 2.16. Стапель для сборки сухого отсека:
1 — верхняя плита; 2 — колонна; 3 — нижняя плита
из В95. Обшивка состоит из 12 частей, каждая из которых име-
ет переменную толщину от 1,5 мм до 2,5 мм, полученную хими-
ческим фрезерованием. Развертка частей обшивки представлена
на рис. 2.15.
Соединение элементов отсека осуществляется болтами
0 3 мм; 04 мм; 0 6 мм; 0 8 мм из стали марки ЗОХГСА и за-
клепками 0 2,6 мм, 0 3 мм; 0 4 мм и 0 5 мм из алюминиево-
го сплава.
Условия поставки деталей на сборку. Элементы обшивки по-
ступают на сборку отторцованными под углом 90° и имеют при-
пуск 2 мм по ширине с одной стороны и по вырезам под лючки.
Отверстия 1... 14 припуска не имеют.
Торцевой шпангоут № 1 (см. рис. 2.14, а) имеет припускЗмм
под последующую торцовку.
Схема сборки. Сборку отсека производят в сборочном стапе-
ле (рис. 2.16) в соответствии со схемой, приведенной на рис.
2.17.
На практике технологический процесс сборки оформляется в
виде специальных карт. Пример такого оформления последова-
тельности сборки приведен ниже в виде укрупненного техноло-
гического процесса сборки цилиндрического отсека (табл. 2.2).
53
£ Укрупненный технологический процесс сборки цилиндрического отсека
Таблица 2.2
7
8
9
10
точные шпангоуты № 2 ... 5, сверлить
отверстия в стрингерах и крепить
шпангоуты к стрингерам с помощью
накладок технологическими болтами
Установить окантовки, крышки, об-
текатели, сверлить отверстия под
крепеж и крепить их технологиче-
скими болтами. Установить фланцы
Стапель для сборки
технологические болты,
технологические гайки,
технологические шайбы,
отвертка
Пневмодрель СМ21-
140, сверло, зенкер, тех-
нологические болты, тех-
нологические гайки, тех-
нологические шайбы,
ключ гаечный, отвертка
Сверлить в местах соединений по
НО и по разметке отверстия под за-
клепки и зенкеровать отверстия под
болты
Снять технологические болты, вы-
нуть детали из стапеля. Очистить
детали и стапель от стружки и дру-
гих загрязнений
Установить очищенные от загряз-
нений детали в стапель и крепить их
фиксаторами стапеля и технологи-
ческими болтами
Вынуть из стапеля и клепать на
прессе собранные на технологические
болты обшивки со стрингерами. Ус-
тановить клепаные панели в сбороч-
ный стапель
То же
Отвертка, ключ гаеч-
ный, пылесос, шпатель
Пневматический пресс
для клепки КП-204М
Ключ гаечный,
логические болты,
логические гайки,
логические шайбы
Заклепки
техно-
техно-
техно-
м
ПО ПОР.
Содержание технологическое операции
Эскиз
11	Клепать в стапеле заклепки креп-
ления деталей, установить болты, за-
клепки, крышки
12	Вынуть отсек из стапеля и транс-
портировать в цех механической об-
работки для торцевания стыковочных
шпангоутов. Крышки лючков отпра-
вить на приклейку уплотнительных
прокладок
13	Установить и крепить отсек на сто-
ле фрезерного станка. Фрезеровать *
торцевой шпангоут 1 (см. рис. 2.13).
Очистить отсек от стружки и за-
грязнений
* Для обеспечения параллельности
торцевые шпангоутов отсека доста-
точно провести механическую обра-
ботку одного из них, так как плос-
кость второго торцевого шпангоута
при этом является установочной ба-
зой.
В ряде случаев торцуют оба шпан-
гоута отсека, что может объяснять-
ся различными соображениями. На-
пример, это можно делать с целью
увеличения жесткости изделия в це-
лом, так как при обработке обоих
торцевых шпангоутов отсека полу-
Оснастка
Стапель для сборки
Кран-балка (Q =
50 кН), тележка
Фрезерный станок
Продолжение табл. 2.2
Инструмент
Пневматический моло-
ток 57КМП-6, поддерж-
ка, отвертка, ключ гаеч-
ный переносной, гидрав-
лический пресс ПГКП-6,
пресс-винтоверт
Фреза, пылесос
14
15
16
17
18
19
чают высокую плоскостность их сты-
ковых поверхностей, а значит, и
стык будет более плотным.
Снять отсек со стола фрезерного
станка и транспортировать на учас-
ток сборки
Установить отсек в сборочный ста-
пель. Произвести разделку стыковых
отверстий в стыковочных шпангоу-
тах 1 и 8 (см. рис. 2.13). Нанести
реперные точки. Провести замер гео-
метрических параметров
Сверлить отверстия по разметке,
шаблонам, кондукторном плитам и
установить элементы для крепления
оборудования. Очистить отсек и ста-
пель от стружки и загрязнений
Вынуть отсек из стапеля и транс-
портировать в цех окраски для гер-
метизации и грунтовки заклепочных
швов, окраски изделия
Провести герметизацию и грунтов-
ку заклепочных швов. Окрасить от-
сек
Подготовить отсек к дождеванию.
Провести испытание дождеванием
(см. рис. 2.12)
20
Произвести взвешивание отсека
СП
Кран-балка (Q =
= 50 кН), транспортная
тележка
Стапель для сборки
Пневмодрель СМ41-12,
комплект инструмента
для разделки отверстий,
комплект калибров
То же	Пневмодрель СМ21-140, сверло, отвертка, винты, шаблоны, пылесос
Кран-балка (Q = = 50 кН), транспортная тележка	—
—	Герметик У-30мэс-5, краска, кисть
Стенд для дождевания	Пылесос
Весы, транспортная
тележка, кран-балка
(Q = 50 кН)
, ♦ -	1
Шпангоут Na2 | Профили |	| Шпангоут №3 | Профили
	
*| Уголки |	| Уголки
	
-*| Таврики |	| Таврики
	
L*| Профили |	[ Профили
	
р»| Крышка р*>	*| Обтекатель
	
*] Профили |	| Обтекатель
	
Уголки |	| Профиль
	
Г»-|	Рама	р*>	•*| Обтекатель
	
«*| Уголки |	Обтекатель
	
Рама	|	Ушко
Отсек	I __1			 	1		
	\Шпангоут №р р^
	
	| Профили р*»
	| Уголки р*-
	
	| ТаВрики р*-
	
.и	| Профили p»J
| Профили p*»
| Шпангоут №5 p«-
| Про/рили р»
Рис. 2.17. Схема сборки отсека
2.4.	ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ ОТСЕКОВ
ПО МЕЖАГРЕГАТНЫМ СТЫКАМ
При сборке КА одной из важных является задача
обеспечения взаимозаменяемости по межагрегатным стыкам. Ре-
шение ее позволяет значительно сократить трудоемкость и дли-
тельность цикла работ по стыковке отсеков при общей сборке
изделия и в условиях его эксплуатации.
Точность получения требуемых обводов и точность сборки КА
имеет существенное значение, так как влияет на его аэродина-
мические характеристики и управляемость. Практически на всех
КА сухие отсеки соединяются с другими агрегатами изделия с
помощью прямого фланцевого стыка. Такая конструкция стыка
является наиболее технологичной, так как требуется минималь-
ное количество оснастки при изготовлении агрегата и упроща-
ется замена агрегата в случае такой необходимости.
Основными параметрами фланцевого конструктивно-эксплу-
атационного стыка (рис. 2.18) являются положение привалочной
плоскости в пространстве (угол ф), характер посадки болтового
соединения по стыковым отверстиям, точность совпадения конту-
ров в плоскости разъема (ступенька ±т).
Неперпендикулярность плоскости стыка оси изделия и за-
крутка (поворот теоретических осей одного отсека относитель-
но другого) при соединении агрегатов по фланцевым стыкам
оказывают существенное влияние на нивелировочные данные КА
в целом. Угловое смещение (закрутка) одного отсека относи-
тельно другого возможно как за счет зазоров в болтовом соеди-
нении, так и за счет взаимного поворота системы ОСБ после их
разделки при неправильной взаимной установке кондукторной
плиты и отсека в разделочном стенде.
Увязку размеров агрегатов по фланцевому стыку после вы-
полнения соединения характеризуют следующие параметры:
Рис. 2.18. Основные геометрические параметры стыка:
Д, В — стыкуемые отсеки; “Фх.»	—углы привалочных плЬскостей, стыков; LB —
расстояние между стыковыми отверстиями; D^t Dв — диаметры собираемых объектов;
т — ступенька несовпадения контуров в плоскости разъема
59
^abW = Da — Db-,
Vab (ф) ==Фа —
Vab(^) =La~Lb.
Величины погрешностей взаимной увязки Аав(/п), Аав(Ф) и
Длв(£) должны находиться в пределах допусков, указанных в
технических условиях на стыковку агрегатов.
Для фланцевых стыков отверстия под стыковые болты вы-
полняются на 0J2...0,5 мм больше, чем диаметр болта или шпиль-
ки. Допуск на ступеньку т колеблется от ±0,5 мм до ±2 мм в
зависимости от назначения КА и места расположения стыка.
Стыковые фланцевые узлы могут быть монолитными и сбор-
ными (рис. 2.19). Монолитные конструкции стыковых узлов
(шпангоутов) более технологичны и просты с точки зрения обес-
печения взаимозаменяемости. Сборные конструкции стыковых
узлов менее жестки и более трудоемки в изготовлении.
Базовыми поверхностями фланцевых стыков являются отвер-
стия под стыковые болты, выточка (ступенька) на фланце, а
а также торец фланца. Положение базовых поверхностей флан-
цевых стыков не регулируется. Это требует применения высоко-
точной технологической оснастки и разделочного оборудования
для обеспечения взаимозаменяемости соединяемых агрегатов при
обработке базовых поверхностей. По возможности подхода к
стыковым болтам различают внутренний и внешний стыки.
В производстве КА широкое распространение получил метод
обеспечения взаимозаменяемости агрегатов по разъемам и сты-
кам с помощью разделочных стендов. В основу метода положен
принцип компенсации. В связи со сложностью формы агрегатов
КА, их многодетальностью, малой жесткостью и значительными
габаритными размерами чрезвычайно сложно обеспечить необ-
ходимую точность геометрических параметров стыковых узлов
в процессе изготовления их элементов. Реализуя метод «дора-
ботка замыкающего звена», с помощью разделочных стендов
удается получить сборочный размер не суммированием разме-
ров входящих в узел деталей, а копированием его с приспособ-
ления. Таким образом, сложная многозвенная технологическая
цепь преобразуется правилом компенсации в кратчайшую опе-
рационную цепь.
Суть метода применительно к фланцевым стыкам заключа-
ется в следующем. Поступающие на сборку стыковые шпангоуты
имеют меньший диаметр отверстий под стыковые болты и тех-
нологический припуск по плоскости стыка. После общей сборки
агрегата в стапеле производится механическая обработка его
стыкового узла плоскости стыка и зенкерование отверстий под
ОСБ.
60
Монолитный.
Внутренний
Внешний
Рис. 2.19. Конструктивно-технологическая характеристика фланцевых сты-
ков:
а — конструктивное исполнение стыков; б — базовые поверхности; в — положение базо-
вых поверхностей; г — подход к стыковым болтам
Контрольные вопросы
1.	Как определить погрешность взаимной увязки фланцевых стыков?
2.	Зачем нужна разделка стыков?
3.	Какие методы сборки используются при изготовлении негерметичных
отсеков? В каких случаях целесообразно использовать сборку по КФО?
4.	Сравните процесс сборки отсеков панелированной и непанелирован-
ной конструкции.
ГЛ ABA 3
СБОРКА БАКОВ
3.1.	КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПЛИВНЫХ БАКОВ
t
Топливные баки современных КА являются основны-
ми агрегатами изделий, предназначенными для размещения топ-
лива жидкостных двигателей и его подачи в камеру сгорания.
Кроме того, силовые корпуса топливных баков могут выполнять
несущую функцию — воспринимать нагрузки от выше располо-
женных элементов КА. Специальные системы вытеснения топли-
ва в условиях невесомости существенно усложняют конструкцию
баков и технологию изготовления.
В качестве систем вытеснения топлива наиболее часто при-
меняются мягкие вытеснители из специальных неметаллических
материалов (в основном для сферических и цилиндрических ба-
ков), гибкие металлические диафрагмы переменной жесткости
(для баков сферической формы) и вытеснители-сильфоны (для
цилиндрических баков).
Особенности эксплуатации баков накладывают следующие
требования, которые необходимо учитывать при конструирова-
нии баков и разработке технологических процессов изготовле-
ния.
1.	Выбор марки материала с учетом степени агрессивности
топлива по отношению к материалу. Обычно для изготовления
баков применяют алюминиевые сплавы типа АМгб и коррозион-
но-стойкие сплавы типа 1Х18Н10Т. Реже используются титано-
вые сплавы типа ОТ4. Все эти материалы обладают высокой
коррозионной стойкостью и не требуют специальной защиты
внутренних поверхностей.
2.	Высокая герметичность баков при использовании сварных
соединений.
3.	Высокая чистота внутренних полостей баков не хуже
5... 7 классов по ГОСТу, гарантирующая отсутствие загрязне-
ний.
4.	Высокая точность геометрических параметров баков.
5.	Максимально возможное применение автоматических и ме-
ханических способов сварки. Для этого соединения в конструк-
ции должны быть прямолинейными или с постоянным радиусом
кривизны,
62
Рис. 3.1. Схема технологического процесса изготовления, контроля и ис-
правления дефектов на сварных герметичных изделиях
63
6.	Простота сборки и подгонки кромок сопрягаемых деталей
под сварку.
7.	Доступность сварных соединений для выполнения сварки
и для осуществления контроля.
8.	Недопустимость в конструкциях баков перекрывающихся
сварных швов и перекрытия стыковых сварных швов нахлесточ-
ными соединениями.
9.	Недопустимость большого числа расположенных рядом
сварных швов из-за возникновения значительных короблений.
10.	Возможность приварки кронштейнов к элементам бака
до сварки замыкающего шва. В этом случае обеспечивается дву-
сторонний подход при сварке и правке.
11.	Возможность установки и снятия технологического кольца
или выполнение замыкающего сварного стыка на баках на ос-
тающейся подкладке.
12.	Отсутствие в полости бака глухих «карманов», щелей,
«пазух», затрудняющих очистку бака.
13.	Наличие штуцеров с отверстиями достаточного диаметра
для осуществления промывки полостей.
14.	Применение соединений встык. Они обеспечивают наи-
большую прочность сварных соединений и повышают коррози-
онную стойкость изделия.
Выявление и исправление дефектов по сварным швам и по
основному материалу в процессе изготовления и испытания ба-
ков выполняется в соответствии с технологическим процессом,
представленным на рис. 3.1.
После подварок мест течений, выявленных при испытаниях
на герметичность, испытания на прочность допускается не про-
водить (направление по стрелке б), если подварки были незначи-
тельными. После первого виброиспытания необходимо произво-
дить сплошной рентгеноконтроль всех сварных швов, подвер-
гавшихся ранее рентгеноконтролю. После последующих вибро-
испытаний допускается контролировать только места подварок,
выполненных после предыдущих виброиспытаний.
Размеры, форма и конструкция топливных баков определя-
ются компоновкой ЛА, условиями полета, топливоподающей сис-
темой двигательной установки.
Ниже рассматриваются основные типы топливных баков.
Сферический бак с мягким вытеснителем (рис. 3.2). Бак состоит из двух
полусфер / и 8, изготовленных штамповкой-вытяжкой из листового материа-
ла. В полусферы ввариваются фланцы (горловины) 3 и 11 и кронштейны 7,
изготовленные механической обработкой и штамповкой.
Полусферы соединены друг с другом сваркой. Внутри бака точечной
электросваркой приварены желобы 6 и 2, изготовляемые штамповкой из лис-
тового материала, которые обеспечивают направленное равномерное вытес-
нение топлива из бака.
Вытеснительный пакет 9, соединенный со штангой герметичной задел-
кой, вставляется в бак и крепится посредством фланцевого соединения. Вы-
64
Рис. 3.2. Сферический бак с мягким вытеснителем:
1.8 — полусферы; 2, 6, 12 — желобы; 3, 11 — фланцы; 4. 10 — шайбы; 5 — шпилька; 7 —
кронштейн; 9 — вытеснительный пакет
теснение топлива из бака происходит при увеличении объема пакета при
подаче внутрь его газа. Работоспособность вытеснителя обеспечивается пра-
вильным выбором материала и отработкой технологии его изготовления, а
также установкой пакетов на заключительных этапах сборки двигательной
установки.
В случае сварки замыкающего шва на технологическом кольце (вариант
№ 2, рис. 3.1) должна быть обеспечена возможность подхода для его раз-
борки через отверстие фланца. Для баков 0 700 мм диаметр отверстия дол-
жен быть не менее 150 мм и увеличиваться с увеличением диаметра бака.
Сферический бак с жесткой вытеснительной диафрагмой (рис 3.3). Бак
состоит из двух полусфер 5 и 8 и гибкой диафрагмы 2, выполненных штам-
повкой-вытяжкой из листового материала. Гибкая диафрагма «выворачива-
ется» в положения I—II, III—III, IV—IV, V—V при подаче давления в по-
лость Б.
Направленное перемещение диафрагмы обеспечивается благодаря ее пе-
ременной толщине, которая достигается раскаткой после штамповки на то-
карно-давильном станке. В полусферы ввариваются заправочные штуцеры 1,
выполненные точением или фрезерованием из штамповок или поковок.
Полусферы бака и диафрагма соединяются между собой сваркой через
проставку 3. К баку приварены кронштейны 7, через которые бак соединя-
ется с другими агрегатами изделий.
Наибольшие технологические трудности в процессе изготовления баков
этого типа представляет получение диафрагмы переменной толщины. В ка-
3—569	65
1
Рис. 3.3. Сферический бак с жесткой вытеснительной диафрагмой:
Л, Я — полости бака: И— V— положения диафрагмы; / — штуцер; 2 — диафрагма;
3 — проставка; 4 — кольцо опорное; 5, 8 — полусферы; 6, 7 — кронштейны
честве материала диафрагмы используют алюминиевые сплавы типа АДО
или АМц.
При испытании баков на прочность и герметичность должны быть пре-
дусмотрены дополнительные меры, исключающие перемещение диафрагмы от
исходного положения. В этом случае может применяться контроль положе-
ния диафрагмы по рентгенопленке. Необходимо также учитывать невозмож-
ность ремонта сварного шва диафрагмы со шпангоутом после сварки полу-
сфер.
Цилиндрический бак с сильфонным вытеснителем (рис. 3.4). Бак пред-
ставляет собой цилиндрическую емкость, состоящую из листовой обечайки
7, сваренной по продольному стыку, двух сферических или эллипсных днищ
2, полученных путем штамповки-вытяжки из листового материала и после-
дующей сварки со шпангоутами 3 и 11. В качестве вытеснителя в цилинд-
рических баках наиболее часто применяется сильфон 10, полученный обжа-
тием цилиндрической заготовки или путем сварки отдельных штампованных
элементов между собой. С одной стороны сильфона приварено днище -6, с
другой стороны сильфон приварен к шпангоуту бака. Для вытеснения топ-
лива сжимают сильфон путем подачи газа в полость А бака.
Для этого типа баков трудно изготовить сильфонный вытеснитель 5 и
обеспечить чистоту внутренних полостей бака и сильфонного вытеснителя.
Так, при сварке сильфонов из нержавеющей стали толщиной 0,2 мм смеше-
ние кромок не должно превышать 0,02 мм, что с учетом различного пружи-
66
пения колец в процессе их вырубки из нагартованной ленты технологиче-
ски обеспечить достаточно сложно. Поэтому необходимо применять преци-
зионную штамповую и сборочно-сварочную оснастки.
Баки с разделительной перегородкой (рис. 3.5). При использовании двух-
компонентного самовоспламеняющегося топлива, если по условиям компо-
новки невозможно поместить окислитель и горючее в различные баки, при-
меняются баки с разделительной перегородкой из триметалла, получаемого
прокаткой на заводе-изготовителе материала. Промежуточный слой из чис-
того алюминия существенно повышает герметичность листа из сплава АМгб.
Торовый бак без вытеснительной системы (рис. 3.6). Из-за особенностей
компоновки изделий нередко применяются баки в виде тора. Такой бак со-
стоит обычно из двух полуторов 1 и 2, полученных путем штамповки-вы-
тяжки из листового материала. Полуторы соединены между собой сваркой.
Внутри полуторов по периметру установлены перегородки 5, предназна-
ченные гасить колебательные движения топлива во время полета. К ниж-
нему днищу приварены также фрезерованные кронштейны 8 для крепления
бака к другим агрегатам системы.
Обеспечить вытеснение толдива из торовой конструкции при помощи
рассмотренных выше схем осуществить трудно, поэтому подача топлива в
таких баках осуществляется с помощью специальных устройств. Для этой
цели в одной из половинок бака предусмотрены заборник 6, представляю-
щий собой штампованный желоб, привариваемый к полутору, и стаканы,
через которые топливо поступает из бака в заборник.
Изготовление торовых баков осложняют следующие при-
чины:
1.	Сложность процесса штамповки полуторов (за девять пе-
реходов), приводящая к большим затратам на изготовление
штамповой оснастки, длительному циклу и большой трудоемкости
процесса штамповки.
Рис. 3.4. Цилиндрический бак с сильфон-
ным вытеснителем:
А, Б — полости бака; / — штуцер; 2 — дно;
// — шпангоуты; 4 — направляющая; 5 —
корпус вытеснителя; 6 — дно вытеснителя; 7,
р —обечайки; в —проставка; /0 —сильфон
3*
67
2.	Трудности обеспечения качественной подготовки полуторов
одновременно по большому и малому диаметрам при их сборке
между собой и с цилиндрическими проставками.
3.	Необходимость применения более сложной и трудоемкой
в изготовлении оснастки для сварки по сравнению с баками дру-
гих типов.
Примером может служить операция сварки врезных фланцев
или горловины с полутором, при выполнении которой прихо-
дится отказываться от классической схемы процесса механизи-
рованной сварки, основанной на вращении свариваемого изделия
с помощью манипулятора. Для выполнения этой операции раз-
работаны специальные автоматы серии АСФ-270, АСФ-550, поз-
воляющие вваривать врезные детали диаметром 60... 700 мм,
толщиной 1... 6 мм при неподвижном изделии. Перед началом
сварки центр врезного фланца или штуцера совмещается с цент-
ром вращающейся сварочной головки, горелка которой выстав-
Рис. 3.5. Бак с разделительным днищем из триметалла:
в9дйафПр°аЛУСФеРЬ1' 2'	7 — штуцеры; 3 — шпангоут; 5 — опора; { — трубопровод;
68
Рис. 3.6. Торовый бак без вытеснительной системы:
/ — днище нижнее; 2 — днище верхнее; 3 — штуцер; 4 — разделительная перегородка;
5 — перегородки; б —заборник; 7 — стык с трубопроводом двигательной установки; 8 —
кронштейн
лена по диаметру свариваемых элементов. При сварке стыка
сварочная головка автомата вращается' вокруг неподвижного
фланца и перемещается по вертикали в соответствии с конфигу-
. рацией поверхности полутора.
4.	Сложность обеспечения требований по чистоте внутрен-
них полостей из-за большого числа перфорированных перегоро-
док, приваренных к внутренней поверхности полуторов, затруд-
няющих удаление механических частиц (пыль, стружка, выплав-
ки при сварке и др.) в процессе промывки баков.
3.2.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ БАКОВ
Ниже приведены примеры схем типовых технологиче-
ских процессов сборки сферического и торового баков с необходи-
мыми пояснениями.
Схема технологического процесса сборки сферического бака
(рис. 3.7). При сборке сферического бака выполняются следу-
ющие операции.
69
Рис. 3.7. Эскиз сферического бака:
1 — желоб; г — штуцер; 3 — горловина; 4, 7 — полусферы; 5 — кронштейн; S — кнопка;
В — штуцер заправочный
1.	Разметка положения осей горловины штуцера на полусфе-
ре. Нанесение на полусфере рисок осей плоскости стабилизации.
Риски осей горловины и штуцера наносят кернением в при-
способлении (рис. 3.8, а).
2.	Расточка отверстия под горловину 3 и штуцер 2 (рис.
3.8, б), для чего полусферу 4 устанавливают в приспособлении
на универсальный поворотный стол 5.
3.	Подготовка под сварку полусферы 4, штуцера 2 и горло-
вины 3.
Полусферу устанавливают на подставку. Зачищают кромки,
удаляют стружку и пыль, обезжиривают зону сварки.
4.	Сборка полусферы, горловины и штуцера в приспособле-
ние. 3.8. Операционные эскизы:
^-разметка положения осей; мм—расточка: / — расточной станок; 2 —штуцер; 5 —
“Горловина; 4 — полусфера; 5 — поворотный стол; (FV сварка штуцера н горловины: / —
манипулятор МАС-1; 2 — приспособление; 3 — полусфера; 4 — штуцер; 5 — горловина;
6 — сварочный аппарат АРК-2; прихватка кронштейна: / — фиксатор; 2 —штуцер;
3 — горловина; 4 — полусфера;	кронштейн; 6 — приспособление; торцовка полу-
сферы: /—токарный станок; 2 — приспособление; 3 — горловина; 4 — полусфера; (Fj-
промывка: / — хладон от системы подачи; 2 — приспособление; 3 — установка для про-
мывки полусфер; 4 — полусфера; сварка замыкающего шва; / — приспособление;
2 — технологическое разжимное коЛьцо; 3 — электрод сварочной головки; ^—сваривае-
мые полусферы:установка бака на подставку: / — бак; 2 — подставка; (и)- промыв-
ка бака: /— форсунка; 2 —бак; 3 — подставка; 4 — хладон от системы подади: (Ю—
разделка отверстий в горловине: / — кондуктор; 2 — сверло; 3 — горловина; про-
мывка бака: / — рама стенда; 2 — бак; 3 — моющая жидкость; 4 — механизм колебания
бака
70
u
нии. Установка приспособления на манипулятор МАС-1 и свар-
ка горловины и штуцера с полусферой (рис. 3.8, в).
Манипулятор обеспечивает установку изделия (полусферы)
под любым углом в пространстве и вращение его в процессе
сборки кольцевых швов. Для базирования приспособления в
центре платформы манипулятора имеется калиброванное от-
верстие. Крепление приспособления на манипуляторе осущест-
вляют с помощью болтов, которое устанавливают в Т-образные
радиальные п?зы платформы манипулятора.
Сварочную головку устанавливают на каретке АРК-2 и под-
водят к месту сварки за счет вертикального перемещения тра-
версы и горизонтального движения каретки.
Сварка аргонодуговая импульсная. >- Источник питания
ТИР-300ДМ1.
5.	Зачистка сварных швов металлической щеткой, правка по-
лусферы.
Контроль обводов по шаблону. Полусферу устанавливают на
оправку.
6.	Рентгеноконтроль сварных швов.
Полусферу устанавливают на подставку. Установка для рент-
геноконтроля марки РУП-400-5.
7.	Подготовка под сварку полусферы 4, кронштейна 5 (рис.
3.8, г) и кнопки 6 крепления желоба 1 (см. рис. 3.7). Установ-
ка полусферы 4 в приспособление 6 по осям, фиксация положе-
ния штуцера 2 фиксатором 1 (рис. 3.8, г). Установка по фикса-
тору и прихватка кронштейна 5. Разметка положения кнопок
по шаблону с базой от рисок осей полусферы.
Прихватка ручной горелкой. Источник питания ТИР-300ДМ1.
8.	Сварка кронштейна с полусферой ручной аргонодуговой
сваркой.
Сварка кнопок с полусферой ударно-конденсаторной свар-
кой. Источник питания ТИР-300ДМ1.
9.	Правка полусферы. Зачистка сварного шва.
10.	Рентгеноконтроль сварных швов.
11.	Торцовка полусферы до размера Н= (350±0,5) мм (рис.
3.8, д).
Торцовку выполняют на токарном станке 1 мод. 165.
12.	Обезжиривание и промывка полусферы фреоном (хладо-
ном) (рис. 3.8, е). Используют установку для механизированной
промывки с комплектом форсунок.
13.	Вакуумная сушка.
Примечание. Изготовление полусферы 7 (см. рис. 3.7) аналогично
изготовлению полусферы 4 (пункты 1... 13).
14.	Сборка полусфер 4 и 7 на технологическом разжимном
кольце. При сборке обеспечивают совпадение рисок ho осям по-
лусфер. Установка полусфер в приспособление для автоматиче-
ской сварки.	,
72
Рис. 3.9. Нижнее днище то-
рового бака
при-
зна-
(см.
15.	Сварка замыкающего шва
бака (рис. 3.8, ж).
16.	Установка бака на подставку
(рис. 3.8, з). Зачистка усиления
сварного шва снаружи и изнутри.
Разборка и выемка через отверстие
в штуцере технологического кольца.
17.	Рентгеноконтроль’ сварного
шва.	>
18.	Нанесение с помощью
способления на бак реперных
ков. Установка желобов.
19.	Опрессовка бака.
20.	Тарировка бака
разд. 3.3).
21.	Обезжиривание и промывка
бака (рис. 3.8, и).
22.	Сушка бака в вакуумной ка-
мере.
23.	Испытания бака на герметич-
ность методом щупа.
24.	Механическая обработка гор-
ловины.
Схема обработки сходна с пред-
ставленной на рис. 3.8, д.
25.	Разделка отверстий в горло-
вине 3 по кондуктору 1 (рис. 3.8, к).
26.	Испытание бака на проч-
ность опрессовкой.
27.	Обезжиривание и промывка
бака (рис. 3.8, л).
Бак 2 крепят на раме 1 стенда.
В него заливают моющую жидкость
3. Баку сообщают колебательные
движения вокруг двух взаимно перпендикулярных осей с период
дическим перевертыванием бака.
28.	Вакуумная сушка.
29.	Испытание бака на герметичность в вакуумной камере.
30.	Виброиспытания.
31.	Установка на бак технологических заглушек. Пломбиров-
ка заглушек.
32.	Определение массы бака. Определение положения цент-
ра масс.
Схема технологического процесса сборки торового бака (см.
Рис. 3.6). Процесс сборки торового бака состоит из этапов.
• Сборка нижнего днища (рис. 3.9).
1.	Торцовка кромок полутора днища с оставлением техно-
73
74
логического припуска около
10 мм по торцам (рис. 3.10, а).
Обработку ведут на токарно-
карусельном станке мод. 1550.
Днище 4 крепят в приспособ-
лении 2, которое устанавлива-
ют на планшайбе 1 станка.
2.	Фрезерование окон в по-
луторе 4 по копиру 2 на ради-
ально-сверлильном станке мод.
2Н53 (рис. 3.19, б).
3.	Отбортовка кромок окон
3 в полуторе 1 (рис. 3.10, в).
Обработку ведут в штампе на
Рис. 3.11. Эскиз торового бака
специальной гидравлической установке 2.
4. Установка с помощью приспособления и прихватка арго-
нодуговой ручной сваркой профилей крепления перегородки по-
лутора. Источник питания ТЙР-300ДМ1.
5.	Контактная точечная электросварка профилей с полуто-
ром.
6.	Установка штуцеров и кронштейнов на полутор по фикса-
торам стапеля, прихватка ручной аргонодуговой сваркой (рис.
3.10,г).
7.	Сварка штуцера с полутором аргонодуговой импульсной
сваркой автоматической поворотной головкой.
8.	Сварка кронштейнов с полутором точечной электросвар-
кой (рис. 3.10, д).
9.	Рентгеноконтроль сварных швов полутора 2. Проверяют
отсутствие внутренних дефектов (пор, включений, трещин) (рис.
3.10, е). Рентгеноустановка 1 марки РУП-150-10.
10.	Торцовка кромок днища с базой от контура полутора
с оставлением по высоте припуска на сварку 1 мм (рис. 3.10, а).
11.	Установка и прихватка ручной аргонодуговой сваркой
подкладных колец 2 к днищу 1 (рис. 3.10, ж).
12.	Приварка подкладных колец к днищу точечной электро-
сваркой (рис. 3.10, г).
13.	Рентгеноконтроль качества сварных точек, связывающих
подкладные кольца с днищем (рис. 3.10, е).
14.	Установка перегородок внутри днища 1, очистка днища
Рис. 3.10. Операционные эскизы:
в — торцовка полутора днища: / — планшайба карусельного станка; 2 — приспособле-
ние; 3 — резец; о — фрезерование окон в полуторе; / — стол станка; 2 —копир: 3 —
Фрезерная головка: 4 —днище; в — отбортовка кромок окон: / — полутор; 2 — пресс;
3 — окна с отбортованными кромками; г —установка штуцера по фиксатору: / — фик-
сатор стапеля; 2 — штуцер; 8 — полутор; д — точечная сварка профилей с полутором;
*— рентгеноконтроль сварных швов полутора: / — рентгеноустановка; 2 — полутор; ж —
прихватка подкладного кольца: /—днище; 2 — подкладные кольца; а —установка пе-
регородок в днище: / — днище; 2 — перегородка
75
9Z
Рис. 3.
а — сварка днищ; 6— рентгеноконтроль сварных швов; в — механическая обработка
привалочных плоскостей: 1 — кронштейн бака; 2 — кондукторная плита; 3 — расточной
резец; 4 — расточная головка; г — разделка отверстий в кронштейнах; / — кронштейн;
2 — кондукторная плита; 3 — расточной резец; 4 — сверлильный патрон; д — разделка
отверстий по кронштейну: / — кронштейн; 2 — кондукторная плита; 3 — сверло; 4 —
кондукторная спецвтулка; е — прокрутка бака
2
от стружки, протирка поверхности салфеткой, смоченной бензи-
ном (рис. 3.10, з).
15.	Определение массы днища с помощью весов РП-ЗШ13М.
Маркировка краской, осмотр на отсутствие механических пов-
реждений.
Сборка верхнего днища (рис. 3.11)
16.	Торцовка кромок полутора днища, оставляя технологиче-
ский припуск около 10 мм по торцам (см. рис. 3.10, а)
17.	Установка и прихватка ручной аргонодуговой сваркой
фланцев внутри полутора.
18.	Контактная точечная электросварка фланцев с полуто-
ром.
19.	Установка штуцеров и кронштейнов на полутор по фикса-
торам стапеля, прихватка аргонодуговой сваркой (см. рис.
3.10, г).
20.	Сварка штуцеров и кронштейнов с полутором ручной ар-
гонодуговой сваркой.
21.	Рентгеноконтроль качества сварных швов и точек днища.
22.	Торцовка кромок днища с базой от контура полутора с
припуском под сварку по высоте 1 мм (рис. 3.10, а).
23.	Очистка днищ от стружки, протирка поверхностей сал-
феткой, смоченной бензином.
24.	Определение массы днища. Маркировка краской. Про-
верка осмотром отсутствия механических повреждений.
Сборка-сварка бака
25.	Сборка днищ 1 и 2 (см. рис. 3.6) между собой в стапеле
77
с базой на лекала стапеля с фиксацией кронштейнов. Прихватка
аргонодуговой сваркой (без присадки).	/
Подгонка и прихватка к днищу 1 заборника с желобами.
26.	Заварка ручной сваркой стыка заборника с/ желобами
с днищем 1.	/
27.	Автоматическая аргонодуговая сварка днищ (рис.
3.12, а). Сварочное приспособление устанавливается на специ-
альный сварочный манипулятор. Сварочную головку размещают
на каретке АРК.	/
28.	Рентгеноконтроль качества сварных швов бака (рис.
3.12,6).	1
29.	Опрессовка бака гидродавлением с контролем герметич-
ности (отсутствие капельных течей).	/
Продувка горячим воздухом до удаления влапи.
30.	Механическая обработка привалочных плоскостей крон-
штейнов 1 бака на расточном станке (рис. 3.12, в, г).
Разделка отверстий в кронштейнах 1 бака по кондуктору 2
(рис. 3.13, д).
31.	Испытание бака на прочность гидродавлением.
Продувка горячим воздухом до удаления влаги.
32.	Испытание бака на герметичность гелиево-воздушной
смесью методом щупа.
33.	Виброиспытание бака с осмотром на отсутствие трещин.
34.	Испытание бака на прочность гидродавлением, продувка
горячим воздухом до удаления влаги.
35.	Испытание бака на герметичность гелиево-воздушной
смесью.
36.	Определение массы бака.
37.	Тарировка бака (см. разд.-З.З).
Подрезка трубы перелива. Жидкая балансировка бака.
38.	Промывка и обезжиривание внутренней полости бака.
Просушка бака горячим воздухом.
39.	Контроль бака на отсутствие посторонних предметов ме-
тодом прокрутки (рис. 3.12, е). Должны отсутствовать посторон-
ние шумы.
40.	Установка матов теплоизоляции на бак.
41.	Определение массы бака с теплоизоляцией. Определение
центра массы бака.
42.	Общий технический осмотр бака на отсутствие повреж-
дений. Маркировка бака.
3.3. ТАРИРОВКА БАКОВ
Цель тарировки — обеспечить строго регламентиро-
ванное количество жидкого содержимого бака при заливке, а
также установить зависимость объема жидкости в баке от ее
уровня.
Рис. 3.13. Контроль уровня топ-
лива по трубе перелива:
/ — труба перелива; 2 — бак
3.13) либо ульт-
датчиком, поме-
ость бака и по-
ал на заправоч-
Отклбнение количества за-
литого к понента от расчет-
ного не олжно превышать
±1,0%.
Контроль высоты уровня
 
при заправке может произво-
 
диться с помощью трубы пе-
релива (ри
развуковым
щенным в п
дающим сиг
ное устройств^ при достижении требуемого уровня /Лор.

Для спроецированного бака определенной конфигурации вза-
имосвязь меж объемом и высотой уровня залитого компонен-
та нетрудно установить расчетным путем. Однако реальный бак
 
вследствие производственных погрешностей формы и размеров
может отличат я от теоретического, и при его тарировке уста-
навливают трубу перелива с припуском по длине, заливают рег-
 
ламентированное количество жидкости, определяют ее уровень
 
и затем подрезает на нужную величину трубу перелива.
Поскольку тачное измерение больших объемов представля-
ет технические Трудности, количество жидкости, заливаемой в
бак при тарировке, определяют массовым способом, а к объему
переводят через величину плотности. Плотность жидкости, вхо-
дящая в формулу для расчета объема, зависит от температуры.
На рис. 3.14 показана схема заполнения бака жидкостью
при проведении тарировки.
Перед тарировкой бака трубу перелива устанавливают в спе-
циальное приспособление и измеряют величину Н от базовой
плоскости, перелива (рис. 3.15). Приспособление позволяет уста-
Рис. 3.14. Схема запол-
нения бака жидкостью
при тарировке:
1 — водомерное стекло; 2 —
бак; 3 — стенд для тари-
ровки бака; 4 — вентили;
5 — технологическая ем-
кость; S — весы; 1 — фильт-
ры; 8 — насос
79
рального бака.	j
Тарировку бака производят в указанной ниж^ последователь-
ности.	|
1.	Расчет полезного объема бака УПол t при ^температуре та-
рировки и эквивалентного ему веса дистиллированной воды G3KB
по формулам (3.1) и (3.2):
К,ол 15.(1+ЗаДО,	(3.1)
где Упол is- — номинальный полезный объем бака при темпера-
туре 15°С (приводится в ТУ на изделие); а — линейный тем-
пературный коэффициент расширения материала бака (указан
в ТУ на изделие); А/ — разность между действительной и стан-
дартной (15°С) температурами жидкости;
^8«В ^ПОЛ<(Рж/
(3.2)
где рж t и рв t — плотность жидкости и воздуха при температуре
тарировки (берутся из таблиц); Ат — масса дистиллированной
воды в водомерном стекле и шлангах (берется из паспорта на
стенд).
2.	Установка бака на стенд для тарировки. Продольная ось
бака должна быть вертикальной (отклонение — не более 5').
3.	Заправка бака дистиллированной водой в количестве
/Иэкв. Соответствующее показание весов 3 под технологической
емкостью (см. рис. 3.15) 2 должны быть:
т2=п11 — такв,	(3.3)
где mi — масса технологической емкости с водой до начала за-
правки бака.
После заправки фиксируют высоту уровня жидкости Hiapt
по водомерному стеклу 1, соответствующую тЭкв-
4.	Дозаправка бака до момента перелива воды через верх-
ний срез трубы с последующим снятием показаний весов под
80
технологической емкостью (т3) и фиксацией высоты уровня жид-
кости поводомерному стеклу — определение уровня перелива
ffnep- \
5.	Определение расчетом высоты трубы перелива со-
ответствующей заправке на УПол t, и величины припуска h по ее
длине при температуре тарировки по формулам (3.4) и (3.5):
\ Hiapt = H-(a + hy,	(3.4)
\	h = Hntp 7/тар<—	(3-5)
где Н — высота трубы по результатам измерения в приспособле-
нии (рис. 3.163; а — высота основания приспособления (по пас-
порту приспособления); h — величина припуска на трубе; АН—
температурная\поправка (берется из таблиц).
6.	Слив воды из бака в технологическую емкость до уровня
Но (рис. 3.16), соответствующего нижней базе измерений, с по-
следующим определением массы технологической емкости пц.
7.	Последовательно, через определенную величину, например
через 10; 15; 20 мм, заправка бака от уровня Но (см. рис. 3.15)
с определением массы, соответствующей каждому уровню:
’//1v-iv = /Уо + Ю мм—/п5;
j^in—ш = ^о+ЗО мм — от6;	(3-6)
//ц—и - Но+45 мм —
7/i_i = Л/о + 65 мм — тй.
Рис. 3.16. Схема определения при-
пуска h:
/ _ уровень трубы перелива перед под-
резкой; 2 — уровень трубы перелива пос-
ле подрезки ва Ятар; 3 — труба перели-
ва; 4 — приспособление * для подрезки
трубы перелива
8.	Заполнение бака до пол-
ного объема под срез верхнего
торца, предварительно заглу-
шив фланец слива жидкости че-
рез трубы перелива. Определе-
ние /Пполн и соответствующей
ему величины Нтах по водомер-
ному стеклу.
Рис. 3.17. Схема тарировки баков
без трубы перелива:
/ — уровень жидкости; 2 — база заме-
ра; 3 — теоретическая вершина бака
81
9.	Полный слив воды из бака.	/
10.	Повторение операций 3... 8.	/
11.	Снятие трубы перелива, подрезка ее на величину h и ус-
тановка на бак.	/
12.	Заправка жидкости до момента перелива через срез тру-
бы, определение контрольных величин т2 и /7тар</ Сравнение
//тар( контрольной и //Тар t- Допустимое отклонение/±0,5 мм.
13.	Определение фактической массы т4 воды,/находящейся
в баке:	/
zn4=mi — /п2 — Дт.	/	(3.7)
14.	Определение фактического объема УполНводы, находя-
щейся в баке:	/
^пол/=/п4/рс	I	(3.8)
15.	Построение тарировочного графика (V), где V —
объем бака по результатам замеров операции 6.1
График используют для изготовления труб с^ива разной дли-
ны, если по условиям полета потребуется изменить количество
заправленного компонента.
Некоторые особенности имеет тарироДка баков, не
имеющих трубы перелива (рис. 3.17)1. Ниже приводит-
ся последовательность операций.
1.	Заправка бака водой в количестве тЭкв по весам, установ-
ленным под технологической емкостью [см. формула (3.3)]. Оп-
ределение по водомерному стеклу Н\, соответствующего /иЭкв.
2.	Дозаправка бака до полного объема Vo- Определение мас-
сы технологической емкости т3. Определение величины Но по во-
домерному стеклу. Определение массы жидкости в баке т4:
tni=mx — т3— Д/п.	(3.9)
3.	Определение величины //тар:
//тар=(//0-//1)-Д//ТаР.	(3.10)
4.	Тарировка верхней части бака по контрольным сечениям
аналогично операции 7 для баков с трубой перелива. Построе-
ние графика //Tap=f(AV).
Контрольные вопросы
1.	В каких случаях применяют автоматические сварочные головки для
вварки фланцев?
2.	Каким образом обеспечивается точное расположение вварных фланцев
относительно конструктивных баз бака?
3.	Как обеспечивается точное расположение приспособления для сварки
кольцевых швов относительно манипулятора МАС?
4.	Зачем применяют импульсную сварку при вварке фланцев?
5.	Почему сушку бака перед испытаниями на герметичность проводят в
вакуумной камере?
6.	Зачем нужна тарировка баков?
7.	Почему при тарировке баков измеряют массу жидкости, а не ее
объем?
ГЛАВА 4
сборка\ферменных КОНСТРУКЦИИ
\ (
4.1.\ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ	'
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ
Ферменные конструкции используются в качестве пе-
реходных отсеков, соединяющих различные ступени (особенно
при горячем разделении), основы (корпуса) теплонагруженного
агрегата (например, посадочного блока), несущей основы для
различных приборов, узлов и конструкций, а также каркасов
антенн или панелей солнечных батарей.
Ферменные конструкции отличаются жесткостью, способ-
ностью воспринимать ударные нагрузки, высокой надеж-
ностью.
Фермы состоят из базовых элементов (кронштейнов, опор
косынок) и стержневых элементов типа труб, швеллеров,
уголков, работающих на растяжение или сжатие. Базовые и
стержневые элементы соединяются, как правило, аргонодуго-
вой сваркой, реже — с помощью болтов.
Традиционными материалами для ферменных конструкций
являются алюминиевые и магниевые сплавы, а в условиях
работы при высоких температурах — титановые сплавы. Для
стержней, работающих на сжатие, особенно при высоких тем-
пературах, перспективно применение бериллия.
Стержни ферм, подсоединенные к бакам с криогенными
компонентами, изготовляют из неметаллических композицион-
ных материалов с металлическими законцовками. Это позво-
ляет устранить тепловые мосты между баками и остальной
конструкцией. Основные затруднения при изготовлении фер-
менных конструкций вызываются значительными деформация-
ями и короблениями, возникающими при сварке.
На рис. 4.1 показана ферменная конструкция из материа-
ла АМгб. Она состоит из труб /, штампованных фитингов 2
с трубчатыми отростками для сварки с трубами 1 и опор 3,
с помощью которых ферма крепится к стыковому шпангоуту.
Схема технологического процесса сборки фермы.
1.	Комплектация деталями согласно спецификации черте-
жа.
2.	Контроль деталей и присадочного материала.
3.	Сверление по кондуктору базовых отверстий в опорах.
83
Рис. 4.1. Ферма:
/ — труба; 2 — фитинг; 3 — опора
Отверстия служат для фиксации опор в сборочном приспособ-
лении. Для сверления отверстий применяют электросверлиль-
ные и пневмосверлильные машины.
4.	Подготовка образцов к сварке. Перед сваркой изделия
производят сварку образцов, идентичных по материалу и
геометрическим параметрам в месте соединения основному из-
делию.
5.	Сварка образцов.
6.	Контроль качества сварки образцов.
Сборка верхнего пояса (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Верхний пояс фермы
84
Рис. 4.3. Схема фиксации фитингов в приспособлении:
1 — фитинг; 2 — прижим; 3 — фиксатор
7.	Зачистка свариваемых поверхностей фитингов на шири-
не 10 ... 15 мм от шва с наружной стороны — стальной щет-
кой, с внутренней стороны и торца — шабером.
8.	Установка фитингов 1 в приспособлении и закрепление
прижимами (рис. 4.3).
9.	Подрезка и припиловка торцов труб верхнего пояса по
месту. Зазор в стыках не более 0,3 ... 0,5 мм. Смещение кро-
мок по высоте — до 0,2 мм. Припуск срезают одновременно с
обоих торцов. Для точной обрезки труб по длине и обработки
кромок под сварку целесообразно применение магнитоабра-
зивной установки типа СФТ2. Заусенцы, образовавшиеся на
торцах труб после резки, зачищают (в зависимости от вели-
чины) напильником или электрическими шлифовальными ма-
шинами.
85
05
О
Таблица 4.1
Типы навесных головок и их технические характеристики
Тип головки	Свариваемые диаметры труб DH, мы		Макси* мальный радиус вращаю* щихся частей Явр. ИМ	Уста* новоч- ная ба* за L', мм	Макси* мелькая ширина вращаю- щихся частей мм	Габаритные раз- меры сварочной головки, мы	Скорость, м/ч		Макси* маль- ный сва- рочный ток, А	Световой зазор б, ыы, не менее	Длина пря- молинейного участка тру- бы, мм, не менее	
	mln	max					сварки	присадоч- 1ОЙ прово- локи			L	L,
ГНС-25	15	25	45,0	25;0	40	88ХЮ7Х345	10... 30	15...90	80	43,0—0,5D„	28,0	18,0
ГНС-45М2	25	45	65,5	51,0	92	107X160X262	4... 8	10... 30	150	68,5—0,5DH	54,0	44,0
ГНС-45АМ	35	50	55,0	40,0	75	77X126X265	10... 18	15...41	150	58,0—0.5D,	43,0	38,0
ГНС-58	38	58	57,5	25,0	58	78X155X185	5... 20	10... 40	150	60,5—0,5D„	28,0	36,0
ГНС-70М2	45	70	81,0	51,0	92	107X160X293	4... 8	10... 30	150	84,0—0,5Ря	54,0	44,0
ГНС-70АМ	45	70	75,0	40,0	75	77X150X301	13 ...20	15...43	150	78,0—0,5DH	43,0	38,0
ГНС-105М	70	105	113,5	74,5	95	96X227X437	4... 12	8... 40	200	116,5— 0,5£>„	77,5	23,5
Примечание. Максимальный посадочный диаметр £>я равен максимальному диаметру свариваемых труб
(D.).
10.	Установка труб в при-
способление и закрепление при-
жимами.
11.	Сварка верхнего пояса
с помощью навесных головок
для автоматической аргоноду-
говой импульсной сварки типа
ГНС. Для сварки стыков го-
ловки устанавливают на одной
из свариваемых деталей.
Основными конструктивны-
ми характеристиками непово-
ротных стыков являются: на-
ружный диаметр свариваемого
стыка Дн; посадочный диаметр
Рп; толщина свариваемых кро-
мок S; расстояние от наружной
поверхности трубы до ближай-
шего неподвижного тела (све-
товой зазор) б. Характеристи-
ки некоторых сварочных на-
весных головок приведена в
табл. 4.1.
12.	Раскрепление фиксато-
ров и выемка верхнего пояса
фермы из приспособления.
Фиксаторы приспособления
стопорятся в рабочем положе-
нии, чтобы обеспечить задан-
ную точность сборки. После
сварки их освобождают от сто-
Рис. 4.4. Приспособление из элемен-
тов УСП для сборки и сварки фер-
мы
поров, и они могут перемещать-
ся в соответствии с деформациями узлов. Это дает возможность
вынуть изделие из приспособления.
13.	Доварка ручной сваркой участков швов, недоступных
для сварки автоматической головкой.
14.	Зачистка сварных швов стальной проволочной щеткой
от окисного налета и грубых наплывов.
15.	Установка верхнего пояса в приспособление для отжи-
га. Штыри-фиксаторы и крепеж предварительно смазывают
графитовой смазкой для предотвращения схватывания.
16.	Отжиг. Изделие, жестко зажатое в приспособлении, при-
обретает требуемую конфигурацию. Кроме того, происходит
снятие внутренних напряжений.
17.	Проверка диаметра пояса по осям стыковочных отвер-
стий [0 (1950±2) мм, см. рис. 4.2], расстояние (хорды) между
соседними стыковыми отверстиями (допуск ±1 мм).
87
Сборка и сварка верхнего пояса и фермы с трубами. Сбор-
ка и сварка производятся в приспособлении из элементов УСП
(рис. 4.4). В процессе сварки происходит поперечная усадка
сварных швов, из-за которой стержни укорачиваются, а высота
фермы уменьшается.
Опытным путем установлены следующие величины попереч-
ной усадки сварных швов:
алюминиевые сплавы, свариваемые
аргонодуговой сваркой	встык	...	0,5	мм
магниевые сплавы, свариваемые
аргонодуговой сваркой	встык	...	0,7	мм
легированные стали........................ 0,3	мм
титановые сплавы.......................... 0,4	мм
Для компенсации усадки и обеспечения припуска на фрезе-
рование торцевых поверхностей в разделочном стенде расстоя-
ние между торцевыми базирующими поверхностями сборочно-
го приспособления установлено равным 617 мм при размере
для готовой фермы 615 мм.
18.	Установка и закрепление верхнего пояса фермы в при-
способление.
19.	Установка и закрепление в приспособление десяти опор
3 (рис. 4.1).
20.	Контроль высоты фермы. »
21.	Подрезка и припиловка трубы к фитингам по месту с
зазором в стыках не'более 0,3 ... 0,5 мм.
22.	Зачистка свариваемых поверхностей труб.
23.	Установка в приспособление 20 труб. Смещение кромок
не должно превышать 0,2 мм.
24.	Прихватка труб с фитингами в трех точках по диамет-
РУ-
25.	Контроль качества прихватки.
26.	Сварка стыковых швов фермы.
27.	Освобождение сваренной части фермы от фиксаторов
после полного остывания.
28.	Ручная сварка швов, не сваренных в приспособлении.
29.	Зачистка сварных швов от грубых наплывов.
30.	Контроль качества зачистки.
31.	Рентгеноконтроль 100% сварных швов на отсутствие
трещин и непроваров.
Сборка труб с опорами.
32.	Подгонка и подрезка торцов труб. Зазор в стыках не
более 0,5 мм.
33.	Подведение торцов труб к опорам. Фиксация.
34.	Прихватка труб в трех точках по диаметру.
35.	Контроль качества прихватки.
36.	Сварка стыковых швов.
88
37.	Зачистка сварных швов от грубых наплывов.
38.	Расфиксация фермы и выемка из приспособления.
39.	Смазка резьбовых и посадочных мест приспособления
для отжига графитовой смазкой.
40.	Установка фермы в приспособления для отжига.
41.	Отжиг.
42.	Выемка фермы из приспособления.
43.	Контроль геометрических параметров фермы.
44.	Механическая обработка стыковых плоскостей фермы.
45.	Контроль геометрических параметров фермы.
46.	Прочностные испытания фермы. При серийном произ-
водстве каждую десятую ферму испытывают на разрушение.
47.	Контроль геометрических параметров фермы.
48.	Определение массы фермы.
49.	Контроль отсутствия механических повреждений и клей-
мение клеймом ОТК.
4.2.	БОРЬБА С ДЕФОРМАЦИЯМИ И КОРОБЛЕНИЕМ
ФЕРМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Искажения размеров и форм, а также внутренние
напряжения при сварке пространственных конструкций на-
столько велики, что приходится применять специальные меры
по их устранению или предотвращению. Ниже рассматривают-
ся способ,и борьбы с остаточными сварочными напряжениями
и деформациями.
1.	Технологическое членение пространственных ферменных
конструкций на плоские сборочные единицы. При этом вначале
сваривают плоские единицы (пояса), а затем из них собирают
пространственную ферму. Этот прием использован в рассмот-
ренном выше технологическом процессе сборки фермы.
2.	Ужесточение допусков на собираемые детали, что умень-
шает разброс величин сварочных деформаций.
3.	Компенсация усадочных деформаций. Фиксаторы при-
способлений выставляют на размеры, большие номинальных,
с тем, чтобы после усадки были получены заданные размеры.
Этот прием также использован в изложенном выше процессе.
4.	Рациональный выбор способа сварки и порядка наложе-
ния сварочных швов. Так, при автоматической сварке величи-
ны поперечной усадки и угловой деформации меньше, чем при
ручной, за счет меньшего тепловложения в сварной шов и
большей стабильности процесса сварки.
Правильная последовательность выполнения сварных швов
(в разбивку, симметрично относительно оси сварного шва) по-
зволяет в значительной мере компенсировать угловые свароч-
ные деформации. Той же цели служит применение специаль-
ных сварочных горелок с двумя электродами, расположенными
89
в диаметрально противоположных участках кольцевого шва.
5.	Способ дополнительного тепловложения, при котором
после проведения сварки и измерения величин усадок осуще-
ствляют дополнительный проход сварочной горелкой без пода-
чи присадочной проволоки с режимами ниже сварочных в тех
зонах, где усадка минимальна.
6.	Правка сваренной конструкции, при которой создаются
пластические деформации растяжения, устраняющие деформа-
ции сжатия, возникшие при сварке. Правка нашла применение
главным образом для плоских рамных конструкций.
7.	Правка термофиксацией является наиболее эффективным
способом снятия внутренних напряжений и устранения дефор-
маций. Ферму жестко фиксируют в приспособлении и помеща-
ют в печь для отжига.
Для уменьшения расходов на оснастку при термофиксации
обычно используют приспособления, предназначенные для
сборки.
8.	Приложение вибраций для быстрого снятия внутренних
напряжений. Способ не позволяет устранить деформации.
Контрольные вопросы
1.	Как фиксируют опоры в сборочном приспособлении?
2.	Как определить возможность использования навесных головок для
сварки неповоротных стыков?
3.	Почему отжиг фермы производят в приспособлении?
4.	Каковы величины усадки сварных швов? Как учитывают усадку при
проектировании технологического процесса и в конструкции приспособления?
ГЛАВА 5
ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЗЛОВ, ПАНЕЛЕЙ И ОТСЕКОВ КА
ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1.	ХАРАКТЕРИСТИКИ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Композиционный материал (КМ) конструкционного
назначения состоит из наполнителя в виде тонких волокон
(лент, жгутов) с высокими механическими характеристиками и
матрицы (полимерной или металлической), обеспечивающей
монолитность материала и совместную работу волокон напол-
нителя. Оптимальное содержание наполнителя в большинст-
ве композиционных материалов колеблется от 50 до 70% по
объему, при этом структура армирования, т. е. глубина и на-
правление укладки слоев КМ, определяется условиями нагру-
жения конструкции. Наиболее эффективная работа КМ обеспе-
чивается, если волокна наполнителя располагаются по направ-
лению действия главных напряжений.
Композиционные материалы получают все более широкое
применение в авиации, космонавтике и других отраслях тех-
ники, где от конструкций требуется сочетание высокой проч-
ности с малой массой.
Положительные особенности композиционных материалов.
1.	Чрезвычайно высокие удельная прочность и жесткость. В 'табл. 5.1
приведены основные физико-механические характеристики однонаправлен-
ных компонентов (т. е. композитов, в которых волокна наполнителя распо-
ложены в одном направлении), а также высокопрочных алюминиевых и ти-
тановых сплавов.
Повышение жесткости при использовании КМ имеет существенное зна-
чение для элементов конструкции, на которые устанавливаются приборы си-
стемы ориентации, телескопы и др.
2.	Низкая теплопроводность. Из КМ изготовляют стержни ферм, соеди-
няющих баки, содержащие криогенные компоненты, с остальной конструк-
цией. Этим предотвращают возникновения тепловых мостов, по которым
тепловые потоки от конструкции вызывают нагрев и быстрое испарение
компонентов.
3.	Высокая теплостойкость и теплопрочность. КМ типа асботекстолитов
используются в качестве теплозащитных покрытий для КА, опускаемых в
атмосферу. КМ на металлической основе сохраняют высокую прочность при
температурах свыше 1000°С. Так, КМ с вольфрамовыми волокнами и мат-
рицей из ЖС6К могут работать при 1100... 1200°С.
4.	Хорошее поглощение вибраций.
5.	Относительно невысокая чувствительность к концентрации напряже-
ний и, как следствие, высокая усталостная прочность.
91
Таблица 5.1
Механические свойства конструкционных материалов
Материал	V. г/см’	<гр (осж)х ХЮ-г, Па	°р км	£-10-т, Па	£/у, км
Стеклопластик	2,1	165 (80)	78,5 (38)	3500	1682
Боропластик	2,02	140	60,3	21 000	10 400
Углепластик.	1,55	140 (120)	90,3 (77)	14 000— 28 000	9030... 18 064
Боралюминий	2,78	122 (210)	44,2 (76)	19 600	7100
Органопластик	1,38	112 (25)	81 (18)	7700	5580
Алюминиевый сплав	2,78	55	20	7000	2517
Титановый сплав	4,4	120	27,3	11 200	2545 .
6.	Разрушение без образования осколков, которые могут вызвать пов-
реждение других элементов конструкции.
7.	Поглощение радиолокационных сигналов.
8.	Простота создания монолитных конструкций сравнительно сложной
конфигурации без необходимости использования заклепочных, болтовых и
других типов соединений. Это способствует снижению массы и трудоемкости
изготовления конструкций.
9.	Высокий коэффициент использования материала — порядка 0,8 ...0,9
(вместо 0,5 у металлических конструкций).
Недостатки композиционных материалов.
1.	Низкая жесткость и прочность при межосевом сдвиге и склонность
к расслаиванию материала. Прочность КМ в направлении, перпендикуляр-
ном к осям армирующих волокон, определяется только прочностью матри-
цы, которая относительно невысока.
2.	Сравнительно большие деформации и коробления изделий, возникаю-
щие в процессе изготовления. Деформации возникают вследствие разницы
температурных коэффициентов расширения наполнителя и матрицы при ос-
тывании после полимеризации или изменении температуры при эксплуата-
ции. Другой причиной является производственная неточность выкладки на-
полнителя в процессе изготовления изделий. Причиной деформаций может
являться также изменение влажности окружающей среды.
3.	Значительный разброс механических характеристик и геометрических
параметров последовательно изготовленных изделий.
92
4.	Сложность механической обработки. Из-за низкой теплопроводности
КМ в зоне резания развивается высокая температура, приводящая к быст-
рому затуплению режущего инструмента.
5.	Сложность выполнения соединений. Большинство КМ не сваривают-
ся, кроме некоторых материалов с металлической и термопластичной \мат-
рицей, соединяемых точечной сваркой. Клепку выполняют по специальной
технологии, обеспечивающей отсутствие натяга в отверстии и смятия скле-
пываемого пакета головкой заклепки. Для болтового соединения узлов и
агрегатов из КМ в них обычно предусматриваются металлические законцов-
ки (закладные элементы). Соединение этих законцовок с КМ тоже пред-
ставляет определенные трудности.
6.	Необходимость выполнения дополнительных операций по герметиза-
ции отсеков из КМ.
7.	Возможность возникновения электрохимической коррозии при контак-
те углепластиков с деталями из металлических сплавов. Для предотвраще-
ния коррозии иногда приходится прокладывать изоляционный слой.
Совершенствование КМ и технологии их обработки уменьшает эти не-
достатки, и тогда в большей мере проявляются положительные особенности
этих материалов.
В настоящее время из КМ изготовляют каркасы панелей солнечных ба-
тарей, антенны, фермы, крупногабаритные створки люков КА многоразового
действия и другие узлы, панели и целые отсеки.
5.2.	ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕПРЕГА
И ВЫБОР СХЕМЫ АРМИРОВАНИЯ
В качестве полуфабриката при изготовлении конст-
рукций из КМ в большинстве случаев используется препрег —
лента или рулон из волокон наполнителя, пропитанный связу-
ющим с большим сроком жизнеспособности (при комнатной
температуре—1 ... 3 месяца).
Отсутствие заметной липкости при комнатной температуре
дает возможность автоматизировать процесс нанесения препре-
га методами намотки, выкладки, сделать технологически «чи-
стыми» процессы ручной выкладки сложных изделий, произво-
дить автоматизированный раскрой препрега на станках с про-
граммным управлением, например на лазерных установках рас-
кроя материала.
Препрег изготовляют на специальных пропиточных установ-
ках (рис. 5.1).
Со шпулярника 1 через распределительный барабан 2 нити
наполнителя формируются в ленту, которая подсушивается
нагревателем 5* и далее подается на пропитку в ванну со свя-
зующим 16. После этого осуществляется пропитка, отжим, суш-
ка и калибрование препрега. Целью вакуумирования и сушки
является удаление газовых включений и влаги из микротрещин
* В качестве нагревателей 5 и 11 используют проволочные спирали из
нихрома или специальные трубчатые электрические лампы накаливания с
иодным циклом мощностью 500... 1000 Вт, установленные в отражатели из
полированного алюминия.
93
и межволоконного пространства в нитях наполнителя для сво-
бодного проникновения туда связующего.
Пропитанный таким образом наполнитель обеспечивает в
отвержденном материале максимальные физико-механические
характеристики.
Заданное расположение волокон наполнителя выдержива-
ют в процессе намотки или выкладки препрега на оправку.
Выбор схемы армирования производится на этапе эскизного
проекта. Структура армирования, полученная из решения оп-
тимизационной задачи, должна быть согласована с технологи-
ческими возможностями существующего оборудования. В слу-
чае невозможности получения оптимальной структуры армиро-
вания выбирается структура, реализуемая на имеющемся обо-
рудовании и в наибольшей степени приближенная к оптималь-
ной структуре. В результате уточнения схемы армирования
формируется конструктивно-технологическая схема изделия,
которая может иметь статус самостоятельного документа, до-
полняющего комплект необходимой проектно-конструкторской
и технологической документации на изделие.
Помимо конструктивно-технологической схемы изделия из
композита в состав рабочей документации изделия должны
входить схемы армирования и программы намотки или выклад-
ки, разработанные для конкретного намоточного или выкла-
дочного оборудования (рис. 5.2).
Рис. 5.1. Схема пропиточной установки для получения препрега:
1 — шпулярник с натяжным наполнителем; 2 — распределительный барабан; 3 —ваку-
умный насос; 4 — вакуумная камера; 5 — нагреватель; 6 — компенсатор уровня связую-
щего; 7 — вакуумный затвор; 8 — отжимное устройство; 9— фильтр; 10 — сушильная
печь; // — нагреватель; /2—бобина с разделительной пленкой; 13 — рулон с готовым
препрегом; 14— калибрующее устройство; /5 —ресивер; 16 — ванна со связующим;
17 — нагреватель
94
Рис. 5.2. Структурная схема комплекта документации на изделие из ком-
позита
5.3.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЗЛОВ И ОТСЕКОВ НАМОТКОЙ
Использование процесса намотки или выкладки при
получении изделий из композитов зависит в первую очередь от
формы изделия и от его размеров.
Для получения изделий замкнутой формы типа оболочек
вращения с положительной кривизной образующей использу-
ется намотка. Препрег наматывают на вращающуюся оправку,
на поверхность которой нанесено антиадгезионное покрытие.
Укладка препрега при намотке производится в соответствии с
программой перемещения головки намоточного станка. Обычно
намотка препрега производится по геодезическим линиям, что
позволяет получить равнонапряженную механическую систему
нитей, находящуюся в статическом равновесии. При этом иск-
ключается самопроизвольное сползание нитей на оправке, на-
рушающее заданную структуру армирования. Кроме того, рав-
нонапряженная система нитей обеспечивает минимальную мас-
су конструкции из композита.
Для программной намотки изделия сложной формы по гео-
дезическим линиям необходимо осуществлять перемещение го-
ловки намоточного станка по трем или даже четырем коорди-
натам, соответствующим степеням подвижности головки. На
рис. 5.3 показана схема намотки изделия типа «кокон» на
станке с программным управлением.
95
CD
O>
Рис. 5.3. Схема намотки препрегом изделия ти-
па «кокон» на станке с программным управле-
нием:
1 — оправка; 2 — устройство натяжения; 3 — бобина
с препрегом; 4 — разделительная пленка; 5 — нагрева-
тель; 6 — суппорт; 7 — каретка; 8 — головка; /—/V —
степени подвижности осанка *
Рис. 5.4. Схема «мокрой» намотки изделия типа
«кокон»:
/ — оправка; 2 — ванночка со связующим; 3 — шпу-
дярник; 4 — бобины с нитяным наполнителем; 5 —
устройство натяжения жгута; 6 — головка; I—IV —
степени подвижности
В зависимости от типа наматываемого полуфабриката раз-
личают «сухой» и «мокрый» способ намотки. При «сухом» спо-
собе в качестве наматываемого полуфабриката используется
препрег, изготовленный в соответствии с рассмотренной ранее
схемой.
При «мокром» способе намотки препрег образуется непо-
средственно в процессе намотки. Схема «мокрой» намотки из-
делия типа «кокон» показана на рис. 5.4. Согласно этой схеме
пропитка нитей, образующих препрег, происходит на воздухе,
что ухудшает качество пропитки по сравнению с вакуумной
пропиткой, рассмотренной ранее. Кроме того, имеет место из-
быточный насос связующего в наполнитель, что требует допол-
нительных операций отжима связующего после намотки необ-
ходимого количества препрега перед отверждением изделия.
Физико-механические характеристики изделий, получаемых ме-
тодом «мокрой» намотки, в среднем на 20 ... 30% ниже по
сравнению с аналогичными характеристиками изделий при
«сухой» намотке.
Метод «мокрой» намотки применяется для менее ответст-
венных элементов изделий из композитов, а также при отсут-
вии специализированных установок для получения препрега.
После намотки производят полимеризацию намотанного из-
делия в автоклаве. Затем изделие освобождают от оправки,
которую делают разбираемой или выплавляемой.
При изготовлении конструкций из КМ в ряде случаев воз-
никают трудности соединения элементов из КМ с металличе-
скими узлами. На рис. 5.5 представлена схема образования
клеемеханического соединения с законцовкой в процессе на-
мотки.
На наружной поверхности законцовки в зоне соединения
имеются «шипы», полученные методами механообработки. Пе-
ред намоткой зона соединения законцовки подвергается песко-
струиванию, затем на обезжиренную поверхность законцовки
наносится слой клея горячего отверждения.
После этих подготовительных операций законцовки уста-
навливаются на оправку для проведения намотки. После на-
мотки производится операция отверждения в автоклаве с ваку-
умным мешком или в электропечи методом термомеханическо-
го обжатия. В качестве обжимающего’ материала может слу-
жить сухая стеклонить, наматываемая на цулагу с заданным
натяжением.
Съем с оправки производится после удаления полюсных
участков намотанного материала 5. Для изделий большого
Удлинения с целью облегчения съема с оправки последней при-
дают уклон 1:2000 ... 1:2500.
На рис. 5.6 показан цилиндрический отсек со спиральными
ребрами. Из алюминиевых сплавов такие отсеки изготовляют
4—569
97
химическим фрезерованием. Ниже рассматривается схема
технологического процесса изготовления подобного отсека из
КМ методом намотки.
В данном случае система спиральных ребер получается
методом намотки препрега на разборную цилиндрическую оп-
равку со спиральными формообразующими пазами. Диаметр
разборной цилиндрической оправки несколько меньше внутрен-
него диаметра подкрепленной оболочки. Для образования фор-
мообразующих спиральных канавок на поверхность оправки
наносится технологический слой термостойкого пенопласта или
гипсового состава.
После обработки технологического слоя по наружному диа-
метру, соответствующему строительной высоте ребер, произво-
дится нарезка пазов на стенке по программе, соответствующей
программе намотки ребер. Для этого на место намоточной го-
ловки устанавливается фреза с электроприводом.
Намотка препрега на оправку с подготовленными формооб-
разующими пазами производится в соответствии с программой,
при этом по торцам оболочки выкладываются (или наматывают-
ся с отдельных бобин) торцевые шпангоуты. В процессе на-
мотки производится частичное послойное отверждение препре-
га инфракрасными лампами. После намотки спиральных ребер
и шпангоутов на всю глубину формообразующих пазов произ-
водится предварительное отверждение препрега в печи или ав-
токлаве без поднятия давления. Отвержденная система ребер.
Рис. 5.5. Схема образования клееме-
ханического соединения при намотке:
1 — оправка; 2 — законцовка; 3 — коль-
цевая подмотка; 4 — спиральный арми-
рующий материал; 5 — материал, удаляе-
мый после намотки; 6 — разделительный
слой
Рис. 5.6. Отсек с обшивкой, подкреп-
ленной спиральными ребрами:
I — спиральное ребро; 2 — торцовый
шпангоут; 3 — обшивка
98
уложенных в технологических пазах, дополнительно обрабаты-
вается по наружному диаметру для более плотного прилегания
к обшивке, наматываемой при последующих переходах.
Намотка обшивки производится «мокрым» методом для об-
разования надежного соединения внутренних слоев обшивки с
наружной поверхностью ребер. Окончательное отверждение от-
сека производится в автоклаве вакуумированием отверждаемо-
го пакета слоев.
5.4.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАНЕЛЕЙ
И ОТСЕКОВ ВЫКЛАДКОЙ
Для получения открытых оболочек сложной формы
с произвольной образующей используется технологический
процесс с выкладкой препрега.
Препрег укладывают вручную или автоматизированным спо-
собом на оправку по заданным в схеме армирования направле-
ниям. Автоматизированная выкладка препрега производится в
соответствии с программой перемещения головки выкладочного
станка. В отличие от намотки выкладка может производиться
в направлениях, не являющихся геодезическими. Для устране-
ния неплотного прилегания слоев укладываемого препрега вы-
кладка обычно сопровождается прикаткой препрега нежестки-
ми роликами. При выкладке препрега достаточно большой ши-
рины необходимо производить рациональный раскрой полуфаб-
риката с целью повышения коэффициента использования мате-
риала.
Препрег из однонаправленной ленты может выкладываться
без образования складок только по линейчатым поверхностям,
образуемых движением прямой линии по произвольным тра-
екториям. Если поверхность изделия не может быть аппрокси-
мирована линейчатыми поверхностями, то при выкладке ис-
пользуется однонаправленный препрег минимальной ширины
или тканый препрег полотняного плетения.
• На рис. 5.7 показана схема автоматизированной выкладки
препрегом оболочки двойной кривизны.
Подогрев укладываемого препрега повышает его деформа-
тивность в плоскости армирования, при определенной ширине
ленты удается выкладывать однонаправленный препрег на по-
логие поверхности двойной кривизны.
Отверждение изделий из композитов выполняется при раз-
личных схемах приложения давления и температуры: на прес-
сах с нагревательными плитами, в электрических камерных
печах с созданием механического, пневматического или избы-
точного атмосферного давления, на вакуумных столах с элект-
рическим и паровым обогревом, в аэродинамических печах с
4*
99
Рис. 5.7. Схема автома-
тизированной выкладки
препрегом оболочки
двойной кривизны:
1 — оправка; 2 — головка;
3 — устройство обрезки;
4 — рама; 5 — бобина с
препрегом; 6 — раздели-
тельная пленка; 7 — на-
греватель; 8 — суппорт; 9 —
каретка; I—V — степени
подвижности станка
термомеханическим способом создания давления, а также в
автоклавах.
Наиболее универсальным оборудованием для отверждения
изделий из композитов является автоклавное оборудование
(рис. 5.8). Автоклав — герметичный сосуд большого объема, в
котором можно создавать значительные избыточные давления
Рис. 5.8. Схема автоклавной полимеризации:
/ — азотная станция; 2 —ресивер с азотом; 3 — вентилятор системы теплообмена; 4—
теплоизолированный силовой корпус; 5 — электронагреватель; 6 — вакуумный мешок;
7— формуемое изделие; 8 — теплообменник; 9— крышка загрузочного люка; 10 — рель-
совый путь; 11 — вакуумная система
100
(от 0,1 до 1 МПа) рабочего тела (воздуха, инертного газа или
азота) при температуре 150 ... 300°С.
В состав оборудования входят следующие системы: подачи
рабочего тела в камеру разогрева до требуемой температуры,
регулирования рабочего давления, вакуумная, аварийная для
сброса давления, автоматизированной записи параметров ра-
боты систем, а также противопожарная.
Наличие теплоизоляции корпуса позволяет в процессе рабо-
ты избежать его разогрева, обеспечивает необходимый запас
прочности стенок и нормативную температуру производствен-
ных помещений. Подъем температуры в автоклаве производит-
ся после откачки воздуха и заполнения его рабочим телом.
Охлаждение автоклава осуществляется за счет принудительно-
го теплообмена рабочего тела и водяного теплообменника.
Измерение температуры в заданных точках отверждаемого из-
делия производится с помощью хромель-копелевых термопар.
Для равномерной передачи давления на формуемый пакет
материала используются вакуумные мешки, герметично закры-
вающие формуемое изделие на оправке и соединенные с ва-
куумной системой автоклава.
На рис. 5.9 представлена схема вакуумирования формуемо-
го изделия. Аналогичная схема вакуумирования может приме-
няться при склейке сложных сборочных единиц и дублирован-
ных клееных многослойных металлических панелей при исполь-
зовании клеев горячего отверждения.
Вакуумный мешок изготовляют из резины, прорезиненной
ткани или термостойкой пленки на кремнийорганической ос-
нове.
При формировании крупногабаритных изделий сложной
формы предусматриваются дополнительные дренажные слои
5
Рис. 5.9. Схема вакуумирования формуемого изделия:
1 ~ герметизирующий жгут-паста; 2 — ограничивающие бобышки; 3 — формуемое из-
г®Лие: 4— клапан вакуумной системы; 5 — дренажный слой пористого материала; б —
Кяг (Га с ДРеиажнымС.’отверстиями; 7 — вакуумный мешок; 8 — компенсирующая склад-
а; 9 — разделительные дренажные пленки; 10 — оправка (вакуумный стол)
101
Тепловой поток
Рис. 5.10. Схема автоклавного формования параболического рефлектора:
1— оправка; 2 — центрирующий элемент; 3 — слой препрега; 4 — пленочный клей; 5 —
перфорированный сотовый заполнитель; 6 — дренажный материал; 7 — вакуумный ме-
шок; 8 — жгут-паста; 9 — разделительная пленка; 10— нагревательный элемент
из нетканых материалов. Дополнительно в зоны выступающих
элементов конструкции укладываются металлические сетки,
которые исключают образование застойных воздушных объе?
мов. Число запорных клапанов на вакуумном мешке определя-
ется из условия равномерного обжатия формуемого изделия.
Для обеспечения равномерного вакуумирования под мешком
на прилегающей к формуемому изделию торцевой части клапа-
на образуют сквозные перекрестные пазы — вакуумные «ручьи»;
На рис. 5.10 показана схема автоклавного формования
параболического рефлектора, используемого в качестве остро-
направленной антенны.
Основное требование к рефлектору — высокая точность от-
ражающей поверхности, сохраняемая в процессе эксплуатации
при произвольном распределении температур с градиентами до
100 градус/см. Материал рефлектора — углепластик, отличаю-
щийся малым температурным коэффициентом линейного рас-
ширения. Рефлектор имеет трехслойную конструкцию. Оправку
тоже изготовляют из материала с малым коэффициентом рас-
ширения: ситалла, бетонокерамита, фарфора, гранита.
В зависимости от размеров изделия и оснащенности произ-
водства выкладка препрега на оправку может производиться
вручную или на выкладочной установке. Механизированная
выкладка в любом случае является более предпочтительной,
так как она исключает нарушения симметрии упругих харак-
теристик армированного материала и устраняет остаточные
деформации и коробления, связанные с «технологической» ани-
зотропией.
102
Для снижения градиентов температуры отвержденного па-
кета оправка 1 имеет встроенные нагревательные элементы 10,
которые устраняют отставание в разогреве оправки, закрытой
отверждаемым изделием и вакуумным мешком от воздействия
конвективного теплового потока.
На рис. 5.11 показана схема выкладки и структура матери-
ала решетчатой панели — каркаса солнечных батарей, на кото-
рой крепятся фотопреобразователи. Таких панелей на одном
изделии может быть до 10...200 штук, что определяет необходи-
мость использования автоматизированного процесса выкладки.
Стрелками указаны направления выкладываемого препрега или
траектория движения выкладочной головки станка. После от-
верждения в автоклаве срезаются излишки материала, образо-
вавшиеся на траектории разворота, и производится механообра-
ботка наружной поверхности решетки на заданную строитель-
ную -высоту.
Изготовление конструкций из металлокомпозитов осложня-
ется необходимостью использования специальных установок,
обеспечивающих уникальные режимы формования. На рис. 5.12
показана схема установки для изготовления трубчатых балок
из боралюминия с законцовками из алюминиевого сплава.
Рис. 5.11. Схема выклад-
ки решетчатой панели:
I — оправка с формообра-
зующими пазами; 3 — от-
формованная панель; 3 —
опорные шпильки; 4 — тра-
ектория выкладки; 5 — лен-
ты препрега
103
Рис. 5.12. Схема установки для изготов-
ления трубчатых балок из боралюминия:
/ — вакуумный насос; 2 — вакуумная печь;
3 — кольцевые обоймы; 4 — законцовка труб-
чатой балки; 5 — оправка; 6 — формующая
замкнутая оболочка с жидкостью; 7 — боралю-
миниевый полуфабрикат; 8 — цулаги
образующую жидкость.
Снаружи на оболочку
В качестве исходного полуфаб-
риката для формования применяет-
ся однослойный боралюминиевый
шпон, полученный методом плазмен-
ного напыления чистого алюминия
на ленты, образованные плотно уло-
женными борными волокнами. По-
лученный таким образом полуфаб-
рикат имеет толщину 0,2 мм и объ-
емное содержание наполнителя 60%.
Используется паростатический
метод создания формующего давле-
ния. На цилиндрическую оправку 5
надеваются замкнутая герметичная
тонкостенная металлическая оболоч-
ка в форме тора с чечевицеобраз-
ным сечением 6, содержащая паро-
6 укладывается необходимое число
слоев боралюминиевого полуфабриката 7 и одновременно уста-
навливаются детали законцовок 4. Формуемый пакет 7 заклю-
чается вместе с цулагами 8 в виде двух цилиндрических полу-
оболочек в кольцевые обоймы 3. Полученная сборка помещает-
ся в вакуумную печь 2.
Формование боралюминиевых трубчатых балок происхо;
дит при температуре около 500°С и давлении около 30 МПа,
создающимся за счет расширения перегретого пара в полости^
формующей оболочки.
Контрольные вопросы
1.	Каковы функции наполнителя и связующего в композиционном ма-
териале?
2.	Преимущества, недостатки и области применения КМ.
3.	Сравните сухой и мокрый способы намотки.
4.	Сравните способы изготовления панелей и отсеков намоткой и вы-
кладкой.
5.	Зачем применяют подогрев препрега при выкладке?
6.	Сравните вакуумный, автоклавный и паростатический способы запрес-
совки.
7.	Назовите перспективные материалы для оправок.
ГЛАВ A 6
НАНЕСЕНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИИ
6.1.	СТРУКТУРА ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Рассмотрим схемы технологических процессов нане-
сения теплозащитных покрытий двух типов:
для КА; спускаемых на Венеру или на Землю (рис. 6.1);
для КА, спускаемых на Марс (рис. 6.2).
Покрытие первого типа включает в себя следующие слои
(см. рис. 6.1):
теплоизоляция 2 из стеклотекстолитовых сот (стеклосото-
пласт) либо плиточного теплоизоляционного волокнистого ма-
териала, приклеенная к металлическому корпусу 3 КА пленоч-
ным клеем;
разреженный стеклотекстолит 8 с нанесенным внутри его
герметизирующим слоем клея ВК-9, стеклотекстолит 8 при-
клеен к теплоизоляции 2 также пленочным клеем;
слой 1 асботекстолита либо стеклотекстолита, приклеенный
к слою 8 с помощью связующего, содержащегося в составе
асбо- или стеклотекстолита.
Сегменты 5 и кольцо 9 изготовляются из асботекстолита
или стеклотекстолита. Они служат для обеспечения заданных
обводов КА при сборке. Вкладыши 10 выполнены из асботек-
столита или разреженного стеклотекстолита. Они служат для
закрытия торцевых поверхностей сот.
Покрытие второго типа (см. рис. 6.2) предназначено для
защиты от менее интенсивных тепловых и аэродинамических
нагрузок. Стеклотекстолитовые соты 7 имеют вдвое меньшую
высоту по сравнению с покрытием первого типа. Разреженный
стеклотекстолит 4 имеет меньшую плотность. Наружный слой
8 выполнен из легкого пористого наполненного термопласта.
Пористый наполненный термопласт наносится на разряженный
стеклотекстолит через грунтовочное лакокрасочное покрытие.
Законцовка устанавливается на металлоконструкцию с по-
мощью болтового соединения.
105
Рис. 6.1. Теплозащитное покрытие для КА, спускаемых на Венеру или на
Землю:
1 — асботекстолит АСД или стеклотекстолит СТКТ-А; 2 — стеклосотопласт или приточ-
ный теплоизоляционный волокнистый материал; металлический корпус СА; 4 —
герметизирующий слой клея БК-9: 5 — сегмент из стеклотекстолита СТКТ-А; 6 —
вкладыш из асботекстолита; 7 — асботекстолит или стеклотекстолит; 8 — разреженный
стеклотекстолит; 9 — кольцо из асботекстолита или стеклотекстолита; 10 — вкладыш из
асботекстолита или разреженного стеклотекстолита; 11 — крышка парашютного отсека;
12 — пленочный клей ВК-36
6.2.	ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ СА
ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ
Цель подготовки поверхности — обеспечить макси-
мально возможную прочность приклейки покрытия к металли-
ческой конструкции КА.
Струйная обработка применяется для придания поверхно-
сти требуемой шероховатости. Производится мокрым кварце-
106
вым песком или металлической дробью с размером частиц от
0,6 до 1,0 мм. Для такой обработки используются специальные
вытяжные камеры и пистолеты, работающие под давлением
4,9-105 Па. Струю направляют под углом от 60 до 90° к обра-
батываемой поверхности. Обычно используют мокрый кварце-
вый песок, так как в этом случае выделяется меньше пыли,
что значительно улучшает условия труда.
Обезжиривание проводится для удаления жировых загряз-
нений и частиц, оставшихся после слесарно-сборочных работ и
струйной обработки. Эта операция выполняется в вытяжной
камере протиркой поверхности аппарата хлопчатобумажными
салфетками, смоченными в растворителе. Обезжиривание вы-
полняется в два этапа: сначала бензином «Галоша», а затем
ацетоном с сушкой после каждого этапа при температуре про-
изводственного помещения в течение не менее 15 мин.
6.3.	НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ НА АППАРАТЫ,
СПУСКАЕМЫЕ НА ВЕНЕРУ ИЛИ НА ЗЕМЛЮ
1.	Нанесение пленочного клея В К-36. Эта операция
производится в вытяжной камере путем укладки на СА две-
надцати лепестков клея, предварительно раскроенных по шаб-
лону и подогретых в печи при температуре (50±Ю)°С. В про-
цессе укладки осуществляется прикатка лепестков фторопла-
стовым роликом, при этом допускаются нахлесточные швы ши-
риной не более 10 мм.
Рис. 6.2. Теплозащитное покрытие для КА, спускаемых на Марс:
7 — законцовка на асботекстолита АСД: 2 — болт; 3 — металлический корпус КА; 4 —
Разреженный стеклотекстолит; 5 — пленочный клей BK-36; 6 — грунтовый слой ВЛ-02;
7 — стеклосотопласт или плиточный теплоизоляционный волокнистый материал; 8 — теп-
лозащитное тонкослойное сублимирующее покрытие
107
2.	Нанесение первого теплоизоляционного слоя из. стекло-
текстолитовых сот либо плиточного теплоизоляционного волок-
нистого материала. Установка КА на технологиче-
скую форму. На металлическом корпусе КА закрепляют
траверсу, и с помощью мостового крана корпус устанавливают
на технологическую форму (рис. 6.3) и закрепляют прижимны-
ми болтами. Предварительно на КА устанавливают разжимные
кольца 4. Эта форма предназначена для пооперационного на-
несения теплоизоляционного покрытия на корпус КА вакуум-
ным, вакуумно-гидравлическим или автоклавным методами.
Герметизация кожуха между собой и кожуха с основанием
осуществляется резиновыми прокладками, обеспечивающими
работоспособность в среде теплоносителя при температурах до
200°С, а герметизация полости между резиновым мешком 9 и
экраном 6 осуществляется за счет стягивания кожуха болтами
Рис. 6.3. Форма для нанесения теплозащитного покрытия, показанного на
рис. 6.1:
£ —опорная рама; 2 — металлический корпус СА; 3 — кожух; 4 — разжимное кольцо;
5 — болт; 6 — экран; 7 — теплозащитное покрытие; 8 — опорный металлический шпан-
гоут конструкции КА; 9— резиновый мешок; 10 — шайба центрирующая; //—основа-
ние формы; 12— тележка; 13 — резиновая прокладка; ПТ — подача теплоносителя;
ВТ — выход теплоносителя; Д — дренаж; В— вакуумирование
108
с основанием через резиновые прокладки и приварки экрана к
основанию. Для обеспечения необходимой жесткости корпуса
КА используются разжимные кольца 4.
Базирование корпуса на форме осуществляется по опорно-
му шпангоуту 8, при этом должен обеспечиваться гарантиро-
ванный зазор А, учитывающий линейные изменения размеров
металлоконструкции при нагреве до температуры 200°С, в про-
тивном случае происходит деформация металлоконструкции
аппарата.
Для перемещения собранной формы служит рама-тележка
12, сваренная из стальных швеллеров.
Центрирующая шайба 10 используется при установке фор-
мы на карусельный станок при механической обработке стек-
лопластика и внешнего слоя теплозащитного покрытия 1 (см.
рис. 6.1).
При нанесении теплозащиты вакуумным или автоклавным
методом кожух 3 на основание формы 11 не устанавливается.
Резиновые мешки перед сборкой формы испытываются на гер-
метичность давлением сжатого воздуха 0,198-104 Па в ограни-
чительных приспособлениях.
Подготовка панелей из стеклосотоблока
или плиточного волокнистого теплоизоляци-
онного материала. Панели размером 150х 150 мм из стек-
лосотоблока или плиточного волокнистого теплоизоляционного
материала нарезают на ленточной пиле или фрезерном станке
с припуском по толщине 3 ... 5 мм. Затем одна из плоскостей
нарезанных панелей обрабатывается по контуру, соответствую-
щему контуру металлоконструкции аппарата, на токарном
станке, по копиру, шлифовальным кругом (для стеклосотопла-
ста) или резцом (для плиточного волокнистого теплоизоляци-
онного материала). Нарезанные панели очищаются от пыли
продувкой сжатым воздухом, комплектуются и упаковываются
в тару.
Укладка вкладышей и подготовленных па-
нелей на корпус КА. С помощью локального шаблона,
установленного на базовые поверхности формы, отмечается ме-
сто расположения вкладыша 6 (см. рис. 6.1). На отмеченное
место наматывается полоска пропитанной асбестовой ткани
АТ-1С Или кремнеземной ткани КТ-11 в зависимости от мате-
риала, который выбран для теплозащитного покрытия 1. Число
намотанных слоев определяется толщиной стеклосотопласта 2 с
учетом припуска 3... 5 мм.
На остальную поверхность основания металлоконструкции
аппарата укладываются нарезанные панели из стеклосотопла-
ста или плиточного теплоизоляционного волокнистого материа-
ла, причем предварительно торцы сотопласта или теплоизоля-
ционного материала со стороны обработанной поверхности про-
109
Рис. 6.4. Схема пропитки тканей на машине
МТП-3:
/, 5, 8 — направляющие ролики; 2— неиропитанная
ткань; 3 — подающий барабан; 4 — барабан с
разделительной полиэтиленовой пленкой; 6 — при*
емный барабан; 7 — пропитанная ткань; 9 — су-
шильная камера с тремя зонами нагрева; 10 — от-
жимные ролики; 11 — ванна со связующим
называются бакелитовым лаком
ЛБС-1. Укладка подготовленных пане-
лей осуществляется по образующей ме-
таллоконструкции аппарата. Панели
фиксируются стеклянной лентой ЛЭС,
при этом концы ленты завязываются
за технологические крючки формы.
Аналогично укладываются подго-
товленные панели по остальной по-
верхности металлоконструкции аппа-
рата, при этом допускается подрезка
панелей по месту для обеспечения ве-
личины зазоров между панелями не
более 3 мм.
Пропитка асбестовых и кремнеземных тканей
связующим. Пропитка производится на пропиточной маши-
не типа МТП-3 (рис. 6.4). Ткань 2 подающего барабана 3 про-
ходит через ванну со связующим 11, а затем попадает через от-
жимные ролики 10 в вертикальную сушильную камеру 9. Сту-
пенчатый режим подсушки ткани обеспечивается различной тем-
пературой в трех зонах сушильной камеры и постоянством ско-
рости перемещения ткани. Пропитанная и подсушенная ткань
наматывается на приемный барабан 6 через разделительную по-
лиэтиленовую пленку, подаваемую с барабана 4.
Приклеивание стеклосотопласта или пли-
точного теплоизоляционного материала к кор-
пусу КА. Для создания равномерного давления по всей
склеиваемой поверхности на уложенный стеклосотопласт или
плиточный материал укладываются дренажные слои, состоящие
из двух или трех слоев стеклянной ткани Т-11. Затем набран-
ный пакет закрывается резиновым мешком с вмонтированными
в него штуцерами, число которых определяется из расчета
один штуцер на 1 м2 поверхности мешка.
Подготовленная форма помещается в агрегат рециркуляци-
онного подогрева типа АРП-8 (рис. 6.5) для полимеризации
клеевой пленки.
К штуцерам, установленным на резиновом мешке, подсоеди-
няются гибкие шланги, идущие от коллектора вакуумной си-
стемы. К одному из штуцеров подсоединяется контрольный
110
Рис. 6.5. Агрегат рециркуляционного подогрева АРП-8:
/ — сальниковый уплотнитель; 2 — роторный вентиляционный нагреватель; 3 — рабочая
камера; 4— блок выброса летучих веществ; 5 — теплоизоляция; 6 — стапель; 7 — опора
подшипниковая; 8 — электродвигатель; 9 — гидропривод дверей; 10 — дверь правая;
// — замок с пневмоприводом; 12 — дверь левая
манометр. Приклейка стеклосотопласта или плиточного тепло-
изоляционного материала производится при давлении 0,78Х
ХЮ5 Па и температуре (150±Ю)°С, при этом подъем до ука-
занной температуры производится в течение 2 ... 4 ч, а выдер-
жка в течение 4 ... 6 ч, затем форму охлаждают до темпера-
туры 30°С. После окончания режима формования от формы
отсоединяются гибкие шланги и снимаются прижимное кольцо,
резиновый мешок и дренажные слои.
Агрегат рециркуляционного подогрева служит для сушки
клеев, отверждения связующих, используемых в теплозащит-
ных покрытиях. Он обеспечивает нагрев до температуры 200°С
Ш
Рис. 6.6. Токарно-карусельный / двухсто-
ечный станок, модель 1540Т: /
1 — резцедержатель; 2 — cynijopT левый;
3 — вертикальная направляюща^; 4 — суп-
порт правый; 5 — планшайба /
с разбросом не более ±5° и до 300°С с разбросом, не превы-
шающим ±10°С в любой точке покрытия.
Нагрев в рабочей камере 3 производится за счет преобра-
зования механической энергии высокоскоростной воздушной
струи в тепловую. Рабочая камера состоит из девяти унифици-
рованных модулей. При работе роторного вентиляционного
нагревателя 2 воздух циркулирует по схеме канал — рабочая
камера — вентилятор — канал.
Открывание и закрывание дверей 10 и 12 осуществляется
гидроприводами 9, смонтированными на агрегате. Поджим и за-
пирание дверей производится с помощью замка 11 с пневмо-
приводом. Двери по периметру окантованы асбетовым уплотне-
нием, предотвращающим подсос воздуха из атмосферы произ-
водственного помещения.
Для обеспечения работы агрегата рециркуляционного подо-
грева АРП-8 используется шкаф программного управления
СПУРТ-5, который обеспечивает ручное и автоматическое уп-
равление двигателем роторного нагревателя, измерение и за-
пись температуры в рабочей камере, управление приводом две-
рей, управление блоком выброса летучих веществ, управление
приводом вентилей.
3.	Механическая обработка стеклосотопласта или плиточ-
ного теплоизоляционного волокнистого материала. Технологи-
ческую форму (см. рис. 6.3) снимают с тележки и устанавли-
вают на планшайбу 5 токарно-карусельного станка (рис. 6.6),
центрируют с помощью шайбы 10 (см. рис. 6.3) и закрепляют
двенадцатью болтами, при этом биение основания формы не
должно быть более 0,01 мм. Токарно-карусельный станок моде-
ли 1540Т позволяет обрабатывать изделия диаметром до
4000 мм.
В случае механической обработки стеклосотопласта 2 ,(см.
рис. 6.1) в резцедержателе станка закрепляют приспособление
для шлифования (рис. 6.7), а если обрабатывается вкладыш
10 (см. рис. 6.1) или плиточный теплоизоляционный волокни-
стый материал 2, то закрепляется токарный резец.
112
Основанием приспособления для шлифования стеклосото-
пласта служит кронштейн 6 (см. рис. 6.7), с помощью которо-
го оно крепится в резцедержателе карусельного станка. На
этом кронштейне крепится электродвигатель 8 и другой крон-
штейн 2, в котором установлена шпиндельная головка 9. Вра-
щение шпиндельной головки осуществляется от электродвига-
теля 8 через шкивы 3 и ремень 7. Для обеспечения требований
техники безопасности на кронштейне устанавливаются защит-
ные кожухи 4 и 1, а через патрубок 5 осуществляется отсос
пыли, образующейся при шлифовании теплозащитного покры-
тия.
До начала шлифования стеклосотопласта или плиточного
теплоизоляционного волокнистого материала производится то-
чение внешнего контура вкладыша (см. рис. 6.7) до толщины,
равной толщине стеклосотопласта.
После обработки вкладыша 10 и стеклосотопласта или пли-
точного теплоизоляционного материала 2 (см. рис. 6.1) контро-
лируется их контур с помощью шаблонов, изготовленных по
Рис. 6.7. Приспособление для
шлифования стеклосотопласта:
1 — защитный кожух круга; 2 —
кронштейны; 3 — шкив; 4 — за-
щитный кожух; 5 — патрубок; 6 —
кронштейн крепления к станку;
7 — ремень; 8 — электродвига-
тель; 9 — шпиндельная головка;
10 — шлифовальный круг
ИЗ
плазу. При контроле базовые поверхности шаблонов и форм
совмещаются и щупом определяется зазор между шабло-
ном и обрабатываемой поверхностью, он не должен превышать
0,5 мм.
Последовательно переустанавливая шаблон через 30° по
периметру основания формы, контролируют обрабатываемую
поверхность.
4.	Подготовка и приклеивание разреженного стеклотексто-
лита. После механической обработки стеклосотопласта или пли-
точного теплоизоляционного материала производится обдувка
его внешней поверхности сжатым очищенным воздухом под
давлением от 0,49-10* до 0,98-104 Па для удаления образовав-
шейся пыли.
Сетчатое полотно ПС-1-5 пропитывают бакелитовым лаком
ЛБС-1, используемым для изготовления разреженного стекло-
текстолита, на машине МТП-3 (см. рис. 6.5). Пропитанное
и просущенное сетчатое полотно ПС-1-5 раскраивается на заго-
товки по шаблонам в количестве, необходимом для получения
заданной толщины разреженного стеклотекстолита 8 (см. рис.
6.1). Число слоев сетчатого полотна ПС-1-5 определяется из
расчета пять слоев полотна на 3 мм толщины разреженного
стеклотекстолита.
Внешняя поверхность стеклосотопласта или плиточного теп-
лоизоляционного материала промазывается одним слоем баке-
литового лака ЛБС-1, затем на нее укладывается один слой
пленочного клея ВК-36 по технологии, описанной выше. Рас-
кроенные заготовки сетчатого полотна укладываются на повер-
хность аппарата таким образом, чтобы обеспечить несовпаде-
ние стыков заготовок в смежных слоях. Поверх набранного
сетчатого полотна укладывается один слой пропитанной асбо-
или стеклоткани в зависимости от материала наружного слоя
покрытия. Подготовленный таким образом к формованию
разреженный стеклотекстолит покрывается дренажными слоя-
ми, затем сверху устанавливается резиновый мешок.
Формование разреженного стеклотекстолита с одним сло-
ем асбо- или стеклоткани осуществляется при давлении 0.196Х
ХЮ5 Па по температурному и временному режиму, указанно-
му для приклейки стеклосотопласта.
5.	Нанесение герметизирующего слоя. После окончания
формования разреженного стеклотекстолита форма отсоединя-
ется от вакуумной системы и перекатывается в вытяжную ка-
меру, где проводится съем резинового мешка, дренажных сло-
ев, а затем зашкурирование внешней поверхности покрытия и
обдувка струей очищенного сжатого воздуха.
На разреженный стеклотекстолит со стеклосотами 2 (см.
рис. 6.1) наносят герметизирующий состав. Герметизирующий
слой предотвращает проникновение газового потока в сотовый
114
заполнитель и устраняет опасность отрыва внешнего слоя по-
крытия.
Герметизирующий состав состоит из 70 массовых частей
эпоксидной смолы ЭД-20, 30 массовых частей полиаминоамида
ПО-ЗОО и 10 массовых частей алюминиевой пудры ПАП-2. При-
готовление состава осуществляется перемешиванием компонен-
тов в течение 5 ... 10 мин.
Герметизирующий состав наносится на подготовленную по-
верхность разреженного стеклотекстолита шпателем из расче-
та 800 г на 1 м2 поверхности аппарата. Затем на состав укла-
дывается один слой пропитанной и просушенной асбо- или
стеклоткани в зависимости от используемого наружного тепло-
защитного материала и повторяются операции подготовки фор-
мы к приклейке стеклосотопласта.
Формование герметизирующего состава производится при
давлении 0,784-105 Па. Выдержка осуществляется в течение не
более 3 ч, а затем производится охлаждение до температуры
производственного помещения.
6.	Нанесение наружного теплозащитного покрытия. Пред-
варительный набор пакета из пропитанной
ткани. Разреженный стеклотекстолит зашкуривается, обду-
вается очищенным сжатым воздухом и покрывается одним сло-
ем бакелитового лака ЛБС-1 с последующей сушкой при тем-
пературе производственного помещения в течение 0,5 ... 1 ч.
Асбестовая ткань АТ-1С или кремнеземная ткань КТ-11 (в
зависимости от материала наружного теплозащитного покры-
тия) пропитывается на машине бакелитовым лаком ЛБС-1 до
содержания связующего в ткани от 45 до 50% и летучих ве-
ществ от 7 до 12% по описанной выше технологии. Затем про-
питанная и просушенная ткань раскраивается по четырем
шаблонам на заготовки согласно схеме (рис. 6.8).
Число слоев ткани определя-
ется в зависимости от толщины
ткани и покрытия, а также тех-
нологического припуска по тол-
щине, равного 3...5 мм, остав-
ляемого на механическую обра-
ботку наружной поверхности по-
крытия. Укладка раскроенных
заготовок ткани выполняется в
соответствии с нумерацией заго-
товок с нахлестом 3... 5 мм, при-
чем нахлесточные швы в каждом
слое не должны совпадать с на-
хлесточными швами предыдущего
слоя. В процессе укладки заго-
товки ткани прикатывают роли-
Рис. 6.8. Схема раскроя слоя тка-
ни
115
ком из фторопласта для удаления воздуха из набранного па-
кета.
Предварительное формование покрытия. На
набранный пакет укладываются три—пять дренажных слоев
кремнеземной ткани КТ-11, устанавливаются резиновый мешок
9 (см. рис. 6.3) и металлический кожух 3, который стягивается
с основанием 11 болтами через резиновые прокладки 13.
Собранная форма помещается в агрегат АРП-8 и проверя-
ется на герметичность путем создания давления 0,784-105 Па в
полости между экраном 6 и резиновым мешком 9, для чего к
одному вакуумному штуцеру подсоединяется прибор, регист-
рирующий давление, а к остальным штуцерам — шланги, идущие
от вакуумной системы. Форма считается герметично собранной,
когда давление не изменяется после перекрытия вакуумной
системы в течение 2 ч. Затем к штуцерам подачи и выхода
теплоносителя подсоединяются гибкие шланги, идущие от гид-
роклава.
Гидроклав используется при формовании теплозащитного
слоя 1 (см. рис. 6.1) для создания рабочего давления более
0,98-105 Па, если в производстве отсутствует автоклавное обо-
рудование.
Технические характеристики гидроклава для формования
теплозащитного покрытия
Максимальное рабочее давление, Па..........	11,76-1 О’
Минимальное рабочее давление, Па...........	2,94-105
Температура теплоносителя в баке, °C ... .	55
Температура теплоносителя в технологической
оснастке, °C........................................... 150±10
Теплоноситель.................................. Жидкость	полиэтилси-
локсановая ПЭС-5
или глицерин
Предварительное формование наружного теплозащитного
покрытия выполняется вакуумно-гидростатическим методом при
избыточном давлении гидрожидкости 2,94-103 Па и остаточном
давлении 0,784-105 Па, причем сначала температура в пакете
поднимается до 60°С в течение 2 ... 3 ч, а затем температура
поднимается до 135°С в течение не менее 3 ч. Затем следует
выдержка в течение 3 ... 5 ч.
Предварительная механическая обработка
покрытия. Операция выполняется аналогично п. 3.
Окончательный набор пакета из пропитан-
ной ткани. После механической обработки производится
обдувка внешней поверхности очищенным сжатым воздухом,
нанесение одного слоя бакелитового лака ЛБС-1 и сушка его
при температуре помещения в течение 0,5 ... 1 ч.
Затем выполняются операции укладки пропитанной ткани
для обеспечения заданной толщины покрытия с учетом техно-
116
логического припуска 3... 5 мм на механическую обработку и
подготовки к окончательному формованию покрытия.
Окончательная механическая обработка по-
крытия. Механическая обработка внешнего контура наружно-
го теплозащитного покрытия выполняется аналогично операции
п. 3. После этого производится одновременная торцовка наруж-
ного слоя 1 (см. рис. 6.1) и вкладыша 6 отрезным резцом,
установленным в резцедержателе токарно-карусельного станка.
Наружный контур покрытия и торец контролируются специаль-
ным плазовым шаблоном, устанавливаемом на базовые по-
верхности основания формы 11 (см. рис. 6.3). Щупом опреде-
ляется отклонение контура покрытия от шаблона. Оно должно
быть не более ±0,5 мм.
После нанесения теплозащитного покрытия на металличе-
ские элементы 3, 5, 10, 19 (см. рис. 6.1) СА выполняется последо-
вательная стыковка с подгонкой сопрягаемых поверхностей
между элементами.
Подгонку сегментов 5, состоящих из трех частей, произво-
дят сначала по зазору между основанием 3 и крышкой 10 СА,
а затем по стыкам между частями сегмента за счет технологи-
ческого припуска 1 ... 2 мм. Для выполнения этой операции
сначала измеряют номинальный размер между основанием и
крышкой. При обработке покрытия его выдерживают с допу-
ском 4*0,1 мм. Измерения выполняют в двенадцати равномерно
расположенных по периметру точках.
По полученному размеру сегменты протачиваются по тор-
цам на токарно-карусельном станке с припуском 0,3 мм, необ-
ходимым для ручной подгонки. После этого сегменты разреза-
ются на три части таким образом, чтобы длина одной части
была на 3 мм больше длины двух других частей. Затем про-
изводится ручная подгонка составных частей сегмента между
сопрягаемыми поверхностями с контролем зазора щупом.
Подгонка кольца 9 осуществляется по сходной схеме.
Подогнанные части сегмента и кольца устанавливаются на
болтах в конструкцию СА.
Аппарат с нанесенным теплозащитным покрытием снимает-
ся с формы, взвешивается и упаковывается в тару.
6.4. ОСОБЕННОСТИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
НА АППАРАТЫ, СПУСКАЕМЫЕ НА МАРС
Операции 1 ... 4 выполняются так же, как для про-
цесса нанесения покрытия на аппараты, спускаемые на Землю
и Венеру (см. разд. 6.3). Форма для нанесения сотового за-
полнителя и разреженного стеклотекстолита с запрессовкой
вакуумным методом представлена на рис. 6.9.
117
Рис. 6.9. Форма для нанесения теплозащитного покрытия на аэродинамиче-
ский экран КА:
1 — подкладное кольцо; 2 — экран; 3 — теплозащитное покрытие; 4 — металлический
экран КА; 5 — резиновый мешок; 6 — опора; 7 — прижимное кольцо; 8— основание
формы; 9 — тележка; 10 — шайба центрирующая; 11— резиновая прокладка; В — ва-
куумирование
Герметизация полости между резиновым мешком 5 и экра-
ном 2 осуществляется за счет стягивания болтами прижимного
кольца 7 с основанием через резиновый мешок 5 и резиновые
прокладки 11 и приварки экрана 2 к основанию 8. Для обеспе-
чения необходимой жесткости металлоконструкции аэродина-
мического экрана 4 аппарата используется опора 6 с выбран-
ными пазами для шпангоутов. Перемещение собранной формы
при выполнении технологических операций осуществляется с
помощью тележки 9. Центрирующая шайба 10 предназначает-
ся для установки формы на карусельный станок при механи-
ческой обработке стеклосотопласта 7 (см. рис. 6.2).
На поверхности резинового мешка 5 (см. рис. 6.9) равно-
мерно устанавливаются вакуумные штуцеры из расчета один
штуцер на 1 м2 поверхности аппарата.
Режим выпечки: температура 179°С, давление 0,98-105 Па.
Герметизирующий слой не наносят.
5. Нанесение наружного теплозащитного покрытия. Мате-
риал покрытия отличается от используемого в аппаратах, спус-
каемых на Землю и Венеру. Существенно отличается и техно-
логический процесс нанесения покрытия.
1. Установка металлоконструкции аппарата на приспособ-
ление для нанесения покрытия. На металлический корпус ап-
парата 3 (см. рис. 6.2) с нанесенным теплоизоляционным под-
слоем 4; 7 устанавливается законцовка 1, которая крепится
болтами 2, затем аппарат закрепляется на планшайбе 11 (рис.
118
6.10) приспособления для нанесения покрытия, переводится
из горизонтального положения в вертикальное и устанавлива-
ется в вытяжную камеру. Приспособление для нанесения теп-
лозащитного покрытия 8 позволяет устанавливать металлокон-
струкцию аппарата в горизонтальной плоскости и наносить
покрытие в вертикальной плоскости.
На раме-тележке 1 установлена ферма 9, на которой с по-
мощью кронштейна 10 по оси закреплены демпферные пневмо-
цилиндры 8, переводящие посредством рычагов 6 и 7 корпус 5
с планшайбой 11 из вертикального положения в горизонталь-
ное и обратно. Пневмоцилиндр поворота 3, закрепленный на
кронштейне 4, позволяет разворачивать планшайбу относитель-
но своей оси с шагом 10° при нанесении полоски покрытия ши-
риной 150 ... 250 мм от кромки до центра. В рабочем положе-
нии планшайба фиксируется с помощью храповика.
Управление устройством осуществляется с помощью мало-
габаритного переносного пульта, соединенного с пневмоцилинд-
рами 8 и 3 гибкими шлангами.
Рис. 6.10. Приспособление для нанесения теплозащитного покрытия на КА,
спускаемые на Марс:
1 — рама-тележка; 2 — шестеренка; 3 — пневмоцилиндр поворота; 4 — кронштейн крепле-
ния пневмоцилиндра поворота; 5 — корпус; 6, 7 — рычаги; 8 демпферный пневмоци-
лнндо; 9 — ферма; 10— кронштейн крепления демпферного пневмоцилиндра; // — план-
шайба; 12 — кронштейн установки корпуса
119
2.	Нанесение наполненного пористого термопласта. Разре-
женный стеклотекстолит, изготовленный по описанной выше
технологии, зашкуривается, обдувается очищенным сжатым
воздухом, грунтуется с помощью пульверизатора одним .слоем
фосфатирующей грунтовки ВЛ-02, массовый расход которой
составляет 50 ... 75 г/м2, а затем сушится при температуре
помещения в течение 30 мин.
В специальном смесителе приготовляется композиция на-
полненного пористого термопласта, состоящего из раствора
сульфохлорированного полиэтилена в толуоле и смеси оргстек-
ла и минеральных наполнителей. Нанесение композиции по-
крытия выполняется с помощью специального пульверизатора,
имеющего сопло диаметром 6 мм, при давлении сжатого очи-
щенного воздуха 3,325-105 ... 4,9-105 Па путем перемещения
его на расстоянии 350+50 мм от аппарата вдоль образующей,
от торца до центра. После нанесения покрытия по одной обра-
зующей аппарат поворачивается на 10° и наносится покрытие
в обратном направлении. В такой последовательности произ-
водится нанесение одного слоя покрытия по всей поверхности
аппарата. Общее число нанесенных слоев покрытия определя-
ется по формуле П=б/0,35, где 6—толщина покрытия, мм.
После нанесения 1/4 толщины покрытия выполняется сушка
его при температуре помещения в течение 24 ч или при тем-
пературе 60°С в течение 6 ч. Аналогично наносятся последую-
щие слои покрытия. Полностью нанесенное покрытие сушится
при температуре 60°С в течение 72 ч в агрегате АРП-8.
3.	Доводка и контроль толщины покрытия. Доводка осу-
ществляется зашкуриванием. Контроль толщины выполняют по
методике, описанной в разд. 6.5. Допуск на толщину составля-
ет +0,5 мм.
4.	Нанесение лакокрасочного покрытия. Для обеспечения вла-
гостойкости наполненного пористого термопласта производится
напыление в вытяжной камере пульверизатором одного слоя грун-
товки ВЛ-02, который сушится при температуре помещения в
течение 30 мин, а затем двух слоев эмали ЭП-51 с сушкой при
температуре помещения в течение 1 ч первого слоя и в течение
12 ч второго слоя.
Металлоконструкция аппарата с нанесенным теплозащитным
покрытием снимается с приспособления, взвешивается и упако-
вывается в тару.
6.6. КОНТРОЛЬ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ
Контроль содержания связующего в пропитанном на-
полнителе и теплозащитном материале. Контроль осуществляется
путем сушки и выжигания связующего в образце массой 1,5...2 г
при температурах соответственно (100±5)°С в течение 2 ч и
120
500...600°С до получения постоянной массы. Образцы вырезаются
из технологического припуска в количестве не менее пяти штук.
Содержание связующего С, %, определяется по формуле
ГП2 — ZHq
С= 1
1100,
(ffi! — m0)(l —0,01а) J
(6.1)
где т0 — масса пустого тигля, г; а — коэффициент, учитываю-
щий потери при прокаливании, %, a=(mi—m2)/(mi—т0) 100;
mi — масса тигля с навеской пропитанного наполнителя после
сушки, г; т2— масса тигля с навеской пропитанного наполните-
ля после прокаливания, г.
Погрешность метода ±2%.
Контроль содержания летучих веществ связующего в пропи-
танном наполнителе. Контроль производится путем сушки образ-
цов размером не менее 50x50 мм в термошкафу при температу-
ре 160±5°С в течение не менее 10 мин и взвешивания до и после
сушки с точностью до 0,0002 г. Образцы вырезаются из техноло-
гического припуска в количестве не менее пяти штук. Содержа-
ние летучих веществ (Сл, %) определяется по формуле
Сл=-^—^—100,	(6.2)
/П1
где mi — масса образца пропитанного наполнителя, г; т2—
масса образца после сушки, г.
Погрешность метода 0,2...0,3%.
Контроль степени отверждения теплозащитного материала.
Контроль производится путем определения массы неотвержден-
ного связующего после погружения в ацетон измельченного об-
разца массой 5 г.
Степень отверждения х, %, рассчитывается по формуле
Х=Г1-----(И!-т0) 1(Ю1	(б ,3)
|_ т2С
где т0 — масса пустой колбы, г; т\ — масса колбы с экстраги-
рованной смолой после высушивания до постоянной массы при
температуре (100±5)°С, г; т2— масса испытуемого материала,
г; С — содержание связующего в испытуемом материале, %, оп-
ределенного согласно формуле (6.1).
Погрешность метода ±0,3%.
Контроль плотности теплозащитного материала. Контроль
осуществляется путем обмера и взвешивания образцов размером
20Х20Х (3...20) мм. Отклонение углов от прямого не должно
превышать 0,5°, а взвешивание производится с точностью до
0,0002 г. Образцы вырезаются из технологического припуска в
количестве не менее пяти штук.
Плотность материала р, кг/м3, определяется по формуле
p = m/V,	(6.4)
где т — масса образца, кг; V — объем образца, м3.
121
Погрешность метода ±2,5%.
Контроль непроклея и расслоений. Контроль непроклея стек-
лопласта или плиточного теплоизоляционного волокнистого ма-
териала к металлоконструкции или разреженному стеклотексто-
литу, а также расслоений в асботекстолите или стеклотекстолите
осуществляется импедансно-акустическим методом прибором
ИАД-3. Акустический импедансный метод дефектоскопии осно-
ван на различии определяемых в точке ввода колебаний механи-
ческих импедансов бездефектного и дефектного с воздушной
прослойкой между элементами участков конструкции теплоза-
щитного покрытия.
Механическим импедансом Z называется отношение возмуща-
ющей силы F к вызываемой его колебательной скорости v частиц
среды в точке приложения силы: Z = F]v.
В импедансном акустическом методе сила F изменяется по
синусоидальному закону. Величины Z, F, v являются комплекс-
ными и содержат действительную (активную) и мнимую (реак-
тивную) части. При контроле этим методом в теплозащитном
покрытии возбуждаются изгибные колебания звукового диапа-
зона частот. Механический импеданс зависит от размеров, плот-
ности, упругих свойств материала и степени поглощения упру-
гих колебаний в теплозащитном покрытии.
При возбуждении изгибных колебаний в многослойной кон-
струкции теплозащитного покрытия механический импеданс в
точке приложения возбуждающей силы определяется всеми
элементами теплозащитного покрытия, соединенными в одну
механическую систему. Если отдельные слои теплозащитного
покрытия связаны между собой, оно колеблется как единое це-
лое и механический импеданс Z\ = F\/v\ имеет максимальное
значение. При отсутствии сцепления между элементами тепло-
защитного покрытия колебательный режим отдельного участка
будет существенно отличаться вследствие ослабления связи с
остальной частью теплозащитного покрытия. Поскольку жест-
кость отдельного элемента меньше жесткости всей конструкции
покрытия в целом, механический импеданс в зоне дефекта Z2 =
= Ftlv2 оказывается меньше, чем на участке с хорошим соеди-
нением (Z2<Zi). Таким образом, дефект соединения может быть
выявлен по изменению измеренного с поверхности теплозащитно-
го покрытия механического импеданса.
Импедансно-акустический метод используется в двух вариан-
тах— амплитудном и фазовом. В амплитудном варианте механи-
ческий импеданс оценивается по амплитуде силы реакции конт-
ролируемого теплозащитного покрытия на возбуждающий его
стержневой датчик. Фазовый вариант отличается от амплитудно-
го тем, что дефект фиксируется по изменению фазы силы реак-
ции покрытия на датчик. Практически чаще при контроле исполь-
зуется амплитудный вариант.
122
Рис. 6.11. Схема амплитудного ва-
рианта акустического импедансного
метода контроля:
/ — датчик; 2 — датчик, установленный
в дефектной зоне; 3 — стеклосотопласт;
4 — клеевой слой; 5 — металлический
корпус КА
В случае расположения датчика 2 (рис. 6.11) над дефектной
зоной стеклосотопласт 3 колеблется независимо от металлокон-
струкции аппарата 5. Поскольку жесткость стеклосотопласта су-
щественно меньше жесткости всей конструкции аппарата, сила
реакции Fp резко уменьшается. Изменение этой силы и фиксиру-
ет прибор. Функциональная схема ИАД-3 приведена на рис. 6.12.
Технические характеристики дефектоскопа ИАД-3
Диапазон рабочих частот, кГц...................1 ... 8
Минимальная площадь дефекта, выявленного по амп-
литудному варианту при глубине залегания не более
7 мм, мм2....................................... 19,6
Минимальная площадь дефекта, выявленного по амп-
литудному варианту при глубине залегания более 7 мм,
мм2............................................... 40
Дефектоскоп ИАД-3 со специальной приставкой и механиче-
ской частью, включающей в себя устройство для перемещения
датчика по поверхности контролируемого теплозащитного покры-
тия, позволяет производить автоматизированный контроль непро-
Рис. 6.12. Функциональная схема дефектоскопа ИАД-3:
1—силоизмерительный элемент датчика; 2 — излучающий пьезоэлемент датчика; 3
сигнальная лампа; 4— генератор звуковых частот; 5 — избирательный усилитель; о
фазовращатель; 7 — усилитель фазового канала; 8 — детектор; 9 усилитель ампли-
тудного канала; 10, //-усилители-ограничители; /2 —линейный диодный детектор;
13— стрелочный индикатор фазового канала; 14— фазоизмерительная схема, 15 сум-
матор; 16— стрелочный индикатор амплитудного продетектнрованного сигнала; 17
выходное устройство; 18 — к перу самописца
123
клеев и расслоений в теплозащитном покрытии. Для выбора
оптимальных режимов контроля и определения чувствительности
метода изготовляются образцы-эталоны с искусственными или
естественными дефектами различных размеров. Эти образцы-
эталоны должны иметь те же основные параметры (материал,
толщина), что и контролируемое теплозащитное покрытие и ме-
таллоконструкция. Размеры дефектов в образцах-эталонах и глу-
бина их залегания выбираются в зависимости от норм допусти-
мых дефектов и ожидаемой чувствительности метода на теплоза-
щитных покрытиях данного типа.
Контроль непроклеев и расслоений осуществляется в следую-
щей последовательности:
настройка дефектоскопа по образцу-эталону;
перемещение датчика дефектоскопа по поверхности теплоза-
щитного покрытия с легким нажимом со скоростью не более
10 м/мин, при этом расстояние между соседними следами движе-
ния датчика выбирается равным 60...80% от минимальной протя-
женности допустимого дефекта, а ось датчика не должна откло-
няться от положения, перпендикулярного к поверхности покры-
тия, больше чем на 10%;
регистрация дефектов фиксируется включением расположен-
ной в датчике сигнальной лампы, дефекты зоны очерчиваются на
поверхности покрытия мягким цветным карандашом или мелом;
запись результатов контроля в протокол, где указываются
размеры дефектов, места их расположения.
Контроль массы теплозащитного материала. Контроль массы
теплозащитного покрытия осуществляется взвешиванием метал-
локонструкции аппарата до и после нанесения покрытия на ве-
сах, имеющих погрешность ±2 кг.
Контроль профиля обработанной поверхности теплозащитно*
го покрытия. Контроль производится с помощью шаблонов по
двенадцати сечениям, проходящим через вершину металлоконст-
рукции аппарата. Проверяется щупом зазор между обрабаты-
ваемой поверхностью и шаблоном в точках, расположенных на
расстоянии друг от друга 250...300 мм по образующей поверхно-
сти.
Контроль зазоров между сопряженными частями теплозащит-
ного покрытия. Контроль проводится щупом через каждые 30...
40 мм длины сопряжений.
Контроль разрушающего напряжения при сжатии теплозащит-
ного материала. Контроль основан на нагружении испытуемого
образца сжимающей нагрузкой при установленной скорбсти де-
формации. Приложение нагрузки на образец может осущест-
вляться как перпендикулярно, так и параллельно направлению
основы тканого наполнителя слоистого материала. Для ячеистых
(сотовых) материалов приложение нагрузки осуществляется
вдоль стенок, а для волокнистых плиточных теплоизоляционных
124
материалов — перпендикулярно плоскости прессования. Образцы
для слоистых материалов изготовляются в виде прямоугольной
призмы с площадью основания не менее 25 см2. Опорные плос-
кости должны быть перпендикулярны направлению приложения
нагрузки при сжатии и параллельны между собой. Высота об-
разца составляет 10...40 мм. Для ячеистых материалов высота
образца должна составлять 15 мм. Высоту, ширину и длину об-
разца измеряют с погрешностью не более 0,01 мм и не менее чем
в трех местах и по минимальным значениям вычисляют попереч-
ное сечение образца.
Перед испытанием образцы выдерживаются при температуре
(23±2)°С и относительной влажности (50±5)%. В случае, ког-
да образцы имеют ширину менее 10 мм, испытание на сжатие
проводится в приспособлении, обеспечивающем их установку на
машину вдоль оси приложения разрушающей силы. Испытатель-
ная машина должна обеспечивать измерение нагрузки с погреш-
ностью не более 1 %, а измеритель должен быть безынерционным.
Контроль толщины. Контроль толщины стеклотекстолита или
плиточного теплоизоляционного волокнистого материала, разре-
женного стеклотекстолита, пористого наполненного термопласта
производится вихревым методом прибором ЭМАТОЛ ТНП-02М.
Вихревой метод контроля основан на анализе взаимодействия
внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем
вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой (датчи-
ком) в электропроводящем материале металлоконструкции аппа-
рата. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на ка-
тушку (датчик), наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное элек-
трическое сопротивление.
Регистрируя напряжения на зажимах катушки или ее сопро-
тивление, получают информацию об измеряемом показателе.
Плотность вихревых токов зависит от геометрических и электро-
магнитных параметров металлоконструкции аппарата, а также
от взаимного расположения измерительного датчика и аппарата.
Рис. 6.13. Функциональная
схема прибора ЭМАТОЛ
ТНП-02М:
1 — измерительная обмотка
датчика; 2 — обмотка возбуж-
дения; 3 — компенсационная
обмотка датчика; 4 — ферри-
товый стержень; 5 — эмнторный
повторитель; 6 — конденсатор
возбуждения; 7 — токо-
резнстор цепи возбужде-
8 __ измеритель разности
9 — генератор возбужде-
]0 _ усилитель опорного
- корректор
12 — блок
цепи
вый
ния;
фаз;
ния; .
сигнала; //
новки нуля:
чей; 13 — масштабирующий усилитель; 14 — клавишный переключатель; 15
лочный индикатор
уста-
клю-
стре-
125
Установка датчика на немагнитный металл аппарата приводит к
двум явлениям.
Часть энергии поглощается металлом и выделяется в виде
тепловых потерь, а другая часть энергии отражается от поверх-
ности металла, уменьшая индуктивное сопротивление катушки
датчика и ее индуктивность. При установке датчика на магнит-
ный металл к этим явлениям добавляются еще два: некоторое
увеличение индуктивности катушки (датчика) за счет магнитной
проводимости металла аппарата и значительное возрастание ак-
тивных потерь с ростом частоты питающего тока, что приводит
к большой погрешности замера.
В качестве первичного измерительного преобразователя при-
бора ЭМАТОЛ ТНП-02М используется дифференциальный
трансформаторный датчик с ферритовым сердечником.
Технические характеристики прибора ЭМАТОЛ TH П-02 М
Измеряемая толщина покрытия, мм............	3... 40
Суммарная погрешность измерения, % . . . . не более 2
Габаритные размеры датчика, мм.............130X100X50
Масса датчика, кг.......................... 0,5
Контроль толщины покрытия осуществляется в указанной ни-
же последовательности:
разметка контролируемых точек на внешней поверхности по-
крытия по двенадцати образующим аппарата через каждые 30°
с шагом 150 мм вдоль образующей;
настройка толщиномера по образцу-эталону, являющемуся
приложением к прибору;
установка датчика прибора в размеченную точку покрытия;
отсчет показания по стрелочному индикатору;
запись результатов контроля в протокол;
расчет толщины теплозащитного покрытия.
Толщина стеклопластика (первого слоя) определяет непо-
средственно при контроле, а для последующих слоев теплоизоля-
ционного покрытия толщина рассчитывается как разность пока-
заний замеренного и предыдущего.
6.6.	ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Для создания безвредных условий труда производственное помещение
оборудуется приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей десятикрат-
ный обмен воздуха за 1 ч. Температура помещения выдерживается в пре-
делах 15...35°С, влажность—не более 80%.
С целью исключения пожара в производственном помещении вся осве-
тительная арматура, электрощиты, оборудование, подъемные средства вы-
полняются во взрывобезопасном исполнении.
Освещенность на рабочем месте производственного помещения должна
быть не менее 300 лк. Для обеспечения уровня шума в помещении не более
45 дБ приточно-вытяжная вентиляция экранируется звукоизоляционными ма-
териалами. Помещение оборудуется подъемно-транспортными механизмами
с микроимпульсной подачей.
126
Контрольные вопросы
1.	В чем преимущество агрегатов АРП-8 перед обычными печами?
2.	Почему в теплозащитных покрытиях используют разреженный, а не
обычный стеклотекстолит?
3.	Каково назначение герметизирующего слоя в составе теплозащитного
покрытия?
4.	Сравните свойства авто- и гидроклавов, применяемых при формиро-
вании теплозащитных покрытий.
5.	Зачем нужно контролировать содержание связующего в теплозащит-
ном материале?
6.	Изложите принцип действия импедансного дефектоскопа.
ГЛABA 7
ИСПЫТАНИЯ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
И ПРОЧНОСТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ УЗЛОВ
И АГРЕГАТОВ КА
7.1.	ЗНАЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕ КА
При изготовлении КА должна быть обеспечена его
высокая надежность. Требования к надежности для беспилот-
ных аппаратов особенно высокие, так как для них исключается
возможность обслуживания и ремонта в процессе эксплуатации.
Расширение решаемых с помощью КА задач усложняет их кон-
струкцию из-за увеличения числа систем, приборов, деталей,
применения новых конструкционных материалов. Все это с уче-
том экстремальных условий эксплуатации объектов ставит пе-
ред производством сложнейшую задачу создания высокоэффек-
тивных надежных методов и -средств испытаний и контроля
исходных материалов, деталей, сборочных единиц и их соеди-
нений.
В настоящее время трудоемкость испытательных и контроль-
ных процессов составляет порядка 20% от общей трудоемкости
изготовления КА и постоянно возрастает. С этим приходится
мириться, так как испытания и контроль — единственный прямой
путь определения качества изделия в процессе его изготовления.
Спроектированное и изготовленное изделие должно быть испыта-
но в целях идентификации его параметров, функциональных ха-
рактеристик, надежности.
Процессы контроля и испытания выполняются на всех этапах
изготовления КА, начиная от контроля исходных свойств конст-
рукционных материалов и заканчивая комплексными испытания-
ми окончательно собранного изделия, так как решить задачу
обеспечения требуемой надежности изделия только за счет повы-
шения надежности входящих элементов систем и деталей не
представляется возможным. Даже при очень высоких значениях
надежности входящих элементов (предположим, что вероятность
безотказной работы каждого элемента имеет значение Pi~
х0,9999) интегральный показатель надежности изделия в целом
при условии последовательности соединения элементов будет бли-
зок к нулю, так как суммарное их количество исчисляется сотня-
ми тысяч (обозначим их я) и Р1 = Р1л~0,99999п~0. Характеризуя
современный уровень контрольно-испытательных работ, следует
отметить, что их сложность, комплексность, а в ряде случаев и
128
уникальность в условиях опытного или мелкосерийного произ-
водств влекут за собой низкий уровень автоматизации и механи-
зации, широкое применение ручного труда. Необходимость выпол-
нения испытательных работ в условиях, близких к эксплуатацион-
ным, определяет сложность испытательных стендов.
Существенно интенсифицировать и повысить надежность дан-
ных процессов можно применением электронно-вычислительной
техники и технологического оборудования с программным управ-
лением, определением технологических параметров испытания на
основе математического и физического моделирования. В настоя-
щее время существуют сложности реализации подобного подхода
при воспроизведении таких воздействующих факторов, как тем-
пературные, механические, гидрогазовые, климатические и тем
более комплексные. Наиболее эффективно автоматизируются
электрические испытания.
7.2.	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ИСПЫТАНИИ
И КОНТРОЛЯ
Под испытаниями понимается экспериментальное оп-
ределение значений параметров и показателей качества продук-
ции в процессе функционирования или при имитации условий экс-
плуатации, а также при воспроизведении воздействия на продук-
цию по заданной программе.
Под контролем понимается проверка соответствия изделия
установленным техническим требованиям, проверка количествен-
ных и (или) качественных характеристик свойств продукции.
В производстве КА процессы контроля и испытания характе-
ризуются многообразием характеристик, подлежащих оценке, и
наличием ограниченного числа образцов, выделяемых на прове-
дение испытаний.
Испытания принято классифицировать по категориям, видам
и методам, а контроль — по видам и методам.
Категория испытаний — это группа испытаний, характеризуе-
мая одинаковыми организационными признаками их проведения
и принятия решений по результатам оценки объекта испытаний в
целом. Опытному и серийному производствам соответствуют раз-
личные категории испытаний (рис. 7.1 и 7.2).
Целью отработочных испытаний в условиях опытного произ-
водства является отработка конструкции КА и технологических
процессов его изготовления, а также проверка соответствия всех
параметров и характеристик заданным в техническом задании
(ТЗ). При автономных отработочных испытаниях объектом ис-
пытания являются узлы и агрегаты КА, а при комплексных испы-
таниях— КА в сборе. Автономные испытания состоят из трех
этапов.
5-569	129
Рис. 7.1. Виды испытаний в условиях опытного производства
На этапе конструкторских испытаний проверяется правиль-
ность выбранной схемы агрегатов, узлов и отсеков аппарата, ис-
следуются основные их характеристики, а также подтверждает-
ся возможность получения на испытываемой конструкции харак-
теристики, заданных в ТЗ на проектирование (например, обеспе-
чение конструкцией отсека достаточной прочности при воздейст-
вии статических и динамических нагрузок).
Доводочные испытания проводятся для подтверждения рабо-
тоспособности выбранной конструкции агрегата, системы, отсека
или узла во всем диапазоне заданных условий эксплуатации и
режимов функционирования, а также с целью подтверждения
полного соответствия характеристик этих сборочных единиц за-
данным в ТЗ на проектирование. На этапе доводочных испытаний
допускается изменение конструкции элементов изделия, уточне-
ния технологического процесса испытаний (замена одного метода
испытаний другим, изменение параметров испытаний и т. д.), а
также корректировка отдельных пунктов программы испытаний
Рис. 7.2. Виды испытаний в условиях серийного производства
130
(количество циклов наработки, величина действующих нагрузок
и т. д.).
Чистовые испытания являются заключительным этапом авто-
номных отработочных испытаний и проводятся для подтвержде-
ния необходимой работоспособности сборочной единицы в соот-
ветствии с корректировкой по результатам конструкторских
и доводочных испытаний.
Комплексные испытания КА проводятся с целью отработки
функционирования всего комплекса систем, узлов, агрегатов и
отсеков и определения соответствия эксплуатационно-техниче-
ских характеристик КА заданным в ТЗ.
Отработочные испытания проводятся как на опытном произ-
водстве ОКБ, так и на заводе-изготовителе.
Для условий серийного производства характерны такие кате-
гории испытаний, как приемосдаточные, периодические и типо-
вые. Они проводятся на заводе-изготовителе.
Приемосдаточные испытания (ПСИ) — это комплекс конт-
рольных испытаний, проводимых с целью проверки качества изго-
товления и соответствия изготовляемых сборочных единиц КА
требованиям конструкторской и нормативно-технической доку-
ментации (КД и НТД).
Индивидуальные контрольные испытания на соответствие КД
и НТД проходят 100% агрегатов, систем, узлов и отсеков, изго-
товляемых для каждого КА. В состав проверок при индивидуаль-
ных контрольных испытаниях не должны включаться такие, ко-
торые могут ухудшить качество объекта испытаний или привести
к уменьшению гарантийного ресурса (в частности, воздействую-
щие механические нагрузки должны быть в пределах упругой де-
формации, электрические воздействия не должны приводить к
пробою изоляции и т. д.).
Установочные испытания проводятся с целью подтверждения
отработанности технологических процессов изготовления сбороч-
ных единиц КА на данном заводе или в цехе в случае, если объ-
ект испытаний раньше изготовлялся на другом заводе или в дру-
гом цехе, а также в случае длительного перерыва (более двух
лет) в изготовлении. Испытания данной категории являются
комплексными и включают в себя несколько различных видов
(пневмогидравлические, механические, климатические).
Контрольно-выборочные испытания (КВИ) проводятся при
сдаче каждой партии сборочных единиц КА (4% от числа в пар-
тии, но не менее трех штук) с целью подтверждения соответствия
данной партии требованиям КД и КТД. Сборочные единицы по-
ступают в дальнейшее производство только в случае положитель-
ного результата КВИ.
Периодические испытания проводятся с целью контроля ста-
бильности технологического процесса изготовления сборочных
единиц КА и подтверждения возможности продолжения их изго-
5*	131
товления. Периодические испытания должны проводиться не
реже 1 раза в год на сборочных единицах от любой партии,
принятой по КВИ в течение данного года.
Типовые испытания проводятся в случае внесения изменений
в конструкцию или в технологию изготовления агрегата, узла,
системы или отсека КА, которые могут повлиять на их характе-
ристики, с целью оценки эффективности и целесообразности
этих изменений.
Основными организационно-методическими документами
для проведения испытаний являются:
для категорий испытаний, проводящихся на этапе опытного
производства, — «Программа и методика испытаний» (ПМ);
для категорий испытаний, проводящихся на этапе серийного
производства, — «Технические условия» (ТУ).
В ПМ и ТУ устанавливаются объект и цели испытаний, виды,
последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок,
условия, места и сроки проводимых испытаний, их обеспечение и
отчетность по ним. В этих документах указаны метод испытаний,
средства испытаний, требования техники безопасности и охраны
окружающей среды.
Виды испытаний — это классификационная группа испытаний
по определенному признаку, в первую очередь по проверяемому
параметру и характеру воздействия. Для производства КА наи-
более характерны пневмогидравлические, механические, клима-
тические и радиоэлектрические испытания.
При этом различные виды испытаний проводятся в рамках
тех или иных категорий. Метод испытания характеризуется при-
менением определенных принципов и средств испытаний. Произ-
водство КА характеризуется разнообразием применяемых мето-
дов испытаний и высокой их сложностью.
Виды и методы контроля классифицируются по тем же при-
знакам, что и процессы испытания и также характеризуются
большим разнообразием. Например, распространенный в техно-
логии производства КА вид неразрушающего контроля осущест-
вляется десятью группами методов и каждая из этих групп вклю-
чает в себя несколько методов.
7.3.	ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ
При испытаниях деталей, узлов и агрегатов КА в ка-
честве воздействующих механических факторов рассматривают
вибрацию, удар, линейное ускорение и их сочетание. Механиче-
ские испытания проводятся с целью определения вибро- и удар-
ной прочности объектов, устойчивости к воздействию вибрации,
удара, центробежных нагрузок, прочности при транспортиро-
вании.
132
Расчет основных параметров механических испытаний мо-
жет быть проведен на основе известных закономерностей меха-
ники и в случае необходимости экспериментально скорректиро-
ван.
В качестве примера рассмотрим расчет основных параметров
ударных испытаний на стенде для воспроизведения повторных
ударов с вертикальным перемещением и использованием для
разгона сил земного тяготения. Из ТУ на испытания известно
N=f (/) —изменение нагрузки W во времени t. Небходимо опре-
делить х — величину подъема контейнера, обеспечивающую за-
данное изменение N=f(t).
Значение перегрузки определяется следующим соотношением:
S	g
где v — скорость движения контейнера, м/с; g — ускорение сво-
бодного падения, м/с2.
Интегрируя выражение (10.1), получим
t
dx[dt—,v=g f Ndt\
о
X=g J J Ndt2.
Зная связь этих физических параметров, можно воспроизво-
дить различные перегрузки в пределах ограничений, определяе-
мых ТУ.
Узлы и агрегаты-должны сохранять работоспособность и тех-
нические характеристики в процессе и после механических воз-
действий. Режимы испытаний должны соответствовать штатным
условиям эксплуатации. В технически обоснованных случаях по
согласованию с заказчиком допускается сокращение продолжи-
тельности испытаний на прочность при транспортировании и воз-
действии синусоидальной вибрации путем увеличения уровня ус-
корений.
Всем видам испытаний на механические воздействия подвер-
гают, как правило, один и тот же образец агрегата. Перед нача-
лом и после каждого вида механического воздействия проводят
осмотр агрегатов, проверку их работоспособности и технических
характеристик.
Испытания на воздействие механического удара и линейного
ускорения проводят последовательно по двум противоположным
направлениям каждой из трех взаимно перпендикулярных осей
агрегатов. В технически обоснованных случаях по согласованию
с заказчиком испытания на механический удар и линейное уско-
133
рение проводят только по одному направлению каждой из осей
агрегата. Испытания агрегатов, симметричных относительно од-
ной из осей, допускается проводить только по двум осям, одна из
которых является осью симметрии.
Испытания агрегатов проводят в нормальных климатических
условиях, кроме случаев, особо оговоренных в ТЗ, ПМ или ТУ.
Испытательные режимы устанавливают и поддерживают по по-
казаниям средств измерений. Резонансные частоты конструктив-
ных элементов агрегатов определяют расчетами или специальны-
ми частотными испытаниями, методика которых должна быть
изложена в ТЗ, ПМ или ТУ.
Испытания агрегатов следует проводить в указанной ниже по-
следовательности:
изучение технической документации;
внешний осмотр;
определение работоспособности и технических характеристик
в соответствии с требованиями ТЗ, ПМ или ТУ.
Выбор испытательной установки проводят на основании срав-
нения параметров испытательного режима, массы агрегата и
приспособления с техническими данными установок. В частности,
при наличии нескольких вибрационных установок рекомендуется
для испытаний выбирать установку, имеющую наиболее высокую
частоту основного резонанса. В случае невозможности проведе-
ния испытаний на имеющихся в наличии или серийно выпускае-
мых установках допускается Проведение испытаний на специаль-
но изготовленных и принятых в эксплуатацию в установленном
порядке установках.
Выбор средств измерений зависит от величин измеряемых па-
раметров, требуемой точности измерений и формы информации,
удобной для записи и дальнейшей обработки. При использовании
измерительного преобразователя (контактного или бесконтактно-
го типа, использующего принцип измерения емкости или сопро-
тивления в электрической цепи) необходимо обеспечивать доста-
точную жесткость крепления для передачи воздействия без иска-
жений. Для этого необходимо строго соблюдать правила крепле-
ния измерительного преобразователя, обусловленные технической
документацией. Допускается использование резьбовых соедине-
ний, различных клеев, эпоксидных компаундов, гермозамазки,
мастик.
Измерительные преобразователи устанавливаются в конт-
рольных точках, которые выбираются, как правило, на приспо-
соблении для крепления испытуемого агрегата к испытательной
установке. Если приспособление отсутствует либо если передаточ-
ная функция приспособления и его крепления близка к единице
(т. е. для приспособления обеспечен квазистатический режим
возбуждения), контрольные точки выбирают на столе испыта-
тельной установки.
134
Промежуточные между агрегатом и нагружающим элемен-
том стенда приспособления должны иметь, по возможности,
простую конструкцию, для соединения деталей нежелательно
применять резьбовые соединения (рекомендуется сварка), мас-
са приспособлений должна быть минимальной (рекомендуется
изготовлять детали приспособления из алюминиевых и магние-
вых сплавов). Жесткость конструкции приспособления должна
обеспечивать передачу механических воздействий к агрегатам с
минимальными искажениями, а также минимальные уровни воз-
действий в двух других направлениях при возбуждении в основ-
ном направлении.
Испытания на прочность при транспортировании. Испытания
проводят для проверки способности агрегатов противостоять раз-
рушающему действию механических нагрузок, возникающих при
транспортировании, а также сохранять работоспособность и тех-
нические характеристики после воздействия нагрузок, возникаю-
щих при транспортировании, если в ТЗ, ПМ или ТУ не оговорены
другие условия.
Испытания проводят при транспортировании агрегатов авто-
номно или в составе изделия. Если агрегаты по условиям транс-
портирования перевозят автономно, испытания проводят при за-
креплении агрегатов в штатной таре (транспортировочном
контейнере).
Если по условиям эксплуатации предусмотрены как автоном-
ное транспортирование агрегатов, так и транспортирование их в
составе изделия, испытания на прочность проводят на оба
случая.
Агрегаты испытывают последовательно при воздействии слу-
чайной или синусоидальной вибрации и механических ударов.
Режимы испытаний должны быть указаны в ТЗ, ПМ или ТУ
в зависимости от вида транспортного средства и заданного рас-
стояния перевозки.
При проведении испытаний на воздействие механических уда-
ров частоту следования ударов необходимо выбирать таким обра-
зом, чтобы избежать влияния на основной ударный импульс
дополнительных ударов, вызванных механической системой ус-
тановки, при этом:
если частота следования ударов не может привести к искаже-
нию ударного импульса (в случае применения электродинамиче-
ских установок), то частоту выбирают близкой к максимальной;
если при большой частоте следования ударов наблюдаются
искажения ударного импульса, то ее следует снизить вплоть до
минимального значения или испытания проводить на другой уста-
новке.
Допускается по согласованию с заказчиком замена испыта-
ний на воздействие механических ударов испытаниями на воз-
действие синусоидальной вибрации. При этом режимы вибрации
135
выбирают в зависимости от резонансных свойств конструкции
агрегата.
При отсутствии резонансных частот элементов конструкции
агрегата (в том числе и системы амортизации) до 25 Гц испыта-
ние проводят на любой частоте в диапазоне до 20 Гц, а ампли-
туду виброускорения принимают равной пиковому ударному ус-
корению. При наличии резонансных частот конструкции элемен-
тов агрегата до 25 Гц испытание проводят на любой частоте
ниже резонансной не менее чем на 20%, а амплитуду виброуско-
рения принимают равной удвоенному значению ударного ускоре-
ния. Продолжительность воздействия вибрации по каждой
оси принимают равной отношению числа ударов к частоте виб-
рации.
Агрегаты, установленные в системы и на изделия, масса и
габаритные размеры которых не позволяют проводить испытания
на имеющихся установках, испытывают натурными средствами
транспортирования в условиях и на расстояния, оговоренные в
ТЗ, ПМ или ТУ.
В технически обоснованных случаях по согласованию с заказ-
чиком, если резонансные частоты элементов конструкции агрега-
тов выше 60 Гц, испытания на прочность при транспортировании
допускается не проводить. Работоспособность агрегатов на этот
случай оценивают расчетным путем.
Испытания на прочность и устойчивость при воздействии виб-
рации. Испытания проводят для проверки способности агрегатов
противостоять разрушающему действию вибраций, возникающих
от работы энергоустановок, и других факторов, действующих
при эксплуатации изделия, а также сохранять работоспособность
и технические характеристики после (при испытаниях на проч-
ность) или во время действия вибрационных нагрузок (при ис-
пытаниях на устойчивость).
Испытания проводят на вибрационных установках (электро-
динамических, электрогидравлических, механических и др.) од-
ним из двух способов: при воздействии случайной вибрации или
при воздействии синусоидальной вибрации.
Испытания при воздействии низкочастотной синусоидальной
вибрации проводят в диапазоне частот, указанном в ТЗ, ПМ или
ТУ, при плавном изменении частот или на фиксированных часто-
тах. Шаг по частоте при испытании на фиксированных частотах
рекомендуется принимать не более 2 Гц. При испытаниях на воз-
действие случайной вибрацией допускается разбиение частотного
диапазона на отдельные поддиапазоны. Число поддиапазонов
должно быть минимальным, оно определяется возможностями
испытательного оборудования.
Формирование спектра случайной вибрации осуществляется
методом суперпозиции узкополосных случайных колебаний. Чис-
ло полос определяется в зависимости от типа используемой аппа-
.136
ратуры и заданной погрешности спектральной плотности или
среднеквадратичных значений виброускорения.
Испытания на прочность и устойчивость при воздействии ме-
ханических ударов или нестационарной вибрации. Испытания
проводят для проверки способности агрегатов противостоять
разрушающему действию механических воздействий в моменты
включения и выключения энергоустановок, при срабатывании
пиротехнических средств и других факторов, возникающих при
эксплуатации изделия, а также сохранять работоспособность и
технические характеристики после (при испытаниях на проч-
ность) или во время действия механических ударов или неста-
ционарной вибрации (при испытаниях на устойчивость), если в
ТЗ, ПМ или ТУ не оговорены другие условия.
Испытания проводят одним из двух способов: механическими
ударами с импульсом простой формы (полусинусоидальной, пи-
лообразной, трапециевидной) или нестационарной вибрацией.
Испытания механическими ударами проводят на ударных ус-
тановках (электродинамических, копровых, маятниковых и др.)
при воздействии на движущийся агрегат в момент его остановки
или при воздействии на неподвижный агрегат.
Испытания нестационарной вибрацией проводят на электро-
гидравлических, электродинамических установках, а Факже на
специальных установках с использованием пиросредств. Испыта-
ния низкочастотной нестационарной вибрацией также проводят
на резонансных установках, использующих в качестве привода
упругую консольную балку или пружинный механизм.
При испытаниях на воздействие механических ударов режим
испытаний контролируют по пиковому ударному ускорению и
длительности действия ударного ускорения. При испытаниях
нестационарной вибрацией контролируют ударный спектр.
При отсутствии оборудования в технически обоснованных
случаях по согласованию с заказчиком испытания на воздейст-
вие механического удара с длительностью ударного импульса
более 0,03 с допускается не проводить. При этом работоспособ-
ность и технические характеристики агрегатов подтверждаются
испытаниями на эквивалентное линейное ускорение.
Испытания на механический удар допускается не проводить в
случаях, когда нагрузки, возникающие при испытаниях на функ-
ционирование агрегатов, превышают заданные в ТЗ, ПМ или ТУ
на проведение ударных испытаний.
Испытания на прочность и устойчивость при воздействии ли-
нейных ускорений. Испытания проводят для проверки способно-
сти агрегатов противостоять разрушающему действию линейного
ускорения и сохранять работоспособность и технические характе-
ристики после (при испытаниях на прочность) или во
время действия линейного ускорения (при испытаниях на ус-
тойчивость) .
137
Испытания на линейные ус-
корения проводят на центро-
бежных установках с одним или
двумя столами. Заданная вели-
чина линейного ускорения дол-
жна действовать в геометриче-
ском центре агрегата.
В технически обоснованных
случаях по согласованию с за-
казчиком испытания агрегатов
на воздействие линейных уско-
рений допускается не прово-
дить. Работоспособность агре-
гата в этом случае подтверж-
дается эквивалентными стати-
ческими испытаниями или рас-
четами.
Обработка результатов ис-
пытаний. После окончания ис-
пытаний агрегатов на механи-
ческие воздействия должен
быть проведен внешний осмотр,
определена работоспособность
и технические характеристики
агрегатов в соответствии с тре-
бованиями ТЗ, ПМ или ТУ.
Результаты испытаний
оформляют протоколом уста-
новленной формы.
Протоколы служат осно-
вой для составления техниче-
Рис. 7.3. Схема стенда для виброна-'
гружения вдоль вертикальной оси:	В качестве примера механиче-
1 — вибростенд; 2 — переходная ферма; СКИХ испытаний рассмотрим ВИбрОИС-
s — агрегат; 4 — система обезвешива- пытание агрегата КА. Технологи-
вня	ческий процесс состоит из операций
входного и окончательного контроля,
ряда монтажных (подготовительных и заключительных) операций и непо-
средственно испытательной операции.
Агрегат 3 (рис. 7.3) с подстыкованной системой обезвешивания через
ферму 2 и переходник устанавливается на вибростенд 1 и крепится болтами.
Вибростенд обеспечивает вибронагружение вдоль вертикальной оси X с вы-
талкивающей силой более 30,0 кН. Стенд подготавливается к работе, вклю-
чается регистрирующая аппаратура. Виброиспытания проводятся на режимах
согласно программе и с помощью вибродатчиков; результаты записываются
регистрирующей аппаратурой, например на шлейфовом осциллографе.
Некоторые вопросы автоматизации испытательных работ.
Одним из основных направлений совершенствования контрольно-
испытательных работ является комплексная автоматизация как
138
самих работ по проведению испытаний, так и обработки резуль-
татов эксперимента. Для повышения объективности и достовер-
ности информации необходимо устранить из процессов испытаний
визуальные методы регистрации, ручную регулировку парамет-
ров, косвенное преобразование оператором информации и другие
субъективные факторы. Такая задача может быть решена путем
использования в испытательных стендах электронно-вычисли-
тельной и микропроцессорной техники. Создание автоматизиро-
ванных схем управления стендом, преобразования и регистрации
параметров процесса позволит сократить вспомогательное время,
более точно выдерживать режимы, уменьшить время обработки
результатов и повысить их достоверность, облегчить труд испы-
тателей.
Создавая автоматизированную схему испытательного стенда,
необходимо все исполнительные механизмы делать управляемы-
ми сигналами одинаковой физической сущности, как правило
электрическими. Такое управляющее воздействие уменьшает
инерционность исполнительных механизмов и легко позволяет
встраивать в схему стенда наиболее точные современные элек-
тронные приборы. Выбор регистрирующих приборов должен быть
проведен с учетом требований ТЗ или ПМ в части допустимой
погрешности параметров испытаний. Приборы, имеющие собст-
венную погрешность, соизмеримую с погрешностью регистрируе-
мого параметра, не могут быть использованы в качестве конт-
рольной или регистрирующей аппаратуры.
Рис. 7.4. Схема измерительно-вычислительного комплекса для проведения
испытаний
139
Рассмотрим в качестве примера функционирование измерительно-вычис-
лительного комплекса, который может найти применение в стендах для ме-
ханических испытаний элементов изделий на действие статических нагру-
зок, вибрации, удара, линейного ускорения, в том числе при повышенных
или пониженных температурах. Схема такого комплекса на базе микроЭВМ
типа «Электроника» представлена на рис. 7.4.
Возможность замера всех необходимых параметров реализуется стан-
дартными методами (тензометрическими динамометрами, термопарами и др.),
и затем эта информация преобразовывается в аналоговые сигналы напряже-
ния. Через усилители эти сигналы передаются к входному разъему муль-
типлексора, который позволяет коммутировать двухполярные сигналы на об-
щий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Далее цифровой код
с АЦП записывается на входной регистр КАМАК. Запуск АЦП осуществля-
ется импульсами таймера, включающегося, в свою очередь, от схемы запус-
ка испытательного стенда с опережением 10 мс по отношению к основному
сигналу. Кроме того, запуск может осуществляться специальной командой с
ЭВМ. Далее входной сигнал в цифровой форме поступает через крейт-конт-
ролер в канал ЭВМ. После этого центральный процессор обрабатывает сиг-
налы в соответствии с программой. Результаты записываются на гибкий
магнитный диск (ГМД), емкость которого достаточна для регистрации па-
раметров более чем 100 испытаний.
Результаты испытаний и данные обработки можно наблюдать на цвет-
ном дисплее или выводить на графическое печатающее устройство.
Программы экспресс-обработки результатов испытаний позволяют опре-
делить ряд параметров и одновременно вывести их на графический дисплей.
Таким образом, заложенная в ЭВМ программа испытаний позволяет
наряду с повышением достоверности получаемых результатов автоматизиро-
вать и сам процесс испытаний, увеличив его производительность.
7.4.	ВИДЫ МЕХАНИЗМОВ,
. ПРОХОДЯЩИХ ИСПЫТАНИЕ НА СРАБАТЫВАНИЕ.
КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ВИДЫ РАБОТ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПРИЕМОСДАТОЧНЫХ
И ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ
Испытаниям на срабатывание подвергаются следую-
щие специфические для КА узлы и агрегаты: клапаны, пиротол-
катели, системы отделения, антенны и узлы зачековки, солнеч-
ные батареи (СБ}, приводы, системы раскрытия и сброса голов-
ного обтекателя, механизмы подъема приборной рамы, посадоч-
ные устройства, тормозные системы и др.
Перечисленные узлы и агрегаты проходят испытания в цехах
узловой, агрегатной и окончательной сборки для выявления ос-
новных дефектов сборки и монтажа.
Испытания по возможности проводятся в условиях, макси-
мально приближающихся к условиям эксплуатации. Следует от-
метить, что срабатывание отдельных механизмов обеспечивает
приработку отдельных деталей и повышает надежность систем.
Рассмотрим подробнее виды работы, выполняемые в рамках
ПСИ и ПИ, а также контролируемые параметры на примерах
испытаний систем отделения антенн, СБ и приводов.
Для герметичных систем отделения и приводов общими конт-
ролируемыми параметрами являются степень герметичности,
140
скоростные характеристики, показатели давлений. Для всех пе-
речисленных систем общими контролируемыми параметрами
являются некоторые геометрические, электрические и времен-
ные. Это, например, вертикальность осей вращения СБ, время
развертывания панелей и каркасов, электрические параметры
СБ, сопротивление изоляции электрических цепей приводов от-
носительно корпуса.
Объем работ при периодических и типовых испытаниях
больше, чем при ПСИ. Это связано с тем, что типовые и перио-
дические испытания в установившемся серийном производстве
проводятся либо выборочно при изменении каких-либо факторов,
способных изменить показатели качества систем (например, при
ка
изменении конструкционных материалов, конструкции и техноло-
гии изготовления), либо периодически в порядке систематическо-
го контроля изготовляемых изделий. Проводимые в рамках ПИ
испытания на ресурс и надежность позволяют выявить скрытые
отказы и дефекты систем изделия, тогда как при испытаниях ра-
ботоспособности удается, как правило, выявить лишь явные от-
>ы. Для получения наиболее достоверных данных о количест-
венных показателях надежности испытания проводят в течение
длительного времени и при воздействии дестабилизирующих
(эксплуатационных) факторов. Изделия после этих испытаний
непригодны к дальнейшему использованию.
На примере испытания антенн с узлами их зачековки рассмот-
рим виды работ, выполняемых при ПСИ и ПИ. При ПСИ конт-
ролируется масса изделия, проводится визуальный осмотр внеш-
него вида, проверяется функционирование подвижных элементов
ан' енны. При ПИ выполняется гораздо больший объем испыта-
тельных работ с учетом воздействия широкого спектра имитируе-
мых эксплуатационных факторов. Для антенн в рамке ПИ про-
водятся следующие виды испытаний:
)на транспортирование;
на вибрационные нагрузки;
(на кратковременные динамические нагрузки;
на воздействие повышенной влажности;
!на воздействие повышенной температуры;
на воздействие пониженной температуры;
на воздействие циклического изменения температуры;
на функционирование.
Кроме этого контролируются радиотехнические характеристи-
ки и проводится внешний осмотр изделия.
Параметры имитируемых факторов по своим значениям пре-
вышают эксплуатационные, и эта зависимость в общем виде ха-
рактеризуется выражением ПИСп= (1>25...1,5)ПЭКспл1 где ПИСп—
значение выдерживаемого в процессе испытаний параметра,
Пэкспл — значение параметра в процессе реальной эксплуатации.
Превышение испытательного параметра над эксплуатационным
141
зависит от абсолютного значения последнего. Например, если
пневматическая или гидравлическая система работает при низ-
ких давлениях (до 0,5 МПа), то давление при прочностных ис-
пытаниях в 1,5 раза больше эксплуатационного. Если же систе-
ма работает при более высоких давлениях (больше 0,5 МПа), то
давление при испытаниях должно быть больше в 1,25 раза.
7.5.	СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОБЕЗВЕШИВАНИЯ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ
Наземная отработка изделия, проверка функцио-
нирования и срабатывания узлов и агрегатов должны прово-
диться в условиях, близких к условиям эксплуатации. Имитиро-
вать условия космического пространства, особенно невесомость,
сложно и дорого, тем более в условиях производства. Кроме того,
конструкции, работающие в условиях открытого космоса, имеют
малую жесткость и прочность, приводы раскрывающихся элемен-
тов обладают минимальной мощностью. Эти условия не позволя-
ют производить наземную отработку без применения систем ооез-
вешивания.	I
Выбор системы обезвешивания определяется кинематикой
раскрывающегося звена, динамическими его характеристиками,
требуемой точностью обезвешивания, числом испытываемых рз-
делий и др.	I
В соответствии с принципом действия возможны различные
системы обезвешивания:	!
на воздушных опорах;	I
на электромагнитной подвеске;
на аэростатической подвеске;	(
в гидросреде;	|
в самолетах, летящих по специальной траектории;	'
механические с применением тросов, противовесов, пружин,
роликов, рычагов, шарниров и др.	)
Создавая систему обезвешивания, необходимо стремиться не
просто заставить сработать узел или агрегат за счет приложения
определенных усилий, а обеспечивать возможность создания ето-
го усилия самому исполнительному механизму узла или агрегата
(например, сжатой пружине, закрученному торсиону).
Сформулируем основные требования по созданию системы
обезвешивания:
система должна обеспечивать создание равнодействующего
усилия, уравновешивающего силу веса объекта;
система должна обеспечивать приложение созданного равно-
действующего усилия к центру масс объекта;
кинематика системы должна сохранять величину и направле-
ние равнодействующего усилия в течение всего процесса отработ-
ки.
142
Рис. 7.5. Схема статического обезвешивания с верхним приложением на-
грузки:
а —для снятия усилий при монтаже: 1 — таядер; 2 — динамометр; 3 — узел; 4 — под-
ставке; б — для испытания трансформирующихся систем: / — противовес; 2— трос;
J — 5лок; 4 — платформа; 5—замок; 6 — подставка
В условиях опытного и мелкосерийного производства наиболь-
шей распространение получили простые механические системы
обезвешивания. Они достаточно универсальны, легко перенала-
живаемы, оказывают минимальное влияние на объект испытания,
надежны при отработке в условиях изменения температур и дав-
ления.
Ниже рассматриваются некоторые схемы обезвешивания. На
риа. 7.5 представлены схемы статических систем обезвешивания
с вгртикальной точкой приложения усилия. Тандер 1 предназна-
чен для регулировки и настройки системы. Схема (рис. 7.5, а)
используется для снятия усилий при монтаже, юстировке, предуп-
реждения изделия от поломки. Схема (рис. 7.5, б) предназначе-
Рис. 7.7. Схема обезвешивания в го-
ризонтальной плоскости:
1 — упругий элемент; 2 — тендер; 3 —
динамометр; 4 — узел
Рис. 7.6. Схема обезвешивания при
изменении усилия:
1 — Противовес; 2 — трос; 3 — улитка;
* — блок; 5 — трансформирующимся ко-
жук; f — подставка
143
Рис. 7.8. Схема обезвешивания в гори-
зонтальной плоскости с помощью ро-
ликов:
1 — каркас солнечных батарей; 2 — ролики
на для отработки транс-
формирующихся систем
типа «слоистой» платфор-
мы при условии, что уси-
лие обезвешивания не ме-
няется.
На рис. 7.6 изображе-
на схема, которая приме-
няется в случае, когда из-
меняется усилие обезве-
шивания и известен закон
его изменения. В качест-
ве примера объекта ис-
пытания выбран транс-
формирующийся кожух 5 с торцевыми шпангоутами, требующий
малых скоростей раскрытия. Воспроизведение заданного закона
изменения усилия обезвешивания от величины И производится с
помощью улитки 3, представляющей собой барабан переменнэго
диаметра.
Схема обезвешивания в горизонтальной плоскости (рис. 7.7)
применяется в тех случаях, когда есть возможность поднять точ-
ку крепления системы достаточно высоко, чтобы уменьшить уси-
лия в узлах вращения. Упругий элемент 1 предназначен для ком-
пенсации неточностей установки системы. Критерием минимума
погрешности усилия обезвешивания является условие H^R.
Для обезвешивания применяется схема (рис. 7.8) больших по
площади изделий типа каркаса солнечных батарей 1. Для нее
важно создание точной плоскости раскатки для уменьшения тре-
ния качения роликов 2.
7.6.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИСПЫТАНИЯ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ КА
НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
Рассмотрим технологические процессы испытания, ко-
торым подвергается каждый узел (агрегат) КА, на примерах
испытания солнечной батареи (СБ) и механизма раскрыл я и
сброса головного обтекателя.
Испытание головного обтекателя. Процесс испытания голов-
ного обтекателя производится согласно требованиям ТУ,( где
даются описание конструкции обтекателя, его основные парамет-
ры и размеры, требования к работоспособности, комплектности,
маркировке и правилам приема.	
Работы выполняются на стенде отработки раскрытия обтека-
телей (рис. 7.9), оснащенным стандартным манипулятором /,
страховочной сеткой 8, механической цепью нагружения \6 и
электрической цепью измерения осевого усилия 7. Технологиче-
144
ский процесс включает в себя кроме операции входного и окон-
чательного контроля ряд слесарных и испытательных операций.
После установки изделия и выполнения подготовительных работ
испытывается механизм раскрытия панелей обтекателя, для чего
к наконечнику обтекателя прикладывается осевое усилие. В про-
цессе испытания контролируется ход наконечника и осевое уси-
лие. Фактическая величина хода и усилие заносятся в технологи-
ческий паспорт.
Необходимость контроля хода наконечника связана с тем, что
в реальных условиях верхнюю чашку обтекателя отстреливает
пирозамок, ход штока которого имеет определенную величину.
К чашке присоединены тяги, связанные с рычагами замков, стя-
гивающих панели обтекателя. Таким образом, если ход наконеч-
ника будет не в пределах допуска, то обтекатель не раскроется.
Для проведения испытания по отработке сброса панелей обте-
кателя отстыковывается цепь нагружения от наконечника обте-
кателя, пристыковывается трос лебедки 10, который крепится на
панели. Проверяется и закрепляется электрический замок 9.
После завершения подготовки производится сброс половины об-
текателя на страховочную сетку 8 в результате срабатывания
электрического замка. Панели разводятся пружинными толкате-
лями 2, на которых в процессе отработки стоят ограничители,
обеспечивающие раскрытие панелей на небольшой угол. Бандаж
4 с упругими амортизаторами 3 является дополнительным стра-
Рис. 7.9. Схема стенда для отработки раскрытия обтекателей:
1 — манипулятор; 2 — толкатель; 3 — амортизаторы; 4— бандаж; 5 — обтекатель; 6 —
Механическая цепь нагружения; 7 — электрическая цепь измерения; Л — страховочная
сетка; 5 — электрический замок; 10 — трос лебедки
145
X.
Рис. 7.10. Конструкция солнечной батареи:
а —вид сверху: / — левый каркас панелей; 2 — ферма; 3 —стопоры фермы к прибор-
ному контейнеру; 4 — стопоры откидных каркасов секций; 5 — правый каркас пане-
лей; 6 — стопоры свернутых панелей к ферме; 6 — вид по полету: А — свернутое поло-
жение панелей СБ; Б — развернутое положение панелей СБ; В — промежуточное поло-
жение панелей СБ при развертывании
ховочным элементом в том случае, если ограничитель не срабо-
тает.
При отработке сброса панелей с бандажа отстыковываются
амортизаторы. Электрический замок представляет собой защел-
ку, через систему рычагов соединенную со штоком соленоида.
При подаче на соленоид напряжения его шток втягивается и
освобождает крюк электрозамка, в результате чего трос выходит
из защемления. Панель освобождается и под действием собствен-
ного веса и пружинных толкателей сбрасывается на сетку. Для
сброса второй половины обтекателя поворачивают планшайбу
манипулятора на 180°, устанавливают траверсу, натягивают стра-
ховочную сетку после выемки из нее первой половины обтекате-
ля, проверяют и закрепляют электрический замок. После сраба-
тывания замка панель сбрасывается на страховочную сетку.
Испытание солнечных батарей. СБ (рис. 7.10) состоит из
каркасов панелей (левого 1 и правого 5, фермы 2, системы стопо-
рения 3, 4, 6 и расчековки фермы). Каркасы панелей, предназ-
наченные для установки фотопреобразователей, состоят из шес-
ти секций каждая. Каждая секция состоит из двух каркасов:
основного и откидного. Все каркасы в сложенном положении
146
имеют типовую зачековку к основному каркасу пирочекой. Каж-
дая панель со сложенными зачекованными откидными каркаса-
ми секций свертывается на ферму и зачековывается к ферме
пирочекой (рис. 7.10, положение Д). Ферма стопорится к при-
борному контейнеру пирочеками.
Контролируемые параметры СБ изложены в разд. 7.4. Перед
установкой на каркас фотопреобразователей необходимо каж-
дый комплект СБ подвергнуть испытаниям. СБ должна быть
работоспособна и сохранять свои параметры после тридцати-
кратного срабатывания в пределах требований ТУ в условиях
невесомости и вакуума после воздействия в зачекованном поло-
жении:
вибрационных нагрузок одновременно по трем взаимно пер-
пендикулярным осям X, У, Z;
линейных нагрузок, действующих одновременно по трем
осям X, Y, Z (величины перегрузок иж=6, пу = пг= 1,5);
температур от —130 до +80°С.
Каждый комплект СБ подвергается ПСИ. Испытания прово-
дятся цехом-изготовителем совместно с ОТК. Если при ПСИ
будет установлено несоответствие СБ пунктам ТУ, то составля-
ется протокол и после анализа и устранения дефектов СБ
повторно представляется на ПСИ. В случае выявления дефек-
тов при повторных испытаниях вопрос о дальнейшем использо-
вании СБ решается руководством предприятия и старшим пред-
ставителем заказчика.
Периодическим испытаниям подвергается один комплект
СБ от партии (но не реже одного раза в год). Периодические
испытания проводятся на комплекте СБ, прошедшем ПСИ.
На секциях панелей СБ должны быть установлены либо фо-
топреобразователи, либо их весовые макеты. Если при периоди-
ческих испытаниях будет выявлено несоответствие какому-либо
пункту ТУ, то испытания прекращаются до выявления причины
и проведения мероприятий по устранению дефекта с составле-
нием соответствующего акта. Повторно испытания проводятся
на удвоенном количестве СБ. Если при повторных испытаниях
СБ будет выявлено несоответствие требованиям ТУ, то вся пар-
тия бракуется и к установке на изделие не допускается. СБ,
подвергшиеся периодическим испытаниям, к установке на изде-
лие не допускаются.
Окончательно принятой считается СБ, прошедшая приемо-
сдаточные испытания при положительных результатах периоди-
ческих испытаний.
Ниже приведена последовательность проверки работоспособ-
ности системы раскрытия СБ при приемосдаточных и периоди-
ческих испытаниях.
Сначала проводится проверка работоспособности стопоров
фермы к приборному контейнеру. Приборный контейнер наддува-
147
ется до давления (0,125+0-05)МПа. Проверка производится в вер-
тикальном положении фермы, один раз при установке фермы по
полету, второй раз с поворотом фермы на 180° (против полета).
Затем производится обезвешивание СБ на специальном стен-
де (схема обезвешивания приведена в разд. 7.5). Опоры обезве-
шивания должны быть оттарированы по фактической массе, взя-
той из паспорта секций с точностью ±0,25 кг. Тарировка заклю-
чается в настройке усилия пружины, являющейся обезвешиваю-
щим элементом опоры, на заданную величину, определяемую из
диаграммы раскрытия откидных каркасов СБ с учетом действи-
тельного веса откидных каркасов. (Все проверки производятся с
зачековкой пирочеками.) Зачековка стопоров фермы к прибор-
ному контейнеру производится технологическими чеками — элек-
трическими или пневматическими.
Последовательность обезвешивания.
1. СБ с пристыкованной к приборному отсеку фермой уста-
навливают на стенде обезвешивания вертикально (точность
± 15'). Устанавливают опоры обезвешивания на панелях СБ (рис.
Рис. 7.11. Положение опор обезвешивания СБ (вид против полета):
а — в развернутом положении: / — опоры обезвешивания панелей СБ; 2 — качалки
обезвешивания откидных каркасов секций; 3— секции панелей СБ в свернутом поло-
жении; б — перед раскрытием откидных каркасов секций: / — опоры обезвешивания
панелей; 2 — откидные каркасы секций
Рис. 7.12. Положение откидных каркасов секций в обезвешенном положе-
нии:
/ — основной каркас секции панели; 2 — шарнир вращения откидного каркаса, пружи-
на расфнксирована; 3 — шарнир вращения качалки обезвешивания; 4 — качалка обез-
вешивания откидного каркаса; 5 — положение откидного каркаса в обезвешенном по-
ложении
на
7.11). Подают давление в пирочеки зачековки разворота панелей.
Правая и левая панели должны одновременно свободно, без зае-
даний, развернуться и застопориться стопорами. Измеряют вре-
мя разворота панелей.
2.	Переставляют поочередно опоры обезвешивания на правой
панели СБ с откидных на основные части. Перед снятием опор
обезвешивания под секции подводят страховочную опору. Пере-
становка опор обезвешивания на основные части производится
для освобождения откидных частей СБ и обеспечения возмож-
ности монтажа качалок обезвешивания.
3.	Тарируют и устанавливают качалки обезвешивания (рис.
7.12) на откидные каркасы секций панелей СБ.
4.	Подают давление в чеки раскрытия откидных каркасов сек-
ций. Все откидные секции панелей должны раскрыться и встать
на защелки.
5.	Отсоединяют шланги подвода сжатого воздуха от чек.
6.	Снимают качалки обезвешивания с откидных каркасов
секций.
7.	Открывают защелки откидных каркасов секций, закрыва-
ют откидные каркасы секций и зачековывают их пирочеками.
8.	Свертывают правую и левую панели СБ на ферму и заче-
ковывают их пирочеками.
9.	Снимают опоры обезвешивания.
10.	Сбрасывают давление из приборного контейнера.
И. Отстыковывают ферму с застопоренными на ней панеля-
ми от приборного контейнера.
Кроме проверки работоспособности в ТУ даются описания и
других видов испытаний в рамках ПСИ и периодических испы-
таний со ссылками на соответствующие директивные докумен-
ты. Приводятся формы необходимых актов и протоколов, фор-
мулируются гарантии изготовителя.
Контрольные вопросы
1.	Каким видам испытаний подвергаются все узлы и агрегаты КА в ус-
ловиях серийного производства?
2.	С какой целью проводятся при изготовлении КА механические ис-
пытания?
3.	Зачем применяют обезвешивание при испытаниях на функционирова-
ние и срабатывание узлов и агрегатов КА?
4.	Что делают с узлами и агрегатами КА, если при ПСИ будет установ-
лено их несоответствие требованиям ТУ?
5.	Какие виды испытаний в условиях производства должны пройти узлы
и агрегаты КА, чтобы считать их окончательно принятыми (на примере сол-
нечных батарей)?
ГЛABA 8
ПНЕВМОГИДРОИСПЫТАНИЯ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ КА
8.1. СОДЕРЖАНИЕ ИСПЫТАНИИ
К пневмогидроиспытаниям (ПГИ) в технологии про-
изводства относятся испытания на прочность, герметичность,
измерение свободных объемов, а также контроль гидравличе-
ского сопротивления. Объектами данного вида испытаний яв-
ляются 35% сборочных единиц КА, в первую очередь пневмо-
гидросистемы (ПГС), топливные системы и системы жизнеобе-
спечения. Трудоемкость этих испытаний для отдельных типов
КА достигает 10% общей трудоемкости изготовления. Все ви-
ды ПГИ относятся к категории индивидуальных контрольных
приемосдаточных испытаний.
8.2. ИСПЫТАНИЯ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ КА
НА ПРОЧНОСТЬ
Испытания на прочность при воздействии избыточно-
го давления имеют две цели:
1) подтверждение прочности сборочных единиц КА, которая
является важнейшим параметром их надежности. Потеря проч-
ности равнозначна потере работоспособности изделия;
2) придание окончательных геометрических размеров кор-
пусным сборочным единицам КА.
Испытания на прочность проводятся путем нагружения объ-
екта испытаний (ОИ) избыточным давлением. Испытательное
давление выбирается из следующих соотношений:
если рабочее давление ОИ рраб<0,5 МПа, то испытатель-
ное давление рИсп= 1,5рраб;
если рраб^0,5 МПа, то Диеп — 1,25рраб-
Испытания на прочность при воздействии избыточного дав-
ления в литературе часто ошибочно называют опрессовкой.
В соответствии с отраслевой нормативно-технической докумен-
тацией опрессовкой называется нагружение ОИ давлением, рав-
ным 1,1рраб, непосредственно перед испытаниями на герметич-
ность. Целью этой операции является, в первую очередь, про-
верка прочности схемы испытаний.
150
В производстве КА применяются два метода испытаний на
прочность: гидравлический и пневматический, предусматриваю-
щие нагружение ОИ жидкостью и воздухом соответственно.
Вследствие того что жидкость практически несжимаема, а воз-
дух сжимаем, пневмоиспытания значительно более опасны, так
как при разрушении ОИ во время таких испытаний возникает
ударная волна, представляющая серьезную угрозу для персо-
нала, зданий и вооружений. При проведении пневмоиспытаний
важным критерием, определяющим выбор средств пневмоиспы-
таний на прочность, является «энергоемкость» ОИ, которая из-
меряется произведением испытательного давления рисп на объ-
ем внутренней полости ОИ Уои . Пневмоиспытания изделий с
энергоемкостью РиспУои ^0,02 МПа-м3 являются опасными и
требуют особых мероприятий по технике безопасности (специ-
альных защитных устройств и помещений, оформление специ-
ального наряда на проведение работ). Пневмоиспытания таких
изделий проводятся в'бронекамерах или во встроенных в произ-
водственные корпуса'специальных помещениях — бронебоксах.
Двери защитных устройств оборудуются запорами с блокирую-
щими устройствами, исключающими возможность открытия две-
рей в момент заполнения ОИ.
Несмотря на существенные дополнительные затраты, неиз-
бежные при проведении пневмоиспытаний на прочность, в про-
изводстве КА предпочтение отдается именно этому методу, так
как после гидроиспытаний необходима сушка, что удлиняет
цикл изготовления изделий. Кроме того, гидроиспытания окон-
чательно собранных отсеков КА вообще невозможны из-за не-
допустимости контакта установленной в отсеке аппаратуры с
жидкостью.
Технологический процесс испытаний на прочность разраба-
тывается с учетом конструкторской документации (КД), в ко-
торой приводят:
эскиз изделия в разрезе с обозначением испытываемых по-
лостей; при наличии внутри ОИ автоматики — порядок ее сра-
батывания;
величину испытательного давления рисп для каждой испыты-
ваемой полости;
места установки технологических заглушек;
места подвода и отвода (дренажа) газа или жидкости;
скорость нагружения ОИ контрольным веществом и ско-
рость его сброса. При гидроиспытаниях скорость должна быть
такой, чтобы исключить гидроудар;
места подсоединения контрольной измерительной аппара-
ту ры.
Технологическая оснастка для испытаний на прочность
должна, по возможности, имитировать геометрию посадочных
мест присоединения к ОИ сборочных единиц, а также не нару-
151
шать конструкцию посадочных мест под уплотнение. Квалитет
уплотняющих поверхностей переходников и заглушек должен
быть не ниже квалитета соответствующих поверхностей сбороч-
ных единиц, шероховатость уплотняющих поверхностей должна
быть меньшей, чем у сборочных единиц. Трубопроводы, подво-
дящие к ОИ газ или жидкость, должны быть изготовлены из
нержавеющей стали и снабжены фильтрами на выходе.
В технологический процесс испытаний на прочность к воз-
действию давления входят следующие операции.
1. Внешний осмотр ОИ, проверка оформления технологиче-
ской документации.
2. Сборка схемы испытаний:
установка технологических заглушек;
подсоединение ОИ к пневмо- или гидростенду.
Примечания. 1. Для проведения гидроиспытаний сборочных единиц
больших объемов следует применять гидростенды с двумя гидронасосами,
один из которых способен обеспечивать быстрое заполнение ОИ, а другой —
создавать испытательное давление, так как насосы, обеспечивающие боль-
шой расход жидкости, не позволяют создавать высокое давление в ОИ.
2.	При проведении гидроиспытаний на прочность необходим дренаж
воздуха, вытесненного из ОИ технологической жидкостью, так как в про-
тивном случае образуется «воздушная подушка» за счет сжатого воздуха,
которая приведет к возникновению ударной волны в случае разрушения ОИ.
3.	Предварительное нагружение ОИ с целью выявления
крупных дефектов:
заполнение ОИ до давления рПред= (0,1... 0,2)рИсп (но не
более 3 МПа);
выдержка в течение 5... 10 мин.
4.	Плавное повышение давления в ОИ до величины давле-
ния Диеп-
5.	Выдержка ОИ под давлением рИсп в течение 15 мин.
6.	Сброс давления из ОИ до величины давления осмотра
Роем- Величина росм должна быть равна эксплуатационному дав-
лению данной сборочной единицы.
7.	Проведение внешнего осмотра ОИ. Изделие следует счи-
тать выдержавшим испытания на прочность, если после его на-
гружения не будет обнаружено разрушений или отклонений
геометрической формы и размеров, превышающих заданные КД
нормы. Разрывы, вспучивания, течь, отпотевание на стенках и
сварных швах ОИ не допускаются.
8.	Сброс давления из ОИ.
9.	Разборка схемы испытаний, извлечение ОИ из защитно-
го устройства.
10.	Оформление технологической документации.
Обнаруженные дефекты устраняют (как правило, подвар-
кой), и затем сборочная единица подвергается повторным ис-
пытаниям.
152
8.3. ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМОВ ОТСЕКОВ,
АГРЕГАТОВ И СИСТЕМ КА
При производстве КА необходимо измерять объемы
топливных емкостей, приборных и жилых отсеков, пневмогид-
росистем, систем жизнеобеспечения.
В зависимости от среды, используемой в технологическом
процессе, различают жидкостные и газовые методы измерения
объемов. Жидкостные методы рассмотрены в гл. 3. В произ-
водстве КА предпочтение отдается газовым по тем же сообра-
жениям, что и при испытаниях на прочность.
Газовые методы классифицируются по принципу измерения
параметров газа. Наиболее широкое применение в производстве
КА находят три метода: расходный (газодинамический), комп-
рессионно-массовый и компрессионный.
Сущность газодинамического метода заключается в том, что
измеряемая полость ОИ откачивается через магистраль извест-
ной малой проводимости (с установленным дросселем), при
этом фиксируется время истечения газа т из ОИ. Измеряемый
объем в общем случае определяется как
^иэ« = Км/(т, р, Г),	(8.1)^
где Км — калибровочный коэффициент откачной магистрали;
f(r, р, Т) —функция времени истечения газа из емкости и па-
раметров состояния газа.
Объем внутренней полости сборочных единиц КА газодина-
мическим методом определяется, как правило, с помощью эта-
лонной емкости, объем которой измерен с требуемой точностью.
Измеряемая и эталонная емкости, заполненные одним и тем же
газом, откачиваются через одну и ту же магистраль, содержа-
щую дроссель. При условии равенства показателей политропы
газа в измеряемой и эталонной емкостях т(т)эт=«г(т) Ои . а
также равенстве отношений начальной и конечной величины
давлений в этих емкостях	. объем ОИ Уои,
' Р2 / эт \ Р2 /ОИ
м3, определяется по формуле
Иои = У„-^1/^2-.	(8.2)
где Уэт — объем эталонной емкости, м3; тОи — время истечения
газа из ОИ, м; тэт — время истечения газа из эталонной емко-
сти, с; ТОи—усредненная температура газа в ОИ, К; Тзт —
усредненная температура газа в эталонной емкости, К.
При одинаковых отношениях начального и конечного уров-
ней давления в емкостях абсолютные величины начальных уров-
ней давления могут различаться между собой не более чем на
±5%. Положение осей емкостей относительно горизонта долж-
153
Рис. 8.1. Принципиальная схема
измерения объема газодинамиче-
ским (расходным) методом:
1 — пневмопульт; 2, 7 — вентили; 3 —
термометр; 4 — эталонная емкость;
5 — вакуумметр; 6 — дроссель; S —
вакуумный насос; 9 — ОИ
но быть одинаковым, эталонная емкость и ОИ должны обла-
дать теплофизическим подобием.
Схема измерения объема газодинамическим методом с ис-
пользованием эталонной емкости представлена на рис. 8.1. По-
грешность измерения объема газодинамическим методом состав-
ляет 0,2% от измеряемой величины, что удовлетворяет требова-
ниям КД к точности измерения объемов сборочных единиц КА,
находящимся на уровне 0,4 ...0,5%.
Недостатком газодинамического метода является то, что он
не может быть применен для измерения объемов полостей сбо-
рочных единиц, которые нельзя вакуумировать из-за недоста-
точной жесткости их конструкции или из-за наличия аппарату-
ры (например, корпус орбитальной станции).
Для таких ОИ широкое применение находит компрессионно-
массовый метод измерения объема, основанный на законе Мен-
делеева— Клайперона. Сущность этого метода заключается в
изменении термодинамического состояния газа в измеряемой
емкости с последующим измерением параметров состояния это-
го газа. Реализуется данный способ перепуском известной мас-
сы газа из эталонной емкости в ОИ. Величина измеряемого
объема Уои , м3, определяется по формуле
1/ои=	---Д^-ДИ2,	(8.3)
р
где тя — масса воздуха, перепускаемая в ОИ, кг; р, — моляр-
ная масса воздуха, ц = 0,04458 кг/моль; R — универсальная
(молярная) газовая постоянная воздуха, /?=8,3144 Дж/
(моль-К); Т — температура воздуха, К; р — абсолютное давле-
ние в ОИ после перепуска воздуха, Па; Д1Л— поправка на из-
менение величины объема от воздействия избыточного давле-
ния, м3; ДУ2 — поправка на объем соединительных трубопро-
водов, м3.
Технологический процесс измерения объема массово-комп-
рессионным методом содержит следующие операции.
154
1.	Подготовка испытательного оборудования, внешний ос-
мотр ОИ и проверка оформления технологической документа-
ции.
2.	Размещение ОИ в вакуумной камере и сборка схемы ис-
пытаний.
3.	Вакуумирование вакуумной камеры и внутренней полости
ОИ до давления р«1 Па.
4.	Заполнение эталонной емкости воздухом до технологиче-
ского давления рТехи.эт, величина которого определяется вели-
чиной ожидаемого объема ОИ.
5.	Проверка герметичности эталонной емкости.
6.	Взвешивание эталонной емкости, заполненной воздухом
до давления ртехн.эт. Регистрация массы т3.
7.	Проверка герметичности ОИ.
8.	Установка эталонной емкости в пневмопульт и перепуск
воздуха из нее в ОИ.
9.	Выдержка в течение 30... 40 мин.
10.	Измерение температуры Т и давления р в ОИ.
Примечания. 1. Измерения проводятся три раза.
2. Интервал между измерениями температуры и давления не должен пре-
вышать 10 с.
11.	Демонтаж эталонной емкости из пневмопульта и взвеши-
вание ее. Регистрация массы т0.
12.	Определение массы воздуха тл, перепускаемого в ОИ,
по формуле
т3=т3 — тй.	(8.4)
13.	Определение величины объема ОИ УОи по формуле
(8.3).
14.	Разгерметизация вакуумной камеры, разборка схемы ис-
пытаний, оформление технологической документации.
Испытания проводятся в вакуумной камере с целью обеспе-
чения режима термостатирования, так как в вакууме не проис-
ходит конвективной теплопередачи. Применяемая эталонная
емкость может быть очень маленького объема (0,01 ...0,04 м3),
величина технологического давления, до которого она заполня-
ется, составляет 1... 10 МПа, что достаточно для измерения объ-
емов до нескольких кубических метров. Данный метод измере-
ния объемов совмещается с высокочувствительными испытания-
ми сборочных единиц на суммарную негерметичность способом
вакуумной камеры. Точность данного метода примерно одина-
кова с точностью газодинамического метода.
Сущность компрессионного метода, основанного на законе
Бойля — Мариотта, заключается также в перепуске газа из эта-
лонной емкости в ОИ и измерении давления в этой емкости до
155
и после перепуска после выравнивания температуры газа. Объ-
ем ОИ УОи • м3> определяется по формуле
VroH=VrST(peT/p1 — 1)-Иосн,	(8.5)
где Уэт — объем эталонной емкости, м3; рзт — давление в эта-
лонной емкости до перепуска газа в ОИ, МПа; pi — давление в
эталонной емкости после перепуска газа в ОИ, МПа; УОсн—
объем технологической оснастки, м3.
Точность компрессионного метода невелика — 0,5... 0,6%.
8.4.	КОНТРОЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИИ
СИСТЕМ И УЗЛОВ КА
Гидравлическое сопротивление вызывает потери энер-
гии жидкости при ее движении через гидравлический тракт.
Эта характеристика важна для обеспечения заданных режимов
работы систем жизнеобеспечения КА, узлов пневмогидро- и
топливных систем. Гидравлическое сопротивление количествен-
но определяется перепадом давления Др при заданном расходе
жидкости (массовом или объемном). Гидравлические сопро-
тивления подразделяются на линейные (по длине трубопрово-
да), обусловленные вязкостью жидкости, и местные, возникаю-
щие в местах изменения значения или направления скорости
потока (в вентилях, кранах, коленах, гидроагрегатах, клапа-
нах).
Гидросопротивления систем и узлов КА необходимо опреде-
лять на основании требований КД, которые должны содержать
следующие данные:
номинальные значения параметров, при которых определя-
ется гидравлическое сопротивление применительно к выбран-
ному контрольному веществу: массовый расход то через ОИ,
давление р перед ОИ или за ним; перепад давления ДронаОИ
при расходе контрольного вещества Go', температура контроль-
ного вещества Т;
схему распределения контрольного вещества по магистра-
лям ОИ, если таких магистралей несколько, а расположены
они и параллельно, и последовательно по отношению друг к
другу;
условия истечения контрольного вещества из ОИ.
В качестве контрольного вещества при определении гидрав-
лического сопротивления применяют жидкость (обессоленную
воду) или газ (воздух). Стенды для определения гидросопро-
тивления с использованием жидкости называют гидравлически-
ми, а с использованием газа — стендами продувки. Предпочте-
ние отдается стендам продувки по тем же соображениям, что
и при испытаниях на прочность и при определении объема. Од-
нако стенды продувки сравнительно сложны и неуниверсальны,
156
Рис. 8.2. Принципиальная
схема контроля гидросопро-
тивления:
1 — пневмопульт; 2 — мано-
метр; 3 — термометр; 4 — ОИ;
Б — дифференциальный мано-
ь^етр; 6 — ротаметр
6
что затрудняет их применение в производстве. Особенно затруд-
нительно применение стендов продувки замкнутой схемы для
контроля гидросопротивлений узлов и систем, смонтированных
на корпусе КА. В этих случаях контроль проводят по схеме,
представленной на рис. 8.2.
В технологический процесс определения гидросопротивле-
ния входят следующие основные операции.
1.	Внешний осмотр ОИ, проверка оформления технологиче-
ской документации.
2.	Сборка схемы испытаний.
3.	Установка заданного расхода то через ОИ. Газ или жид-
кость с заданным расходом подают с помощью пневмопульта
или гидропульта соответственно. При этом контролируется ^ве-
личина давления р перед ОИ.
4.	Регистрация перепада давления Др с помощью диффе-
ренциального манометра после стабилизации режима течения.
5.	Уменьшение расхода контрольного вещества через ОИ на
30% от заданной величины, а затем восстановление расхода и
фиксация перепада давлений Api с целью определения стабиль-
ности гидросопротивлений.
6.	Увеличение расхода контрольного вещества через ОИ на
30% от заданной величины, восстановление расхода и фиксации
перепада Др2.
7.	Сброс давления из ОИ, разборка схемы испытаний.
8.	Анализ результатов испытаний.
9.	Оформление технологической документации.
8.5.	ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ
Основные понятия и определения. Герметичность —
это свойство конструкции препятствовать проникновению через
нее газов, жидкостей, паров. Полной герметичности изделий
обеспечить невозможно, так как совершенно герметичных ма-
териалов не существует. Характеристикой герметизированного
изделия является степень негерметичности, определяемая сум-
марным расходом вещества через течи данного изделия. Как
показал отечественный и зарубежный опыт эксплуатации всех
типов КА, степень негерметичности их узлов, систем, отсеков
и агрегатов существенно влияет на надежность КА и на обе-
спечение безопасности экипажа. Причинами, определяющими
высокие требования к герметичности, являются:
157
вредное воздействие на экипаж, обслуживающий персонал
на стартовой позиции, а также на многие приборы просачиваю-
щихся через негерметичные зоны в сборочных единицах КА
компонентов топлива, теплоносителей систем терморегулирова-
ния и т. п.;
взрыво- и пожароопасность, возникающие при истечении
компонентов топлива;
необходимость ограничения потери рабочих веществ в КА,
совершающих длительные полеты в условиях космического ва-
куума.
Кроме того, герметичность является косвенным свидетель-
ством прочности сборочных единиц КА.
Течью называется канал или пористый участок сборочной
единицы или ее элементов, нарушающие их герметичность. Раз-
личают понятия утечки и натекания. Утечкой называется про-
никновение вещества из герметизированной сборочной единицы
через течи под действием перепада полного или парциального
давления. Натеканием называется проникновение вещества че-
рез течи внутрь герметизированной сборочной единицы под дей-
ствием перепада полного или парционального давления. В КД
устанавливаются нормы герметичности сборочных единиц, т. е.
наибольшие суммарные расходы вещества через течи данной
сборочной единицы, при которых еще обеспечивается ее рабо-
тоспособное состояние.
Нормы герметичности задаются, а величина течей измеря-
ется в единицах потока, т. е. объемным расходом через течь,
приведенным к определенному давлению в единицу времени.
В системе СИ поток Q измеряется в ваттах (Вт) или м3-ПаХ
Хс_|. Физический смысл этой величины следующий: через течь
1 Вт за 1 с из объема 1 м3 вытекает столько газа, что давле-
ние в этом объеме понижается на 1 Па. Кроме того, нормы гер-
метичности в КД в силу традиции, а также в соответствии с
градуировкой выпускаемой до последнего времени аппаратуры
задают в л-мкм рт. ст./с, а в случае регистрации утечки жид-
костей— в см3 ат/с и см3-ат/ч( табл. 8.1).
Нормы герметичности узлов, систем, агрегатов и отсеков
различных типов КА имеют очень широкий диапазон: от IX
Х10~3 Вт до 1-10—9 Вт, причем в связи с увеличением сроков
эксплуатации и усложнением современных КА наблюдается тен-
денция к ужесточению этих норм. Так, например, требования
к норме герметичности корпусов отсеков орбитальных станций
в настоящее время находятся на уровне 5,2-10"4 Вт (при этом
корпус станций за один год теряет массу воздуха, равную
0,21 кг), а для станций 1-го поколения составляли 1-Ю-2 Вт.
Требования к норме герметичности систем жизнеобеспечения
современных КА находятся на уровне 1,33-10-7...4-10-5 Вт;
топливных систем 1,33-10-8 ...6,65-10-6 Вт); аппаратуры, уста-
158
Таблица 8.1
Соотношения между единицами измерения потоков через течи
Единица	Вт(м’Пас)-*	л*мкм рт.ст/с	смэ-ат/с	смэ«ат/ч
Вт м’-Па-с-1	1	7,51-10’	1,02-10	3,67-10*
л-мкм рт.ст./с	1,33-10-*	1	1,32-10-’	4,74
см’-ат/с	9,81 -10-2	7,6-102	1	3,6-10’
см’-ат/с	2,72-10-’	2,11-10-*	2,78-10-*	1
новленной вне КА, 1,33-10-9... 1,33-10-7 Вт. Следует отметить,
что указанным нормам герметичности соответствуют сквозные
микронеплотности с очень малым диаметром, измеряемым деся-
тыми долями мкм (для сравнения: диаметр человеческого воло-
са 20...40 мкм). Поэтому поиск таких дефектов является очень
сложной задачей и требует разработки специальных методов и
средств.
Различают методы и средства оценки степени негерметич-
ности и методы и средства локализации течей, т. е. выделения
негерметичного участка и(или) определения места расположе-
ния течи.
Практически все методы испытаний на герметичность реа-
лизуются при заполнении ОИ контрольным веществом, в состав
которого входит пробное вещество, прохождение которого че-
рез течь избирательно обнаруживается каким-либо детектором
(течеискателем) или индикатором. Контрольные вещества об-
разуют, разбавляя пробные различными наполнителями (в пер-
вую очередь из экономических соображений), так как пробные
вещества дороги и дефицитны. Испытательное давление при
проверке герметичности должно быть равно эксплуатацион-
ному.
Наиболее важной характеристикой методов испытаний гер-
метичности является чувствительность — минимальный поток
пробного вещества, надежно регистрируемый конкретным ме-
тодом испытаний. Важной характеристикой является точ-
ность— возможные пределы отклонения результатов измерения
от фактического значения измеряемого потока пробного газа.
Подготовка поверхностей О И перед испытаниями на герме-
тичность и их сушка. Испытания на герметичность сборочных
159
единиц проводятся до нанесения лакокрасочных покрытий. На-
дежность испытаний на герметичность во многом определяет-
ся предшествующими технологическими операциями: очисткой
поверхностей ОИ и сушкой с целью удаления из сквозных ми-
кронеплотностей влаги. Это обусловлено тем, что в процессе
изготовления сборочных единиц сквозные микронеплотности
могут быть закупорены маслами, смазывающе-охлаждающими
жидкостями, контактными смазочными материалами, применяе-
мыми при ультразвуковом контроле, и адсорбированной атмо-
сферной влагой.
По принципу разрушения связи различного вида загрязне-
ний с поверхностью ОИ способы очистки подразделяются на
механические и химические. В производстве КА применяются
химические способы, сущность которых заключается в обезжи-
ривании загрязненных поверхностей органическими раствори-
телями, наиболее эффективными из которых являются хладон-
113 и ацетон. Очистка поверхностей отсеков КА в силу их
конструктивных особенностей (значительных размеров, нали-
чия труднодоступных мест) производится протиркой салфетка-
ми, смоченными растворителем.
Контроль качества очистки поверхностей ОИ производится
одним из следующих способов: внешним осмотром (визуальный
способ), протиранием и визуальным осмотром салфетки, лю-
минесцентным, а для внутренних поверхностей трубопроводов —
по чистоте растворителя, заливаемого в их полость.
Сушка предшествует испытаниям на герметичность. Разли-
чают общую сушку и сушку с целью удаления влаги из микро-
неплотностей. Общая сушка предусматривает удаление
жидкости с наружных и внутренних поверхностей и труднодо-
ступных мест сборочных единиц и производится либо протир-
кой сухими салфетками, либо обдувом сжатым воздухом. Она
достаточна для ОИ, испытываемых малочувствительными мето-
дами ОИ (нормы герметичности свыше 1-Ю-4 Вт).
Сушка с целью удаления влаги из микроне-
плотностей производится после полного удаления жидкости
с наружных и внутренних поверхностей и труднодоступных мест.
Наиболее распространенными являются температурно-вакуум-
ная сушка и сушка с односторонним вакуумированием.
Температурно-вакуумная сушка проводится в
термовакуумной камере с обеспечением определенного вакуума
и температуры. Сначала обеспечивается требуемая температу-
ра сушки ( + 50... + 100°С), а затем необходимый вакуум (102...
104 Па). Продолжительность сушки т™, ч, определяется по
эмпирической формуле
та 70608 ,	,
Тс ——	2
(8.6)
160
где fl — толщина стенки сборочной единицы, мм, для сбороч-
ных единиц реальных КА 6>2 мм; tz — температура сушки,
°C; kt — безразмерный коэффициент, зависящий от температу-
ры сушки и глубины вакуума (ki = 0,4 ...0,7); k2 — поправочный
коэффициент времени, зависящий от величины вакуума (k2 =
= 0,6... 1,3 ч).
Метод сушки односторонним вакуумирова-
нием предусматривает сушку в таких условиях, когда вакуум
порядка 10... 103 Па создается с одной стороны сборочной еди-
ницы. Время сушки этим методом т°в, ч, определяется по
эмпирической формуле
тсв=т18,	(8.7)
где Ti — удельное время сушки ОИ методом одностороннего ва-
куумирования (ti=0,24... 0,31 ч/мм).
Классификация методов испытаний на герметичность
Реализация технологического процесса испытаний на гер-
метичность предполагает обязательное наличие четырех элемен-
тов: ОИ, системы заполнения ОИ контрольным веществом,
тракта течеискания и детектора либо индикатора. По условиям
реализации физического принципа детектирования и состояния
контрольного вещества в ОИ и в тракте течеискания методы
испытаний можно разделить на четыре группы: газоаналити^е-
ские, гидроаналитические, газогидравлические и манометри-
ческие методы.
Газоаналитические методы предусматривают заполнение ОИ
контрольным газом, истечение его в газообразном тракте тече-
искания и регистрацию газоаналитической аппаратурой. Гидро-
аналитические методы предусматривают заполнение ОИ конт-
рольной жидкостью, истечение ее в гидравлическом либо паро-
образном тракте течеискания и регистрацию с помощью детек-
тора или индикаторных средств. Газогидравлические методы
предусматривают заполнение ОИ контрольным газом, истече-
ние его в гидравлическом тракте течеискания и регистрацию с
помощью детектора или индикаторных средств. Манометриче-
ские методы предусматривают оценку негерметичности ОИ по
косвенному показателю (изменению давления) с помощью ма-
нометрической (вакуумметрической) аппаратуры.
Методы испытаний на герметичность различаются по физи-
ческому принципу регистрации утечки пробного вещества.
В зависимости от параметров технологических процессов испы-
таний, а также конструктивно-технологических параметров ОИ
методы испытаний, не изменяя физической сущности реализа-
ции, могут иметь различные технологические разновидности,
которые называются способами испытаний. В зависимости от
режимов работы испытательного оборудования, специфики тех-
6—569	161
о
КЗ
Методы, способы и варианты испытаний на герметичность,
применяемые в производстве КА
Группа методов	Метод	Способ	Вариант способа
1 Манометрические	Компрес- сионный	Спада давления	Прямое изме- рение
			Измерение в ре- жиме термостати- рования
			Измерение с применением эта- лонной емкости
	Вакуум- ный	Повыше- ния давле- ния в от- вакуумиро- ванной по- лости	—
		Сравнения с потоком от калиб- рованной течи	—
			
Таблица 8.2
Чувствительность, Вт	Область применения в производстве КА
1-ю-4... 1-ю-2	Предварительные испытания на суммарную негерметичность корпу- сов отсеков КА, проверка герметич- ности КА в процессе эксплуатации
ью-1... 1-ю-2	Предварительные испытания на суммарную негерметичность отдель- ных малогабаритных агрегатов и уз- лов КА
НО-’... 1-Ю-2	Испытания на суммарную негер- метичность отдельных малогабарит- ных агрегатов и узлов КА
1-ю-'... 1-ю-2	Испытания на суммарную негерме- тичность систем жизнеобеспечения
1-ю-7... 1-Ю-2	То же
о
s
Газогидравли- ческие	Пузырь- ковый	Аквариу- ма	Бароаквариума
			Мундштука
	Дисперс- ных масс	Обмыли- вания	Мыльной эмуль- сии
			Эмульсии на глицериновой ос- нове
Гидроанали- тические	Химиче- ский	Проника- ющих жид- костей (хрс- моэффекта)	Индикаторных лент
			Индикаторной обмазки
		Хемосорб- ционный	—
Г азодинамические			
	Масс- спектромет- рический	! Щупа	В динамическом режиме
			В статическом ~ режиме
5-10-’... 1.10-“	Испытания трубопроводов
5-10-’... 1-10-2	Арматура пневмогидросистем
1-ю-"...5-10-*	Поиск течей на сварных швах на корпусах отсеков и систем КА
5-Ю-7 ...5-Ю-2	То же
5-10-7... 1 • IO-4	Поиск течей на сварных швах кор- пусов отсеков КА и PH
5-Ю-7... 1-10-4	То же
5-10-® ...1-Ю-4	Проверка суммарной негерметич- ности тепловых труб систем термо- регулирования КА
5-10-’ ...1-10-’	Поиск течей на сварных швах сбо- рочных единиц КА
1 -10-®... 5-io-3	Проверка герметичности ниппель- ных и фланцевых соединений трубо- проводов КА и уточнение мест те- чей на сварных швах
Группа методов	Метод	Способ	Вариант способа
	Масс- спектромет- рический	Накопле- ния при ат- мосферном давлении	
Г азоавалитические		Вакуум- ной камеры	С использова- нием стационар-1 ных вакуумных камер в динами- ческом режиме С использовани- ем стационарных вакуумных камер сравнением с кон- центрацией проб- ного газа в эта- лонной емкости С использовани- ем местных ваку- умных камер
	*	Камеры внешнего давления	
Продолжение табл. 8.2
Чувствительность, Вт	Область применения в производстве КА
5-10-’... 1-10-’	Проверка суммарной негерметич- ности отдельных зон систем и кор- пусов отсеков КА (стыков трубопро- водов, иллюминаторов, люков-лазов, зон приварки кронштейнов к кор- пусам КА)
1 • 10-10... 5-10~»	Проверка суммарной негерметично- сти корпусов отсеков КА, систем жизнеобеспечения, топливных систем, узлов ПГС, аппаратуры
ыо-‘°... 1-10-’	То же
3-10-“... 1-10-’	Испытания на суммарную негерме- тичность отдельных зон корпусов от- секов КА
5-16-10... 1-10-’	Оценка суммарной негерметичности трубопроводов различных систем КА
S?
Г азоанали тические
	Обдува	—
Галоген- ный	Щупа	—
	Вакуум- ный	—
Электрон- но-захват- ный	Щупа	—
	Накопле- ния п^и ат- мосферном давлении	—
5-10-®... 1 • 10~a	Поиск течей на трубопроводах раз- личных систем КА
5-10-’... 1-IO-4	Локализация течей на сварных швах сборочных единиц КА
5-10-’... 1-IO-4	Испытания на суммарную негер- метичность окончательно собранных отсеков КА
ЫО-'...blO-1	Поиск течей на сварных швах, ниппельных и фланцевых соединени- ях сборочных единиц КА
1-Ю-’... 1-ю-*	Испытания на суммарную негерме- тичность крупногабаритных гермоот-
(	секо в КА
Рис. 8.3. Принципиальная схема ис-
пытаний способом «спада давления>
в варианте прямого измерения:
1 — пневмопульт; 2 — манометры (изме-
рительный и контрольный); 3 — ОИ
нологической оснастки способы испытаний могут применяться
в различных вариантах (табл. 8.2).
Манометрические методы. Наиболее простым и распрост-
раненным вариантом способа спада давления является
прямое измерение (рис. 8.3). В этом случае ОИ запол-
няют через пневмопульт до испытательного давления рисп воз-
духом, отсекают ОИ от магистрали заполнения пневмопульта
и через время т вновь контролируют величину давления р в
ОИ. Уменьшение величины давления свидетельствует о суммар-
ной негерметичности ОИ. Величину негерметичности Q0H , Вт,
определяют по формуле
Qon = bpV/x,	(8.8)
где Ар — уменьшение давления в ОИ в течение времени т, Па;
V — внутренний объем ОИ и технологической оснастки, м3; т —
время выдержки, с.
Чувствительность данного варианта невелика (1-Ю-4...
МО-2 Вт). Низка и точность определения величины негерме-
тичности. Это обусловлено тем, что параметр Ар, по которому
производится оценка негерметичности, измеряется недостаточ-
но чувствительными и точными приборами — манометрами, а
также тем, что при измерении этого параметра неизбежны боль-
шие погрешности. Особенно существенно сказываются погреш-
ности, вызываемые изменением температуры в ОИ во время вы-
держки и изменением атмосферного давления. Изменение тем-
пературы в соответствии с законом Гей-Люссака изменяет дав-
ление в ОИ, т. е. влияет на значение параметра Др. Этот же
параметр искажает и изменение атмосферного давления, так
как манометры измеряют избыточное давление относительно
атмосферного. Поэтому для повышения точности Ар, Па, сле-
дует определять по формуле
) + (Р«-Р»)>	(8-9)
\	x/о ф Г1 /
где pi — первоначальное давление в ОИ, Па; рг — конечное дав-
ление в ОИ, Па; Л — температура в начале испытания, °C; /2 —
температура в конце испытания, °C; р/—атмосферное давле-
ние в начале испытания, Па; р" — атмосферное давление в кон-
це испытания, Па.
Вариант с измерением в режиме термостати-
р о в а н и я позволяет повысить точность испытаний способом
166
спада давления. При испытаниях по этому варианту ОИ изоли-
руют от окружающей среды для того, чтобы исключить влия-
ние изменения окружающей температуры и атмосферного дав-
ления.
При испытаниях по варианту с применением эта-
лонной емкости (рис. 8.4) регистрируют не падение давле-
ния в ОИ за время выдержки, а перепад давлений Др между
эталонной емкостью и ОИ по показаниям дифференциального
манометра. Величину негерметичности определяют по формуле
(8.8). В качестве эталонной применяют емкость с высокой сте-
пенью герметизации. Хотя данный вариант и позволяет повы-
сить точность определения суммарной негерметичности, но и
он по чувствительности уступает большинству методов (1-Ю-6...
1-Ю-2 Вт). Поэтому этот вариант, как и компрессионный метод
в целом, применяется преимущественно для предварительных
испытаний сборочных единиц КА. Преимуществом данного ме-
тода является простота его реализации и малая трудоемкость.
Вакуумный метод испытаний на герметичность более чувст-
вителен и точен, чем компрессионный, так как в этом случае
применяется более чувствительная и точная измерительная ап-
паратура— вакуумметры, а перепады температуры и атмосфер-
ного давления влияния на измеряемый параметр не оказывают.
Наиболее широкое применение в производстве КА данный
метод находит при испытаниях на суммарную негерметичность
длинномерных систем: контуров систем терморегулирования,
систем обеспечения газовой смесью и других, т. е. ОИ, к сте-
пени герметизации которых предъявляются достаточно жесткие
требования, а помещение их в вакуумную камеру затрудни-
тельно.
Способ повышения давления в отвакуумиро-
ванной полости (рис. 8.5) предусматривает создание ва-
куума внутри ОИ порядка 1-Ю-1 Па, прекращение откачки и
выдержку в течение времени т. По повышению давления Др
судят о негерметичности ОИ (давление повышается за счет
натекания через течи атмосферного воздуха).
Рис. 8.4. Принципиальная схема испытаний способом спада давления с
применением эталонной емкости:
1— пневиопульт; 2— эталонная емкость; 3 — дифференциальный манометр; 4 — ОИ;
5' 6 — вентили
167
Рис. 8.5. Принципиаль-
ная схема испытаний
способом повышения
давления в отвакууми-
рованной полости:
1 — механический вакуум-
ный насос; 2, 9 — вакуум-
ные вентили; 3 — высоко-
вакуумный насос; 4 — ва-
куумный затвор; 5 — дат-
чик вакуума; 6 — вакуум-
метр; 7 — азотная вымора-
живающая ловушка; 8 —
ОИ
Вакуум создается предварительной откачкой ОИ механиче-
ским насосом 1, а затем с помощью высоковакуумного насоса
3. Азотная ловушка 7 необходима для предотвращения попа-
дания газов, десорбирующихся (выделяющихся) со стенок внут-
ренней полости ОИ, к датчику вакуума 5, что позволяет исклю-
чить влияние газоотделения на точность измерений. В ловушку
заливают жидкий азот (температура кипения —196°С), и де-
сорбирующиеся газы (выделяющиеся в вакууме) наморажива-
ются на ее поверхность, в то время как натекающий в ОИ ат-
мосферный воздух, состоящий на 78,08% из азота, ловушкой
не вымораживается. После достижения заданного вакуума за-
твор 4 перекрывается, по вакуумметру 6 регистрируется повы-
шение давления Др за время т. Величина негерметичности ОИ
Q, Вт, определяется по формуле
Q=k-^-,	(8.10)
где & = 0,95— безразмерный коэффициент, учитывающий невы-
мораживаемую азотной ловушкой часть газоотделения со сте-
нок внутренней полости ОИ.
Чувствительность данного способа 1 • 10-6... 1 • 10-2 Вт. По-
грешность определения суммарной негерметичности длинномер-
ных ОИ этим способом обусловлена малой проводимостью их
внутренней полости, препятствующей равномерной откачке.
В результате с прекращением откачки происходит процесс пе-
рераспределения давления в отвакуумированной полости, что
искажает результаты оценки негерметичности.
Повышение точности и чувствительности (до 1-Ю-7 Вт) ис-
пытаний на суммарную негерметичность длинномерных конту-
ров СТР обеспечивает способ сравнения с потоком от
калиброванной течи (рис. 8.6). Технологический про-
цесс испытаний по данному способу предусматривает вакууми-
рование внутренней полости ОИ и измерение давления в до-
полнительной емкости 5, установленной параллельно с высоко-
вакуумным насосом по отношению к ОИ. Откачка продолжает-
168
Рис. 8.6. Принципиаль-
ная схема испытаний
способом сравнения с
потоком от калиброван-
ной течи:
/ — форвакуумный насос:
2, 9, 10, Н, 16 — вакуум-
ные вентили; 3 — высокова-
куумный агрегат; 4 — изме-
рительная система; 5 — до-
полнительная емкость; 6 —
датчик вакуума; 7 — ва-
куумметр; 8 — азотная
вымораживающая ловушка;
12 — КА; 13 - ОИ; 14 —
пневмопульт для подачи
давления на калиброванную
течь; 15 — калиброванная
течь; 17 — вспомогательный
вакуумный насос
ся до достижения неизменного остаточного вакуума в дополни-
тельной емкости, обусловленного натеканием в отвакуумиро-
ванную полость ОИ. Это следует из известного соотношения
вакуумной техники
p=Q/s,	(8.11)
где р — давление в отвакуумированной полости, Па; Q — вели-
чина откачиваемого газового потока (газовая нагрузка), Вт;
$— скорость откачки, м3/с.
Достигнутая величина остаточного давления pi фиксирует-
ся, откачка ОИ прекращается (перекрывается вентиль 11) и
на измерительную систему подается поток от калиброванной
течи 15, которая является устройством, воспроизводящим опре-
деленный регулируемый расход пробного газа. Калиброванная
течь представляет из себя металлический корпус с установлен-
ным внутри стеклянным капилляром, через который протекает
поток газа. Величина этого потока Qk.t зависит от давления рВх,
подаваемого на вход течи. После изготовления течи проводит-
ся ее калибровка, в ходе которой определяется калибровочная
зависимость QK.T=f(рВх) (рис. 8.7). По этой зависимости под-
бирается такой поток, который создает в дополнительной емко-
сти давление, равное pt. Натекание воздуха в ОИ принимается
равным потоку от калиброванной течи Q0H = Qk.t.
Этот способ обеспечивает чувствительность на порядок вы-
ше, чем способ повышения давления в отвакуумированной по-
лости, и по точности не уступает наиболее совершенным газо-
аналитическим.
Газогидравлические методы.
Пузырьковый метод, относящийся к газогидравлической
группе, реализуется способом аквариума (рис. 8.8) и его
вариантами. Способ аквариума позволяет определять локаль-
ные течи в узлах ПГС КА. ОИ погружают в ванну с жидко-
169
стью на глубину 50... 100 мм. При этом ОИ должен быть пред-
варительно заполнен контрольным газом (воздухом) до давле-
ния, составляющего 10... 20% от испытательного, чтобы жид-
кость ванны не закупорила течи. Ванну выполняют из прозрач-
ного материала либо делают в ней смотровые окна. Затем ОИ
заполняют газом до испытательного давления и выдерживают
в жидкости в течение времени, достаточного для его осмотра,
но не менее 3 мин. Появление газовых пузырьков свидетельст-
вует о наличии течи.
Для уверенного определения негерметичности ОИ необходи-
мо до измерения провести наблюдение за образованием не ме-
нее трех пузырьков в месте предполагаемой течи. В целях без-
опасности давление в ОИ в процессе его перемещения в ванне
и извлечения из жидкости необходимо уменьшать до величины,
составляющей 10... 20% от испытательного давления. После из-
влечения ОИ из жидкости его необходимо протереть сухой сал-
феткой или обдуть сжатым воздухом давлением р=0,4...
0,6 МПа до полного удаления влаги с целью исключения корро-
зии, после чего сбросить давление до нуля.
Величины локальных течей Qn, Вт, определяются по фор-
муле
(?л = 5,32.10-3^л/гн,	(8.12)
где d — диаметр пузырька в момент отрыва, мм; п — число пу-
зырьков, выделившихся за время тн; тн— время наблюдения, с.
Чувствительность способа аквариума зависит от вязкости
технологической жидкости. При использовании жидкости с ма-
лой вязкостью (например, спирта) чувствительность выше (до
5-Ю-7 Вт), а при использовании более вязких жидкостей (на-
пример, обессоленной воды) чувствительность снижается до
5-10-6 Вт.
Рис. 8.7. Примерная зависимость по-
тока калиброванной течи от давле-
ния, подаваемого на ее вход
Рис. 8.8. Принципиальная схема ис-
пытаний способом аквариума:
1 — пневмопульт; 2 — ОИ; 3 — ванна;
4 — технологическая жидкость; S — ми-
кроскоп
170
Рис. 8.9. Принципиальная схема испы
таний по варианту бароаквариума:
1 — пневмопульт; 2 — ванна; 3 — ОИ; 4-
технологнческая жидкость; 5, 6 — вентили
7 — вакуумметр; 8 — вакуумный насос
Повысить чувствительность данного способа можно, ваку-
умируя объем над зеркалом технологической жидкости — ва-
риант бароаквариума (рис. 8.9). Это объясняется тем,
что, устранив таким образом воздействие атмосферного давле-
ния на образование пузырьков, снижают давление, достаточное
для их образования.
Для оценки суммарной негерметичности мембран в арматуре
ПГС применяется вариант мундштука, суть которого за-
ключается в том, что с одной стороны мембрану нагружают ис-
пытательным давлением воздуха, а полость ОИ, в которую че-
рез течь перетекает воздух, соединяют технологической труб-
кой с мундштуком и бюреткой и по вытеснению из нее жидко-
сти определяют объем вытесненного газа VK.r. В этом случае
величина негерметичности Q, Вт, определяется по формуле
(?=10®Ук.г/твит,	(8.13)
где Твыт — время вытеснения жидкости из мерной бюретки, с.
Возможен и вывод мундштука в небольшой сосуд с жидко-
стью. В этом случае определение негерметичности производит-
ся с учетом диаметра пузырьков, времени их образования в со-
ответствии с формулой (8.12).
Метод дисперсных масс также относится к группе газогид-
равлических методов и позволяет обнаруживать локальные те-
чи. В настоящее время применяется преимущественно как вспо-
могательный. Метод основан на использовании свойства опреде-
ленных индикаторных масс фиксировать места негерметично-
сти с образованием в поверхностном слое вздутий или крате-
ров, возникающих от воздействия контрольного газа, вытекаю-
щего через локальные течи.
При испытаниях данным методом ОИ заполняют контроль-
ным газом (воздухом) до испытательного давления, приготав-
ливают дисперсную массу, наносят ее на контролируемую по-
верхность ровным слоем толщиной 3... 7 мм и после выдержки
в течение 10 мин производят осмотр контролируемой поверхно-
сти. Образование вздутий или кратеров показывает на нали-
чие негерметичностей. После обнаружения кратера его удаля-
ют с помощью салфетки и убеждаются в повторном образова-
нии кратера. Затем дисперсную массу с поверхности ОИ удаля-
ют, а давление сбрасывают. Варианты реализации этого мето-
да отличаются друг от друга применяемыми дисперсными мас-
171
(8.14)
сами. В одном варианте в этом качестве используется мыльная
эмульсия (чувствительность до НО-6 Вт), в другом — эмуль-
сия, приготовленная на основе дистиллированного глицерина и
мыльного порошка (чувствительность до 5-10—7 Вт).
Гидроаналитические методы. При испытаниях на герметич-
ность этими методами контрольным веществом является жид-
кость. Так как жидкости, в отличие от газов, практически не-
сжимаемы, гидроиспытания значительно менее опасны, чем
пневмоиспытания. Поэтому именно гидроаналитические методы
испытаний на герметичность часто совмещаются с испытания-
ми на прочность, что позволяет снизить трудоемкость изготов-
ления сборочных единиц.
Гидроаналитические методы используют явление подъема
жидкостей, смачивающих стенки капиллярного отверстия (како-
выми являются течи), по каналу капилляра. Проходя через
течь, жидкость вступает в реакцию с индикатором, находящим-
ся на поверхности ОИ. Время т, с, необходимое для проникно-
вения жидкости через течь в количестве, обеспечивающем ре-
акцию с индикатором, определяется по формуле
t 128У£т|
ndip
где V — объем проникающей жидкости, м3; L — длина капилля-
ра, м; d — диаметр капилляра, м; т] — вязкость технологической
жидкости; р — разность давления жидкости на входе и выходе
капилляра, Па.
Практические расчеты по формуле (8.14) показывают, что
для регистрации течей, меньших 1 • 10~6 Вт, необходима много-
часовая выдержка.
В технологии производства КА из гидроаналитических ме-
тодов наиболее широко применяется химический, основан-
ный на регистрации эффекта вступления в химическую реакцию
жидких пробных веществ с различными индикаторными сред-
ствами. Наиболее характерным способом реализации химиче-
ского метода является способ проникающих жидко-
стей (часто называемый способом хромоэффекта). Он
позволяет выявить локальную негерметичность сварных швов
и основного материала на крупногабаритных отсеках КА и ба-
ках ракет-носителей. Сущность способа состоит в следующем.
Внутренняя полость ОИ заполняется контрольной жидкостью,
представляющей собой водный раствор 0,1 ...0,5% хромпика
(К2СГ2О7) с добавлением поверхностно-активного вещества
(ПАВ) для увеличения проникающей способности жидкости.
На контролируемую поверхность ОИ наносят индикаторное
средство в виде, лент или вязкой массы. ОИ выдерживают под
давлением контрольной жидкости в течение времени, необхо-
димого для проникновения жидкости через течи. Вытекающая
172
Рис. 8.10. Принципиальная схема испытаний хемосорбционным способом:
1, 12 — нагреватели; 2 —ОИ; 3— герметичная камера; 4, б, 8, 11, 14, 15 — вентили; 5 —
ресивер; 7 — ротаметр; 10 — сорбирующее индикаторное устройство; 13 — индикаторная
трубка; 16 — емкость с рабочим веществом
жидкость реагирует с индикаторным средством, изменяя его ок-
раску. Индикаторным средством при испытаниях способом про-
никающих жидкостей является вязкая масса, в состав которой
входит реагент — дифенилкарбазит, который изменяет цвет от
белого до малинового под действием хромпика.
Реализуется химический метод и хемосорбционным
способом (рис. 8.10). Сущность его заключается в том,
что ОИ, заполненный контрольным веществом, помещают в гер-
метичную камеру, выдерживают определенное время и фикси-
руют увеличение концентрации паров контрольного вещества в
камере с помощью индикаторных средств, химически взаимодей-
ствующих с этим веществом с изменением первоначального цве-
та. Индикаторное средство (сорбирующий Дорошок, реагирую-
щий с парами контрольного вещества) помещают в прозрачную
трубку (индикатор). Преимущество хемосорбционного способа
состоит в том, что он предусматривает использование в каче-
стве контрольного вещества рабочей среды (как правило, жид-
кого аммиака). Применяют данный способ для испытаний на
суммарную негерметичность тепловых труб, которые находят
все более широкое применение в системах терморегулирования
КА. Конструктивная особенность тепловых труб заключается в
том, что они являются ампулизированными узлами, поэтому при
проведении испытаний невозможно вакуумирование внутренней
полости либо заполнение ее контрольным веществом. Чувстви-
тельность способа — до 5-10-® Вт.
Газоаналитические методы. Эти методы являются наиболее
чувствительными с точки зрения выявления течей, но требуют
применения сложных и дорогих оборудования и технологиче-
ской оснастки. Однако в целях обеспечения высокой степени
герметизации именно этими методами испытывают большинст-
во сборочных единиц, входящих в состав современных КА, а
также окончательно собранные изделия.
Наиболее совершенным в настоящее время является масс-
спектрометрический метод, основанный на разделении по мас-
173
сам с помощью постоянного электромагнитного поля смеси га-
зов, поступающих из тракта течеискания, и выделении пробно-
го газа. Анализируемый газ поступает в масс-спектрометриче-
скую камеру (МСК) течеискателя (рис. 8.11), ионизируется в
ионном источнике 1 пучком электронов, эмитируемых накален-
ным катодом 2 источника и фокусируется магнитным полем.
Ионы ускоряются электрическим полем и образуют моноэнерге-
тический пучок. Для выделения ионов пробного газа использу-
ется физическое явление, заключающееся в том, что в попереч-
ном магнитном поле МСК под действием лоренцевой силы ионы
перемещаются по окружностям с радиусом R, м, определяемым
по формуле
114,58 f М.
Н V е
(8.15)
где Н — напряженность магнитного поля, А/м; М — атомная
масса газа, а. е. м.; е — величина заряда электрона; U — уско-
ряющее напряжение, В.
Таким образом, ионы пучка разделяются по массам, ионы
пробного газа беспрепятственно преодолевают диафрагму 3,
щель в которой соответствует радиусу их перемещения, и по-
ступают на коллектор, возбуждая ионный ток. Ионы других га-
зов коллектора не достигают, поэтому появление тока на кол-
лекторе однозначно свидетельствует о том, что из тракта тече-
искания в течеискатель поступает пробный газ, вытекающий из
течи на ОИ. Ионный ток на коллекторе многократно усилива-
ется и индицируется блоком измерения ионного тока БИИТ
со стрелочным и звуковым индикатором. Величина утечки оп-
ределяется сравнением увеличения показаний течеискателя по
потоку пробного газа от течи на ОИ с увеличением показаний
по потоку известной величины от эталонной калиброванной те-
Рис. 8.11. Принципиаль-
ное устройство МСК:
I — ионный источник: 2 —
катод: 3 — диафрагма; 4 —
корпус МСК; 5 — коллек-
тор
Рис. 8.12. Принципиальная схема течеискателя
ПТИ-10:
1 — стрелочный индикатор; 2 — БИИТ; 3 — МСК;
4, 7, 9, 11, 13, 16 — вакуумные вентили, 5 — датчик
высокого вакуума; 6 — азотная вымораживающая ло-
вушка; в —входной фланец; 10 — ЭКТ; 12 — высоковаку-
умный насос; 14 — датчик низкого вакуума; 15 — форва-
куумный насос
174
чи (ЭКТ). Таким образом, масс-спектрометрические течеиска-
гели (как и течеискатели других типов) — приборы индика-
торные, а не измерительные, что является их недостатком.
В производстве КА в настоящее время используются пере-
движные масс-спектрометрические течеискатели ПТИ-7А и
ПТИ-10 (рис. 8.12), осваиваются переносные течеискатели
ТИ1-14.
Вакуумная система течеискатели обеспечивает необходимый
для масс-спектрометрического анализа вакуум в МСК (поряд-
ка 5-10_3 Па) и газовое потребление (т. е. возможность отби-
рать на анализ определенное количество газа из тракта течеис-
кателя).
При испытаниях масс-спектрометрическим методом в каче-
стве пробного газа до последнего времени применялся исклю-
чительно гелий, а в качестве контрольного газа — гелиево-воз-
душная смесь. Гелий обладает многими достоинствами: он
взрыво- и пожаробезопасен, нетоксичен. Имеет гелий и досто-
инства, специфические для масс-спектрометрического метода:
малое содержание в атмосфере и в остаточной среде вакуум-
ных систем, что определяет низкий уровень фоновых показаний
течеискателя по пробному газу; малое массовое число (4), что
позволяет, как это следует из формулы (8.15), сделать анали-
затор компактным; отсутствие «близких соседей» в таблице
Менделеева с близким значением массового числа, что облег-
чает масс-спектрометрический анализ. Наконец, гелий облада-
ет малой вязкостью и высокой проникающей способностью че-
рез течи, что обеспечивает высокую чувствительность при его
применении.
Однако гелий имеет и ряд недостатков — он является доро-
гим и дефицитным газом, что существенно увеличивает затра-
ты на проведение испытаний. Гелий отрицательно воздействует
на радиоэлектронную аппаратуру, установленную в проверяе-
мых отсеках и системах КА, из-за высокой проницаемости че-
рез ее корпус, ухудшает в ней вакуум и, следовательно, рабо-
чие к?рактеристики. Это вынуждает ограничивать концентра-
цию гблия в контрольном газе (не более 5%) при проверке
окончательно собранных отсеков с установленной аппаратурой.
Прихцдится ограничивать и время испытаний (нахождение ге-
лия в отсеках с аппаратурой более 24 ч недопустимо). Такие
ограничения неизбежно ведут к снижению качества испытаний
и надежности проверяемых изделий.
С целью устранения указанных недостатков и расширения
возможностей и области применения масс-спектрометрического
метод? в настоящее время все более широко используются в
качестве пробных газов азот и аргон, причем в случае исполь-
зования азота в качестве контрольного газа применяется воз-
дух, содержание в котором этого газа составляет 78 объемных
процентов. Стоимость 1 м3 аргона составляет 1 р. 60 к., а воз-
духа— 3 к. (стоимость 1 м3 гелия — 10 р.), поэтому расходы
на проведение испытаний этими газами ниже, чем при испыта-
ниях гелием. При использовании в качестве контрольного газа
воздуха существенно упрощается конструкция пневмопульгов,
необходимых для заполнения ОИ (не нужны смесители, газо-
анализаторы, рампы с баллонами для пробного газа). Не ока-
зывают аргон и воздух какого-либо отрицательного воздейст-
вия ни на аппаратуру, ни на конструкционные материалы. Од-
нако по чувствительности равноценной замены гелию нет, и
при переходе на указанные пробные газы этот параметр ухуд-
шается на 2,5... 3 порядка. Однако и чувствительности, дости-
гаемой при использовании аргона и азота, достаточно для про-
ведения испытаний большинства сборочных единиц КА. Для
регистрации утечек аргона и азота течеискатели ПТИ-10 и
ТИ1-14 необходимо незначительно .доработать (расширить диа-
пазон регулировки ускоряющего напряжения с 220... 500 до
40... 500 В). Предпочтительней является замена гелия на азот,
чем на аргон, так как в 'этом случае расходы на испытания
меньше.
Масс-спектрометрический метод реализуется несколькими
атмосферными и вакуумными способами и позволяет проводить
испытания на суммарную негерметичность всего ОИ и его от-
дельных зон и также осуществлять поиск локальных течей.
К атмосферным относится способ щупа (рис. 8.13), ко-
торый применяется для поиска течей. Сущность способа заклю-
чается в следующем. ОИ заполняется контрольным газом до
испытательного давления, а по проверяемым зонам перемеща-
ют щуп с насадкой, соединенной вакуумным шлангом с течеис-
кателем. При наличии течей пробный газ, истекающий из ОИ,
засасывается через щуп в течеискатель, БИИТ которого увели-
чивает свои показания. Чувствительность способа по гелию до-
стигает 5-Ю-9 Вт, что выше, чем у любых других освоенных
способов локализации, по аргону 1 • 10-6 Вт, азот для этого
способа неприменим.
Рис. 8.13. Принципиальная
схема испытаний способом
щупа:
/ — вспомогательный
ный насос: 2, 3
вентили; 4 — течеиска
датчик вакуума; 6 —	..
ный шланг; 7 — щуп; 8 — на-
садка; 9 — ОИ; 10 —4 пневмо-
пульт; 11 — сварной шов
вакуум*
вакуумные
ель; 5 —
вакуум*
176
Способ щупа не требует сложного оборудования, но явля-
ется субъективным и не гарантирует выявления всех течей, так
как течь может быть пропущена из-за невнимательности испы-
тателя.
Реализуется этот способ двумя вариантами: в динамическом
режиме, т. е. с перемещением щупа с насадкой по проверяе-
мой поверхности, и в статическом режиме, т. е. путем последо-
вательной перестановки щупа с насадкой по проверяемой по-
верхности с выдержкой при каждой установке не менее 30 с.
Первый вариант применяется для поиска течей на сварных
швах и на целом материале, а второй — для поиска течей на
ниппельных и фланцевых соединениях.
В технологический процесс испытаний способом щупа в
динамическом режиме входят следующие основные опе-
рации:
подготовка зоны испытаний, внешний осмотр ОИ и провер-
ка правильности оформления технологической документации;
сборка схемы испытаний;
включение и настройка течеискателя. При этом плавно ре-
гулируется проходное сечение щупа таким образом, чтобы в
вакуумной системе течеискателя установилось оптимальное для
данного прибора давление в МСК, регулируется потенциометр
«Регулировка ускоряющего напряжения» таким образом, что-
бы показания течеискателя по эталонной калиброванной течи
(ЭКТ) были максимальны. В качестве ЭКТ используются спе-
циальные устройства, содержащие имитатор проверяемой по-
верхности, в которой установлен капилляр, через него идет по-
стоянный поток пробного газа известной величины <2экт!
определение динамической чувствительности схемы испыта-
ний, для чего фиксируют фоновые показания течеискателя аф
(т. е. показания по гелию, содержащемуся в цеховой атмосфе-
ре), уровень флуктуаций показаний течеискателя афЛ (т. е. не-
стабильность показаний за время I мин); перемещают щуп с
насадкой по ЭКТ и фиксируют показания течеискателя аэкт*
Динамическую чувствительность <?дин, Вт, рассчитывают по фор-
муле

Сэкт* 3ttfntn
„ЛИН -	’
°экт
(8.16)
где amin — минимальные достоверные показания течеискателя,
равные Зафл, В, так как при испытаниях атмосферными спосо-
бами показания течеискателя менее стабильны, чем при испы-
таниях вакуумными способами.
Например, зафиксировано Оф=0,35 В, афЛ=0,02 В. По ЭКТ с Q=1X
ХЮ"8 Вт показания течеискателя составили 0,7 В. В этом случае динами-
177
ческая чувствительность, определенная по формуле (8.16), составит
= ..10-В.3.0,02	4.10_9 Вт
0,7—0,35
Для обеспечения надежности испытаний чувствительность должна быть,
как минимум, в 2 раза выше нормы герметичности ОИ (например, при нор-
ме герметичности QH.r=2-10-a Вт чувствительность должна быть ддни^
^1-10-а Вт, таким образом, определенная в примере чувствительность удов-
летворяет этому условию). В случае, если динамическая чувствительность не
удовлетворяет этому требованию, следует уменьшить скорость перемещения
щупа. Рекомендуемая скорость перемещения — 2 мм/с;
заполнение ОИ контрольным газом до испытательного дав-
ления;
проверка герметичности сварных швов и целого материала,
для чего последовательно перемещают щуп по проверяемой по-
верхности со скоростью, не превышающей установленную при
определении чувствительности. Насадка щупа должна перекры-
вать сварной шов не менее чем на 5 мм с каждой стороны.
В случае увеличения показаний течеискатели определить мес-
то, где эти показания максимальны, и зафиксировать их вели-
чину ат. Величина течи QT, Вт, определяется по формуле
п  Сэкт(“т—“ф) 100	/О17\
Ут дин П Г '
аэкт —**Ф ьои
где Сои — концентрация пробного газа в ОИ;
сброс контрольного газа из ОИ в дренажную систему;
выключение течеискатели, разборка схемы испытаний;
оформление технологической документации и отправка ОИ
для проведения последующих технологических операций.
Вариант испытаний в статическом режиме отличает-
ся операцией проверки герметичности. Определение чувстви-
тельности этим способом производится следующим образом:
Рис. 8.14. Схема установки щупа
при проверке фланцевого соедине-
ния:
1 — щуп; 2 — насадка; 3 — фланцевое
соединение
Рис. 8.15. Схема проверки ниппель-
ных соединений способом щупа:
1,5 — трубопроводы; 2 — щуп; 3 — на-
садка; 4 — технологическое отверстие а
накидной гайке; 5 — накидная гайка
178
для проверки фланцевых соединений последовательно пе-
рестанавливают щуп (рис. 8.14) с насадкой по поверхности
внешнего периметра проверяемого соединения и регистрируют
показания течеискателя после выдержки в течение 30 с. Насад-
ка щупа устанавливается непосредственно на внешнюю поверх-
ность фланцев и перекрывает ее не менее чем на 2 мм, при
этом ось щупа должна находиться в центре зазора между по-
верхностями фланцев.
Величина течи на ОИ определяется по формуле (8.17), но
при этом вместо аэкт подставляют аэкт!
для проверки ниппельных соединений щуп с насадкой уста-
навливают на технологическое отверстие в накидной гайке (рис.
8.15) и регистрируют показания течеискателя после выдержки
в течение 30 с. При этом второе технологическое отверстие не-
обходимо заклеить. Величина течи также определяется по фор-
муле (8.17) с заменой аЭкт на аЭкт-
Способ накопления при атмосферном давле-
нии (НАД) также относится к атмосферным способам. Он
позволяет оценить суммарную негерметичность малогабарит-
ных ОИ и отдельных зон сборочных единиц КА сложной кон-
фигурации с плохим доступом к местам возможных утечек.
Сущность проверки герметичности способом НАД заключает-
ся в следующем. Вокруг ОИ создается замкнутый объем на-
копления (обычно с помощью полиэтиленовой пленки), в кото-
ром определяется концентрация пробного газа. ОИ заполняет-
ся контрольным газом до испытательного давления и произво-
дится выдержка. При наличии течей в ОИ пробный газ попада-
ет в объем накопления и за время выдержки ти его концентра-
ция нарастает. Концентрация пробного газа в объеме накопле-
ния определяется по показаниям масс-спектрометрического те-
чеискателя. Течеискатель вакуумным шлангом соединен со щу-
пом, на котором установлена игла Льюера (имеющая сквозное
отверстие, позволяющее б^ать газовую пробу), которая вво-
дится в объем накопления. Зафиксированные показания срав-
ниваются с показаниями того же течеискателя по эталонной
смеси с известной концентрацией пробного газа. По повышению
концентрации АС в объеме накопления определяют негерме-
тичность ОИ Q, Вт, по формуле
Q=k^L ,	(8.18)
ти Сои
где k — коэффициент, зависящий от герметичности объема на-
копления и учитывающий пробный газ, который за время на-
копления выходит из объема в атмосферу, и позволяющий со-
гласовать размерность, Па. Для объемов из полиэтиленовой
179
Рис. 8.16. Принципиальная схе-
ма испытаний с применением
вакуумных присосок:
/ — масс-спектрометрический тече-
искатель; 2 — датчик вакуума:
3 — вакуумметр; 4 — корпус ва-
куумной присоски; S — уплотне-
ние вакуумной присоски; 6 — ОИ;
7 — пневмопульт; 8 — ЭКТ; 9,
10, 12 — вакуумные вентили; 11 —
вспомогательный вакуумный насос
пленки k= 1,8 Па; V — величина объема накопления, м3; Сои-
концентрация пробного газа в ОИ.
Чувствительность способа НАД находится на уровне чувст-
вительности способа щупа (5-Ю-9 Вт при использовании ге-
лия), способ не требует сложного оборудования и оснастки. Но
этот способ не гарантирует выявления течей, так как в случае
нетщательной герметизации объема накопления течь не будет
обнаружена. Вследствие этого серьезного недостатка способ
НАД к настоящему времени часто заменяется вакуумными спо-
собами.
Вакуумные способы являются более чувствительными
по сравнению с атмосферными. Испытаниям на суммарную не-
герметичность корпусов крупногабаритных отсеков КА в ста-
ционарных вакуумных камерах (ВК) предшествует проверка
герметичности сварных швов и отдельных зон по варианту
с применением вакуумных присосок (рис. 8.16),
сущность которого заключается в том, что создается местное
разряжение в полости присоски над проверяемой зоной ОИ,
заполненного контрольным газом, и определяется натекание в
эту полость пробного газа через течь.
Наиболее распространенным является способ вакуум-
ной камеры, основным вариантом которого являются ис-
пытания в стационарной вакуумной камере (рис.
8.17). При испытаниях по данному варианту определяется сум-
марная негерметичность ОИ, который помещают в вакуумную
камеру 5, откачиваемую до давления р^МО-2 Па. ОИ запол-
няют до испытательного давления контрольным газом, который
в случае наличия течей проникает в полость ВК, откачивается
вакуумным агрегатом 13 и попадает в течеискатели / и 2. Ве-
личина негерметичности определяется сравнением увеличения
показаний течеискателя от течи из ОИ с увеличением его пока-
заний от ЭКТ 9, установленной на ВК (при одинаковых усло-
виях снятия замеров).
Для испытаний на герметичность современные предприятия
оснащены разнообразными ВК, объем которых колеблется от
нескольких сотых до нескольких тысяч кубических метров, а
180
ОИ являются практически все сборочные единицы КА от мель-
чайших узлов, ПГС до окончательно собранной станции «Мир».
Чувствительность схемы испытаний существенно зависит от
распределение потока пробного газа между течеискателем и
средствами откачки, так как откачная система течеискателя
обладает гораздо меньшей скоростью откачки, чем высокова-
куумные агрегаты, установленные на ВК./ При подсоединении
течеискателя 1 к форвакуумной магистрали достигается гораз-
до более высокая чувствительность (на 1,5...2 порядка), чем
при непосредственном подключении течеискателя 2 к BKJ3to
объясняется тем, что в первом случае в течеискатель поступает
гораздо больший газовый поток (формируемый высокопроизво-
дительным высоковакуумным агрегатом)^ чем во втором слу-
чае, и, следовательно, в течеискатель попадает больше пробно-
го газа] Поскольку в современных КА испытаниям на герметич-
ностКподлежат многочисленные системы, агрегаты, узлы и от-
секи, требования к нормам герметичности которых варьируют-
ся в широком диапазоне, то, как правило, ВК снабжаются не
менее чем двумя течеискателями, один из которых подключен
к форвакуумной магистрали, а второй — непосредственно к ВК.
В производстве КА применяются несколько вариантов испы-
таний изделий в стационарной ВК. Наибольшее распростране-
ние получил вариант испытаний в динамическом
режиме. Испытания по этому варианту проводятся при не-
прекращающейся высоковакуумной откачке камеры агрегатом
Рис. 8.17. Принципиальная схема испытаний в стационарной вакуумной ка-
мере:
1, 2 — масс-спектрометрическне течеискатели; 3 — датчик низкого и среднего вакуума;
4 — датчик высокого вакуума; 5—корпус вакуумной камеры; 6— ОИ; 7 вакуумметр;
8, II, 14, 16 — вакуумные вентили; 9 — ЭКТ; 10 — пневмопульт; 12 — механический на-
сос; 13 — высоковакуумный агрегат; 15 — форвакуумный насос; 17 — подставка под ОИ
181
13. При этом в процессе испытаний должны оставаться неиз-
менными давление в полости ВК 5 и параметры всех систем те-
чеискателей 1 и 2. В технологический процесс испытаний в ди-
намическом режиме входят следующие операции:
подготовка зоны испытаний, прием ОИ на участок испыта-
ний и его внешний осмотр;
подготовка поверхности ОИ, установка ОИ в полость ВК
и сборка схемы испытаний;
закрытие и герметизация крышки ВК;
откачка ВК до рабочего вакуума (p^l-10-2 Па), откачка
осуществляется сначала механическим насосом 12, а затем вы-
соковакуумным агрегатом 13;
включение и настройка течеискателей 1 и 2. Данная опера-
ция осуществляется одновременно с предыдущей;
оценка чувствительности схемы испытаний, для чего откры-
вают входные вентили.течеискателей, фиксируют установившие-
ся показания течеискателей по фону пробного газа аф и вели-
чину флуктуаций ЯфЛ. Открывают вентиль 8 ЭКТ 9 и фиксиру-
ют установившиеся показания течеискатели по фону пробного
газа и потоку от ЭКТ щ. Закрывают вентиль ЭКТ, после чего
показания течеискатели должны вернутьси к значению Яф, и
определяют приращение показаний течеискатели яэкт, В, по
потоку от ЭКТ
оЭкт=О1 — аф,	(8.19)
затем рассчитывают чувствительность схемы испытаний по
контрольному газу q*i, Вт, по формуле
<7сжг=Qskt	,	(8.20)
“экт сои
где факт —• поток контрольного газа от ЭКТ с концентрацией
пробного газа СЭкт, Вт; Сои—концентрации пробного газа в
ОИ, %; amin — минимальное достоверное показание течеискате-
ли, Япип = 2яфЛ.
Чувствительность схемы испытаний должна быть, как мини-
мум, в 2 раза выше заданной нормы герметичности ОИ;
заполнение ОИ контрольным газом до испытательного дав-
лении от пневмопульта. В процессе заполнении необходимо
фиксировать показании течеискателей;
подсчет негерметичности ОИ Qoh. Вт, по результатам из-
мерений по формуле
QH-QSfo °°и~—	;	(8-21)
°экт сои
182
сброс контрольного газа из
ОИ с помощью пневмопульта,
заполнение вакуумной камеры
атмосферным воздухом, откры-
тие крышки вакуумной каме-
ры и извлечение ОИ;
поиск локальных течей (на-
пример, способом «щупа») в
случае, если ОИ не соответст-
вует требованиям КД. После
обнаружения течей и их уст-
ранения ОИ вновь испытывают
в вакуумной камере;
разборка схемы испытаний,
оформление технологической
Показания течеискателя а, в
Рис. 8.18. Диаграмма показаний те-
чеискателя при испытаниях в вакуум-
ной камере в динамическом режиме
документации, перегрузка ОИ
на транспортировочную тележ-
ку и отправка его для проведе-
ния последующих технологиче-
ских операций.
В
ной
ариант испытаний в стационарной вакуум-
камере сравнением с концентрацией проб-
ного газа в эталонной емкости основан на сравнении
концентраций пробного газа в остаточной среде ВК, создавае-
мой негерметичностью ОИ, находящегося под испытательным
давлением, и в эталонной емкости, создаваемой ЭКТ. Вариант
применяется при испытаниях ОИ, дающих большой газовый
поток в полость ВК (КА с нанесенной теплозащитой, орби-
тальные станции с установленной экранной вакуумной тепло-
изоляцией).
На современном производстве с целью повышения объектив-
ности испытаний показания те4еискателя во время проверки
суммарной негерметичности в ВК записываются на самопишу-
щий потенциометр (рис. 8.18).
Испытания в вакуумной камере КА проходят в несколько
этапов:	*
на суммарную негерметичность всех узлов и систем, входя-
щих в состав КА в цехе-изготовителе;
на суммарную негерметичность корпусов отсеков КА после
их сварки в цехе агрегатной сборки;
на суммарную негерметичность корпусов отсеков и всех
систем в цехе окончательной сборки после проведения всех
монтажно-сборочных работ;
на суммарную, негерметичность отсеков и всех систем на тех-
нической позиции в монтажно-испытательном комплексе после
транспортировки.
Способ испытаний в камере внешнего давле
183
ния в производстве КА применяется для оценки суммарной
негерметичности участков систем жизнеобеспечения, располо-
женных внутри отсеков, причем выбор этого способа определя-
ется невозможностью проверки суммарной негерметичности ка-
ким-либо другим способом. Для проведения испытаний данным
способом внутреннюю полость проверяемых систем вакуумиру-
ют с помощью вспомогательного вакуумного насоса и откачной
системы течеискателя, с которым эта полость соединена. Чув-
ствительность испытаний оценивают с помощью ЭКТ, установ-
ленной на специальном приспособлении перед входным флан-
цем течеискателя. Затем отсек, в котором расположена прове-
ряемая система, заполняется до испытательного давления конт-
рольным газом, регистрируют увеличение показаний течеиска-
теля и по формуле (8.21) рассчитывают величину утечки. Дан-
ные испытания проводят одновременно с испытаниями сварных
швов корпусов и отдельных элементов их поверхности с приме-
нением вакуумных присосок либо атмосферными способами.
В случае, если при испытаниях способом камеры внешнего
давления зафиксирована негерметичность, превышающая допу-
стимую, поиск локальных течей осуществляется способом
обдува, сущность которого заключается в том, что отвакууми-
рованные и соединенные с течеискателем проверяемые систе-
мы обдувают с помощью специального обдувателя пробным га-
зом (гелием). Через течи гелий проникает в отвакуумирован-
ную полость проверяемой системы, а затем поступает в тече-
искатель, что приводит к увеличению его показаний. Величина
негерметичности определяется сравнением этого увеличения с
увеличением показаний по потоку от ЭКТ. Обдув ОИ следует
начинать с мест подсоединения откачной системы и течеиска-
теля к ОИ и проводить сверху вниз (так как гелий значитель-
но легче воздуха, то при обдуве нижних участков ОИ воз-
можно проникновение гелия в проверяемую систему через течи
из верхних участков, что не позволяет правильно определить
конкретное место течи). Рекомендуемая скорость обдува 3...
5 мм/с. Существенным недостатком данного способа является
то, что он не позволяет выявить течи, вскрывающиеся при пере-
паде давлений более 0,1 МПа (т. е. атмосферного давления),
а на практике многие течи вскрываются при давлении, сущест-
венно превышающем указанную величину.
Отличные от масс-спектрометрического газоаналитического
методы в производстве КА имеют ограниченное применение,
потому что они либо существенно уступают масс-спектрометри-
ческому по чувствительности (галогенный), либо недостаточно
отработаны промышленностью и сложны в реализации (элект-
ронно-захватный метод).
Галогенный метод испытаний на герметичность основан на
свойстве накаленной до 800—900°С платины в присутствии га-
184
логенов или галогеносодержащих веществ (хладонов, хлористо-
го метила и др.) резко увеличивать эмиссию положительных
ионов. Этот эффект наблюдается как при атмосферном давле-
нии, так и в вакууме, и на его регистрации построена работа
галогенных течеискателей ГТИ-6 и БГТИ-7. Испытания гало-
генными методами сводятся к заполнению ОИ контрольным га-
зом (смесью воздуха с хладоном-12 или хладоном-22) и к ре-
гистрации проникающего через течи хладона одним из двух
типов преобразователей, которыми оснащены галогенные тече-
искатели— атмосферным или вакуумным. Галогенный метод
может быть реализован почти всеми теми же способами и ва-
риантами, что и масс-спектрометрический метод и позволяет
производить как определение суммарной негерметичности сбо-
рочных единиц, так и поиск локальных течей.
Однако галогенный метод уступает масс-спектрометрическо-
му по чувствительности (для атмосферных способов она не пре-
вышает 5-Ю-8 Вт, для вакуумных — 5-Ю-9 Вт), а также име-
ет ряд других существенных недостатков:
применяемый контрольный газ обладает химической актив-
ностью;
при регистрации больших или длительных потоков конт-
рольного газа происходит потеря чувствительности галогенно-
го течеискатели («отравление») вследствие сорбции газа на ка-
тоде преобразователя, приводящей к резкому увеличению фоно-
вых показаний;
предельная величина испытательного давления ограничена
давлением насыщенных паров хладона при соответствующей
температуре (например, хладон-12 при давлении Р«4,2 МПа
превращается в жидкость).
В силу этих недостатков галогенный метод в производстве
КА имеет ограниченное применение и используется в тех слу-
чаях, когда исключается применение в качестве пробного газа
гелия (например, поиск локальных течей на корпусе оконча-
тельно собранного КА с установленной радиоэлектронной аппа-
ратурой). Однако необходимо отметить, что галогенный метод
более дешев. Например, технологическая себестоимость испы-
таний окончательно собранных КА масс-спектрометрическим
методом составляет около 20 000 р., а галогенным методом —
около 17 500 р. Цикл испытаний галогенным методом несколь-
ко короче цикла испытаний масс-спектрометрическим, так как
галогенные течеискатели быстрее выходят на рабочий режим.
Электронно-захватный метод основан на регистрации изме-
нения в анализируемом газе концентрации вещества, образую-
щего отрицательные ионы. При попадании в анализатор элект-
ронно-захватного течеискатели пробного (электроотрицательно-
го) газа резко уменьшается электронопроводимость разрядно-
го промежутка этого анализатора, что вызвано более интенсив-
185
ной рекомбинацией положительных ионов с отрицательными,
чем с электронами, в результате чего резко увеличивается чис-
ло нейтральных молекул.
В качестве пробных газов в электронно-захватном методе
используются синтетические газы — элегаз (SFe), хладон-12,
хладон-22. Разработаны и выпущены экспериментальной пар-
тией электронно-захватные течеискатели 13ТЭ-9-001, ТП-1,ТП-2.
В настоящее время этот метод находится в стадии промышлен-
ной отработки. Он дает хорошие результаты при поиске локаль-
ных течей (чувствительность до q—\-10_9 Вт). Однако при
использовании этого метода испытаний следует учитывать, что
после поиска течей с применением в качестве пробного газа
элегаза необходимо перед подваркой тщательно продуть- ОИ
воздухом до обеспечения остаточной концентрации Сэл 1 X
ХЮ-3 %- В противном случае при подварке из-за нагрева про-
изойдет разложение газа на серу и фтор, что не позволит обе-
спечить качественную сварку.
Выбор варианта технологического процесса испытаний на
герметичность. От правильности выбора метода испытаний и
варианта его реализации зависят как качество КА, так и эко-
номические характеристики производства. Метод, способ, вари-
ант испытаний на герметичность должны выбираться такими,
чтобы обеспечивалось качество испытаний при наименьших за-
тратах в производстве. Основными параметрами качества испы-
таний являются чувствительность, точность и надежность — ве-
роятность достоверной регистрации факта негерметичности ОИ.
Задача выбора вариантов испытаний на герметичность ре-
шается с учетом их рабочих характеристик на основании ана-
лиза информации, включающей в себя конструктивно-техноло-
гические характеристики ОИ, технико-экономические парамет-
ры, возможности производства, направление его развития.
К конструктивным характеристикам ОИ относятся материа-
лы, типы соединений деталей и сборочных единиц, конструк-
тивная прочность проверяемых элементов, объемы полостей,
характер и направление силовых нагружений при эксплуатации.
Важнейшей конструктивной характеристикой, в значительной
степени определяющей выбор варианта испытаний, .является
норма герметичности.
К техническим характеристикам ОИ относятся степень слож-
ности и доступности для испытаний течеискателями, условия и
возможность вакуумирования, совместимость с контрольными
веществами.
К технико-экономическим возможностям производства отно-
сятся наличие отработанных технологии и средств испытаний,
типы, параметры и количество имеющегося испытательного обо-
рудования, энергоемкость испытательных работ, их трудоем-
кость и длительность цикла, стоимость основных и вспомога-
186
тельных материалов, намеченная программа выпуска изделии.
При выборе вариантов испытаний на герметичность необхо-
димо учитывать следующие общие рекомендации:
выбранный вариант должен обеспечивать чувствительность
испытаний, как минимум, в 2 раза выше заданной в КД нормы
герметичности, что позволяет гарантировать надежность выяв-
ления течей;
выбор вариантов целесообразно проводить одновременно для
всех сборочных единиц и изделия в целом, производя увязку
вариантов, применяемых для испытаний разных сборочных еди-
ниц на различных стадиях испытаний;
окончательные испытания сборочных единиц на различных
этапах изготовления целесообразно осуществлять вариантами
с одинаковой чувствительностью;
перед испытаниями ОИ, содержащих большое число элемен-
тов, контролируемых высокочувствительными методами, целе-
сообразно предварительно проверить герметичность менее чув-
ствительными методами с целью исключения влияния грубых
течей на качество испытаний и уменьшения трудоемкости испы-
таний. При этом применение предварительных методов не долж-
но способствовать закупорке течей (что присуще гидроаналити-
ческим методам);
необходимо применять варианты, обеспечивающие возмож-
ность нагружения давлением, соответствующим рабочим на-
грузкам во время эксплуатации ОИ. Испытания обратным пере-
падом не рекомендуются;
при выборе вариантов испытаний на последовательных ста-
диях сборки необходимо учитывать, что загазованность ОИ
пробным газом на первоначальных этапах испытаний может за-
труднить достижение необходимой чувствительности на после-
дующих этапах. В таких случаях целесообразно на разных эта-
пах применять варианты с рдяными пробными веществами или
варьировать пробное вещество в рамках одного варианта.
Критериями выбора экономически целесообразного вариан-
та из нескольких, обладающих равными техническими возмож-
ностями, могут служить минимумы приведенных затрат или дли-
тельности цикла.
Кроме технико-экономического анализа при выборе вариан-
та испытаний необходимо учитывать требования обеспечения
безопасности производственной санитарии, культуры производ-
ства.
Методы заполнения ОИ контрольным газом. Как показано выше, боль-
шинство применяемых в производстве КА способов и вариантов испытаний
На герметичность предусматривают в качестве обязательной операции запол-
нение ОИ пробным газом (в составе контрольного). Создание и сохранение
На протяжении всего времени испытаний требуемой концентрации пробного
газа в зоне всех проверяемых соединений является необходимым условием
обеспечения высокой чувствительности испытаний на герметичность. В тех-
187
нологии производства КА применяется значительное число способов запол-
нения ОИ контрольным газом, который получают в результате смесеобра-
зования пробного и наполнительного газов, например гелия и воздуха. Сме-
сеобразование газов может происходить как за счет молекулярного движе-
ния (концентрационной, термо- и бародиффузии), так и за счет конвектив-
ного движения (естественной, вынужденной и смешанной конвекции). Опре-
деляющим фактором для обеспечения заданной концентрации в зоне прове-
ряемого соединения является диффузия. Из-за медленного течения диффузии
необходима длительная выдержка, чтобы пробный газ достиг тупиковых эон
в ОИ. Например, в тупиковом трубопроводе длиной 5000 мм диаметром
16 мм гелий за счет диффузии достигает отдаленной зоны на третьи сутки.
Однако за счет диффузии пробного газа с наполнительным его концентра-
ция в зоне проверки может существенно понизиться, что исказит оценку не-
герметичности ОИ.
Изменение концентрации пробного газа в зоне проверяемых соединений
при стационарной (без поддува) одномерной диффузии, процесс которой на-
чинается по окончании заполнения, происходит в соответствии со вторым
законом Фика:
дС dUJ
дх В дх2
(8.22)
где С — концентрация пробного газа; т — время выдержки после заполне-
ния; D — коэффициент взаимной диффузии пробного и наполнительного га-
зов; х — протяженность в длину ОИ, в котором происходит смесеобразова-
ние.
Увеличение концентрации пробного газа в ОИ связано с увеличением
его парциального давления при заполнении, т. е. с дополнительными за-
тратами на дорогой и дефицитный пробный газ, что особенно сказывается
при испытаниях на герметичность крупногабаритных отсеков КА. Более ра-
ционально повышать концентрацию пробного газа в проверяемых эонах пу-
тем варьирования технологическими параметрами процесса заполнения, а
через них и физическими параметрами массопереноса. Например, повышать
интенсивность массопереноса можнб нагревом проверяемой зоны, что вызы-
вает увеличение коэффициента диффузии, а ограничивать интенсивность —
охлаждением зоны смешения пробного и наполнительного газов.либо соз-
данием между ними газового барьера с коэффициентом диффузии ниже,
чем у первых двух. Применяется также специальная оснастка, позволяющая
искусственно удлинить расходные трубопроводы, сократить проходное сече-
ние по обе стороны от проверяемой зоны.
Используется и ориентация ОИ в пространстве таким образом, чтобы
проверяемый трубопровод находился под углом 20... 70° относительно ем-
кости. При этом дополнительная составляющая потока пробного газа, более
легкого, чем наполнительный, будет направлена в сторону проверяемого сое-
динения.
Заполнение ОИ вышеописанными способами и вариантами осуществля-
ется через пневмопульты. При заполнении сборочных единиц КА контроль-
ным газом конструктивные отверстия трубопроводов, люки и иллюминаторы
герметично перекрываются с помощью технологических заглушек, конст-
рукция которых определяется особенностями герметизируемого отверстия.
Общим для всех заглушек является уплотнительный элемент, изготовляе-
мый из вакуумной резины, фторопласта или другого уплотнительного ма-
териала.
Перспективы развития и совершенствования ПГИ КА. Ос-
новными направлениями развития технологии ПГИ являются:
188
автоматизация технологических процессов испытаний с по-
мощью микропроцессорной техники, что позволит повысить ка-
чество испытаний и сократить их трудоемкость. Повышение ка-
чества испытаний при их автоматизации достигается благодаря
обеспечению технологической дисциплины. Подавляющее боль-
шинство чрезвычайных происшествий (ЧП), возникающих при
проведении испытаний, вызвано несоблюдением технологической
дисциплины (превышением величины испытательного давления,
неправильной последовательностью заполнения полостей ОИ
и т. п.), а не ошибками при разработке КД и технологической
документации на проведение испытаний. При строго определен-
ной технологии проведения испытаний ЧП, приводящие к вы-
ходу ОИ из строя, практически исключаются. В настоящее вре-
мя создаются и внедряются в производство испытательные ус-
тановки с управляющими микроЭВМ. Применение именно ми-
кроЭВМ для этих целей позволяет реализовать «стратегию де-
централизации управления», т. е. управлять одной микроЭВМ
одним технологическим процессом на одной испытательной ус-
тановке и обрабатывать информацию непосредственно в точ-
ках ее получения;
совмещение оценки суммарной негерметичности с определе-
нием локальных мест течей. Это позволит резко сократить цикл
испытаний и снизить их трудоемкость, так как в настоящее вре-
мя трудоемкость оценки суммарной негерметичности агрегатов,
систем и отсеков орбитальной станции составляет 2000 нормо-
часов, а трудоемкость предварительных испытаний, направлен-
ных на поиск течей, достигает 9000 нормочасов. В настоящее
время проводятся исследования электронно-лучевого способа
определения места течи при испытаниях в вакуумной камере
(т. е. сканирование электронным лучом по поверхности ОИ и
возбуждение и регистрация явлений, позволяющих выделить
зону течи), способа определения мест течи с применением ла-
зерной техники (сканирование лазерным лучом по поверхности
ОЙ, возбуждение и регистрация явлений, например резонансной
флуоресценции, выделяющих зону течи);
обеспечение необходимой чувствительности (порядка 5Х
ХЮ-9 Вт), вакуумных испытаний ОИ, обладающих большим
газоотделением (крупногабаритных КА с нанесенной теплоза-
щитой). Эта проблема в настоящее время решается примене-
нием в вакуумных камерах средств селективной откачки, т. е.
насосов, откачивающих балластные газы (в первую очередь уг-
леводороды) и пропускающих в течеискатель пробные газы
(гелий, аргон). В качестве таких насосов успешно применяют
адсорбционные и электродуговые титановые насосы;
разработка методов и средств контроля, а также диагности-
ки прочности и герметичности отсеков, агрегатов и систем КА
непосредственно в условиях космического полета, что позволит
189
значительно повысить их надежность и безопасность экипажа,
а также существенно упростить и сократить межполетные ис-
пытания многоразовых КА.
Контрольные вопросы
1.	Почему к КА предъявляют жесткие требования герметичности?
2.	Почему при проведении гидроиспытаний на прочность необходимо
предусмотреть дренаж воздуха из объекта испытаний?
3.	Почему при измерении объема компрессионно-массовым методом не-
обходимо предварительно вакуумировать внутреннюю полость объекта ис-
пытаний и камеру, в которой он расположен?
4.	Почему испытаниям на герметичность предшествуют операции очист-
ки поверхности объекта испытаний и сушка?
5.	Как можно повысить чувствительность испытаний на герметичность
методом аквариума?
6.	Проведите сравнительный анализ масс-спектрометрического и галоген-
ного методов испытаний на герметичность.
ГЛABA 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ КА
9.1.	ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ
ГЛАВНЫХ ОСЕЙ ИНЕРЦИИ
К КА, управляемым в полете или стабилизируемым
вращением либо за счет гравитационных сил, предъявляются
требования совмещения главных осей инерции с геометриче-
скими осями координат, относительно которых осуществляется
управление изделием. При отсутствии совпадения осей кине-
матический момент, действующий в процессе управления во-
круг оси ОХ (не совпадающей с главной осью ОХ')> вызывает
сложное движение изделия, состоящее из вращения вокруг
главной оси с частотой и весьма нежелательного вращения
(прецессии) этой оси вокруг вектора кинематического момен-
та с частотой (02 (рис. 9.1). Геометрическая (строительная)
ось изделия будет при этом занимать различные положения на
образующей конуса с углом раскрытия 40, и изделие фактиче-
ски не будет стабилизировано.
При гравитационной стабилизации несовпадение осей ОХ и
ОХ' приводит к стационарной погрешности углового располо-
жения КА в пространстве, так как с местной вертикалью будет
совпадать главная ось инерции ОХ', а не геометрическая ось
Совмещение главных осей с осями (плоскостями) стабили-
зации осуществляют прежде всего в процессе компоновки КА,
рассчитывая положение главных осей и изменяя его в случае
необходимости перемещением отдельных объектов, располагае-
мых в КА.
Положение главных осей реально изготовленного изделия
может отличаться от расчетного из-за погрешностей в величи-
нах масс объектов, а также в их пространственном располо-
жении. Отсюда возникает задача экспериментального опреде-
ления положения главных осей инерции КА и, в случае необ-
ходимости, совмещения их с геометрическими осями за счет
установки дополнительных грузов (балансировки).
Практически при экспериментальном определении положе-
ния главных осей в большинстве случаев находят так называе-
мый эллипсоид инерции, характеризующий геометрическую
картину распределения моментов инерции тела относительно
191
пучка с центром О (рис. 9.2). Для построения эллипсоида
инерции через точку проводят пучок всевозможных осей и на
каждой оси по обе стороны от этой точки откладывают отрез-
ки, обратно пропорциональные квадратному корню из соответ-
ствующих моментов инерции. Геометрическое место концов этих
отрезков и представляет собой эллипсоид инерции для данной
точки. Оси симметрии эллипсоида инерции являются главными
осями инерции в той точке, которая служит центром эллипсо-
ида. Положение их определяют аналитически после проведения
эксперимента. Как будет показано в дальнейшем, для опреде-
ления эллипсоида, а следовательно, и направления главных
осей нужно измерить моменты инерции относительно шести
осей изделия, проходящих через точку О.
Высокие требования точности к определению положения
главных осей изделий делают необходимым высокоточное оп-
ределение моментов инерции КА (допустимая погрешность в
зависимости от требований ориентации составляет 0,1 ...
0,5%), что можно осуществить только с помощью сложных
специально разработанных стендов.
Рис. 9.1. Вращение свободного тела
в пространстве
Рис. 9.2. Эллипсоид инерции:
Э — эллипсоид инерции; 1... 6 — оси,
относительно которых определяются мо-
менты инерции
192
(9.2)
(93)
(9.4)
9.2.	НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГЕОМЕТРИИ МАСС
Величины, характеризующие распределение масс в системе, носят на-
звание моментов. Момент представляет собой сумму произведений масс всех
точек mt системы на однородную функцию координат этих точек, т. е. име-
ет вид	• Величина n=a+P-|-Y называется степенью момента.
В механике встречаются обыкновенно только моменты первой и второй сте-
пени.
Моменты первой степени, называемые обычно статическими моментами,
выражаются величинами У m[rlt кг-м, где г< — радиус-вектор частицы с мас-
сой гп{. Переход к статическому моменту всей системы определяется соотно-
шением
^^1 = тгс,	(9.1)
I
где т — масса всей системы; гс — радиус-вектор центра масс.
Величины 2 mixi > 2 т1УI* У т1г1 представляют собой статические
i	i	I
моменты системы относительно координатных плоскостей OYZt OZXt OXY,
причем
'^lmixl = mxc> miyi ~ тус;	тгс,
I	«	‘
где Хс, t/с, Zc — координаты центра масс.
Моменты второй степени имеют вид
Juz — У	zx ~	т^Х/; Jхи — У ^1Х1У1>
I	I	I
Jxx = ^imi(y2i + z2l) ;
i
I УУ~ S т‘(г7 + х/)’
I
I
Первые три называются центробежными моментами, или произведения-
ми инерции, вторые три — моментами инерции относительно этих осей, или
осевыми моментами инерции.
Момент инерции системы относительно какой-либо оси, например, ОХ,
можно выразить в виде
Iхх = У т1 (yi + г/) = т?хх	(9-5)
I
где рхх — радиус инерции относительно оси ОХ.
Уравнение эллипсоида инерции имеет вид
Jххх% + JууУ^ + Jzzz^ — yzyz — 2/zXZX — 2JхухУ = ' >	(9.6)
где
x=Wa: "=W₽: 2=WY:
7—569
193
a, p, у — направляющие косинусы оси l в системе координат OXYZ; Jt—
момент инерции тела относительно оси I.
Определить параметры эллипсоида инерции можно путем измерения мо-
ментов инерции относительно шести осей, пересекающихся в точке О. Каж-
дое измерение дает координаты точки на поверхности эллипсоида инерции:
*-77Г-: 9,=ттг₽,; 2,"7Г’’1:
9!"Wfe:	<»7>
x‘~Vh~v'	г,“7т7’’‘-
Подставляя вместо текущих координат х, у, z в уравнение эллипсоида
инерции (9.6) последовательно координаты каждой из шести точек, получим
систему из шести линейных уравнений:
Jxxxi + /ууу\ + J zzz\ ~~ %!угУ\г1 — zxzlxl — Wхух1У\. — 1 >
Jххх2 + УуУ*2 + J zz2^ — угУ222 — и zxz2x2 — 2/хух2У2 — 11
......................................................... (9.8)
/ УуУб + J «г6 —	УгУб2б — ^J zx2^^ — и хдхВУб — 1 •
Система с неизвестными Ju, Jn, Ju, JxV, Ju, JVz имеет следующее ре-
шение:
J jcx — Di/D't Jyy—DilD",
Jzz = D3/D; Jyz = D4/£);	(9.9)
JZX = DSID- Jxy—D^D,
где D — определитель системы; Dn —
детерминант, получаемый при замене
я-го столбца определителя единицами
(л=1, 2, .... 6).
Для случая, когда исходные шесть
моментов инерции измеряются относи-
тельно координатных и биссекторных
осей, т. е. измеряются Jxz, Jvv, JXI, Juu,
J OO, J W10 (рис. 9.3), центробежные момен-
ты инерции рассчитываются по форму-
лам:
J ху — (Jxx + J уд)/2 ~Juu't
Jyz = уу + JZz'll'Z--Jvv', (9.10)
JZX = (Jzz j\c)/2 — Jww
Зная составляющие тензора инерции,
по вековому уравнению *
* Название <вековые> уравнения вида (9.11) получили в астрономии,
где они характеризуют так называемую вековую неравномерность в движе-
ниях планет.
194
I хх —' I гл	Iху
! ху	I уу	гл
J zx	J yz
1ZX
3УХ
(9.11)
можно определить главные моменты инерции 7ГЛ t, Лл г, Лл з-
Направления главных осей инерции находятся из уравнений
("Ас ^глй) ®глЛ -^хх?глЛ ^глУглй~0>
J хуаглЪ Н- у -^гл*) Рглй	J yzlirzb = Q'	(9.12)
J zx&rzk •^ргРглй-!- (Jz	^глл) Углй = 0-
Система решается совместно с равенством
а?лл + ₽глй + у2гл* = 0.	(9.13)
Подставляя вместо k последовательно 1, 2, 3, вычисляют девять направ-
ляющих косинусов.
9.3.	МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ
И ЭЛЛИПСОИДА ИНЕРЦИИ
Известны около 30 различных методов определения
моментов инерции. Они делятся на две группы: маятниковые
и динамические. Маятниковые основаны на придании испытуе-
мому объекту колебаний (крутильных или качательных) и оп-
ределении момента инерции по параметрам колебаний. В ди-
намических методах момент инерции определяют по парамет-
рам движения тела, которому придают ускоренное вращатель-
ное движение.
Для агрегатов КА предпочтение отдается маятниковым ме-
тодам, обеспечивающим более высокую точность. Наибольшее
распространение получил метод унифилярного подвеса, на базе
которого работают стенды типа СИМИ (стенд измерения мо-
ментов инерции) (рис. 9.4). Изделие (КА), у которого предва-
рительно определяют массу и положение центра масс (см. гл.
10), устанавливают на платформе 4, жестко скрепленной с
торсионом 2. Другим концом торсион закреплен в корпусе 1
стенда.
При измерении момента инерции изделие с платформой за-
кручивают на небольшой угол 1 ... 3° и затем отпускают. При
этом- система изделие—платформа совершает периодическое
медленно затухающее колебательное движение с практически
постоянным периодом Т*. С помощью специального устройства
Длительность периода измеряют с высокой точностью (погреш-
* Период колебаний не зависит от их амплитуды.
7*
195
ность не превышает 10-4 с). Для того чтобы разгрузить торси-
он от сжимающих нагрузок, а также уменьшить трение плат-
формы о корпус, стенд снабжают аэростатическим подшипни-
ком 5.
Жесткость торсиона подбирают с таким расчетом, чтобы
период колебаний системы находился в пределах 2 ... 5 с. При
этом обеспечивается наилучшая точность измерения. С целью
дальнейшего повышения точности измеряют длительность не
одного, а 20 ... 50 колебаний.
Вначале измеряют период колебаний оснастки (платформы)
стенда, средств крепления без изделия ТОСн- Момент инерции
оснастки /осн, кг-м2, определяется выражением
/осн=ЛТ2сн,	(9.14)
где k — коэффициент жесткости торсиона, кг-м2/с2.
Затем на платформу стенда устанавливают эталон момен-
тов инерции и измеряют период колебаний оснастки.с этало-
ном Гэт:
Лт+Лсн=*7«.	(9.15)
Далее эталон снимают, вместо него устанавливают изделие
и измеряют период колебаний оснастки с изделием Тизд:
Лзд + Лек=^изд.	(9.16)
Рис. 9.4. Схема стенда СИМИ:
1 — корпус; 2 — торсион; 3 — изделие;
4 — платформа; 5 — аэростатический
подшипник
Рис. 9.5. Схема качалки и поворот-
ного устройства на СИМИ:
1 — изделие; 2 — поворотное устройст-
во; 3 — качалка
196
Из записанных выражений можно вывести формулу для
определения момента инерции изделия 7Изд, кг-м2:
^2 'pl
J	(9.17)
nJA	7**	ЭТ	\	/
* эт ““ * осн
Эталон моментов инерции, используемый в эксперименте,
состоит из стержней и грузов. Его момент инерции 7Эт опре-
деляется с высокой точностью расчетом. Величину /Эт можно
изменять, устанавливая или снимая грузы. Обычно Л>т выби-
рают близким к измеряемому моменту инерции изделия. Это
повышает точность определения /ИэД.
Для определения параметров эллипсоида инерции изделия
нужно измерить моменты инерции оснастки, изделия и эталона
относительно шести осей, пересекающихся в одной точке О.
Современные стенды для проведения таких измерений имеют
в своей конструкции качалку и поворотное устройство, уста-
навливаемые на поворотной платформе (рис. 9.5).
Сначала изделие 1 устанавливают вертикально на поворот-
ное устройство 2 в положение А (ось вращения X совпадает с
осью стенда а—а), измеряют период колебаний и вычисляют
первый из шести моментов инерции /t. Затем качалку 3 пово-
рачивают относительно горизонтальной оси на угол 0 и изде-
лие переходит в положение Б. В этом положении определяют
величину 12. После этого с помощью поворотного устройства
изделие разворачивают вокруг оси 0j—0i на угол ф и опреде-
ляют момент /3. Остальные моменты инерции /4 ... Л опреде-
ляют, последовательно поворачивая изделие вокруг оси 01—0i
и устанавливая заданные значения углов ф, например 0, 45, 90,
180, 270°.
Затем проводят измерения с установлением эталона и с не-
загруженной оснасткой. Координаты точки на поверхности
эллипсоида инерции в выражении (9.6) запишутся в следую-
щем виде:
‘ cos 8; у= *  sin 8 sin ф; z=—±=- sin 8 cos <р; (9.18)
Vh	Vh	Vh
соответствующая запись будет и в системе уравнений (9.8).
Эллипсоид инерции определяют обычно для центра масс
КА. Если точка О стенда не совпадает с центром масс, момент
инерции, определенный для точки О, пересчитывают для цент-
ра масс, используя теорему Гюйгенса (Штейнера): момент
инерции системы относительно какой-либо оси равен моменту
инерции относительно параллельной оси, проходящей через
Центр массы системы, сложенному с произведением массы всей
системы на квадрат расстояния между осями:
197
где J с — момент инерции относительно параллельной оси, про-
ходящей через центр масс, di— расстояние между осями.
Все расчеты, связанные с определением моментов инерции
и положения главных осей, производятся на ЭВМ с использо-
ванием стандартных программ.
9.4.	СТЕНДЫ СИМИ
На рис. 9.6 приведена схема стенда СИМИ 10, пред-
назначенного для измерения осевых и центробежных моментов
изделий массой до 12 000 кг. На столе стенда смонтированы:
торсион /, аэростатический подшипник 2, оптический датчик 9
системы измерения периодов колебаний и переходник-кантова-
тель 8 с поворотным устройством 7. На переходник-кантова-
тель установлен переходник 6 крепления эталона моментов
инерции 5 или КА. Эталон (изделие) с переходником может
устанавливаться под углом к оси стенда (как показано на рис.
9.6) или вертикально. Для перевода наклонного положения в
вертикальное и обратно служит переходник-кантователь 8 с
гидроцилиндром 10. Поворотное устройство 7 позволяет осу-
ществлять поворот эталона (изделия) вокруг оси б—б. Угол
Рис. 9.6. Схема стенда СИМИ 10:
/ — торсион; 2 — аэростатический подшип*
ник; 3 — противовес; 4 — эталонные гру-
зы; 5 — эталон; 6 — переходник; 7 — по-
воротное устройство; 8 — переходник-канто-
ватель; 9 — оптический датчик периодов ко-
лебаний; 10 — гидроцилиндр; // — корпус
стенда
Рис. 9.7. Схема щелевого датчика:
/ — поворотная платформа; 2 — осветитель!
3 — подвижная шторка; 4 — фотосчитываю-
щая головка; 5 — неподвижная часть стенда
198
поворота устанавливается с высокой точностью с помощью
шкалы с нониусом.
Стенд имеет автоматизированную систему измерения пери-
одов колебаний, которая состоит из щелевого датчика и измери-
тельного устройства (рис. 9.7). Луч света от осветителя 2,
установленного на неподвижной части стенда 5, проходит
через узкую щель (шириной примерно 0,1 мм) подвижной
шторки 3, установленной на поворотной платформе 1 стенда,
и затем попадает на фотосчитывающую головку 4. Головка
освещается при прохождении платформой нулевого положения,
когда торсион не загружен.
Расположенные на пульте счетчик световых импульсов и
частотомер-хронометр фиксируют соответственно число полупе-
риодов и время качания изделия.
9.5.	ЭТАЛОНЫ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ
Основные требования к эталону — близость его инер-
ционных характеристик к характеристикам изделия и возмож-
ность точного (желательно аналитического) определения инер-
ционных характеристик эталона. Поскольку стенды могут при-
меняться для изделий различной массы, в конструкцию этало-
на включаются съемные детали, используя которые можно
приближать инерционные характеристики эталона к характе-
ристикам разных изделий.
Детали и узлы эталона можно разделить на три группы.
I группа — детали, которые с высокой точностью обме-
рены и точно базируются на несущей конструкции. Аналитиче-
ское определение инерционных характеристик таких деталей
эталона можно произвести с высокой точностью (масса — до
0,005%; положение центра масс — до 0,01 мм; моменты инер-
ции— до 0,005%). Как правило, такими деталями являются
эталонные диски, точно изготовленные, подогнанные по массе
и взвешенные на образцовых весах. Масса таких дисков не
превышает 15 кг (из соображения удобства работы с ними).
II группа — детали, с помощью которых образуется сило-
вой каркас эталона. Каркас предназначен для размещения и
точного базирования деталей I группы. Детали II группы по
возможности точно изготовляются и взвешиваются. Инерцион-
ные характеристики этих деталей также определяются анали-
тическими путями, но менее точно (0,1 ... 0,5%).
III группа — массивные детали и узлы. Элементы этой
группы, по возможности, точно взвешиваются и статически ба-
лансируются на призмах. Моменты же инерции определяются
экспериментально. При этом тарировка стенда для измерения
Их моментов инерции производится с помощью элементов I и
II групп, которые входят в данный эталон. Применение эле-
199
Рис. 9.8. Эталон моментов
инерции к стенду СИМИ 10:
а и б — первый и второй ва-
рианты установки грузов соот-
ветственно; / — элементы I
группы; 2 — элементы II груп-
пы
ментов JII группы позволяет собирать эталоны большой массы
(до Юти более) с большими моментами инерции (до 100000
кг-м2 и более).
На корпусе эталона расположены металлические оси для
базирования эталонных грузов. Для установки грузов в нуж-
ном положении на оси имеются точно изготовленные втулки.
Действительный размер корпуса определяется с высокой точ-
ностью после его изготовления. Посадочное место эталона на
стенд является точной копией посадочного места изделия.
Инерционные характеристики эталона заносятся в специ-
альный паспорт. В нем приводятся значения массовых и гео-
метрических характеристик всех элементов эталона.
На рис. 9.8 представлен эталон моментов инерции к стен-
ду СИМИ 10, составленный из элементов I и II групп. Масса
эталона, в зависимости от установленных грузов, составляет
3000...7000 кг. Момент инерции Jx=3000...9000 кг-м2.
Контрольные вопросы
1.	Почему необходимо совмещать главные оси с геометрическими осями
КА?
2.	Как построить эллипсоид инерции?
3.	Сколько нужно провести измерений для определения эллипсоида
инерции?
4.	Почему требования точности измерения периода колебаний более
высокие, чем определения момента инерции эталона?
5.	Зачем нужен эталон моментов инерции и почему величину его момен-
та инерции устанавливают близкой к моменту инерции изделия?
ГЛАВА 10
СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ
БАЛАНСИРОВКА КА
10.1. СТАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА КА
У КА, снабженного двигателем, линия тяги должна
проходить через центр масс (ЦМ) КА, иначе при работе дви-
гателя появится постоянный отклоняющий момент, ухудшаю-
щий маневренные возможности системы.
Практически для выполнения этого условия обеспечивают
расположение ЦМ и линии тяги двигателя на геометрической
оси КА.
Целью статической балансировки является совмещение ЦМ
с продольной осью (ОХ) изделия.
При статической балансировке КА находят положение ЦМ
собранного агрегата относительно конструкторских осей, срав-
нивают фактическое положение ЦМ с допустимым и переме-
щают ЦМ с помощью установки дополнительных грузов, если
его положение вышло за допустимые пределы.
При проектировании и конструировании КА конструкторы
стремятся получить требуемое положение ЦМ соответствую-
щей компоновкой приборов или установкой дополнительных
грузов. Но возникающие производственные погрешности при
изготовлении узлов, приборов, агрегатов и их монтаже смеща-
ют ЦМ от заданного положения.
Обычно допускаемое отклонение положения ЦМ от оси КА
задается в виде «трубки» различного радиуса. Радиус «труб-
ки» задается в пределах от десятых долей до нескольких де-
сятков миллиметров в зависимости от габаритных размеров,
массы КА, а также от системы управления и задач, поставлен-
ных перед КА.
Производственные способы определения положения ЦМ
можно разделить на две группы:
способы, использующие стенды для определения координат
ЦМ по величине реакции опор;
способы, использующие стенды для определения координат
ЦМ по величине момента дисбаланса, измеренного компенса-
ционным методом.
Определение положения ЦМ по реакции опор. Используе-
мые стенды можно классифицировать по различным призна-
кам: по числу опор — двух-, трех- и четырехопорные, по поло-
жению изделия в стенде — горизонтальные и вертикальные, по
201
Рис. 10.1. Определение ЦМ по схеме трех
весов:
/, 2, 3 — весы; 4 — изделие; 5 — переходник;
6 — балансировочный стенд
методу определения мас-
сы— весовые и динамо-
метрические.
Выбор принципиаль-
ной схемы балансировоч-
ного стенда определяется
массой, габаритными раз-
мерами КА, а также тре-
буемой точностью балан-
сировки. Так, для мало-
габаритных КА с допус-
ком на положение ЦМ±
±3 мм может быть ис-
пользована схема трех ве-
сов, а для крупногабарит-
ных КА с массой в десят-
ки тонн применяют четы-
рехопорные стенды с ди-
намометрами.
При определении мас-
сы и положения ЦМ ис-
пользуют прямоугольную
систему координат. Нача-
ло координат расположе-
но в точке О, совпадаю-
щей с геометрическим
центром одного из торцевых шпангоутов, плоскость которого при-
нимается за базовую. Ось ОХ обычно совпадает с продольной
осью КА и направлением его полета, ось OY перпендикулярна к
плоскости стабилизации II—IV, а ось OZ — к плоскости ста-
билизации 1—Ill.
Реализацию первого способа статической балансировки
рассмотрим на примере стенда, выполненного по схеме трех
весов (рис. 10.1).
Стенд имеет три опоры, установленные на весы рычажного
типа 1, 2, 3 с точностью взвешивания от 0,1 до 0,15% от верх-
него предела измерений.
Конструктивно стенд выполнен в виде кольца с тремя
кронштейнами, расположенными под углом 120°. На кольцо
стенда устанавливается переходник, сочленяемый с КА по
плоскостям стабилизации и стыковым отверстиям, обеспечива-
ющим точное совпадение конструкторских осей КА и переход-
ника. В свою очередь, переходник устанавливается на стенд
по плоскостям стабилизации КА на специальные опоры (ноже-
вые, сферические), позволяющие выдерживать заданное рассто-
яние от точек касания переходника до осей стенда. Переход-
ник устанавливается в горизонтальное положение с помощью
202
уровней. В типовой технологический процесс статической ба-
лансировки входят следующие операции.
1.	Проверка комплектации КА или его отсеков по состав-
ленной центровочной ведомости. Не должно быть не установ-
ленных на данный агрегат или установленных сверх требова-
ний деталей (заглушки и др.).
2.	Очистка базовой поверхности стенда. Удаляются пыль,
грязь, очищаются места с информацией о плоскостях стабили-
зации.
3.	Горизонтирование стенда по уровням, установленным на
площадках кольца. Подъем и опускание осуществляется дом-
кратами.
4.	Установка переходника на кольцо стенда с помощью
верхнего транспорта. Переходник ориентируется по рискам с
индикацией плоскостей стабилизации и устанавливается на
сферические опоры.
5.	Взвешивание. Три раза происходит взвешивание стенда
с переходником для нахождения среднего значения их массы.
6.	Установка изделия на переходник с помощью верхнего
транспорта по плоскостям стабилизации. Совмещаются на из-
делии и переходнике риски с индикацией I, II, III и IV.
7.	Взвешивание всей системы на весах. Выполняется три
раза для нахождения среднего значения массы всей системы с
изделием.
8.	Регистрация реакций каждой опоры.
9.	Расчет массы изделия и координат ЦМ по изложенной
ниже методике.
Масса КА т, кг, определяется как среднеарифметическое
разности масс системы с КА и без него:
з з
S Zj (Я/*~ г/л)
т =	,	(Ю.1)
где i — порядковый номер весов; k — номер взвешивания;
Rik — суммарная реакция стенда, переходника и изделия при
взвешиваниях, Н; г,к — опорная реакция стенда и переходника
при взвешивании, Н; g — ускорение свободного падения, g =
=9,81 м/с2.
Координаты центра масс рассчитывают по уравнениям мо-
ментов относительно плоскостей стабилизации.
Смещение центра масс у, м, относительно плоскости ста-
билизации I—III определяют по формуле, полученной из усло-
вия равенства моментов всех сил системы относительно оси Z:
*2(#2cp — г2ср)~ М^Зср — г3ср)	/1ЛЛ\
у ----------------------------.	(10-2)
mg
203
где b2 — расстояние от плоскости I—III до опорной точки 2
стенда, м; Ь3 — расстояние от плоскости I—III до опорной
точки 3 стенда, м; /?tCp— средняя суммарная реакция стенда,
переходника и изделия на весы в точках 1, 2 и 3, Н; г1Ср —
опорная реакция стенда на весы без изделия в точках 1, 2 и
3, Н.
Знак величины у показывает, куда смещен центр масс.
Так, если у имеет знак « + », то центр масс смещен от горизон-
тальной оси вверх.
Смещение центра масс г, м, относительно плоскости ста-
билизации II—IV определяется по формуле
а1 («1СР — г 1ср) — в2 (^?2ср — г2ср) — а3 (Язср — гЗср)	.. „ „.
z =---------------------------------------------,	(10.3)
mg
где а,- — расстояние от плоскости II—IV до опорных точек
стенда 1, 2 и 3, м.
Если z имеет знак « + », то центр масс смещен от верти-
кальной оси вправо.
После определения величин у н z находят суммарную
величину отклонения центра масс б, м, от оси изделия ОХ
(рис. 10.2):
8=/y24-Z2.
(Ю.4)
После выполнения расчетов сравнивают полученное откло-
нение с допустимым. В случае превышения реальным отклоне-
Рис. 10.2. Определение сум-
марного отклонения ЦМ
Рис. 10.3. Стенд для статической ба-
лансировки конических и цилиндри-
ческих крупногабаритных агрегатов:
1 — бандажные кольца; 2, S — реперные
точки; 3, 7, — силоизмерительные опо-
ры; 4 — тележка; 5 — нивелир; а —.
стационарная платформа
204
нием допустимого производится балансировка установкой до-
полнительных грузов? Дополнительный груз изготовляется из
низкосортного металла простой геометрической формы и уста-
навливается на каркасе изделия.
При балансировке дополнительным грузом определяют его
массу по формуле
m^r = mQVh/R,	(10.5)
где тя.т — масса дополнительного груза, кг; R — радиус уста-
новки груза, м; тср — средняя масса изделия по трем взвеши-
ваниям, кг.
Угол а между осью OY и плоскостью установки груза оп-
ределяется по формуле
a=arctg(z/z/).	(10.6)
После установки дополнительного груза делают контроль-
ное определение положения ЦМ по изложенной ранее мето-
дике.
Для статической балансировки конических и цилиндриче-
ских крупногабаритных массивных агрегатов разработаны спе-
циальные стенды определения положения центров масс в про-
дольном по оси ОХ и поперечных по осям OY и OZ направ-
лениях (рис. 10.3).
На изделие монтируются бандажные кольца. Они служат
для установки изделия на стенд и для поворота его вокруг
продольной оси. Перемещающаяся тележка 4 позволяет изме-
нять расстояние между бандажными кольцами, что позволяет
применять стенд для различных изделий.
Принцип действия стенда основан на измерении реакций в
силоизмерительных опорах 3, 7, 9, на которые установлено из-
делие. При этом массу изделия определяют через сумму реак-
ций, а значения координат центра масс рассчитывают по вели-
чинам реакции в силоизмерительных опорах и расстояниям
между ними.
Подобные стенды выполняются в виде тележки 4 с силоиз-
мерительной опорой 3, перемещающейся по рельсам обычной
железнодорожной колеи, и стационарной платформы 8, содер-
жащей две силоизмерительные опоры 7, 9.
Отклонение положения ЦМ от конструкторских осей изде-
лия ОХ и OZ и величину массы рассчитывают по методике,
сходной с изложенной выше.
Отклонение положения центра масс по оси OY находят
после поворота КА на 90° и повторения всех операций.
В технологический процесс определения массы и координат
ЦМ входят следующие основные операции.
1.	Установка бандажных колец, фиксация и закрепление их
на КА.
205
2.	Установка КА вместе с бандажными кольцами на опор-
ные ролики тележки и платформы.
3.	Контроль горизонтального положения КА с помощью
нивелира 5 по реперным точкам 2, 6.	i
4.	Подвод силоизмерительных опор к бандажным кольцам,
опускание вниз балки с опорными роликами и измерение мас-
сы на весах.
5.	Подъем балки в крайнее верхнее положение и опускание
вниз силоизмерительных опор.
6.	Поворачивание изделия на опорных роликах вокруг го-
ризонтальной оси на угол 90° и выполнение повторных изме-
рений реакций для определения третьей координаты.
7.	Расчет действительных значений массы и координат ЦМ.
изделия по реакциям силоизмерительных опор, расстоянием
между ними и по значениям масс бандажных колец.
Для особо крупных и массивных цилиндрических и кони-
ческих изделий могут быть созданы стенды с измерением реак-
ций в специальных силоизмерительных опорах (без весов),
установленных на двух аналогичных по конструкции тележках,
перемещающихся по рельсам.
Определение положения ЦМ по величине момента дисба-
ланса. Определение координат ЦМ выполняется на стендах с
центральной опорой (рис. 10.4), выполненной в виде сфериче-
ской пяты и ответного подпятника, между которыми подаются
под высоким давлением жидкость или газ, снижающие до ми-
нимума трение в опоре. Пята и подпятник изготовлены с вы-
сокой точностью. Изделие через переходник устанавливается
на стол стенда, опирающийся кроме центральной опоры 8
еще на две дополнительные опоры 6, установленные во вза-
имно перпендикулярных плоскостях. В производстве КА при-
меняется стенд статической балансировки и определения мас-
сы, предназначенный для определения массы и трех координат
ЦМ.
Рис. 10.4. Стенд с цент-
ральной опорой:
/ — груз; 2 — стол стен-
да; 3 — изделие; 4 — пе-
реходник; 5 — индикатор
равновесия (датчик); 6 —
опора дополнительная; 7 —
гиря; 8 —» гидравлическая
шаровая опора
206
Рис. 10.5. Схема расчета
положения ЦМ
ПЬинцип действия стенда основан
на уравновешивании изделия относи-
тельной опоры установкой балансиро-
вочных\ гирь на грузовые площадки
стола при его горизонтальном и на-
клонном^ положениях. При горизон-
тальном положении стола определяют-
ся поперечные координаты ЦМ. Стенд
обеспечивает определение указанных
параметров изделия за одну установку
и может быть применен для изделий
любой конструкции при использовании
специальных переходников.
Методика определения массы изделия и центра масс может
быть различной. Так, для изделий сравнительно малой массы
применяют взвешивание на весах. Предварительно масса изде-
лия может быть определена по площади шаровой опоры и
давлению, показанному манометром.
На стендах с центральной опорой определение массы изде-
лия и смещения ЦМ по осям У и Z ведется по схеме (рис.
10.5) с использованием смещения платформы с переходником
и изделием. Смещение на величину а дает дополнительное
уравнение, позволяющее найти массу. Величину а берут такой,
чтобы при любых практически встречающихся отклонениях
ЦМ от заданного реакция на опоре была одного знака. При
расчете по этому методу определяют реакции R'i с изделием
и реакции R"i без изделия до смещения платформы, а потом
реакции R'2 с изделием и R"2 без изделия после смещения
платформы на величину а и производят расчет массы изделия
т, кг, по следующим формулам:
пг = т’ — т '=— -----------------------,	(10.7)
ag	ag
где т' — масса подвижной части стенда с переходником и
изделием; т"—масса подвижной части стенда с переходником
без изделия,
или
[(&-/?;)_(/?;-/?;)].	(ю.в)
ag
Смещение ЦМ z и у, м, определяют по моменту дисбаланса
или по формулам
z = (Rzl — m"ag)l(mg) — a\	(10.9)
y={Ryl — m"ag)l(mg)— а,	(10.10)
где Rz и Ry — реакции при смещении переходника с платфор-
мой на расстояние а и повороте изделия на 90°, Н.
207
оо Характеристики стендов статической балансировки
Название способа ба- лансировки	Краткая сущность способа	
На весах	Изделие 1 устанавливается на пе- реходник, закрепленный по нижнему диаметру на трех площадках весов. Реакции опор замеряются по весам. Координаты ЦМ определяются по формуле 1Щм = ''(Я1 sin	sin р— —Я>)/("»£)	
На дина- мометрах	Способ отличается от первого тем, что реакции опор замеряются по ди- намометрам	
		
Таблица 10.1
На дина-
мометрах с
одинаковы-
ми коорди-
натами опор
Изделие устанавливается на пере-
ходнике, закрепленном на площад-
ках динамометров. Координаты ЦМ
определяются по формуле t/цм =
=RiLi/(mg)— у>
На ССБ-2
Изделие 1 крепится на переходни-
ке 2, установленном на столе 5 стен-
да ССБ-2. Дисбаланс уравновешива-
ется грузами Р. Смещение геометри-
ческой оси стенда относительно оси
шаровой опоры характеризуется ко-
ординатами yit zi. Координаты ЦМ
определяются по формуле г/ц'м =
=Pr/(mg)
7,5
14	20,8
to Примечание. На схемах балансировки применены следующие обозначения: 1 — изделие; 2 — переходник; 3 —
S весы; 4—динамометр; 5 — стол; 6 — шаровая опора; 7—маслонасос.
Моменты Л41-111 и Ми~IV, кг-м, относительно плоскостей
стабилизации I—III и II—IV, рассчитывают по моменту дис-
баланса
Л1п-1У = тп-1У/;р>	(10.12)
где z/ipp^in HWrp-IV— массы грузов, уравновешивающих си-
стему относительно плоскостей стабилизации, кг; и l'rf —
расстояние от центров грузов до плоскостей стабилизации, м.
Координаты ЦМ У, Z, м, определяют по формулам
У = М'-'и/т-,	(10.13)
Z=M"~lv/m.	(10.14)
По определенным координатам ЦМ определяют величину
эксцентриситета е, м:
e = /y24-Z2.	(10.15)
Полученный эксцентриситет сравнивают с допустимым, дол-
жно соблюдаться соотношение
еяоп>е.	(10.16)
В случае, если еДоп<е, производится установка балансировоч-
ного груза, величина которого определяется по формуле (10.5).
Сравнивая способы статической балансировки, следует от-
метить, что первый способ прост, надежен, но менее точен
(погрешность ±1,00 мм), так как положение ЦМ определяется
через малую разность больших величин, погрешность опреде-
ления которых соизмерима с разностью этих величин.
Второй способ значительно точнее (погрешность ±0,4 мм),
но сложнее конструкция стенда. Сравнительные характеристи-
ки некоторых стендов статической балансировки приведены в
табл. 10.1.
В типовой технологический процесс статической баланси-
ровки на стендах с центральной шаровой опорой входят сле-
дующие операции:
1.	Подготовка базовой поверхности стенда.
2.	Установка платформы, с помощью которой изделие с пе-
реходником может перемещаться по плоскости стола в направ-
лении плоскости I—III с малым коэффициентом трения.
3.	Уравновешивание системы без изделия в горизонтальном
положении стола.
4.	Установка изделия через переходник и уравновешива-
ние системы.
210
5.	Перемещение платформы с переход-
ником й изделием на расстояние а. Уравно-
вешивание системы при горизонтальном по-
ложении стола.
6.	Регистрация балансировочных грузов.
7.	Уравновешивание системы после сня-
тия изделия.
8.	Регистрация балансировочных грузов.
9.	Расчет массы и координат ЦМ изде-
Смещение
по мере
топли-
Рис. 10.6.
ЦМ бака
расходования
ва
ЛИЯ.
При статической балансировке агрегата
с расходуемой жидкостью измеряют поло-
жение ЦМ при различной степени заполне-
ния баков (имитируется полет КА). В этом
случае получают кривую изменения положения ЦМ в зависимо-
сти от расхода топлива (рис. 10.6).
10.2. ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА
АГРЕГАТОВ (БЛОКОВ) КА
Задачей динамической балансировки является сов-
мещение главных осей инерции с геометрическими осями из-
делия. В, общем случае для решения этой задачи нужно опре-
делить эллипсоид инерции (см. гл. 9).
В ряде случаев, в частности для КА, стабилизируемых
вращением вокруг продольной оси, достаточно производить
балансировку только относительно одной (продольной) оси. Это
резко упрощает процесс балансировки и позволяет выполнять
ее с использованием стендов более простой конструкции.
Динамическая неуравновешенность возникает при враще-
нии или колебании неуравновешенных тел вследствие образо-
вания пары центробежных сил Р (рис. 10.7) и может быть
устранена установкой пары дополнительных грузов массой т,
в результате чего возникает корректирующий момент от цент-
робежных сил Pi. Выбор плоскостей коррекции определяется
конструкцией агрегата и удобством постановки дополнитель-
ного груза.
Динамическую балансировку КА необходимо выполнять в
вертикальном положении, так как не только приборы, но и
элементы их крепления не предусматривают восприятия в зем-
ных условиях знакопеременных нагрузок, возникающих при
горизонтальном вращении. Угловая скорость вращательного
движения КА определяется допустимыми перегрузками и дол-
жна быть близка к той, которая имеет место в реальных усло-
виях полета.
211
Рис. 10.7. Схема динамической ба-
лансировки
Рис. 10.8. Схема стенда для динами-
ческой балансировки с вращением
КА:
1 — балансировочное устройство; 2 —
центральная опора; 3 — датчик; 4 —
платформа; 5 — переходник; 6 — изде-
лие
Допуск на динамическую неуравновешенность КА опреде-
ляется характером полета, типом и размерами КА, а также
применяемой системой управления.
Стенд для динамической балансировки с вращением КА
(рис. 10.8) состоит из корпуса и установленного в нем через
аэростатические осевой и радиальный подшипники балансиро-
вочного устройства 1, на котором имеется центральная жест-
кая опора 2 и четыре опоры с датчиками 3, измеряющими ве-
личины реакций опор. На датчики 3 устанавливается платфор-
ма 4 с переходником 5. На переходник устанавливается изде-
лие 6. Система координат стррится так, что начало их нахо-
дится в вершине жесткой опоры платформы, а ось ОХ направ-
лена вдоль оси изделия и оси балансировочного стенда.
Расстояние I от начала координат до каждого из четырех
датчиков одинаковое и точно определено.
После установки на стенд изделия и начала вращения стен-
да платформа опирается на какие-то три точки, из которых
одна известна — это центральная жесткая опора, две другие
точки опоры зависят от инерционных свойств изделия.
Центробежные моменты инерции J, кг-м2, находятся из усло-
вия равенства моментов сил динамической неуравновешенно-
сти и реакций опор
/?1/-/!,ххш2=0;	(10.17)
/?2/-Л,ш2=0,	(10.18)
212
JVX=RJI^\	(10.19)
(10.20)
В том случае, когда инерционные характеристики выходят
за пределы допускаемых, производят динамическую баланси-
ровку установкой двух дополнительных грузов массой т, кг:
т=1 / Я?+$/(<Л-/7),	(10.21)
где г — заданное расстояние (радиус) установки грузов от оси
ОХ.
Грузы устанавливают в плоскости, определяемой углом а
относительно плоскости XOZ-.
a=arctg(/?2//?1).	(10.22)
Для уменьшения массы балансировочных грузов их уста-
навливают на возможно большем расстоянии друг от друга и
на наибольшем радиусе агрегата (отсека).
Пример расчета балансировочных грузов
Дано. 1. Расстояние от жесткой опоры до измерительных опор 1=
= 0,64 м.
2.	Угловая скорость вращения ш = 2 с-1.
3.	Величины реакций опор Ri = 117,72 Н; /?2 = 29,43 Н.
4.	Радиус установки грузов r= 1 м.
5.	Расстояние между точками установки грузов по высоте Н=3 м.
Определить. 1. Массу балансировочного груза т.
2. Угол установки а.
_	,	0,64/117,722 + 29,43?	с ,7С.
Решение: 1. т=——-—;----------------------=6,4/5;
т = 6,475 кг.
2. a=arctg-^^- = arctgO,25; а=14°2'10".
6 117,72	6
Контрольные вопросы
1.	Какова цель статической и динамической балансировки агрегатов
КА?
2.	Сравните способы определения координат ЦМ по величине реакции
опор и компенсационным методом.
3.	Что дает смещение платформы с переходником и изделием на стенде
типа ССБМ-13?
4.	Как осуществляют динамическую балансировку?
ГЛАВА 11
ЮСТИРОВКА ПРИБОРОВ
11.1. НАЗНАЧЕНИЕ ЮСТИРОВКИ
Юстировка — это точная установка приборов в за-
данное угловое положение относительно координатных осей
КА.
Юстировке подвергают приборы (в частности, системы ори-
ентации), агрегаты (КДУ, ТДУ), остро-направленные антен-
ны, датчики перегрузок и другие объекты.
Требования точности к юстировке высокие: допустимое от-
клонение положения осей приборов и агрегатов относительно
заданного измеряется немногими десятками секунд или еди-
ницами минут.
Юстировка производится в цехе общей сборки в условиях,
приближающихся к эксплуатационным: емкости наддуваются
до рабочего давления, отдельные элементы конструкции обез-
вешиваются.
Реальное положение координатных осей на КА обычно оп-
ределяют следующим образом. Плоскость стыка между блоком
баков и двигателем принимается в качестве основной базовой
плоскости Д (рис. 11.1). При разработке конструкции стыка
два точных стыковых отверстия намеренно располагают на
оси OZ. Начало координат О находится посередине между
осями этих отверстий. Ось ОХ направлена перпендикулярно
плоскости Д, ось OY — перпендикулярно оси OZ в плоскости
Д. При тарировке плоскость Д располагают горизонтально.
Угловое положение оси прибора относительно координат-
ных осей КА определяется двумя углами: азимутом и углом
места.
Азимут — угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый
по часовой стрелке от оси OZ (рис. 11.1, б).
Угол места — угол наклона оси прибора относительно го-
ризонтальной плоскости.
Юстировку обычно выполняют оптическим методом. При
этом ось каждого юстируемого прибора «материализуется»
перпендикуляром к плоскости небольшого зеркала, точно уста-
новленного на приборе. Система координат изделия представ-
лена плоскостью Д (перпендикулярно к ней направлена ось
214
Рис. 11.1. Координатные оси КА и отсчет углов:
а — положение осей относительно плоскости Д', б —
отсчет угла азимута
Рис. 11.2. Схема оптиче-
ской юстировки
ОХ) и так называемым базовым зеркалом, перпендикуляр к
которому расположен вдоль оси OY или OZ.
В этих условиях задача юстировки формулируется следую-
щим образом: выставить нормаль юстируемого зеркала 32 под
заданным углом ср к нормали базового зеркала 31 (рис.
11.2).
Юстировка в горизонтальной плоскости выполняется с ис-
пользованием двух автоколлимационных теодолитов Л и Гг в
указанной ниже последовательности.
1.	Установка трубы автоколлимационного теодолита Ti пер-
пендикулярно зеркалу Зь Изображение перекрестья в трубе
теодолита попадает в глаз наблюдателя непосредственно, а
также после отражения от зеркала Зь Таким образом, в об-
щем случае оператор видит два перекрестья. Перемещением
теодолита вверх—вниз и вправо—влево с помощью регулируе-
мой подставки оператор добивается того, чтобы оба изобра-
жения совпали. Это соответствует перпендикулярности оси
трубы плоскости зеркала Зь Фиксируют показания горизон-
тального лимба теодолита ТУ (азимут).
2.	Установка второго теодолита Т2 в одной горизонтальной
плоскости с Ti. Наводят трубы теодолитов Т\ и Т2 одну на
другую. Поворотом труб добиваются совмещения перекрестий.
Фиксируют показания лимбов теодолитов Т\ и Т2. Положение
теодолита Т2 может быть, вообще говоря, произвольным. Од-
нако не рекомендуется располагать его ближе 3000 мм от тео-
долита Гь
3.	Определение угла а по двум показаниям шкал Гь Вы-
числяют величину угла 0, на который надо повернуть трубу
Т2, чтобы получить заданное значение угла ф по известной
формуле
0=180 —а —<р.	(11.1)
4.	Поворот трубы теодолита Т2 на угол р.
5.	Поворот зеркала 32 для обеспечения перпендикулярно-
го
сти его плоскости оси трубы теодолита Г2. Контровка зеркала
32.
Если задачей юстировки является не регулирование, а кон-
троль положения зеркала 32, оба теодолита выставляют пер-
пендикулярно зеркалам 3} и 32, фиксируют положения труб
по горизонтальным лимбам, а затем наводят трубы одну на
другую и измеряют углы аир. После этого вычисляют дейст-
вительную величину угла фд по формуле, аналогичной (11.1),
и определяют погрешность Дф по формуле
д<р=<рэ_?л,	(11.2)
где ф3 — заданная величина угла ф.
11.2.	ВЫСТАВКА ЮСТИРОВОЧНЫХ БАЗ НА КА
Непосредственное использование плоскости Д и осей
стыковых отверстий в качестве базы при юстировке приборов
и агрегатов невозможно, поскольку после установки двигателя
эта база становится недоступной. Для практической юстировки
на КА в удобном для использования месте устанавливают
кронштейн 3 с плоской площадкой, строго параллельно пло-
скости Д, и базовым зеркалом 4, ось которого параллельна
оси OY (рис. 11.3).
Ниже рассматривается последовательность операций по пе-
реносу базы с плоскости стыка на кронштейн с базовым зер-
калом.
1.	Установка КА на юстировочный стенд 5 осью ОХ вверх.
Стенд имеет регулируемые опоры 8, которые позволяют уста-
навливать строго вертикальное положение оси.
2.	Наддув баков до рабочего давления. Наддув вызывает
упругую деформацию конструкции КА, подобную той, которая
возникает в полете.
Рис. 11.3. Схема выставки юстировоч-
ных баз на КА:
I, 2 — прецизионные уровни кронштейна:
3 — кронштейн; 4 — базовое зеркало; 5
юстировочный стенд; б — приспособление;
7 — зеркало приспособления; 8 — регул”'
руемые опоры; 9, 10 — прецизионные уровни
216
3.	Установка на плоскость Д стыка с двигателем приспо-
собления 6 с промежуточными базами: площадкой Д' и зерка-
лом 7. Непосредственный перенос баз с плоскости стыка на
кронштейн с базовым зеркалом технически труден. Поэтому
используют приспособление, которое имеет площадку Д', стро-
го параллельную плоскости Д, и зеркало, нормаль к которому
параллельна оси ОУ. Приспособление устанавливают по пло-
скости Д и штырям, плотно входящим в точные отверстия, рас-
положенные на оси OZ.
4.	Установка на площадку Д' двух прецизионных уровней
9 и 10 в направлении осей OZ и ОУ.
5.	Установка КА в линию полета по уровням с помощью
регулируемых опор 8 стенда (горизонтирование площадки
приспособления). Допустимая угловая погрешность составляет
±10".
6.	Установка на площадку М кронштейна 3 двух уровней;
определение положения площадки относительно горизонта. До-
пустимое отклонение ±12". В случае необходимости подпили-
вают площадку кронштейна.
7.	Установка базового зеркала 4 кронштейна по зеркалу
приспособления с помощью двух автоколлиматорных теодоли-
тов. Допустимая погрешность Л<р=±30".
Площадка кронштейна и базовое зеркало используются в
качестве юстировочной базы при всех последующих работах по
юстировке приборов и агрегатов в цехе общей сборки и на тех-
нической позиции.
При юстировке принимается ряд мер, направленных на
обеспечение высокой точности процесса. Перед началом работ
агрегаты КА, приспособления, контрольная аппаратура долж-
ны находиться в помещении, где производится юстировка, не
менее 10 ч. В помещении не должно быть вибраций и колеба-
ний пола-фундамента. Суточная температура должна быть в
пределах (20±5)°С. Перепад температуры за 3 ч не должен
превышать 4°С. Сквозняки не допускаются. Перед началом
работ посадочные места под контрольные приборы протирают
спиртом. Установочные и посадочные плоскости приборов про-
тирают спиртом перед каждой установкой.
Контрольные отсчеты показаний уровней снимают не менее
чем через 5 мин после касания уровня руками.
11.3.	ЮСТИРОВКА ПРИБОРОВ И АГРЕГАТОВ
ПО БАЗОВОМУ ЗЕРКАЛУ
1.	Установка КА на юстировочный стенд.
2.	Наддув баков и приборных контейнеров до рабочего дав-
ления.
217
Технические характеристики уровней
Таблица 11.1
Тип	Цена деления	Предел измерения, не менее	Допускаемая погрешность, не более, мм/м	
			в пределах измерения ±1 мм/м от горизонталь- ного положе- ния	на все пре- делы изме- рения
1	0,01 мм/м (2")	±10 мм/м (±30')	±0,01	±0,02
2	0,1 мм/м (20")	±30 мм/м (±1-43')	—	±0,10
3.	Установка КА в линию полета по уровням 1 и 2 с по-
мощью регулируемых опор 8 (см. рис. 11.3).
На практике применяют два типа уровней (табл. 11.1).
Первый тип более точный, но имеет меньший предел измере-
ний.
4.	Контроль горизонтальности площадок кронштейнов под
установку приборов с помощью двух накладных уровней, уста-
навливаемых параллельно осям OZ и OY. В случае необходи-
мости подпиливают площадки или регулируют положение пло-
щадок с помощью винтов.
5.	Установка на площадки приборов или их макетов с зер-
калами.
6.	Юстировка приборов по углу азимута с помощью двух
автоколлимационных теодолитов производится согласно опера-
циям 1 ...5 процесса, изложенного на с. 215.
Характеристики автоколлимационных теодолитов приведены
в табл. 11.2.
Таблица 11.2
Технические характеристики автоколлимационных теодолитов
Характеристики теодолитов	Марки теодолитов		
	ТБЗ	ТБ2А	T5B
Увеличение зрительной трубы	25,5’	25’	27’
Поле зрения зрительной трубы	1°30'	1°30'	1°30'
Диапазон визирования, м	1,25... оо	1,25... оо	1,25... оо
Цена деления лимба Среднеквадратическая ошибка из- мерения угла из одного приема:	20'	20'	1°
горизонтальных углов	±3"	±2"	±5"
вертикальных углов	±5"	±2"	±5"
Масса, кг	5,0	3,6	5,2
218
11.4.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ
В рассмотренной оптической системе юстировки из-
мерение углов производится уровнями или с помощью лимбов
автоколлимационных теодолитов. Оптическая система измере-
ния углов имеет следующие недостатки:
необходимость визуального отсчета показаний, а также не-
обходимость обеспечения прямой видимости между теодолитом
и юстируемым объектом, что затрудняет или делает невозмож-
ным юстировку, если прибор установлен в труднодоступном
месте (в частности, внутри корпуса КА);
возможность субъективных ошибок измерения;
не всегда достаточная точность измерения;
высокая трудоемкость и большая длительность цикла юсти-
ровки;
невозможность автоматизации процесса измерения.
В последнее время получают распространение электриче-
ские системы измерения углов, свободные от указанных недо-
статков. Их с успехом применяют при юстировке.
Электрическая система состоит из двух частей:
датчика, устанавливаемого непосредственно в месте изме-
рения и выдающего информацию о значении измеряемой вели-
чины;
устройства преобразования информации и подачи ее на ви-
зуальное или регистрационное устройство.
Существует несколько типов датчиков, различающихся
принципом действия. Общим для них является выдача инфор-
мации в виде электрических сигналов.
Индуктивные датчики. Действие их основано на изменении
индукции и тока в обмотках от положения подвижной части
системы. Наибольшее распространение получили электроин-
дукционные уровни и вращающиеся трансформаторы.
Электроиндуктивный уровень (рис. 11.4) имеет якорь 2,
который поворачивается под действием гравитационной силы
при отклонении основания сердечника 3 от горизонтального
положения. При этом изменяются величины зазоров б: и 62,
а следовательно, и индукция правой и левой ветви магнитопро-
вода и токи / в обмотка 1 и 4. По зависимости / = f(a) граду-
ируют шкалу уровня.
Наибольшее применение получили уровни УД-С300 и № 129
завода «Калибр». Каждый из них помимо датчика имеет элек-
тронный блок с индикатором. Уровень УД-С300 позволяет
устанавливать контролируемую плоскость горизонтально с по-
грешностью ±40".
Уровень № 129 позволяет измерять углы наклона контро-
лируемой плоскости в диапазоне 0 ... 3°. Диапазоны измере-
ний по шкалам индикатора ±8'; ±4'; ±100"; ±50"; соответ-
219
ствующие цены делений индикатора 20", 10", 4", 2". Погреш-
ность измерения не превышает цены деления индикатора.
Вращающийся трансформатор (рис. 11.5) работает по тому
же принципу, что и электроиндукционный уровень. Положи-
тельной особенностью его является возможность измерения
углов в диапазоне 0 ... 360°; недостатком — относительно не-
высокая точность (погрешность до 10...30'). При увеличении
числа катушек (каналов) погрешность измерения может быть
понижена до 1 ... 1,5'.
Емкостные датчики. Эти датчики измеряют емкость под-
вижных пластин конденсаторов, имеют более высокую точность
и меньшие габаритные размеры по сравнению с индуктивными
датчиками. В настоящее время разрабатывают промышленные
образцы емкостных датчиков.
Омические датчики. Принцип их действия основан на из-
менении электрического сопротивления чувствительного эле-
мента при изменении его пространственного положения. В дат-
чике имеется ампула, заполненная токопроводящей жидкостью.
В ампулу впаяны три электрода. Перемещение пузырька при
наклоне ампулы изменяет электрические сопротивления между
средним и крайними электродами.
Электрические датчики ДГ, ДДГ и АЖ2-787-002 позволяют
горизонтировать изделие с точностью ±5" и измерять углы
наклона в диапазоне ±1° с точностью ±10 ... 20% от измеря-
емой величины.
Разработана система с двумя парами электродов для изме-
рения углов наклона плоскости относительно осей OZ и ОУ.
Система обеспечивает чрезвычайно высокую точность измере-
ния (до 0,03" в диапазоне углов наклона ±2" и до 0,3" в ди-
Рис. 11.4. Электроиндуктивный уро
вень:
1,4 — обмотки; 2 — якорь; 3 — сердеч-
ник
Рис. 11.5. Вращающийся трансфор-
матор:
1 — сердечник; 2, 4 — обмотки; 3 —
якорь
220
апазоне углов ±20"). Датчик выполняет роль нуль-индикатора.
При отклонении контролируемой поверхности от горизонта
датчик занимает наклонное положение. С помощью шагового
метода через прецизионный редуктор датчик возвращают в
нулевое положение. Величина угла, на который отклоняется
чувствительный элемент датчика при подаче одного импульса,
известна. Число импульсов, которые поданы для возвращения
уровня в горизонтальное положение, подсчитывается с по-
мощью реверсивного счетчика импульсов. Это дает возмож-
ность автоматического подсчета угла наклона плоскости по
двум координатам.
Датчик, шаговый мотор, прецизионный редуктор и предва-
рительный усилитель смонтированы в одном узле, который
устанавливают на контролируемую плоскость. Электрические
сигналы с датчика поступают на электронный пульт, дистанци-
онно удаленный от датчика. На пульте производится автомати-
ческий подсчет импульсов, а также индикация и запись вели-
чин углов.
11.5.	ЮСТИРОВКА КА С ПРИМЕНЕНИЕМ
электрической системы измерения углов
Юстировка с применением электрических датчиков
имеет следующие особенности.
Электрические датчики могут измерять только углы накло-
на плоскости к горизонту. Угол азимута обычным путем изме-
рить с их помощью нельзя. Отсюда — сочетание «электриче-
ской» юстировки с оптической. Последняя применяется для
измерения и регулирования расположения приборов по ази-
муту.
Другой путь — точное кантование КА на 90° с помощью
специального стенда с тем, чтобы ось ОХ была расположена
горизонтально. Тогда электрические датчики могут быть ис-
пользованы и для юстировки по азимуту.
В отличие от зеркал электрические датчики трудно и не-
целесообразно включать в конструкцию юстируемых прибо-
ров. Поэтому при использовании электрических датчиков
юстируют не сами приборы, а посадочные места под них.
Вместо приборов используют специальные контрольные при-
способления, установочные места которых идентичны базам
приборов. Каждое контрольное приспособление имеет площад-
ку для установки электрических датчиков углов и зеркальце,
определяющее положение оси прибора в горизонтальной плос-
кости, если юстировка по азимуту выполняется оптическим
способом.
Наличие на борту в системе управления КА БЦВМ позволяет
Устранить из процесса юстировки припиловку или регулировку
221
Рис. 11.6. Схема юстировки КА:
1 — юстировочный стенд; 2 — регулируемые опоры стенда; 3 — КА
положения привалочных плоскостей кронштейнов, на которых
устанавливаются приборы. Необходимо только точно измерить
отклонения положения баз от номинального и ввести соответ-
ствующие поправки в систему управления КА для их компен-
сации. Электрическая система измерения углов удобна для
такой коррекции, поскольку она выдает информацию об угло-
вом положении в виде электрических сигналов.
Устранение подгоночных работ резко снижает трудоемкость
юстировки.
Юстировка при сочетании электрической и оптической си-
стемы измерения углов. Такая юстировка осуществляется по
следующей схеме (рис. 11.6).
1.	Установка КА на юстировочный стенд.
2.	Наддув баков и приборных контейнеров до рабочего
давления.
3.	Установка на базовую площадку КА параллельно осям
OY и OZ двух электрических датчиков углов и подключение их
к кабельной сети системы измерения углов (СИУ).
4.	Установка КА в линию полета по показаниям индика-
торных устройств на пульте с помощью регулируемых опор 2
юстировочного стенда.
5.	Установка на площадку кронштейнов приборов контроль-
ных приспособлений (КП) с зеркальцами.
6.	Установка на площадки КП электрических датчиков уг-
лов и подключение их к СИУ.
222
7.	Измерение углов наклонов площадок приборных кронш-
тейнов по осям OY и OZ. Результаты измерений заносят в
журнал.
8.	Установка базового теодолита перпендикулярно плоско-
сти базового зеркала.
9.	Последовательная установка второго теодолита в поло-
жения ТК1 ... Ткз перпендикулярно зеркалам КП1 ... КП5 и
измерение погрешности Дф установки приборов по азимуту в
соответствии с изложенной ранее методикой и формулой (11.2).
Величины Дф записывают в журнал.
Юстировка с электрической системой измерения углов.
Первые семь операций выполняются аналогично изложенным в
предыдущем разделе. Контрольные приспособления, устанав-
ливаемые на площадки кронштейнов приборов (операция 5), в
данном случае зеркал не имеют.
Содержание последующих операций приводится ниже.
8.	Установка КА в юстировочный стенд, располагая ось
ОХ горизонтально (рис. 11.7). Регулирование горизонтального
положения плоскости XOZ с помощью базовых уровней.
9.	Замена на площадках контрольных приспособлений.
В новых КП площадки под датчики углов расположены парал-
лельно плоскости XOZ.
10.	Установка на КП датчиков углов и измерения отклоне-
ния осей приборов от оси OZ. Результаты измерения записыва-
ют в журнал.
Рис. 11.7. Установка КА при юстировке по азимуту:
t -.6 — площадки под уровни
223
11.6.	СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
оптической и электрической юстировки
Электрическая система имеет перед оптической сле-
дующие преимущества:
повышение точности измерений (юстировки) за счет более
высокой чувствительности датчиков, уменьшения количества
промежуточных звеньев при переносе баз, автоматизации про-
цесса измерения и устранения субъективных ошибок, возмож-
ности приближения процесса юстировки к условиям эксплуата-
ции изделия (например, выполнения юстировки в вакуумной
камере);
значительное снижение трудоемкости (в отдельных случа-
ях— на порядок) и длительности цикла (в несколько раз) за
счет устранения пригоночных работ и автоматизации процесса
измерения.
Недостатками электрического метода юстировки являются
значительно большая стоимость оборудования и затрат на под-
держание его в рабочем состоянии и необходимость изготовле-
ния дополнительного юстировочного стенда.
Преимущества электрической системы превалируют над ее
недостатками, и она должна получить преимущественное при-
менение для юстировки КА.
Контрольные вопросы
1.	Почему перед юстировкой емкости наддуваются до рабочего давле-
ния?
2.	Какое качество теодолитов целесообразно использовать при юстиров-
ке, если юстировке подлежит несколько приборов?
3.	Каким методом целесообразно выполнять контрольную юстировку при-
боров на технической позиции?
4.	Что делать, если отклонения положений осей приборов превышают
допустимые?
ГЛАВА 12
КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КА
12.1.	СОДЕРЖАНИЕ КОНТРОЛЯ
КА состоит из отдельных отсеков, которые после
сборки должны занимать правильное взаимное положение.
Производственные погрешности форм и размеров отсеков при-
водят к погрешностям собранных из них КА. Целью контроля
является определение величин погрешностей геометрических
параметров, сравнение их с допустимыми значениями и под-
готовка заключения о годности КА или о необходимости его
доработки.
В процессе контроля определяются следующие геометриче-
ские параметры КА:
1.	Изгиб оси изделия — отклонение действительной оси
изделия от базовой продольной в заданных контрольных сече-
ниях. Изгиб приводит к смещению ЦМ, к несовпадению векто-
ра тяги маршевого двигателя с продольной осью изделия и т. п.
2.	Закрутка — угловой поворот вокруг продольной оси эле-
ментов корпуса изделия в контрольных сечениях относительно
их номинального положения. Закрутка измеряется в линейных
или угловых величинах. Закрутка усложняет управление КА.
3.	Неперпендикулярность шпангоутов и продольной оси из-
делия. Неперпендикулярность шпангоутов приводит к излому
продольной оси изделия.
4.	Отклонение реальных обводов изделия от теоретических.
Величина допуска на обводы зависит от аэродинамических
требований к поверхности (или ее участку) КА, а также от не-
обходимости размещения аппаратуры внутри корпуса КА./
В табл. 12.1 приведены примерные допустимые отклонения
наиболее характерных геометрических параметров. При проек-
тировании К.А конструкторские базы задают в системе коор-
динат, связанной с корпусом. Начало такой системы коорди-
нат обычно совпадает с геометрическим центром в стыке меж-
ду агрегатами, продольная ось ОХ направлена по продольной
оси КА, нормальная ось OY находится в плоскости стабилиза-
ции I—III, которая совпадает с плоскостью траектории. Попе-
речная ось OZ замыкает правую прямоугольную систему коор-
динат и находится в плоскости стабилизации II—IV.
8—569	225
Таблица 12.1
Допустимые отклонения геометрических параметров КА
Агрегат и вид погрешности	Отклонение от теоретических параметров		
Спускаемый аппарат. Отклонение от теоретического обвода	Зона I. ЗонаП ЗонаШ	«ч +1 +< 2 4» V * ш . 		
Корпус. Отклонение от теоретиче- ского обвода	S	_ 3 -f-	
Корпус. Волнистость	AC = C/L^ 0,002		
Корпус. Изгиб оси	А-0,01...0,001		
Корпус. Закрутка шпангоута	7	1 in L I	zpgj	Q— ь
Корпус. Неперпендикулярность шпангоута продольной оси	tp=30°^	^Л<р=±2У	-
226
Рис. 12.1. Нивелировочный чертеж изделия
Контролировать положение поверхностей и геометрические
параметры КА относительно невидимых теоретических конст-
рукторских баз невозможно. Поэтому эти базы отмечают на
поверхности конструкции КА в виде базовых отверстий, рисок
и других элементов, которые используются в стендах контроля
геометрических параметров КА в качестве технологических
баз. Чаще всего конструкторские базы обозначают реперными
точками, сохраняемыми как в производстве, так и в эксплуа-
тации КА.
Реперные точки наносятся на поверхность изделия в сбо-
рочном приспособлении или по шаблону керном с помощью
специального устройства типа кондукторной втулки. Вокруг
центральной точки (кернения) диаметром 0,3... 0,5 мм наносит-
ся красной краской кольцо диаметром 5 ... 30 мм, облегчаю-
щее нахождение реперной точки. Число точек зависит от типа
изделия.
8*
Рис. 12.2. Схема нивели-
рования при горизон-
тальном положении из-
делия:
1, 6 — измерительные ли-
Иейки; 2 — изделие; 3 —
автоколлиматор; 4 — бан-
дажное кольцо; 5 — ниве-
лир; 7 — тележка нивели-
ровочная
227
Для сложного изделия разрабатывается нивелировочный
чертеж, на котором указываются расположение всех реперных
знаков и величины допусков на геометрические параметры из-
делия (рис. 12.1). На каждом из четырех бортов изделия два
реперных знака являются базовыми и служат для установки
изделия в заданное положение. Формулы для определения по-
грешностей и допустимые отклонения даются в таблицах, при-
лагаемых к нивелировочному чертежу.
В зависимости от габаритных размеров изделия и произ-
водственных условий контроль геометрических параметров про-
изводится в горизонтальном или вертикальном положении из-
делия. Вертикальный способ контроля применяется для изде-
лий небольшой длины.
12.2.	КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ ИЗДЕЛИЯ
Изделие по базовым реперным точкам устанавливав
ется горизонтально в линию полета. Перед выполнением изме-
рений контролируется температура в двух удаленных друг от
друга точках изделия на расстоянии 100 ... 300 мм от его по-
верхности. Не допускается перепад температуры более 3°С.
После выполнения подготовительных работ и установки изде-
лия горизонтально с помощью оптических приборов и измери-
тельных линеек контролируется положение реперных точек в
заданных сечениях.
Положение каждой реперной точки в вертикальной плоско-
сти определяется отсчетом по нивелиру деления на линейке,
приставленной вертикально к этой точке (рис. 12.2). Нивелир
представляет собой оптический прибор, зрительная труба ко-
торого устанавливается с помощью уровней в горизонтальное
положение и имеет возможность вращаться вокруг вертикаль-
ной оси.
Кроме оптических приборов при контроле геометрических
параметров могут быть использованы высокоточные лазерные
приборы, которые имеют ряд преимуществ: большую точность,
более высокую производительность работ, так как видимость
луча лазера ускоряет настройку системы, практическую неза-
висимость установки линии визирования от оператора (регист-
рация индикатором).
Отличие лазерных нивелиров и автоколлиматоров от обыч-
ных заключается также в том, что увеличивается дальность
измерения до 100 м при высокой точности измерения — Д°
0,05 мм.
При контроле изгиба оси и закрутки могут быть использо-
ваны один, два, три и более нивелиров. ^ Так, при контрол6
228
изделия, имеющего расположение реперных точек такое, что с
одной стороны просматриваются все измерительные линейки,
достаточно одного нивелира. В этом случае нивелир устанав-
ливается таким образом, чтобы горизонтальная плоскость
его вращения была ниже корпуса КА и чтобы можно
было видеть линейку, приставленную к любой ре-
перной точке.
Если нивелировочные тележки затеняют линейки или раз-
меры изделия не позволяют опустить нивелир ниже корпуса,
то используют два нивелира. Эти нивелиры устанавливаются
по высоте сначала грубо по линейке, а потом второй нивелир
устанавливается по перекрестию в оптической трубе первого
нивелира.
Три нивелира используют в том случае, когда второй ниве-
лир нельзя установить по первому. В этом случае два измери-
тельных нивелира устанавливаются по третьему.
, После установки нивелиров приступают к установке изделия
в горизонтальное положение в линию полета таким образом,
чтобы плоскость стабилизации II—IV была горизонтальна, а
плоскость I—III — вертикальна. Полуплоскость О—I должна
быть вверху.
Сделав измерение в точке Z?}1 (см. рис. 12.2), поворачива-
ют нивелир и делают отсчет по линейке, приставленной к репер-
ной точке 2>}v. В случае несовпадения показаний и hsiv
изделие поворачивают. Вращение изделия осуществляют с
помощью бандажных колец, надеваемых на корпус и устанав-
ливаемых на ролики нивелировочной тележки. Найдя положе-
ние корпуса, когда /t£n = /t£iv, поворачивают нивелир и опре-
деляют положение точек 5" и 2>}v. При необходимости под-
нимают или опускают хвостовую часть изделия с помощью ни-
велировочной тележки и находят положение, когда hБц= hEiv =
= р[рИ измерениях отклонение считается положи-
тельным, если направлено по оси OY вверх.
Сложнее установить корпус в горизонтальное положение
при наличии закрутки. В этом случае четыре базовые репер-
ные точки не могут быть в одной плоскости. Поэтому изделие
устанавливают горизонтально по трем точкам. Первые две точ-
ки Б\1 и Б\ч устанавливают по методике, описанной выше.
Хвостовую часть изделия поднимают (опускают) таким обра-
зом, чтобы абсолютные величины й£ц —и hB\\ — hEiv были
равными, т. е. УБ™ = — УБ\\. В этом случае точка пересечения
продольной оси с плоскостью сечения корпуса, в которой нахо-
229
дятся реперные точки Б'71 и £,)vi будет третьей точкой, определя-
ющей горизонтальную плоскость.
Контроль перпендикулярности шпангоута продольной оси
выполняют при помощи автоколлиматора и зеркала. Для этого
на торцовом шпангоуте крепят плиту, имеющую специальное
устройство для установки зеркала по центру плиты. Автокол-
лиматор устанавливают по продольной оси изделия на опреде-
ленном расстоянии от торцового шпангоута.
При контроле перпендикулярности шпангоута измеряют уг-
лы отклонения осей OY и OZ. Наличие этих углов приводит к
изменению положения изображения автоколлимационной мар-
ки. Это изменение измеряют окуляр-микрометром в минутах и
секундах.
Операции контроля геометрических параметров в горизон-
тальном положении выполняют на специальных стендах, поз-
воляющих вращать изделие вокруг оси ОХ, перемещать вдоль
осей ОУ и OZ с помощью специальных механизмов, установ-
ленных на нивелировочных тележках или на стыковочных те-
лежках.
В технологический процесс контроля в горизонтальном по-
ложении входят следующие операции.
1.	Предварительная установка изделия на нивелировочные
тележки в линию полета (плоскость стабилизации П—IV го-
ризонтальна).
2.	Установка оптических приборов на специальные площад-
ки. Нивелиры устанавливаются по возможности ниже обводов
изделия. Число нивелиров определяется возможностью измере-
ний по всем реперным точкам. Если необходимо установить
два нивелира, то второй сначала устанавливают грубо по изме-
рительной линейке, потом точно по первому нивелиру. Авто-
коллиматор устанавливается за торцовым шпангоутом по про-
дольной оси КА.
3.	Установка изделия пр базовым реперным точкам />}* и д}у
так, чтобы величины hr-n и hK\y были равными. После выпол-
1 1
нения этой части операции поднимают (опускают) хвостовую
часть изделия до положения, когда разности Лвц —Л£п и
АЯ1У — hriv будут равны. Измерение производится с помощью
7	1
двух мерных линеек и нивелира.
4.	Установка плиты и зеркала на торцовый шпангоут.
5.	Определение величины закрутки (производится для за-
данного контролируемого сечения). В этом сечении, обознача-
емом буквой В (вспомогательное сечение), измеряются поло^
жения реперных точек. Например, в пятом сечении Bls и В □
230
находятся величины fiBu и hBw. Величина закрутки в этом
сечении определяется по формуле
(12.1)
6.	Определение искривления оси изделия (производится для
каждого сечения в плоскостях стабилизации I—III и II—IV).
Измеряется положение реперных точек, например hBw, hBiv „
и производится расчет искривления по формулам. Для приве-
денного примера искривление оси ОХ
Аб1-1 V = [(А£п - Лдп) - (Л£1 v - ЛД1 vj] / 2.	(12.2)
7.	Определение неперпендикулярности торцового шпангоу-
та. Выполняется при помощи автоколлиматора сначала по оси
ОУ, а потом по оси OZ. Величина угла отраженного луча 0
измеряется оптическим микрометром (компенсатором) с точ-
ностью до 2". Угол отклонения шпангоута а определяется по
формуле а = р/2.
8.	Сравнение полученных значений отклонений с допусти-
мыми.
12.3.	КОНТРОЛЬ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ ПОЛОЖЕНИИ
ИЗДЕЛИЯ
Технологический процесс контроля изделия в верти-
кальном положении проще, чем в горизонтальном, требует
меньшей площади под технологическое оснащение, но в этом
случае усложняется операция по установке изделия на стенд.
Этот способ контроля рекомендуется применять при значитель-
ной высоте цеха или для небольших изделий.
При вертикальном методе контроля геометрических пара-
метров искривление продольной оси определяется измерением
угловых отклонений реперных точек от линии визирования без
выполнения расчетов, учитывающих прогиб от собственного
веса изделия. Величина закрутки шпангоутов относительно
плоскдсти стабилизации определяется по измеренной величине
отклонений б во всех стыках (рис. 12.3).
Величина неперпендикулярности торцового шпангоута оп-
ределяется толщиной шайб, устанавливаемых между ним и
плитой стенда при установке изделия по базовым точкам в
вертикальное положение.
Положение реперных точек проверяют с помощью теодоли-
та. Теодолит используется для высокоточного контроля пара-
метров в вертикальной плоскости и для угловых измерений с
точностью до одной секунды.
231
Рис. 12.3. Схема нивелиро-
вания при вертикальном по-
ложении изделия:
1 — поворотная плита; 2 — из-
делие; 3 — теодолит
Технологический процесс контроля в вертикальном положе-
нии изделия выполняется на специальных стендах (см. рис.
12.3). Стенд имеет установочную плиту, на которую устанав-
ливают изделие и крепят по торцевому шпангоуту. Установоч-
ная плита может поворачиваться на заданный угол вокруг
вертикальной оси на опоре, имеющей деления в градусах.
Стенд имеет набор шайб различной толщины для установки
изделия на плиту стенда по базовым точкам.
В технологический процесс контроля, выполняемого при
вертикальном положении изделия, входят следующие операции.
1.	Подготовка стенда. Установочная плита устанавливается
горизонтально с помощью брускового уровня или оптического
квадранта. После нахождения горизонтального, положения пли-
ты уровень (или квадрант) поворачивается на 90°, и снова
проверяется установка плиты.
2.	Установка теодолита на расстоянии L от изделия, боль-
шем наименьшего расстояния визирования. Это расстояние
зависит от марки теодолита и меняется от 0,9 до 5 м. Теодолит
устанавливают грубо по круглому уровню, а точно — микромет-
рическим винтом.
3.	Установка изделия на плиту. Плоскости стабилизации
плиты и изделия должны совпадать. Вертикальность установки
достигается контролем положения базовых точек с помощью
теодолита и подкладкой шайб под торцовый шпангоут. Изделие
закрепляется болтами.
4.	Определение фактического отклонения всех реперных то-
чек I плоскости стабилизации с помощью теодолита.
5.	Повторение п. 4 по плоскостям стабилизации II, III, IV.
6.	Измерение толщины шайбы, подложенной под торцовый
шпангоут.
7.	Расчет закрутки по формуле
3=£(tgaI-f-tgaIII)/2,
(12.3)
232
где L — расстояние от изделия до теодолита; си и аш — углы
смещения реперных точек, измеренные теодолитом в плоскости
стабилизации I и III.
8.	Расчет угла неперпендикулярности торцевого шпангоута
по формуле
₽ = arctg(8/D),
(12.4)
где 6 — толщина шайбы; D — диаметр торцевого шпангоута.
9.	Расчет искривления оси по плоскостям стабилизации I—
III и II—IV
ЛП-1У=(8^-8В;п)/2;
Д'~|П=-(8вГ-веГ)/2;	<12’5>
8B4 = Atga/t	(12.6)
где — отклонение реперных точек вспомогательного сече-
ния 4; i—номер плоскости стабилизации.
12.4.	КОНТРОЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ ОБВОДОВ
ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ
Контроль отклонений обводов реального изделия от
теоретической линии (Т-линии) осуществляется различными
способами: с использованием жестких носителей форм и раз-
меров, а также с помощью универсальных средств.
В первом случае используются рубильники сборочного при-
способления, плоские и пространственные шаблоны, макеты по-
верхности.
Применение рубильников допускается в основном для агре-
гатов клепаной конструкции, когда контроль обводов выполня-
ется в сборочном приспособлении (рис. 12.4). Этот метод конт-
роля прост, не требует специальной оснастки. Точность конт-
Рис. 12.4. Схема использования ру- Рис. 12.5. Конический щуп
бильников при контроле обводов:
1. 3 — рубильники; 2 — конический щуп
233
Рис. 12.6. Схема установки шаблона
на изделие:
/ — установочная база
2.
Рис. 12.7. Схема измеритель-
ного прибора с индикаторным
устройством:
1 — шаблон; 2 — индикаторная
головка
роля невысокая и определяется точностью изготовления ру-
бильника и методом монтажа сборочного приспособления. Точ-
ность понижается еще из-за того, что агрегат в этом случае
находится в зажатом, а не в свободном состоянии. Зазор меж-
ду рубильником и агрегатом определяется коническим щупом
(рис. 12.5).
Из шаблонов для контроля Т-линии чаще всего использует-
ся эквидистантный шаблон, изготовляемый по шаблону сече-
ния, по теоретической таблице координат линии контура или
по аналитической формуле. Шаблон может быть изготовлен
со сплошной линией сечения или с установочными базами, по
которым он устанавливается на
изделие (рис. 12.6).
Небольшой зазор между
шаблоном и изделием измеря-
ется коническим щупом, а
большой — специальным при-
бором с индикаторным уст-
ройством (рис. 12.7). В про-
цессе контроля прибор пока-
зывает абсолютную величину
отклонения обвода изделия от
шаблона.
Шаблоны встраиваются в
контрольные стенды по раз-
Рис. 12.8. Схема вертикального ста-
пеля для контроля обводов агрега-
тов:
I — станина; 2 — стол; 3 — изделие;
4 — шаблон; 5 — площадка; 6 — блоки
колонн; 7 — плита колонны; 8, Я — бол-
ты фундаментные
234
Рис. 12.9. Схема стенда для контроля обводов малогабаритных изделий:
/ — изделие; 2 — шаблон; Л —стойка; 4 — планшайба; 5 — корпус
ВидС
личным схемам в зависимости от габаритных размеров контро-
лируемого изделия. На рис. 12.8 показана схема вертикально-
го стапеля контроля Т-линии для крупных агрегатов. Изделие
3 устанавливается вертикально на вращающийся стол 2. Шаб-
лон 4 закрепляется на смонтированной около стапеля колонне
6, на которой имеются специальные площадки 5 для операто-
ров, выполняющих контроль. После установки агрегата на стол
стапеля величину отклонения Т-линии определяют с помощью
прибора с индикаторным устройством.
На рис. 12.9 приведена схема вертикального стенда для
контроля Т-линии изделий небольших размеров. Подобные ста-
пели и стенды позволяют измерять отклонение Т-линии с точ-
ностью до 0,1 мм.
сти:
Рис. 12.10. Схема контрольного стен-
да из элементов УСП с вращением
шаблона:
1 — изделие; 2 — эквидистантный шаблон
Рис. 12.11. Схема макета поверхно-
235
Обычно между шаблоном и изделием оставляется гаранти-
рованный зазор (6^50 мм), предотвращающий задевание
шаблона выступающими частями изделия.
Измерения проводятся по определенным сечениям (Л, Б,
...) в 6 ... 12 точках. Число сечений и точек задает конструк-
тор КА. Результаты измерений заносятся в таблицу и сравни-
ваются с допустимыми отклонениями.
В настоящее время некоторые контрольные стенды собира-
ются из элементов универсально-сборных приспособлений (рис.
12.10) и с вращением не агрегата, а шаблона.
Использование макетов поверхности для контроля обводов
позволяет проверять отклонение обвода не в отдельном сече-
нии, а в любом, наперед заданном числе сечений, не производя
перемещений агрегата.
Макет поверхности (рис. 12.11) изготовляется с высокой
точностью наружного обвода. Он имеет специальные вырезы,
через которые ведется измерение зазоров между изделием и
макетом с помощью щупов. В зависимости от ожидаемого сро-
ка службы объемный макет изготовляют из металла или неме-
талла. Конструктивно макет представляет собой оболочку тол-
щиной до 5 мм.
Положительные особенности этого способа — простота и
надежность. Недостатки — невысокая точность, большая трудо-
емкость изготовления макета для каждого изделия.
В настоящее время все шире находят применение измери-
тельные стенды с использованием автоматики и электроники
для контроля наружного и внутреннего контуров тел вра-
щения.
В этих стендах изделие устанавливается на вращающийся
стол. На стойке, установленной рядом со столом, закреплен
эквидистантный шаблон с серией датчиков, позволяющих од-
новременно по нескольким сечениям производить замер откло-
нений поверхности изделия от заданной формы и передавать
информацию на ЭВМ, проводящую сравнение полученных и за-
данных размеров. На эквидистантных шаблонах могут быть
установлены различные датчики — двухконтактные, индуктив-
ные, механотронные и другие, позволяющие определять вели-
чины отклонений.
Этот способ контроля позволяет быстро и качественно рп-
ределять отклонения обвода от заданной Т-линии. Существен-
ными недостатками этого способа являются необходимость
изготовления специального стенда, эквидистантного шаблона,
длительная установка большого количества датчиков.
Избежать изготовления шаблонов, макетов поверхности и
контрольных стендов можно, если в технологических процессах
использовать универсальные средства контроля — координат-
но-измерительные машины (КИМ).
236
Основное назначение КИМ — измерение координат точек
поверхностей и осей корпусных деталей, а также отклонений
формы сложных поверхностей.
КИМ работают в двух режимах. В первом режиме изме-
рительный наконечник перемещается в пространстве до кон-
такта с измеряемой точкой, а потом выдается отсчет по всем
координатам до этой точки от заданной базы. Во втором режи-
ме измерительный наконечник перемещается в номинальное
положение измеряемой поверхности, а фактическое отклонение
положения этой точки определяется по измерительной головке.
Большее распространение получил первый режим, позволяю-
щий автоматизировать процессы измерения, сравнения полу-
ченных'^ результатов с заданными параметрами поверхностей,
заложенными в память ЭВМ.
Применение КИМ позволяет резко уменьшить число жест-
ких носителей формы и размеров. КИМ создаются для измере-
ния различных поверхностей размером от 400 ... 500 мм до
8000 ... 10 000 мм. Измерения на КИМ можно проводить в
ручном или автоматическом режиме.
Принцип работы КИМ рассмотрим на примере КИМ мод.
ВЕ155 (рис. 12.12). Изделие 4 устанавливают с помощью дом-
кратов 5 на поверхности поворотного стола 6. Базирование из-
делия осуществляется по плоскостям стабилизации I—III, II—
IV, которые привязаны к осям OY и OZ. Перемещение датчика
3 осуществляется координатной кареткой 2, двигающейся по
колонне I. Перемещение по всем координатным осям осущест-
вляется на аэростатических направляющих от электрических
приводов. Датчик 3 выдает сигнал на ЭВМ о моменте контак-
Рис. 12.12. Схема контрольно-измерительной машины КИМВЕ-155:
—колонна; 2 — координатная каретка; 3 —датчик; / — изделие; 5 —домкрат; S — по-
воротный стол; 7 — корпус; 8 — дисплей; 9 — блоки ЭВМ
237
та головки с поверхностью изделия одновременно по трем коор-
динатным осям.
Результаты измерения выдаются в виде значения измеряе-
мой величины или отклонения от номинального или предель-
ного размера и фиксируются на блоке 9. Для предварительной
оценки результатов и отработки программы измерения КИМ
снабжена дисплеем 8. В ЭВМ предусмотрена обработка ре-
зультатов измерения линейных и угловых размеров, отклоне-
ний формы и расположения, таких как расстояние между от-
дельными поверхностями, параметры отверстий и др. Погреш-
ность измерения на КИМ BE мод. 155 — несколько микромет-
ров.	/
Измерения на КИМ производятся по следующей схеме: по-
становка задачи—>-ввод в машину программы теоретической
формы профиля и программы измерения—^установка Iизделия
по плоскостям стабилизации и привязка его к координатной
системе КИМ~" предварительная оценка результатов и отра-
ботка программы измерений-»-измерение по заданной програм-
ме в автоматическом режиме—►воспроизведение измеренной
формы профиля, сравнение с теоретической формой, обработка
результатов измерения-"регистрация отклонений и оценка по-
грешности.
Контрольные вопросы
1.	Каким образом теоретические конструктивные базы переносят на эле-
менты конструкции КА?
2.	Как устанавливают изделие в горизонтальное положение при нали-
чии закрутки?
3.	Какие оптические приборы используются при контроле изделия в
вертикальном положении?
ГЛАВА 13
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧИСТОТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ КА
il3.1. ЗНАЧЕНИЕ ЧИСТОТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ КА
Необходимым условием обеспечения высокой надеж-
L является соблюдение жестких требований чистоты,
яемых к отсекам, агрегатам, трубопроводам и рабочим
м ПГС, а также к жидким компонентам топлива.
Попадание твердых частиц даже небольшого размера в жид-
кость системы ПГС может вызвать заклинивание золотниковых
пар, зазоры в которых измеряются единицами микрометров, за-
купорку трубопроводов, идущих к двигателям малой тяги, сни-
жение ресурса насосов, негерметичность клапанных механизмов.
По зарубежным данным, из 100 аварийных ситуаций около
30 происходит вследствие загрязнений в гидросистемах.
Вредное влияние оказывает и загрязнение внутренних поло-
стей КА. Мелкие посторонние предметы в условиях невесомости
могут попасть в дыхательные пути космонавтов. Металлическая
стружка, обрезки контровочной проволоки и другие металличе-
ские загрязнения могут вызвать нежелательные закорачивания
в электрических цепях. Пыль и грязь способствуют возникнове-
нию коррозии и микробных, загрязнений. Попадание крохотной
ворсинки от одежды на поверхность фланцевого стыка может
привести к потере герметичности.
Источниками загрязнений являются остатки формовочных
смесей, стружка, заусенцы, продукты износа режущих инстру-
ментов, абразивные материалы, шаржированные в обрабатывае-
мую поверхность при доводке, шлифовании, пригар и окалина,
продукты шелушения и отслаивания защитных покрытий, про-
дукты износа и коррозии деталей, а также пыль, волокна одеж-
ды, частицы масла, смазочных материалов и т. д.
Уровень чистоты внутренних полостей систем и агрегатов
оценивается количеством загрязнений, находящихся в единице
объема рабочей жидкости или газа.
Критерием допустимого количества загрязнений в рабочих
Жидкостях или газах является класс чистоты конкретной рабо-
чей среды, назначаемый разработчиком по соответствующему
ГОСТу.
239
Классы чистоты жидких рабочих и технологических сред
(топлива, масла, гидросмеси, моющие растворы) регламентиро-
ваны ГОСТ 17216—71 «Класс чистоты жидкостей», согласно ко-
торому высший класс чистоты 00 не допускает в жидкости объ-
емом 100 см3 загрязнений размером более 50 мкм. Допускаются,
например, частицы размером 5... 10 мкм — 10 штук, 10...
25 мкм — 4 штуки, 25 ... 50 мкм — 1 штука.
Класс чистоты газообразных рабочих и технологических сред
регламентируются ГОСТ 17433 — 72 «Классы загрязненности
сжатого воздуха».
Для обеспечения высокой чистоты КА разработан целый
комплекс конструкторских, организационных и технологических
мероприятий.	/
Конструкторские мероприятия направлены на предотвраще-
ние образования загрязнений, на облегчение очистки апрегатов,
трубопроводов и отсеков.	I
Так, при проектировании ПГС необходимо:
выбирать схему ПГС без тупиков и застойных полостей, за-
трудняющих промывку;
исключать проведение каких-либо видов доработок деталей
и узлов, связанных со съемом металла (притирка, доводка, свер-
ление и др.), осуществляемых при сборке и испытаниях изде-
лия;
не допускать контровок проволокой, шайбами Гровера и дру-
гими элементами деталей и узлов, находящихся во внутренних
полостях гидрожидкостных систем;
общую компоновку системы предусматривать с наименьшей
протяженностью ее трубопроводных и других элементов;
сводить к минимуму число соединений трубопроводных ма-
гистралей;
повышать износостойкость поверхностей трения прецизион-
ных пар;
предусматривать местное упрочнение (например, хромирова-
ние) наиболее чувствительных элементов агрегатов (цилиндри-
ческих золотников, клапанов и др.);
предусматривать заправку систем рабочими жидкостями за-
крытым способом через специальные разъемные клапаны;
обеспечивать надежную защиту внутренних полостей систем
от попадания загрязнений из окружающей атмосферы через дре-
нажные устройства;
учитывать фактор совместимости рабочих жидкостей во всем
диапазоне рабочих температур с конструктивными материала-
ми, особенно трущихся пар и уплотнений, и конструктивных ма-
териалов между собой. Несовместимость материалов является
причиной окисления и эмульгирования рабочих жидкостей, кон-
тактной коррозии в местах соединения деталей. Например, медь
и латунь являются сильными катализаторами окисления масел,
240
а сплавы магния и свинец, вступая в реакцию с продуктами
окисления органических масел, образуют металлические мыла,
способствующие эмульгированию масел.
Алюминий и его сплавы не совместимы с медью и ее сплава-
ми, никелем и серебром из-за возможности появления контакт-
ной коррозии в местах их непосредственного соединения.
конструкции баков и герметичных отсеков должны иметь
минимально возможное число пазов, нахлесточных соединений,
карманов, щелей, глухих отверстий, труднодоступных полостей,
затрудняющих проведение очистки и являющихся сборниками
загрязнений.
К числу организационных мероприятий относятся:
организация выполнения сборочных, монтажных и испыта-
тельных работ в специальных чистых помещениях;
обеспечение требуемой личной гигиены работников чистых
цехов и{1и участков;
разработка и внедрение мероприятий по обеспечению чисто-
ты оборудования и оснастки;
обеспечение сохранения чистоты деталей и сборочных единиц
при хранении и транспортировке.
Технологическими мероприятиями, направленными на обес-
печение высокой чистоты КА, являются специальные операции,
включаемые в технологический процесс сборки отсеков: конт-
роль чистоты поступающих деталей, промывка, протирка, про-
дувка, сушка, обезжиривание, прокачка систем.
13.2. ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ
В зависимости от 'допустимой степени запыленности
различают четыре класса чистоты производственных помещений
(табл. 13.1).
Контроль запыленности воздушной среды производственных
помещений проводится по общей величине загрязнений и по ве-
личице частиц загрязнений. Определение общей величины за-
Таблица 13.1
Допустимые загрязнения чистых производственных помещений
Класс чистоты производст- венных помещений	Число частиц в 1 л воз- духа при размере частиц 0,5 мкм и выше, не более	Масса загрязнений в 1 м1 воздуха, мг,. не более
1	3 500	0,02
2	10 000	0,05
3	35 000	0,2
4	100 000	0,5
241
грязненности проводят индукционным методом. Этот метод ос-
нован на зарядке частиц и последующим измерении тока заря-
женных частиц.
Измерение запыленности воздуха методом счета частиц по
интенсивности рассеивания света следует производить прибора-
ми типа ПКЗВ. Запыленность воздуха, определяемая данным
методом, характеризуется числом частиц размером от 0,5 мкм
и выше, находящихся в 1 л воздуха, проходящего через прибор.
Запыленность воздушной среды в каждом месте помещения
определяется по среднеарифметическому результату трех изме-
рений.
В производственных помещениях 1 и 2 классов чистоты вы-
полняются технологические операции по сборке агрегатов, окон-
чательной промывке деталей и сборочных единиц и контролю
чистоты изделий и сред.
В производственных помещениях 3 и 4 классов проводятся
испытания ответственных сборочных единиц изделий, их кон-
сервация и хранение.
К производственным помещениям предъявляются следующие
требования:
стены и потолки не должны иметь трещин и выступов;
окраска стен, полов и других конструкционных элементов
внутри помещений должна быть выполнена влагостойкими, пы-
леотталкивающими, исключающими осыпание и выкрашивание
материалами, позволяющими производить механизированную
влажную уборку;
промышленная проводка должна быть заделана заподлицо
со стенами, полами, потолками в специальных каналах, кон-
струкция которых должна предусматривать возможность их
очистки от загрязнений и посторонних предметов;
средства освещения должны быть выполнены заподлицо со
стенами и потолками с обеспечением свободного доступа к их
обслуживанию;
полы (бетонные или из мраморной крошки) должны быть
покрыты специальными пылеотталкивающими и стойкими к
истиранию материалами.
Состояние покрытий полов и стен, запылённость строитель-
ных конструкций и вспомогательного оборудования следует си-
стематически контролировать и при необходимости проводить
профилактический ремонт. Все данные по осмотру, профилак-
тическому и капитальному ремонту должны фиксироваться в
журнале. Должны быть предусмотрены тамбуры или площадки
для размещения и предварительной очистки транспортных
средств и грузов перед въездом в помещение.
Помещения для переодевания и хранения личной и техноло-
гической одежды должны быть разделены и не должны нахо-
диться в пределах производственной площади.
242
Загромождение помещений не используемыми в данное вре-
мя оборудованием, тарой, оснасткой и другими предметами не
допускается.
В помещении должны поддерживаться микроклиматические
условия в соответствии с требованиями конструкторской доку-
ментации.
Для поддержания заданных требований необходимо обеспе-
чить:
герметизацию помещения и избыточное давление в нем до
Ризб-—20 ... 30 Па;
очистку подаваемого в помещение воздуха через приточную
вентиляцию;
регулярную уборку помещения;
контроль чистоты воздушной среды в соответствии с требо-
ваниями КД.
Для обеспечения и поддержания требуемой чистоты атмосфе-
ры производственного помещения необходимо проводить сле-
дующие виды уборок:
ежедневные малые уборки до начала первой смены и в обе-
денный перерыв каждой смены, включающие влажную протир-
ку пола помещения и зоны у входа в помещение;
уборку рабочих мест (столов, верстаков с протиркой обору-
дования) не реже одного раза в смену. Уборка отходов произ-
водства с рабочих мест должна производиться систематически
в течение смены по мере их накопления;
влажную протирку стен на высоту 2 м, дверей, ворот, оснаст-
ки, оборудования не реже одного раза в неделю;
влажную протирку стён, дверей, ворот на всю высоту кор-
пуса (при выдерживании требований по чистоте атмосферы по-
мещения) один раз в квартал;
очистку подкрановых путей один раз в полугодие. Очистка
должна проводиться одновременно с проведением санитарного
дня в цехе;
генеральные уборки один раз в шесть месяцев между весен-
не-летним и осенне-зимним периодами года. Генеральная убор-
ка включает в себя влажную протирку осветительных приборов,
потолочных перекрытий, обработку пылеулавливающей установ-
кой мостовых кранов и подкрановых путей, кран-блок е после-
дующей их влажной протиркой, очистку пылесосами шин, шка-
фов, углублений в стенах, мытье окон и полов, влажную про-
тирку на всю высоту стен, дверей и ворот.
На время уборки помещения изделия должны быть надежно
защищены от оседания на них пыли и влаги. Для проведения
влажной уборки следует применять ткани с подшитыми краями,
специальные салфетки, пенополиуретановые губки.
Перед выполнением технологических операций (переходов)
исполнитель должен тщательно вымыть руки с мылом. Нс допу-
243
скается использовать мыло, вызывающее шелушение рук, а так-
же использовать косметические средства, лаки для ногтей и во-
лос, пудру. В помещениях и полостях с особыми требованиями
к чистоте исполнители должны быть без усов и бороды, не иметь
при себе бижутерии и часов. Не допускается для записей ис-
пользовать карандаши, блокноты и другие материалы, способ-
ствующие образованию пыли.
При работах в помещениях с повышенными требованиями к
чистоте персонал должен быть обеспечен комплектом техноло-
гической одежды.
В комплект технологической одежды работающих с откры-
тыми полостями изделия должны входить следующие предметы:
комбинезон или куртка с брюками из материала ACT-100
или хлопко-лавсановой ткани. Застежка вместо пуговиц дол-
жна быть из текстильной ленты;
шапочка или косынка из того же материала;
перчатки шитые из полотна;
тапочки из кожи или кожзаменителя.
Для рабочих, не проводящих работы с открытыми полостя-
ми изделия, рекомендуется тот же комплект, но без перчаток.
Материал костюма — плащевая саржа.
Для инженерно-технического персонала, находящегося в по-
мещении, но не участвующего в производственном процессе, и
для посетителей рекомендуется следующий комплект:
халат из плащевой саржи;
шапочка или косынка;
тапочки из кожи или кожзаменителя.
Все, входящие в чистое помещение, обязаны надеть техно-
логическую одежду, предварительно проверив ее исправность,
чистоту и комплектность.
Категорически запрещается переход исполнителей из чистых
помещений в общие производственные помещения без переоде-
вания технологической одежды.
Весь комплект технологической одежды должен быть закреп-
лен за каждым исполнителем и иметь личный номер.
Смена технологической одежды должна производиться не
реже одного раза в неделю и дополнительно в случае прежде-
временного загрязнения. Смену одежды для работы с открыты-
ми полостями следует проводить через каждые 3 дня.
Контроль чистоты технологической одежды для работающих
с открытыми полостями должны проводить работники ОТК.
Одежда не должна иметь видимых невооруженным глазом пя-
тен и загрязнений, порванных волокон ткани.
Оборудование и оснастка должны легко подвергаться очист-
ке и не являться источниками загрязнений. Окраска должна
производиться высококачественными масляными красками или
нитроэмалями, стойкими к шелушению, позволяющими произ-
244
водить влажную протирку. Подвижные части оборудования и
оснастка после изготовления должны пройти предварительную
приработку с последующей очисткой и в процессе эксплуатации
не должны выделять загрязнения и смазку. После изготовления,
а также перед подачей с мест хранения в чистое помещение
оборудование и оснастка должны быть тщательно очищены пы-
лесосом и салфетками. Оборудование и оснастка, применяемые
внутри изделия, должны пройти дополнительную очистку непо-
средственно перед установкой в изделие.
Съемные коммуникации (шланги, трубопроводы, арматура),
подающие воздух или газовую смесь в изделие, перед каждым
присоединением должны продуваться очищенным сжатым воз-
духом. После проведения работ коммуникации, технологические
шланги и трубопроводы должны быть закрыты заглушками.
Рабочие столы, верстаки, тара для хранения и перевозки
должны быть изготовлены из металла. Столы не должны иметь
выдвижных ящиков, тумбочек. Конструкция инструмента дол-
жна исключать загрязнение и механические повреждения дета-
лей при его эксплуатации. Материалы покрытия должны быть
стойкими к коррозии, выкрашиванию, отслаиванию и осыпанию,
механическим воздействиям (истиранию) и не вызывать искро-
образования. Металлические поверхности должны быть хроми-
рованы, никелированы или полированы. Инструмент для рабо-
ты в полостях изделий должен иметь специальные устройства,
исключающие его утерю и позволяющие его обнаружить и из-
влечь. Сборочно-монтажный инструмент должен быть размаг-
ничен. Перед работой в полостях изделий инструмент должен
быть обезжирен.
Вся документация, применяемая при проведении работ с от-
крытыми внутренними полостями изделия, должна быть выпол-
нена на безворсовой бумаге (диазокальке, бумаге марки Д
и др.) или упакована в полиэтиленовые закрытые (сварные)
пакеты.
При несоответствии помещений установленным требованиям
и нормам чистоты при работе внутри крупногабаритных агре-
гатов должны применяться пристыкованные к ним шлюз-каме-
ры. Чистовая шлюз-камера должна иметь:
шлюз-тамбур с отдельной системой приточно-вытяжной вен-
тиляции, предназначенный для смены личной одежды исполни-
телей;
камеру с отдельной системой приточно-вытяжной вентиля-
ции, предназначенной для проведения сборочно-монтажных ра-
бот на отдельных сборочных единицах, подготавливаемых для
установки в агрегат и для перехода исполнителей внутрь агре-
гата;
герметичные двери и люки, исключающие проникновение за-
грязнений.
245
13.3. ОЧИСТКА ЕМКОСТЕЙ
Поступающие на сборку детали и собранные емкости
очищают промывкой в моющих растворах.
При изготовлении ЛА применяются органические раствори-
тели, водные растворы щелочей и поверхностно-активных ве-
ществ, а также водные растворы кислот и эмульсионные са-
ставы.
Органические растворители обладают рядом технологических
достоинств, таких как высокая моющая способность и возмож-
ность их применения для очистки деталей сложной формы, сла-
бое коррозионное воздействие на очищаемый металл, возмож-
ность регенерации и т. д. Однако большинство органических
растворителей токсично, пожаро- и взрывоопасно, что ограничи-
вает их применение.
Наибольшее применение в качестве растворителей нашли
хлорпроизводные углеводороды, обладающие по сравнению с
соответствующими углеводородами наибольшей растворяющей
способностью, а также пониженной способностью к воспламе-
нению. К классу углеводородов относятся хладоны. Для про-
мывки трубопроводов на этапе окончательной сборки изделий
наиболее часто употребляются хладон-113 (трифтортрихлор-
этан) и хладон-1432. Хладон-113 представляет собой бесцветную
жидкость, кипящую при температуре 47,5 °C и затвердевающую
при —36,4 °C. Хладон обладает высокой растворяющей способ-
ностью, негорюч, инертен, обладает высокой стабильностью, лег-
ко поддается регенерации. Применение хладона экономически
целесообразно благодаря легкости регенерации и высокой ста-
бильности.
С целью повышения растворяющей способности хладонов
для удаления некоторых загрязнений (например, паяльных флю-
сов, смол, лаков и т. п.) используют их азеотропные смеси со
спиртами, кетонами, альдегидами и другими органическими ра-
створителями.
Азеотропные смеси являются постояннокипящими, т. е. они
не разлагаются на фракции при кипении и сохраняют одинако-
вый состав жидкой и паровой фаз в процессе всего цикла
очистки.
Кроме азеотропов в последние годы довольно широко ис-
пользуются эмульсии на основе хладонов. Они имеют в своем
составе хладон, воду и поверхностно-активное вещество. Коли-
чественное содержание компонентов эмульсий различно и ко-
леблется в пределах от 0 до 33 % каждого. Эмульсии на основе
хладонов являются двухфазными системами, и каждая фаза
выполняет свои задачи. Органическая фаза эмульсии — хладон
растворяет, в основном, органические загрязнения. Неорганиче-
ская фаза — вода смывает, в основном, неорганические загряз-
246
нения на деталях. Поверхностно-активное вещество (ПАВ), как
правило, выполняет следующие задачи:
снижает поверхностные, контактные и адгезионные натяже-
ния, придавая тем самым моющему составу свойства ослаблять
пленку жиров на деталях;
отрывает масла от поверхности деталей;
разрушает и диспергирует твердые загрязнения;
препятствует обратному осаждению загрязнений на деталь.
Эмульсии целесообразно применять при температурах +35 °C
для удаления трудноудаляемых загрязнений (различных паст и
смазок).
Для обезжиривания трубопроводов часто используются ра-
створители на нефтяной основе. Они обладают невысокой то-
ксичностью и относительно низкой стоимостью. Типичным ра-
створителем этого типа является бензин. Наиболее широко при-
меняется авиационный бензин Б-70, «Галоша», уайт-спирит. Бен-
зин Б-70 обладает хорошей растворяющей способностью и удов-
летворительной летучестью, но в то же время повышенной ги-
гроскопичностью, что может вызывать набухание резиновых де-
талей. Бензин «Галоша» применяют двух марок: БР-1 и БР-2.
Бензин БР-2 производится из сернистых нефтей. Бензин, БР-1
менее токсичен по сравнению с бензинами других марок. Уайт-
спирит является нефтяной фракцией, получаемой при 160...
200 °C. По сравнению с бензинами Б-70, БР-1 он менее летуч
и огнеопасен.
Моющая способность составов может быть повышена за счет
интенсивного механического воздействия струи состава на за-
грязненную поверхность.
Очистка деталей. Детали, входящие в состав баков (оболоч-
ки, диафрагмы, профили), перед сборкой, а также в процессе
сборки (межоперационная обработка) очищают и обезжирива-
ют в ультразвуковых ваннах с органическими растворителями
типа УОФ, УЗВФ или водными моющими растворами типа УЗВ.
Технические характеристики установок приведены в табл. 13.2.
Процесс очистки выполняют следующим образом. Сначала
деталь помещается в кассете на дно ванны в растворитель. Ра-
створитель слегка кипит или его температура близка к точке
кипения. При этом большинство загрязнений растворяется и
уносится с детали. Затем деталь охлаждается и ополаскивается
в ультразвуковой ванне при температуре 18... 20 °C. После это-
го деталь помещается в пары чистого растворителя над кипя-
щим растворителем в установке. Пары конденсируются на дета-
ли, пока она не нагреется до температуры кипения раствора, и
стекают, унося с собой остатки загрязненного растворителя. Как
только деталь нагреется до температуры кипения растворителя,
начинается ее сушка. Из установок по окончании процесса очист-
ки детали выходят чистые и сухие.
247
кэ
00
Технические характеристики установок для очистки
Таблица 13.2
Параметры	УОФ-1	УОФ-2	УЗВФ-1	УЗВФ-2	УЭВФ-З
Максимальные разме- ры деталей, мм	700X700X700	300X300X300	300X300	140X140	200X200
Производительность	50	100	100	120	150
(по максимальным раз- мерам деталей), шт./ч					
Потребляемая мощ- ность, кВт	18,0	11,0	н.о	0,8	3,7
Объем рабочего раст-	800... 1000	120... 150	125... 175	6,0	30,0
вора, л					
Тип ультразвукового	ПМС-38А	ПМС-6-22	ПМС-6-22	Пьезокерамиче-	Пьезокерамиче-
излучателя				ский	ский
Число излучателей	3	2	1	7	7
Амплитуда колебаний излучателей, мкм	6... 7	2...3	2...3	6... 7	6... 7
Потребляемая мощ- ность излучателя, кВт	4,0	2,5	2,5	0,2	0,2
Рабочая частота пре- образователя, кГц	18	22	22	20	20
Габаритные размеры,	3400X1600X2950	1710X780X1280	1845X902X1005	606X400X565	1150X676X985
ММ					
Масса, кг	1200	400	635	63	377
Рис. 13.1. Схема струй-
ной очистки емкостей:
1 — емкость; 2 — моечная
головка; 3 — стенд; 4 —
моечное устройство; 5 — ме-
ханизм перемещения моеч-
ной головки; 6 — фильтр;
7 — вентиль; 8 — емкость
для хранения обессоленной
воды; 9 — насос; 10 — ем-
кость для хранения водно-
моющего раствора
Технологический процесс очистки и обезжиривания деталей
водно-щелочными растворами состоит из следующих операций.
1.	Очистка и обезжиривание деталей водно-щелочными ра-
створами при температуре 40 ...60 °C в течение 10 мин.
2.	Промывка деталей теплой (30... 40 °C) проточной водой в
течение 1 ... 2 мин.
3.	Промывка холодной (15 ...20 °C) проточной водой в тече-
ние 1 ... 2 мин.
Очистка собранных баков. Для промывки баков нашли при-
менение струйный метод, очистка конденсатом паров раствори-
телей, метод ополаскивания и метод дождевания.
Струйный метод. Промывка незатопленными струями
моющей жидкости является наиболее эффективным методом
промывки внутренних полостей цилиндрических и шаровых ем-
костей.
Процесс промывки осуществляют на специальных стендах
при помощи моечной головки с двумя вращающимися в проти-
воположных направлениях форсунками (рис. 13.1). На этих фор-
сунках под различными углами к оси расположены сопла. Часть
сопел сориентирована так, чтобы сила струи обеспечивала вра-
щение форсунок.
Производительность процесса струйной очистки зависит как
от прочностных свойств и объема загрязнений, так и от силы
удара струи по загрязненной поверхности. Основным условием
очистки поверхности (разрушение загрязнений и удаление их
249
с поверхности) является превышение удельных динамических
давлений над прочностными свойствами загрязнений.
Оторванные от поверхности частицы загрязнений подхваты-
ваются потоками жидкости и выносятся из очищаемой емкости
к фильтрующим устройствам стенда.
Очистка конденсатом паров растворителей.
При невозможности проведения струйной промывки емкостей
(отсутствие внутри емкости свободных вертикальных зон для
перемещения моечной головки, наличие зон затенения и т. д.)
осуществляют их очистку сконденсированными парами раство-
рителей (хладона-113 или его азеотропными смесями). Перед
промывкой внутренние поверхности емкости очищают от круп-
ных (более 200 мкм) частиц загрязнений пылесосом.
Емкость устанавливается в специальный стенд. После под-
ключения к емкости арматуры (трубопроводов подачи пара хла-
дона, сжатого воздуха, слива сконденсированного хладона
и т. д.) и проверки камеры стенда на герметичность проводят
нагрев емкости до температуры 40... 50 °C. После нагрева ем-
кость заполняют паром хладона. При непрерывной подаче пара
хладона внутрь емкости включают наружный облив стенок ем-
кости охлажденным растворителем (водой). Пар хладона кон-
денсируется на охлажденных внутренних поверхностях емкости.
Конденсат, стекая вниз, удаляет загрязнения через сливное от-
верстие емкости.
После завершения процесса очистки емкость и камера стен-
да продуваются сжатым очищенным воздухом до концентрации
паров хладона, не превышающей предельно допустимую
(5000 мг/м3). После продувки смесь воздуха с паром хладона
направляется в холодильные машины для конденсации паров
хладона.
Парами хладона-113 можно очищать емкость различных
размеров и конфигураций, обеспечивая равномерную очистку от
загрязнений всех поверхностей.
Очистка методом ополаскивания. Емкость уста-
навливается в камере на специальное устройство, обеспечиваю-
щее вращение или поворот. Этим достигается равномерность
очистки всей поверхности емкости.
Для проведения процесса очистки методом ополаскивания
емкость устанавливается на специальном стенде-кантователе,
заполняется необходимым количеством моющего раствора (за-
висит от вида кантования и устанавливается технологически).
При кантовании емкостей периодически меняется направление
вращения.
В зависимости от размеров и форм емкостей различают два
типа кантования:
вокруг горизонтальной оси (для емкостей цилиндрической
формы, рис. 13.2);
250
в двух или нескольких плоскостях (для шаровых емкостей
небольшого размера).
Очистка методом дождевания (рис. 13.3). Этот
метод является разновидностью метода струйной очистки. При-
меняется для очистки наружных поверхностей емкостей. При
использовании в качестве моющей жидкости фреона работа
проводится в герметичной камере 3 с поворотным устройством 6.
Форсунки 1 установлены на сводах камеры 3. В баке 8 герме-
тично закрывают все люки и фланцы. Затем бак устанавлива-
ют на платформу-кантователь 7, перемещают в камеру, герме-
тично закрывают загрузочную дверь камеры и включают струй-
ное устройство и механизм поворота 6. После окончания про-
цесса продувают бак и камеру сжатым воздухом для удаления
паров растворителя. Отработанный фреон через сливное отвер-
стие в полу камеры поступает в сливную емкость, а оттуда пе-
рекачивается в регенерационную установку.
Контроль очистки емкостей. Чистота внутренних полостей
изделий регламентирована ГОСТ 17216—71. Непосредственное
определение ее в настоящее время затруднительно, поэтому уро-
вень чистоты полостей агрегатов и систем определяют косвен-
ным путем — по чистоте промывочной жидкости, вытекающей из
промываемого агрегата.
Тот же ГОСТ 17216—71 устанавливает 19 классов чистоты
жидкостей. Класс определяется количеством частиц загрязнения
и волокон, содержащихся в объеме 100 см3. Так, например,
4 класс чистоты, которого добиваются при промывке изделий
на этапе окончательной сборки, предполагает присутствие в
100 см3 не более трех частиц от 50 до 100 мкм, 100... 200 частиц
меньших размеров, отсутствйе волокон.
Методика подсчета количества загрязняющих частиц в жид-
кости изложена в разд. 13.4.
Контроль качества обезжиривания может осуществляться
Рис. 13.2. Схема очистки емкости
ополаскиванием:
/ _ стенд-кантователь: 2 — моющая жид-
кость: 3 — поворотное устройство; 4 —
емкость
Рис. 13.3. Схема очистки наружной
поверхности бака дождеванием:
/ — форсунки: 2 —струн моющего раст-
вора; 3 — герметичная камера; 4 — эле-
ктродвигатель; 5 — редуктор; б — пово-
ротное устройство; 7 — платформа; 8 —
очищаемая емкость
251
методами: люминесцентным, нефелометрическим, весовым мето-
дами и методом инфракрасной спектрометрии.
Класс чистоты внутренних полостей задается разработчиком
изделия и указывается в КД. Класс чистоты технологической
жидкости назначается технологом, исходя из указаний КД.
В частности, для обеспечения чистоты внутренних полостей ба-
ков 5... 7 классов по ГОСТ 17216—71 необходимо применение
моющих жидкостей не хуже 3 класса чистоты.
Для достижения требуемой чистоты моющих жидкостей при-
меняются фильтры тонкой очистки. К числу наиболее совершен-
ных фильтров относятся фильтры из бумаги АФБ-5 и пористой
коррозионно-стойкой стали ФНС-5. Фильтроэлементы из стали
ФНС-5 обеспечивают тонкость фильтрования 5 мкм.
В настоящее время создано и применяется значительное чис-
ло моделей центрифуг для тонкой очистки жидкостей. Центри-
фуги удаляют из жидкости за один проход практически все ча-
стицы крупнее 2 мкм, обеспечивая чистоту обработанной жид-
кости 1 ... 3 классов.
Для обеспечения высокой чистоты емкостей газы, подавае-
мые во внутренние полости при сушке и испытаниях, нормиру-
ются по содержанию воды, масла и технических примесей.
В табл. 13.3 представлены допустимые нормы примесей для га-
зов I и II категорий. В цехах окончательной сборки использу-
ют газы I категории.
Допустимые нормы примесей газов
Таблица 13.3
Вид примеси	Контролируемый показатель чистоты	Допустимые нормы	
		I категория	11 категория
Вода	Точка росы, °C, не выше: при давлении 0,1 МПа при давлении 5 МПа	—55 —22	—55 —22
Масло	Содержание в виде паров, аэрозоли, жидкости, мг/м3, не более	3	5
Механические примеси	Содержание, мг/м3, не бо- лее	0,1	0,4
	Максимальный размер час- тиц, мкм, не более	20	40
252
Люминесцентный метод основан на способности
минеральных масел флуоресцировать под действием ультра-
фиолетового цзлучения. Интенсивность флуоресценции зависит
от концентрацйи масел и измеряется приборами типа электрон-
ного флуорометра, фотометра и др. Пороговая чувствительность
люминесцентного метода зависит от сорта масла, свойств ра-
створителя, чувствительности прибора и составляет 1 ... 5 мг/л.
Метод инфракрасной спектрометрии основан
на способности масел к избирательному поглощению излучения
в инфракрасной области, при этом максимум поглощения отно-
сится к полосам 2835 см-1 и 2921 см-1. Чувствительность мето-
да составляет около 1 мг/л. г
Нефелометрический метод основан на образова-
нии эмульсии при добавлении воды к раствору масла в смеси
эфира с уксусной кислотой. Степень помутнения смеси опреде-
ляется сравнением с эталонными растворами искусственной не-
фелометрической шкалы. Чувствительность метода — 0,1 мг/л.
Весовой метод рекомендуют применять при содержа-
нии масла в растворителе не менее 50 мг/л. Этот метод основан
на выпаривании проб растворителя и взвешивании образовав-
шегося остатка.
13.4. ОЧИСТКА ТРУБОПРОВОДОВ
И ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
Очистку внутренних поверхностей трубопроводов и
трубопроводных систем осуществляют главным образом мето-
дом прокачки моющего средства. Прокачка производится под
давлением не менее 0,2 МПа. Средняя скорость моющей жид-
кости, необходимая для эффективной и качественной очистки,
должна поддерживаться в пределах 25—30 м/с. Обеспечить та-
кой режим для трубопроводов большого диаметра затруднитель-
но из-за отсутствия насосов большой производительности. Вме-
сто этого интенсифицируют процесс промывки за счет создания
в потоке моющей жидкости нестационарного режима течения.
При таком режиме частицы загрязнений испытывают со сторо-
ны жидкости импульсное, переменное по величине и направле-
нию силовое воздействие. Вследствие перераспределения ско-
ростей по сечению потока происходит уменьшение или разру-
шение пограничного слоя, повышается интенсивность отрыва за-
грязнений.
Нестационарный режим течения жидкости в трубопроводах
и системах трубопроводов может быть создан при использова-
нии для очистки методов промывки двухфазным (газожидкост-
ным) потоком, пульсирующим, гидравлического удара и гидро-
динамической кавитации.
253
Рис. 13.4. Схема установки для промывки трубопроводов хладоном-113:
/ — выход продувочного воздуха; 2 — отбор проб; 3 — слив хладона после проливки
трубопроводов из коллектора;- 4 — подача хладона на коллектор; 5 — подача хладона
на изделие; б — подача чистого воздуха для продувки от пневмопульта; 7 — отвод
воздуха на обдув деталей; 8 — слив хладона после промывки деталей
Сущность метода газожидкостной промывки заключается во
введении в поток моющей жидкости сжатого газа (сверх пре-
дела растворимости).
Подача газа осуществляется через тройник в непрерывном
или импульсном режиме при некотором избыточном давлении
по отношению к давлению жидкости.
При непрерывной подаче газа в потоке жидкости образуют-
ся отдельные газовые пузырьки, внедряющиеся в пограничный
слой жидкости и вызывающие его разрушение.
На рис. 13.4 представлена схема установки для промывки
трубопроводов хладоном-113.
Установка имеет системы приема и подачи чистого хладона;
приема и подачи хладона на промывку; продувки воздухом. От-
бор проб для определения качества обезжиривания производит-
ся через вентиль В20. При неудовлетворительных результатах
проверяется загрязнение хладона в емкостях Е2, Е3 через вен-
тили В21, В23. В случае необходимости хладон отправляют на
регенерацию. Наличие посторонних частиц определяется по
фильтру ФЗ.
Промывку пульсирующим потоком осуществляют с наложе-
нием на стационарный поток жидкости периодических низко-
частотных колебаний, направленных вдоль оси промываемого
трубопровода.
254
В качестве источника колебаний наиболее широко использу-
ются два типа генераторов колебаний: поршневые пульсаторы,
генерирующие колебания за счет перемещения поршня, и пуль-
саторы — прерыватели потока, периодически изменяющие сече-
ние канала.
Генераторы колебаний устанавливаются в непосредственной
близости у одного из концевых сечений трубопровода. Приме-
нение генераторов колебаний для технологической промывки
трубопроводов позволяет в 3 ... 5 раз сократить время промывки
и повысить чистоту очистки до 1 ... 2 класса по ГОСТ 17216—71.
В настоящее время исследована возможность промывки тру-
бопроводов с применением гидравлического удара. В качестве
устройства для создания гидроудара применен двухходовой
распределительный кран с электромагнитным управлением
(рис. 13.5). При использовании гидроудара отрыв частиц за-
грязнений с очищаемых поверхностей происходит в результате
повышения давления жидкости при мгновенном перекрывании
трубопровода. Применение процесса промывки с использовани-
ем гидравлического удара наиболее рационально для коротких
трубопроводов при условии /п>туд=2 L/a, где t„ — время пе-
рекрывания трубопровода; туд — фаза удара; L — длина очи-
щаемого трубопровода; а — скорость распространения ударной
волны.
Производительность промывки трубопроводов с использова-
нием гидравлического удара повышается в 30 ... 40 раз, время
промывки сокращается в 10 ... 15 раз.
Метод промывки с использованием гидродинамической кави-
тации основан на создании в зоне очистки принудительной ка-
витации, вызванной протеканием моющей жидкости в местном
сужении потока. Для обработки труб в них помещают стержень
волнистого сечения. Максимальные сечения стержня образуют
минимальные проходные сечения в трубе, а минимальные сече-
ния стержня — максимальные проходные сечения.
При прохождении жидкости через трубопровод расход ее
постоянен и в местах минимальных сечений давление может
упасть до величины ниже давления насыщенных паров жидко-
сти при данной температуре, т. е. образуется режим кавитации.
Кавитационные пузырьки сносятся по течению и в местах с боль-
шим давлением подвергаются сжатию и захлопываются, что при-
Рис. 13.5. Схема промывки трубопровода
с созданием в потоке моющей жидкости
гидравлического удара:
1 — емкость с моющей жидкостью; 2 — рас-
пределитель с электромагнитным управлением;
3 — очищаемый трубопровод; 4 — насос
255
водит к появлению локальных микрогидроударов, способствую-
щих повышению интенсивности очистки. Этот метод очистки
можно использовать для трубопроводов небольших размеров при
условии применения таких режимов, которые не вызывали бы
кавитационной эрозии очищаемых поверхностей.
Для трубопроводов с наличием различных элементов во внут-
ренних полостях, например фильтроэлементов, применяют
ультразвуковую промывку. При проведении прокачки одновре-
менно воздействуют ультразвуком на внешнюю поверхность тру-
бопровода.
13.5. ОЧИСТКА И КОНТРОЛЬ
ЧИСТОТЫ моющих жидкостей
Для очистки моющих и рабочих жидкостей широкое
применение нашли фильтры механического типа и очистители,
основанные на использовании силовых полей.
Фильтры, имеющие металлические сетки, обеспечивают тон-
кость фильтрации 40... 250 мкм (сетки квадратного сечения) и
16...25 мкм (сетки саржевого плетения). Для повышения меха-
нической прочности и увеличения тонкости очистки металличе-
ские сетки, выполненные из тонкой коррозионно-стойкой прово-
локи, подвергаются спеканию в несколько слоев. Подобные
фильтрующие элементы обеспечивают тонкость фильтрации
1,5 ... 3 мкм.
К наиболее совершенным отечественным фильтрам тонкой
очистки относятся фильтры из пористой коррозионно-стойкой
стали ФНС-2, ФНС-5 (тонкость фильтрования 5 мкм).
Очистители жидкости, основанные на использовании силовых
полей, прежде всего центробежного, стали применяться в связи
с высокой стоимостью хороших фильтров (1 м2 сетки из пори-
стой коррозионно-стойкой стали стоит 1200 руб.) и малой их гря-
зеемкостью. Центрифуги удаляют из жидкости за 1 проход прак-
тически все частицы крупнее 2 мкм, обеспечивая чистоту обра-
ботанной жидкости не ниже 1 ...3 классов по ГОСТ 17216—71.
В качестве электростатических средств используются стенд
электроочистки жидкостей типа СЭЖ-901 с производительностью
36 л/мин и устройство для очистки жидкости в электрическом
поле типа ЭОТ-ЮО с производительностью до 100 л/мин.
Наиболее простым способом контроля чистоты жидкости яв-
ляется визуальный. При его выполнении рассматривается оса-
док из частиц загрязнений, выделенных из моющей жидкости
с помощью шелковых, капроновых, бумажных и других фильт-
ровальных материалов. Применяемые для этой цели фильтры
называются контрольными. Моющая жидкость сливается из аг-
регата через контрольный фильтр. По частицам загрязнений,
обнаруживаемых на фильтроэлементах, судят о чистоте жидко-
256
сти системы. Недостатком визуального способа является срав-
нительно низкая точность.
Способы количественного контроля чистоты жидкостей де-
лятся на дифференциальные и интегральные. В дифференциаль-
ных способах, называемых также способами гранулометриче-
ского анализа, принимается во внимание каждая частица, по-
этому в результате контроля получается распределение частиц
по размерам. В интегральных способах анализируется совокуп-
ность частиц, а в результате контроля получаются лишь сред-
ние показатели, характеризующие загрязненность в целом.
Наиболее перспективными являются гранулометрические
способы контроля, основанные на подсчете частиц. Широкое рас-
пространение получил способ гранулометрического контроля с
использованием микроскопа. Для контроля берется проба конт-
ролируемой жидкости, фильтруется через мембранный фильтр
тонкой структуры и анализируется осадок. Или берется проба
жидкости объемом 100 см3 и определяются число и размер ча-
стиц, осевших на дно лабораторного стакана (анализ осадка
на дне стакана).
Способы микроскопического анализа, заключающиеся в под-
счете частиц, осажденных на мембранный фильтр или предмет-
ное стекло, получили широкое распространение в производствен-
ной практике. Микроскопы могут быть оснащены специальными
устройствами для микрофотографирования осадка. Недостатка-
ми способов микроскопического анализа являются низкая про-
изводительность труда, дискретность получения анализов и сни-
жение точности анализа из-за субъективных особенностей опе-
раторов (разница в результатах анализа разными операторами
может достигать 50 ... 75 %).
Для осуществления микроскопического анализа необходимо
также создание на предприятиях специальных лабораторий
контроля чистоты, представляющих собой обеспыленные поме-
щения с постоянным микроклиматом, оборудованные прибора-
ми контроля и необходимым оснащением для подготовки и об-
работки проб.
Прибор автоматического контроля чистоты жидкости
ПКЖ-902 предназначен для измерения размеров и определения
количества инородных частиц в маслах, топливах и моющих
жидкостях. Измерение размеров частиц производится с помощью
фотоэлектронного датчика путем отнесения их к одному из пяти
размерных диапазонов 5 ... 10, 10 ... 25, 25 ... 50, 50 ... 100, свыше
100 мкм.
Прибор ПКЖ-902 позволяет быстро, точно и объективно про-
изводить автоматический гранулометрический анализ чистоты
рабочей жидкости как в непрерывном потоке в процессе рабо-
ты стендов (рис. 13.6, а), так и в контрольных пробах при экс-
пресс-анализе в лабораторных условиях (рис. 13.6, б). Прибор
9—569	257
Рис. 13.6. Схемы подсоединения прибора ПКЖ-902:
а — к работающей гидросистеме; б — при анализе отдельных проб жидкости; 1 — конт-
ролируемая система; 2 — гидроблок прибора; 3 — слив; 4— контролируемая проба; 5 —
воронка; 6 — подача чистого воздуха
выполнен переносным, легко встраивается в гидросистемы и по-
зволяет контролировать работу оборудования в различных по-
мещениях или стационарно подсоединяться к контролируемой
гидросистеме. При подсоединении к системам прибор ПКЖ-902
за 4 с дает информацию о чистоте жидкости в объеме 0,1 л.
Контроль чистоты жидкости непосредственно из потока исклю-
чает необходимость оборудования особо чистых помещений для
выполнения анализов.
Контрольные вопросы
1.	Почему необходимо обеспечивать высокую чистоту КА?
2.	Перечислите конструкторские мероприятия по обеспечению высокой
чистоты КА.
3.	Перечислите организационные и технологические мероприятия по обе-
спечению высокой чистоты КА.
4.	Актуальна ли для КА борьба с микробными загрязнениями?
5.	Дайте сравнительную характеристику различных способов очистки
емкостей.
6.	Изложите методы контроля очистки емкостей.
7.	Приведите методы очистки трубопроводов и трубопроводных систем.
ГЛАВА 14
ОБЩАЯ СБОРКА КА
14.1.	РОЛЬ ОБЩЕЙ СБОРКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КА
Общая, или окончательная, сборка КА — завершаю-
щий и наиболее ответственный этап изготовления КА. Трудоем-
кость ее составляет до 35 % от общей трудоемкости изготовле-
ния КА. Длительность цикла доходит до 30 % от цикла сбороч-
ных работ. Большинство операций, выполняемых в цехе общей
сборки, относится к категории особо ответственных. Неправиль-
ное их выполнение приводит к невыполнению полетного зада-
ния.
В условиях мелкосерийного производства конструкторская и
технологическая документация отработаны слабо, вследствие
чего качество изготовления КА во многом определяется квали-
фикацией и опытом сборщиков.
На этапе окончательной сборки на КА устанавливают аппа-
ратуру и приборы, имеющие очень высокую стоимость. Электро-
и радиокоммуникации в целях уменьшения массы могут не
иметь защитных кожухов, что делает их уязвимыми к загрязне-
ниям, случайным ударам. Это определяет необходимость выпол-
нения сборки в чистых помещениях.
Общая сборка содержит большое число операций, после вы-
полнения которых работоспособность систем, агрегатов и меха-
низмов не может быть преверена никакими методами. Это отно-
сится к системам разделения, пиротехническим средствам выно-
са или раскрытия механизмов, установки шариковых замков
и т. п.
Выполнение сборочных операций усложняется чрезвычайной
насыщенностью КА радиоэлектронным оборудованием, состав-
ляющим до 75 ... 85 % массы сухого изделия и отличающимся
большой плотностью компоновки, многоярусным размещением
отдельных приборов и агрегатов.
Процессы общей сборки рассматриваются применительно к
беспилотным (автоматическим) КА.
9*
259
14.2.	ПОСТАВКА АГРЕГАТОВ НА СБОРКУ
И ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ
Сборочные единицы (отсеки, агрегаты, сборки) и де-
тали сборочных единиц на сборку поступают окончательно’из-
готовленными, принятыми ОТК и с сопроводительной докумен-
тацией (паспорт, формуляр, этикетка), а детали — с биркой,
удостоверяющей соответствие ее сегодняшему состоянию кон-
структорской документации и пригодность к эксплуатации. Де-
тали и сборочные единицы, имеющие оптические покрытия, дол-
жны поступать на сборку защищенными от загрязнения и по-
вреждения. Предохранение может быть выполнено в виде
протекторных пленок, специальных чехлов или упаковок в
бумагу.
Все сверловочные и механосборочные работы при передаче
на сборку должны быть выполнены в агрегатных цехах. Сбороч-
ные единицы должны быть очищены от пыли, стружки, других
посторонних предметов и иметь предохранение от повреж-
дений герметизирующих мест, стыковочных и юстируемых плос-
костей.
Детали и сборочные единицы, подвергающиеся испытаниям
в процессе изготовления, должны поступать на сборку с запи-
сями в документации о результатах испытаний в соответствии
с требованиями конструкторской документации.
Все поступающие на сборку детали, узлы, агрегаты, готовые
изделия проходят непосредственно на рабочем месте входной
контроль, который включает в себя:
а)	проверку наличия и состояния сопроводительной докумен-
тации:
комплектность;
заполнение всех разделов сопроводительной документа-
ции;
наличие необходимых росписей и печатей ОТК;
наличие допуска к эксплуатации;
достаточность гарантийного срока для эксплуатации;
заключение о положительных результатах испытаний;
сведения о массе сборочной единицы;
наличие отметок о соответствии настоящему состоянию
конструкторской документации выполненного объема ра-
бот;
сведения о консервации;
б)	внешний технический осмотр сборочных единиц и дета-
лей, при котором проверяют:
отсутствие механических повреждений (забоин, вмятин,
царапин, рисок);
комплектность в соответствии с технической документа-
цией;
260
состояние лакокрасочных покрытий, коррозионных покры-
тий, стыковочных плоскостей, стыковочных отверстий, теп-
лоизоляции;
наличие и целостность контровок и пломб;
наличие клейм приемки;
наличие маркировки;
наличие предохранения на стыковочных плоскостях, пре-
дохранения лакокрасочного покрытия. Если сборочная
единица поступает на сборку с открытой плоскостью, по
которой происходит герметизация, то эта плоскость дол-
жна быть предохранена технологическим приспособлени-
ем (кольцом, заглушкой) от забоин, царапин, рисок. Если
агрегат расстыковывается и снимаются крышки прибор-
ных отсеков, то предохранительные кольца по стыковоч-
ным поверхностям устанавливают в сборочном цехе. Час-
то на агрегаты, поступающие на сборку, наносятся при их
изготовлении специальные терморегулирующие покрытия
с определенными оптическими характеристиками. Чтобы
сохранить характеристики покрытий, в процессе сборочно-
монтажных работ на них наносят «протектор» в виде спе-
циальных пленок, снимаемых в сборочном цехе перед
центровочными работами;
наличие транспортировочных предохранительных заглу-
шек, кожухов, крышек и других защитных приспособле-
ний;
отсутствие стружки и посторонних предметов (для этой
цели рекомендуется прокручивать сборочные единицы во-
круг осей на специальных приспособлениях или вручную
с прослушиванием);
наличие осушителей и их пригодность (если это требует-
ся по конструкторской документации).
Окончательная сборка предшествует испытаниям изделия на
контрольно-испытательной станции (КИС). При этих испытани-
ях проводится контроль функционирования систем и их взаимо-
связи, поэтому необходимо обеспечить доступ практически к лю-
бому прибору, любой системе.
В связи с этим в технологии окончательной сборки выделя-
ют 'Три этапа сборки:
I этап — предварительная сборка изделия для электрических
испытаний систем механически разобранного объекта;
II этап — окончательная сборка изделия, стыковка его со-
ставных частей (блок баков, приборных отсеков, спускаемый
аппарат и др.). На этом этапе механически собранное изделие
готовят к электрическим испытаниям. После этих испытаний за-
мена приборов, расстыковка электроразъемов изделия не допу-
скаются;
261
Ill этап — заключительные сборочные работы и отправка из-
делия на место испытания.
Ниже рассматривается содержание работ, выполняемых на
этих этапах.
14.3.	ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИИ
На I этапе сборки на отсеках, блоках, панелях, рамах,
полученных из агрегатных цехов, выполняются следующие ра-
боты.
1.	Установка герморазъемов, элементов конструкции и аппа-
ратуры, имеющих герметизирующие уплотнения (рис. 14.1). При
монтаже уплотнений особое внимание уделяют состоянию поса-
дочных плоскостей и резиновых колец. На плоскостях, соприка-
сающихся с резиновыми уплотнениями, не допускается наличие
рисок, забоин, вмятин. Шероховатость поверхности должна со-
ответствовать Ra 2,5.
Резиновое кольцо и прокладка не должны иметь обломов,
разрезов, надрывов. Перед установкой кольцо и уплотняемые
Рис. 14.1. Схемы уплотнения поверхностей:
а— соединение с возвратно-поступательным движением; б — соединение с вращатель-
ным движением; в — соединение, уплотняемое по цилиндрической поверхности; г —
соединение с прямоугольной канавкой под резиновую прокладку; д — соединение с
Т-образной канавкой под резиновый шнур прямоугольного сечения (для D>150 мм):
е — соединение, уплотняемое по торцовой поверхности с угловой канавкой под рези-
новое кольцо; ж — уплотнение электроразъемов; / — цилиндр; 2 —вал; 3 — вставки из
фторопласта; 4— резиновое кольцо; 5 — резиновая прокладка; б — крышка; 7 — корпус
262
поверхности протирают тампоном, смоченным в спирте, и акку-
ратно собирают. Необходимо проверить, чтобы в процессе сбор-
ки не произошло срезания, «закусывания», выпучивания рези-
нового кольца.
Контроль обжатия уплотнения производится косвенно, конт-
ролем соприкосновения плоскостей корпуса и крышки. На по-
верхности подвижных герметизирующих уплотнений и резиновых
колец тонким слоем тампонами наносят специальные смазочные
материалы. Для каждого соединения марку смазочного матери-
ала оговаривают в конструкторской документации. При сочле-
нении подвижных элементов герметизации нужно внима-
тельно следить за усилием сборки и не допускать среза
прокладок.
2.	Контроль герметичности уплотнений (производится в два
этапа: сначала методом щупа, обдува или вакуумного присоска
в зависимости от указания в КД и затем в вакуумной камере
с определением суммарной негерметичности методом натека-
ния) .
3.	Монтаж агрегатов ПГС (двигательных установок, систем
обеспечения теплового режима). Устанавливают агрегаты (кла-
паны, редукторы, датчики, кронштейны) и крепят их с помощью
винтов, болтов, гаек, шпилек по посадочным плоскостям и от-
верстиям, выполненным в агрегатных цехах по согласованным
кондукторам. Выполнение сверловочно-подгоночных работ при
этом, как правило, не допускается. Все места стыковки с трубо-
проводами должны быть надежно закрыты технологическими
заглушками. В случае необходимости проводят подгонку, припи-
ловку, сверление отверстий, нарезание резьб, при этом прини-
маются меры по изоляции этого участка работ (пленкой, без-
ворсовой тканью и т. п.) и обеспечению отвода стружки с по-
мощью промышленного пылесоса, отсос вводят в зону образова-
ния стружки.
4.	Монтаж трубопроводов и воздуховодов систем. В кон-
струкциях КА используются как неразъемные (сварные, пая-
ные), так и разърмные (фланцевые) соединения трубопрово-
дов и воздуховодов. Наиболее надежными и применяемыми ча-
ще других являются сварные соединения.
Сварку выполняют в монтажных условиях с использованием
защитной атмосферы малогабаритными сварочными головками
типа ГНС-14-25, ГСМ-3-30, ГМС-3-12, ГНС-30-100. При сварке
в монтажных условиях конструктивными мерами (введение под-
кладных втулок, оплавляемых буртиков, рис. 14.2) и технологи-
ческими мерами (отработка режимов сварки и подвода защит-
ных газов) должно быть обеспечено заданное проходное сечение
и отсутствие окалины и окиси в трубопроводе.
Пайку производят высокотемпературными припоями ПСр40,
ПСр72 либо с применением экзотермических смесей.
263
2
 a.
1
Рис. 14.2. Неразъемные сварные соединения трубопроводов:
а — соединение с подкладной втулкой; б — соединение с оплавляемым буртиком; 1 —
трубопроводы; 2 — место сварки; 3 — подкладная втулка; 4 — оплавляемый буртик
Трубопроводы с разъемными соединениями подаются на
участок для окончательного монтажа обезжиренными, прове-
ренными на чистоту, с заглушенными и опломбированными сты-
ковочными концами. Заглушки разрешается снимать непосред-
ственно перед подсоединением.
Ранее установленные макетные агрегаты снимают и устанав-
ливают действующие агрегаты.
Перед подсоединением к агрегатам трубопровода после сня-
тия заглушек с агрегата проверяют внешним осмотром внутрен-
нюю поверхность агрегата, сопрягаемые поверхности фланцев,
внутренний конус, резьбовую часть штуцеров. Не допускаются
механические повреждения, загрязнения, нарушения покрытия.
Во время снятия заглушек не должно производиться никаких
работ на изделии во избежание попадания пыли, влаги, струж-
ки. Подгибка трубопровода, установленного на изделии, запре-
щается.
При стыковке трубопровода монтажные неточности (зазор,
несоосность) в зависимости от длины и диаметра трубы не дол-
жны превышать:
длина трубы, мм ... .
зазор, мм.................
диаметр трубы, мм . . .
несоосность, мм...........
до 500
0,5
до 12
5,0
500... 1500 свыше 1500
1,5	2,0
12 ... 40	свыше	40
2,0	1,0
Крепление трубопровода производится хомутами, специаль-
ными скобами или колодками после подсоединения обоих кон-
цов трубопровода. При этом не допускается подгибка и натя-
жение трубопровода. При подсоединении трубопровода с флан-
цевыми соединениями обращают особое внимание на стыкуемые
поверхности: уплотнительные прокладки не должны быть пере-
кручены. Использование бывших в употреблении прокладок
(уплотнительных колец) не допускается.
Перед подсоединением трубопроводов места соединений тща-
тельно протираются хлопчатобумажной салфеткой, смоченной и
264
отжатой от избытка растворителя (спирт, бензин), и просуши-
ваются до полного удаления паров растворителя. На обезжи-
ренных и протертых поверхностях не допускается присутствие
сухого осадка (белый налет), волокон, нитей. При соединении
трубопровода с фланцами болты затягиваются с диаметрально
противоположных сторон так, чтобы обжатие прокладки было
равномерно по всему периметру; каждый болт затягивают не
менее чем в три приема.
Запрещается выправлять перекосы фланцев путем натяга
болтов. При указании в конструкторской документации величи-
ны крутящего момента затяжку производят тарированными клю-
чами.
После подсоединения и крепления трубопровода все соедине-
ния контрятся и проверяется адресность (правильность подсое-
динения) согласно пневмосхеме.
5.	Проверка герметичности монтажей ПГС и срабатывания
элементов автоматики. До монтажа на изделие каждый трубо-
провод, отдельные сварные узлы трубопроводов с арматурой,
пневмо- и гидроблоками подвергаются отдельным испытаниям
на прочность и герметичность.
На данном этапе герметичность монтажей проверяется обыч-
но методом щупа. В случае, когда в СТР используется в каче-
стве рабочего тела газовая среда отсека, не требуется высокой
герметичности внутренних газоводов отсека и возможна провер-
ка их герметичности по спаду давления.
В процессе испытаний при подаче давления в тракты
с помощью пультов автономных проверок, проверяется срабаты-
вание электропневмоклапанов, заслонок, вентиляторов, приво-
дов и т. п.
Целью этих испытаний является проверка правильности
сборки тракта, поступания давления в нужные полости, отсут-
ствия монтажных напряжений, что контролируется плавностью
хода, величиной потребляемого тока, отсутствием скрежета, по-
стороннего шума. Проверяют также, чтобы функционирование
одних агрегатов или механизмов не привело к поломке других
или не вызвало выход из строя проверяемого агрегата.
6.	Монтаж жгутов и кабелей. Перед началом монтажа кабе-
ли раскладываются на монтажных столах и проводится их тех-
нический осмотр. Выпрямление кабелей путем вытягивания их
за концы категорически запрещается. Длинные кабели разреша-
ется сворачивать в бухты диаметром не менее 30 диаметров ка-
беля.
На изделии в два этапа производят предварительный и окон-
чательный монтаж кабелей.
При предварительном монтаже необходимо проверить и уточ-
нить соответствующие размещения кабелей сборочными (мон-
тажными) чертежами, длины кабелей, необходимые для под-
265
ключения к приборам, закрепления на платах и кронштейнах,
а также длины кабелей, идущих в смежные отсеки.
При этом рекомендуется установка макетных приборов для
возможности уточнения ответвления кабелей (длины) при сты-
ковке разъемов. Кабели временно крепятся поливинилхлорид-
ной лентой с последующим удалением ленты при окончатель-
ном монтаже.
При монтаже бортовой кабельной сети (БКС) соблюдают
следующие правила. Не допускается сопрокосновение кабелей
с подвижными частями конструкций изделия. Между кабелем и
подвижным элементом должен быть обеспечен зазор не менее
10 мм. При переходе с неподвижной части изделия на подвиж-
ную (откидные панели, балки, кронштейн) кабели должны
иметь запас по длине для того, чтобы обеспечить возможность
перемещения подвижной части. В монтажном чертеже должна
быть представлена длина кабеля между точками крепления на
подвижной и неподвижной частях изделия; низкочастотный ка-
бель в зоне перехода должен быть гибким. Кабели, подводимые
к блокам, которые крепятся на амортизаторах, не должны пре-
пятствовать свободному перемещению этих блоков. Радиусы из-
гиба кабелей должны быть не менее 5 диаметров кабеля для
разночастотных кабелей и не менее 10 диаметров для высоко-
частотных кабелей.
Натяжение кабелей при монтаже на изделии не допускается.
Расстояние между двумя точками крепления в зависимости от
диаметра кабеля должно быть 200... 400 мм. Стрела прогиба
между двумя точками крепления должна быть 3... 5 мм. Рас-
стояние от подключенного к прибору или плате электрического
разъема до первой точки крепления должно быть 150... 250 мм.
После проверки всех вышеизложенных требований присту-
пают к окончательному креплению кабелей. Крепление произво-
дится хомутами, стяжками, держателями, бандажами, капроно-
вым шнуром. Бандажи покрывают клеем БФ-4. Под хомуты,
стяжки, держатели, бандажи для предохранения кабелей под-
матывают полиэтиленовую пленку в 3 ... 5 слоев.
После окончательного крепления кабелей на изделии произ-
водится контроль качества монтажа БКС:
технический осмотр на соответствие требованиям чертежей и
другой конструктивной документации;
проверка сопротивления изоляции как между всеми электри-
чески разобщенными цепями (электрически не связанными меж-
ду собой цепями), так и между каждой клеммой (проводом) и
корпусом разъема изделия. Величина сопротивления изоляции
должна быть в нормальных условиях не менее 50 МОм, если нет
других указаний в конструкторской документации;
проверка на соответствие электрической схеме методом про-
звонки ампервольтметром или каким-либо другим прибором с
266
напряжением не выше 30 В. Величина тока короткого замыка-
ния не должна быть выше допустимой величины для проводов
испытываемого кабеля;
проверка на отсутствие ложных перемычек (перемычек или
замыканий, не предусмотренных схемой) между всеми клемма-
ми каждого разъема.
При проверках категорически запрещается подключать кон-
цы проверочных приборов к клеммам разъемов кабеля. Подклю-
чение проверочных приборов можно производить только через
ответную часть разъема или специальные переходники (пере-
ходные технические кабели).
Для указанных выше проверок в настоящее время исполь-
зуются автоматизированные средства, например специальные
стенды для проверки кабелей и монтажа. Подключение БКС
к приборам, датчикам, промежуточным разъемам производится
после окончательного крепления и проверки кабелей. При этом
необходимо выполнять требования по снятию статического
электричества. На руке исполнителя должен быть одет антиста-
тический браслет, соединенный с заземляющим устройством.
Перед сочленением штемпельных разъемов необходимо:
произвести внешний осмотр стыкуемых разъемов, проверить
соответствие маркировки разъемов на приборах, датчиках, отсе-
ках с маркировкой разъемов на кабелях;
произвести очистку пылесосом резьбовых и контактных ча-
стей электрических разъемов;
штыри контактов очистить волосяной щеткой или кисточкой,
смоченной этиловым спиртом. Стекание спирта со щетки не до-
пускается. Очистка контактных гнезд щеткой или кисточкой за-
прещается.
Наружная часть контактных гнезд переворачивается вниз
контактной частью и наружная часть изолятора протирается
слегка смоченной в спирте и отжатой перкалевой салфеткой.
Подключение разъемов должно производиться после полного
высыхания спирта. С клемм разъема перед подключением при-
бора, имеющим электронные схемы, необходимо снять статиче-
ское электричество прикосновением к каждой клемме разъема,
заземленного на специальное заземляющее устройство клеммой.
После этого производится стыковка (подключение) разъемов
в соответствии с требованиями, указанными в ТУ на разъемы.
Сочленение и расчленение (стыковка и расстыковка) разъемов
производятся вручную и только в обесточенном состоянии. Пос-
ле окончательного сочленения все разъемы должны быть законт-
рены от самоотворачивания резиновым кольцом, контровочной
проволокой, контровочной леской, шпатлевкой или каким-либо
другим способом.
7.	Установка блоков и приборов комплектующих систем. Для
обеспечения установки комплектующих систем без подгоночных
267
работ предприятие-изготовитель КА и поставщик системы отсты-
ковывают эталоны посадочных мест. Комплектующие изделия,
требующие точной установки относительно осей изделия (при-
боры солнечной ориентации, двигатели, гироприборы), проходят
при установке дополнительные работы — юстировку (см. гл. И)
или установку в специальных стендах.
8.	Прозвонка электрожгутов и кабелей, проверка сопротив-
ления изоляции и разобщения цепей.
9.	Общий технический осмотр. Имеет целью контроль за со-
стоянием изделия, соответствием его техническим условиям. При
этом необходимо проверять наличие необходимых зазоров, ра-
диусов гиба, мест крепления, пломбировок, чистоты выполнения
работ, наличие подходов в местах подстыковок, маркировок и
информации для дальнейших сборочных работ. Техническим
осмотром оценивается совокупность ранее выполненных работ
в связи с тем, что на изделии работают много исполнителей и
специалистов и в интересах одной операции могут быть нару-
шены или не выдержаны требования и специфика других. Эту
работу проводят рабочие высшей квалификации и квалифици-
рованные контрольные мастера, хорошо знающие требования
ТУ на изделие.
После выполнения этих операций изделие представляет из
себя подсборки отсеков, баков, рам, солнечных батарей, проста-
вок с выполненными монтажами и проведенными проверочными
работами.
В таком виде изделие передается на КИС для электрических
испытаний механически разобранного объекта. Установленные
системы проходят при этом проверки и электрические стыков-
ки. Электрически изделие представляет собой одно целое, так
как составные части изделия соединены между собой через тех-
нологические жгуты-переходники.
После электрических проверок механически разобранного
изделия начинается II этап окончательной сборки.
14.4.	ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ СБОРКА ИЗДЕЛИЯ
На II этапе выполняются следующие работы.
1.	Установка рам с приборами в отсеки (опускание либо
подъем собранной рамы). Опускают раму с помощью траверсы
(рис. 14.3). При этом нужно соблюдать особую осторожность,
следя за зазорами и направляя раму на посадочные места. Как
правило, перед окончательной посадкой рамы необходимо вы-
полнить подстыковки электроразъемов в нижней части рамы.
Эту операцию выполняют, зафиксировав предварительно раму
на технологических проставках, обеспечивающих доступ к ме-
стам подстыковки и предотвращающих самопроизвольное опу-
скание рамы.
268
На крюк подъемного крана
Рис. 14.3. Траверса для установки рамы в отсек:
1 — приборная рама; 2 — противовес
Операция может выполняться и с помощью специальных
подъемников, подводящих раму снизу в отсек, когда крышка от-
сека закрывается снизу. Все требования по установке рамы ана-
логичны предыдущим, но в этом случае не применяются техно-
логические проставки (рис. 14.4).
2.	Подключение электроразъемов кабелей и жгутов. Оконча-
тельное крепление частей жгутов, подходящих к приборам и
блокам.
3.	Установка крышек и герметизация отсеков. Плотность,
монтажа и отсутствие окон, люков на КА не позволяют при
установке крышки убедиться, что ничего не прижато и при даль-
нейшей стяжке болтами не будет повреждено. Чтобы избежать
этого, используют несколько приемов:
изготовляют прозрачную технологическую крышку (напри-
мер, из оргстекла), повторяющую обводы основной;
изготовляют технологическую крышку с вырезами — смотро-
выми люками, через которые можно видеть труднодоступные
места;
изготовляют шаблоны, базирующиеся на стыковочных плос-
костях в заранее оговоренных сечениях, ограничивающих разре-
шенную зону монтажа. С помощью этих шаблонов проверяют
наличие зазоров между крышкой отсека и смонтированными
объектами.
После того как убедились в том, что необходимые зазоры
обеспечены, протирают посадочные места отсека и крышки,
убеждаются, что уплотнительная прокладка правильно распола-
гается в канавке, совмещают оси стабилизации, нанесенные на
269
отсек и на крышку в виде рисок, и производят установку бол-
тов. Затяжку болтов производят тарированными ключами (мо-
мент затяжки оговорен в конструкторской документации).
4.	Стыковка отсеков, блоков, баков между собой. Операция
выполняется с помощью подъемных средств, при этом необхо-
димо на всех стыкуемых агрегатах контролировать совмещение
осей стабилизации. Стыковка производится с помощью болто-
вых или шпилечных соединений.
5.	Установка солнечных батарей, антенн, выносных элемен-
тов, механизмов на изделие. Состыкованные отсеки устанавли-
вают в стапель сборки изделия, который должен обеспечить
подходы к любой точке изделия, дать возможность при необхо-
димости проверить работу механизмов (плавность хода, безудар-
Рис. 14.4. Подъемник:
/ — приборная рама
270
ную постановку на замки, время раскрытия и т. п.). Как пра-
вило, все раскрывающиеся элементы рассчитаны на работу в ус-
ловиях невесомости и в условиях сборки могут находиться толь-
ко в раскрытом состоянии и только с обезвешиванием. Поэтому
установка этих элементов ведется в «транспортном» положении,
т. е. в положении, в котором они находятся на участке выведе-
ния. Установка ведется с помощью подъемных средств, которые
освобождаются только после установки всех элементов крепле-
ния по всем точкам крепления. После установки обезвешиваю-
щих устройств раскрытием убеждаются в работоспособности
смонтированных механизмов.
6.	Окончательная сборка наружных жгутов и кабелей, сты-
ковка электроразъемов, разъемных элементов ПГС.
7.	Проверка герметичности отсеков, систем изделия. На этом
этапе методом щупа проверяются разъемные соединения, состы-
кованные в процессе работы по II этапу окончательной сборки,
и методом натекания в вакуумной камере проверяется общая
негерметичность полостей.
8.	Юстировка изделия (см. гл. 11).
9.	Установка экранно-вакуумной теплоизоляции. Поскольку
мат экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) представляет из
себя набор слоев стеклоткани, стекловуали, пленок (до 20...
70 слоев), в конструкции изделия предусмотрены элементы
(уголки, кольца, профили, каркасы и др.), выполненные из сло-
истых пластиков и имеющие отверстия, к которым стеклонитка-
ми пришиваются маты ЭВТИ. Маты могут быть сшиты между
собой или крепиться друг с другом текстильными застежками
либо лямками в случае, если нужно иметь клапаны-люки для
подходов к определенным местам в процессе дальнейшей рабо-
ты с изделием. Работа по установке ЭВТИ — ручная операция,
требующая осторожного обращения с изделием. Очень важно,
устанавливая ЭВТИ, обеспечить свободу раскрывающимся ме-
ханизмам, достаточное пространство в местах сопел двигателей
4алой тяги, выхода зрачков оптических приборов.
10.	Проверка раскрываемых элементов и механизмов изде-
лия. Проверка полей зрения оптических приборов. Эти проверки
проводятся после установки ЭВТИ с целью получения характе-
ристик процесса раскрытия элементов и чтобы убедиться, что
установка ЭВТИ их не нарушила. Раскрываемые элементы и
механизмы спроектированы и рассчитаны на работу в условиях
отсутствия гравитационного поля Земли, а проверка выполняет-
ся в земных условиях.
Характеристики функционирования элементов и механизмов
при этих проверках определяются требованиями конструктор-
ской документации, а конструктивно-технологические решения
оснащения и инструмента обеспечивают приближение условий
проверок к реальным условиям функционирования.
271
Рис. 14.5. Конструктивные схемы устройств для обезвешивания:
а —с амортизатором; б —с противовесом; в — при помощи баллона с легким газом;
г — при помощи специальной опоры (пружины); д — при помощи шарнирно*рычажной
системы
Устройства и механизмы, компенсирующие воздействие гра-
витационного поля Земли на элементы конструкции изделий,
обычно включают в себя устройство, создающее заданные уси-
лие или момент, и устройство, обеспечивающее передачу этого
усилия или момента к конструкции изделия, подлежащего от-
работке.
Устройства, обеспечивающие усилие или момент, бывают вы-
полнены:
с амортизатором (рис. 14.5, а);
с помощью противовесов (рис. 14.5, б);
с помощью гидро- или аэростатических устройств
(рис. 14.5, в);
с помощью устройств, использующих силы упругих дефор-
мируемых тел (рис. 14.5, г);
с помощью шарнирно-рычажных устройств (рис. 14.5, б);
с помощью аэродинамической силы постоянной струи воз-
духа.
Проверка полей зрения приборов проводится, чтобы убедить-
ся, что в телесный угол зрения оптических приборов не попада-
ют элементы конструкции, ЭВТИ и т. п. Эта проверка проводит-
ся натягиванием нити и прокручиванием ее в телесном угле зре-
ния прибора, при этом нить не должна задевать за элементы
конструкции.
11.	Примерка с головным обтекателем. Примерка проводит-
ся, чтобы убедиться в том, что после всех монтажных работ на
изделии зона под обтекателем, выделенная для полезной нагруз-
ки, обеспечена и в местах работы механизмов раскрытия обте-
кателя обеспечены необходимые зазоры.
Изделие устанавливают на плиту, имитирующую плоскость
стыковки с ракетой-носителем, и на него надвигается обтека-
тель. Работы производят при вертикальном положении оси ОХ
изделия, если позволяет высота цеха, или при горизонтальном
272
положении оси ОХ. При горизонтальном расположении изделия
обтекатель надвигается, располагаясь на тележках по рельсо-
вому пути до соприкосновения с плоскостью, имитирующей
плоскость стыковки с ракетой-носителем, и фиксируется на ней
с помощью штатных замков. Через люки головного обтекателя
проверяются фактические зазоры с учетом возможных деформа-
ций изделия при его консольном закреплении.
Далее изделие поступает на окончательные электрические
испытания собранного комплекса изделия, в ходе которых про-
игрываются в реальном времени все стадии (сеансы) его поле-
та. По результатам этих испытаний дается допуск всех систем
к летной эксплуатации и изделие передается на III этап окон-
чательной сборки.
14.Б. МОНТАЖ ДВИГАТЕЛЕЙ
Управление качанием двигателя. При всем многообра-
зии конструкций двигателей, устанавливаемых на КА, техноло-
гические процессы их монтажа и регулирования в основном оди-
наковы. Излагаемые ниже схема технологического процесса и
техника выполнения отдельных операций монтажа и регулиро-
вания маршевого однокамерного ЖРД с качающейся камерой
сгорания (КС) являются характерными и для маршевых двига-
телей с неподвижными КС, а также для двигателей малой тяги.
Устраняются только операции, связанные с обеспечением кача-
ния камеры сгорания.
В рассматриваемом двигателе (рис. 14.6) качание КС в пло-
скости XOZ осуществляется рулевой машиной 7, действие кото-
рой вызывает поворот КС 10 в подшипниках 1 и 6, смонтирован-
ных на кольце 9. Качание в плоскости XOY осуществляют по-
воротом самого кольца 9 с помощью рулевой машины 2 вокруг
осей подшипников 8 и 3, установленных на ферме двигателя 5.
Предельные величины углов качания в плоскостях XOY и XOZ
составляют ±5°. Стыковочным кольцом 4 фермы двигатель кре-
пится с помощью болтов к блоку баков.
Рулевые машины 2 и 7 — электрогидравлического типа. Дав-
ление жидкости в них создается с помощью индивидуальных
электронасосов, питаемых от бортовой сети постоянного тока на-
пряжением 27 В. Оба электронасоса устанавливаются на ферме
и соединяются с машинами трубопроводами.
В нейтральном (нулевом) положении ось КС должна быть
расположена точно вдоль продольной оси КА (ось ОХ).
Предварительное регулирование рулевых машин (РМ). С за-
вода-изготовителя РМ выпускаются с совмещением механиче-
ского и электрического нулей: расположению поршня РМ в се-
редине цилиндра, при котором не развивается усилие на штоке
РМ (механический нуль), соответствует среднее положение
273
движка потенциометра, расположенного на штоке РМ (элект-
рический нуль). Соответствующее расстояние между осями про-
ушин РМ, которыми она подсоединяется к КС и неподвижному
узлу фермы двигателя, фиксируется в техническом паспорте РМ.
В идеальном случае это расстояние должно быть равно расстоя-
ниям Li и L2 (рис. 14.7) между осями узлов подвески РМ на
КС 5, поворотном кольце 4 и ферме 3 в условиях, когда КС на-
ходится в нейтральном положении (ось КС перпендикулярна
плоскости стыка с блоком баков). В действительности из-за
производственных погрешностей величины и L2 несколько от-
личаются от заданных. На заводе-изготовителе двигателей вы-
ставляют КС в нейтральное положение, измеряют действитель-
ные расстояния L\ и L2 и маркируют их величины на технологи-
ческих тягах 1 и 2, которые устанавливают вместо РМ перед
транспортированием на предприятие, изготовляющее КА.
В цехе общей сборки перед установкой на КА рулевые ма-
шины настраивают на заданный размер Ц или L2 в соответ-
ствии с маркировкой на тягах в специальном приспособлении
(рис. 14.8). На стойках приспособления установлены проуши-
ны 1 и 7, идентичные проушинам КС и фермы. Проушина 7 уста-
новлена на стержне 6 с микрометрическим винтом 5. Вращением
винта 5 можно устанавливать заданную величину L.
РМ навешивают на проу-
шину 1 и подключают к пуль-
ту 4, с помощью которого РМ
устанавливают в положение
механического и электрическо-
го нулей. После этого, изменяя
вращением гайки 3 резьбового
Рис. 14.6. Схема качания КС дви-
гателя:
1, 6 — подшипники; 2, 7 — рулевые ма-
шины; 3, 8 — подшипники фермы; 4 —
кольцо крепления фермы к блоку баков;
5 — ферма двигателя; 9 — кольцо; 10 —
КС
Рис. 14.7. Схема установки техноло-
гических тяг:
1,2 — технологические тяги; 3 — ферма;
4 — поворотное кольцо; 5 — КС
2'4
Рис. 14.8. Приспособление для регу-
лирования длины штока РМ:
1, 7 — проушины; 2 — резьбовой шток;
3 — гайка; 4 — пульт; 5 — микромет-
рический винт; 6 — стержень
штока 2 расстояние между осями отверстий в узлах подвески
РМ, добиваются совпадения отверстий в проушине 7 и РМ и
проштыривают эти отверстия. Гайку 3 контрят с помощью от-
гибной шайбы.
В процессе монтажа двигателя на КА контролируют положе-
ние КС и, если необходимо, выполняют дополнительное регули-
рование длины штока РМ.
Монтаж и регулирование двигателя на КА. Ниже приводится
схема технологического процесса монтажных и регулировочных
работ.
1.	Осмотр блока баков. Проверяют отсутствие механических
повреждений, наличие клейм приемки предшествующих опера-
ций, наличие предохранительных заглушек.
2.	Комплектация деталей и проверка сопроводительной до-
кументации.
3.	Входной контроль двигательной установки. Проверяют
герметичность магистралей, ток и время срабатывания электро-
клапанов и т. п. Контроль осуществляют специализированными
службами.
4.	Монтаж двигателя на болтах на блок баков.
5.	Монтаж трубопроводов. Трубопроводы прокладывают по
магистрали, в случае необходимости подгоняют по длине и фор-
ме, прихватывают и сваривают в местах соединений, зачищают
сварные швы, подвергают рентгеноконтролю, закрепляют окон-
чательно на конструкции, проверяют герметичность щупом, об-
ращая особое внимание на подвижные соединения в местах под-
вода к КС.
6.	Установка блока баков 4 с двигателем в юстировочный
стенд 5 (рис. 14.9).
7.	Снятие консервирующей заглушки с КС.
8.	Установка на торец КС скалки 6 с плитой 3 и хомутом 7.
Торец КС из технологических соображений изготовлен строго
перпендикулярным оси КС. С помощью затяжки разрезного хо-
мута 7 к торцу КС плотно прижимается плита 3 с расположен-
ным в ее центре перпендикулярно плоскости плиты выдвижным
штифтом 2. Острие штифта является указателем положения оси
КС.
275
Рис. 14$. Регулирование КС в юс-
тировочном стенде:
/ — шаблон; 2 — штифт; 3 — плита;
4 — блок баков; 5 — юстировочный
стенд: 6 — скалка; 7 — разрезной хомут;
S, 9 — уровни; 10 — площадка под на-
кладные уровни
Рис. 14.10. Шаблон юстировочного
стенда:
1 — кернение; 2 — окружность эоны до-
пустимых отклонений острия штифта; 3 —
квадрат зоны отклонений острия штифта
при качании КС
9.	Проверка положения оси КС по шаблону 1. В центре шаб-
лона (рис. 14.10) имеется кернение 1 и нанесена окружность 2
диаметром несколько миллиметров, определяющая допустимое
отклонение оси камеры, отрегулированной на заводе, изготов-
ляющем двигатель.
10.	Снятие технологических тяг 2 и 1 (см. рис. 14.7).
11.	Монтаж рулевых машин. Штоки РМ с КС пока не соеди-
няют.
12.	Проверка качания КС поворотом вручную. Предельные
положения острия штыря при отклонении КС на ±5° по осям
OY и OZ нанесены на шаблоне в виде квадрата 3 (см.
рис. 14.10). Отклоняя камеру вручную в пределах квадрата, про
веряют возможность качания и величину зазоров между подвиж-
ными и неподвижными элементами конструкции. Зазоры дол-
жны быть не менее 5 мм.
13.	Соединение штоков РМ с КС. Подключение РМ к пуль-
ту. Включение пульта. Установка потенциометров РМ в положе-
ние электрического нуля.
14.	Проверка совмещения электрического нуля РМ с нуле-
вым (нейтральным) положением острия штифта (см. опера-
цию 9). При несовмещении нулей совместить острие штифта с
точкой 0 на шаблоне, регулируя длины штоков РМ вращением
гайки 3 (см. рис. 14.8). Законтрить гайку 3.
276
15.	Проверка положения электрического нуля РМ по пока-
заниям приборов стенда. Допустимая величина рассогласования
измеряется сотыми долями вольта.
16.	Проверка углов качания КС рулевыми машинами. Зада-
вая предельные отклонения КС с помощью пульта 4, проверяют
их величины по острию штифта и квадрату, нанесенному на шаб-
лон.
Общее число циклов качаний КС в каждой плоскости в про-
цессе регулирования и контроля не должно превышать 100. Чис-
ло качаний заносят в технологический паспорт изделия. Непре-
рывное время работы рулевой машины не должно превышать
15 мин.
В отдельных случаях регулирование и контроль качания КС
приходится выполнять при отсутствии юстировочного стенда 5
(см. рис. 14.9). Тогда КА по уровням, установленным на базо-
вой площадке (см. гл. 11), выставляют осью ОХ вверх (допу-
стимое отклонение ±5'); на КС устанавливают разрезной хо-
мут 7 с плитой 3, имеющей площадку 10 для уровней 8 и 9. По
этим уровням, установленным в направлениях осей OY и OZ,
регулируя длины штоков РМ, выставляют плиту 3 в горизон-
тальное положение. Таким образом устанавливают КС в нейт-
ральное положение. Углы качания камеры (±5°) измеряют уров-
нями 8 и 9, установленными на площадке 10.
14.6.	ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
ПЕРЕД ОТПРАВКОЙ
1.	Испытания на герметичность. После комплексных электрических ис-
пытаний окончательно собранного КА он передается на последние конт-
рольные испытания в вакуумную камеру, при которых проверяются на гер-
метичность приборные отсеки по стыкам крышек с корпусами. Особенностью
этих испытаний является то, что при их проведении применяется воздушно-
гелиевая смесь с пониженной концентрацией гелия: 1 ... 1,3% вместо 10...
30%. Это сделано для уменьшения возможности влияния гелия на приборы.
После испытаний на герметичность гелий из приборных отсеков тщательно
удаляется.	v
2.	Определение положения центра масс изделия, взвешивание.
3.	Контроль юстировки приборов и механизмов раскрытия антенн, СБ
и т. д. В процессе проведения электрических проверок СКИ проводятся
работы по подключению и отключению наземной кабельной сети, функцио-
нированию раскрывающихся элементов и концевых выключателей, возможны
проведения частных программ на отдельных системах. Все эти работы могут
вызвать уходы юстировочных плоскостей, нарушение подвижных соедине-
ний. Цель операции — контроль состояния этих компонентов перед упаков-
кой.
4.	Установка механизмов и раскрывающихся элементов в транспортное
положение. На участке выведения под обтекателем ракеты все выносимые,
раскрываемые элементы находятся в положении <на стопоре», «зачекованы»,
«взведенном», т. е. в положении, в котором они проходят стартовые пере-
грузки и вибрации, воспринимают транспортные нагрузки при перевозках.
Элементы стопорения при наземных перевозках могут отличаться от полет-
ных. Установка их производится на этой операции.
277
5.	Установка съемных принадлежностей. В процессе перевозки изделия,
работы с ним на заводе и полигоне есть большое число мест, требующих
предохранения их от попадания пыли, посторонних предметов, требующих
установки дополнительных устройств, предохраняющих от случайного сра-
батывания или разгружающих элементов. Это — сопла микродвигателей и
двигателей, трубопроводы сброса, оптические зрачки приборов, иллюмина-
торы, замки, чеки и др. На период транспортировки они закрываются тех-
нологическими заглушками, окрашенными в красный цвет и имеющими по-
рядковый номер, выбиваемый, на специальном флажке. Такие же флажки
имеют и чеки. Технологические транспортные приспособления тоже окраше-
ны в красный цвет. Факт установки этих принадлежностей на заводе под-
тверждается специальной технологической операцией. Факт снятия каждого
из них на полигоне удостоверяется росписью в специальном журнале, где
дан перечень всех этих принадлежностей. Снятые устройства навешивают
на специальный стенд-доску, где каждое устройство имеет свое место, оп-
ределенное номером на флажке.
6.	Консервация. У КА, применение которых в ближайшее время не пла-
нируется, а также на период транспортировки производится консервация по-
лостей— заполнение полостей сухой газовой смесью: азот с остаточным со-
держанием кислорода — 2... 6%, с точкой росы не выше —55°С с получени-
ем в полости точки росы до —25-С. Это достигается неоднократным запол-
нением и сбросом газовой смеси из полости (осушка) до достижения тре-
буемой точки росы.
Консервацию можно проводить непосредственно после испытаний систем
изделия в вакуумной камере. При этом получение небольшого разрежения
в полостях изделия до 40 кПа способствует ускорению процесса осушки из-
делия.
7.	Общий технический осмотр изделия и упаковка. Изделие, использова-
ние которого предполагается сразу же по прибытию на полигон, перед ук-
ладкой в транспортный контейнер упаковывается в полиэтиленовый чехол.
В контейнере устанавливаются специальные силикагелевые фильтры-осуши-
тели, синий цвет силикагеля которых говорит о свежести силикагеля. С мо-
мента установки фильтров-осушителей до закрытия крышки контейнера
должно пройти не более 2 ч. Это время обеспечивает годность фильтров-осу-
шителей на время хранения.
В случае, если изделие поступает на хранение, в запас, вместо полиэти-
леновых чехлов применяются термоупаковки, выполненные из прорезиненных
тканей, имеющие силикагелевые осушители и подвергающиеся после укупор-
ки изделия наддуву сухим сжатым воздухом. Герметичность контролируется
выдержкой под давлением 5... 10 кПа с определением падения давления по
манометру.
Укупоренное изделие укладывается на ложементы контейнера, крепит-
ся крепежными элементами и закрывается крышкой контейнера. Контейне-
ры по месту разъема имеют резиновые прокладки, которые обеспечивают
влагонепроницаемость и относительную герметичность по воздуху. С целью
сохранения изделия и контейнера при перепадах наружного давления в слу-
чае авиатранспортировки внутренняя полость контейнера через фильтр-осу-
шитель сообщена с атмосферой специальным штуцером. При упаковке из-
делия заглушка с этого штуцера обязательно снимается.
8.	Комплектование запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП)
и расходных материалов. Состав ЗИПа определяется конструкторской доку-
ментацией в зависимости от объема работ на полигоне. Документацией оп-
ределяется и перечень расходных материалов: клеи, смазки, краски, лаки,
нитки. Вместе с ЗИПом готовятся к отправке летные гироскопы, отдельные
виды химических источников тока и аппаратура, не рассчитанная на транс-
портные перегрузки в составе изделия.
278
14.7.	ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧИСТОТЫ
ВНУТРЕННИХ ПОЛОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ НА ЭТАПАХ
ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ СБОРКИ
Цех окончательной сборки относится к производствен-
ным помещениям с повышенными требованиями по чистоте. По-
мещение цеха оснащено приточной вентиляцией (с фильтрацией
подаваемого воздуха). В цехе поддерживается избыточное дав-
ление. Внутренняя отделка стен, потолка, перегородок, дверей
выполняется гладкой, без выступов, с минимальным числом
швов. Для окраски применяют масляную краску. Полы в поме-
щении окончательной сборки прочные, бесшовные, не выделяю-
щие и не собирающие пыли, удобные для проведения сухой и
влажной уборки.
Вспомогательное оборудование (отопление, вентиляция,
электропроводка) по возможности скрывается' в строительных
конструкциях. Оборудование для окончательной сборки изделий
окрашивается масляной краской, конструкция и форма обору-
дования и оснастки учитывает необходимость регулярной влаж-
ной уборки. Для всех работников и посетителей цеха оконча-
тельной сборки обязательна технологическая одежда. Чистота
воздуха, температура, влажность в помещении контролируются
ежедневно.
Для сборки особо ответственных блоков, например двигатель-
ных отсеков (установок), для проведения промывок, испытаний
и других операций, связанных с разглушенными рабочими поло-
стями, создаются специальные помещения — чистые камеры. На
входах в чистые камеры предусматривается наличие тамбуров
с вытяжной вентиляцией. Поверхности стен камер, как прави-
ло, облицованы мрамором. Приточная вентиляция в камере
снабжена системой двухступенчатой очистки воздуха.
Поставка агрегатов (приборных контейнеров, топливных ем-
костей, баллонов, механических устройств и аппаратуры авто-
матики) в цех окончательной сборки производится только после
их промывки и контроля на чистоту и отсутствие посторонних
предметов в полостях. При этом отверстия, соединяющиеся с
внутренней полостью, должны быть закрыты защитными сред-
ствами и опломбированы.
Для цеха окончательной сборки главной задачей в области
очистки внутренних полостей является промывка трубопровод-
ных систем. Для промывки трубопроводов применяется способ,
основанный на прокачке через очищаемые полости моющей
жидкости, обычно — хладон-113. При этом применяют составы
и жидкости с высокой очищающей способностью, тщательно сле-
дят за их исходной чистотой и чистотой оборудования, оснащают
оборудование для очистки высокоэффективными фильтрами и
очистителями.
279
Для обеспечения смываемости загрязнений создают разви-
тый турбулентный режим движения моющей жидкости (при
Re>104). Турбулизация потока достигается при введении в него
под избыточным давлением сжатого газа. При этом оторванные
частицы прилипают к поверхности газовых пузырьков и выно-
сятся на фильтр. В качестве газа обычно используют азот.
Для интенсификации отрыва частиц загрязнений с очищен-
ных поверхностей в ряде случаев используют явление гидроуда-
ра, для чего периодически перекрывают трубопровод. Использу-
ют также периодическое изменение направления движения жид-
кости. Промывку прекращают после того, как моющая жидкость
перестанет загрязняться.
Контрольные вопросы
1.	Каково содержание операций входного контроля?
2.	Почему ограничены величины монтажных неточностей при стыковке
трубопроводов?
3.	Зачем нужен предварительный монтаж кабелей на изделии?
4.	Как контролируют качание камеры сгорания при отсутствии юстиро-
вочного стенда?
5.	Дайте определение механического и электрического нулей. Почему их
необходимо совмещать?
6.	С какой конкретно целью при изготовлении двигателя обеспечивают
строгую перпендикулярность торца камеры сгорания ее оси?
7.	Почему ограничивают непрерывное время работы рулевой машины?
8.	Как производится консервация внутренних полостей КА?
9.	В каких случаях допускается герметичная упаковка изделия при
транспортировке?
ГЛАВА 15
КОНТРОЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ
15.1.	НАЗНАЧЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ.ИСПЫТАНИИ
Современный КА средней сложности включает в себя
20... 25 систем различных наименований и назначений (системы
терморегулирования, подрыва пирозапалов, антенно-фидерная
и др.). В свою очередь, каждая из систем состоит из ряда от-
дельных функциональных блоков. Блоки в системе и системы
между собой соединены бортовой кабельной сетью, суммарная
длина которой колеблется от 10 до 25 км.
Многие КА являются необслуживаемыми при эксплуатации
и натурных испытаниях, т. е. на них не могут быть выполнены
ремонтные работы, а срок активного существования достигает
5... 7 лет. Для того чтобы отказ одного элемента (транзистора,
микросхемы) не приводил к невыполнению поставленных перед
КА задач, в системах предусматривается резервирование и дуб-
лирование. Важно подчеркнуть, что испытания являются необ-
ходимым средством обеспечения высокой надежности систем КА.
Суммарное число элементов в системах КА измеряется десят-
ками и сотнями тысяч. Все это определяет высокую ответствен-
ность и огромную трудоемкость работ по электрическим испы-
таниям КА. Длительность цикла таких испытаний измеряется
месяцами.
При электрических испытаниях КА на контрольно-испыта-
тельной станции проверяется взаимодействие систем во всевоз-
можных режимах, работа резервных устройств, дублирование
в любых сочетаниях приборов. В процессе испытаний выявля-
ются дефекты производственного характера (переменный кон-
такт из-за некачественной пайки при монтаже, нарушение со-
противления изоляции токоведущих цепей), а также конструк-
торские дефекты, которые не могли быть выявлены при кон-
структорско-доводочных испытаниях. Такие дефекты выявляют-
ся чаще всего при проверках взаимодействия систем между со-
бой.
Основной принцип контроля — подаче стимулирующих воз-
действий с контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) и опре-
деление (измерение) реакции КА на стимулирующее воздей-
ствие.
281
Испытания могут производиться ручным и автоматическим
методами. При ручном методе подача стимулирующих воздей-
ствий и определение реакции КА осуществляется непосредствен-
но оператором.
Для испытаний сложных систем КА во всевозможных режи-
мах с проверкой резервирования при ручном способе контроля
требуется длительное время (10... 12 месяцев). При этом надо
иметь в виду, что на наземные испытания выделяется ограни-
ченный ресурс бортовых приборов (до 10 % от общего ресурса).
Поэтому важным аспектом проведения электрических испыта-
ний в сжатые сроки является их автоматизация. Принципы по-
строения автоматического контроля будут рассмотрены ниже.
Системы КА проектируются во многих специализированных
конструкторских бюро. Разработчики аппаратуры составляют
подробные протоколы обменных сигналов между системами.
В протоколах подробно описываются параметры обменных сиг-
налов (амплитуда, длительность, частота, длительность перед-
него фронта импульсов и др.). Неправильное взаимодействие
систем может быть выявлено только при испытаниях КА на
КИС. Таким образом, при испытаниях происходит подтвержде-
ние или ревизия схемных решений, заложенных при проектиро-
вании КА.
Кроме конструктивных просчетов при электрических испыта-
ниях выявляются ошибки при изготовлении аппаратуры и так
называемые производственные дефекты. Иногда дефекты в ап-
паратуре носят скрытый характер (например, некачественная
пайка, заниженное сопротивление изоляции), и выявление по-
добных дефектов происходит только через некоторое время ра-
боты аппаратуры. Выявлению скрытых дефектов способствует
проведение испытаний при повышенной температуре и повышен-
ном напряжении.
Важным аспектом при проведении электрических испытаний
является тщательное соблюдение технологии и правил эксплуа-
тации систем КА, в частности соблюдение мероприятий по за-
щите аппаратуры от воздействия статического электричества:
работа испытателей с антистатическим браслетом, антистатиче-
ское покрытие полов, заземление КА. Даже незначительные
ошибки операторов могут привести к невыполнению программы
полета КА.
Для предотвращения ошибочных действий оператора-испыта-
теля процесс электрических испытаний находится под контро-
лем оператора-контролера, проводится под двойным контролем.
Выполнение особо ответственных операций, т. е. таких опера-
ций, неправильное выполнение которых может привести к отка-
зам в системах, проводится под тройным контролем.
От полноты проведения электрических испытаний (проверка
во всевозможных сочетаниях, проверка резервов, проверка при
282
граничных значениях температуры и напряжения), от качествен-
ного их проведения, от соблюдения технологической дисципли-
ны во многом зависит успешная работа КА при эксплуатации в
натурных условиях.
Качество и трудоемкость проведения испытаний во многом
определяются технологичностью КА. Удачная компоновка при-
боров и систем позволяет с минимальной разборкой КА заменить
отказавший прибор, обеспечивает доступ к электрическим разъ-
емам блоков и простоту сборки электрической схемы испытаний.
В техническое задание на проектирование систем и прибо-
ров для КА включаются требования о контролепригодности си-
стемы на всех этапах сборки и электрических испытаний, кото-
рые должны обеспечить:
возможность контролировать дублирование и резервирование
функциональных узлов при всех видах испытаний, включая тех-
нический комплекс;
минимальное время, затрачиваемое при электрических испы-
таниях блока.
Выполняя требования контролепригодности, конструкторы
систем предусматривают установку технологических (контроль-
ных) разъемов в конструкции приборов.
К технологическим разъемам подключаются технологические
кабели, прокладываемые к панели контрольных разъемов, через
которую производят подключение к КПА. По окончании всех
работ на техническом комплексе технологические кабели и па-
нели контрольных разъемов демонтируют.
По сигналам в цепях контрольных электрических разъемов
с помощью КПА можно более полно судить об исправности при-
бора, смене режимов работы системы.
15.2.	ФУНКЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ
КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ
Основной задачей КИС является качественное прове-
дение электрических испытаний в соответствии с конструктор-
ской документацией. Задолго до поступления КА на электриче-
ские испытания проводится большая подготовительная работа.
Инженеры-испытатели подробно изучают схемы и инструкции
по эксплуатации приборов и систем КА, программы и методики
испытаний. Перед проведением испытаний проводится аттеста-
ция инженерно-технического персонала на право проведения
электрических испытаний.
В соответствии с требованиями конструкторской и эксплуа-
тационной документаций технологи КИС составляют ТЗ на про-
ектирование оснастки (стапель для КА, стенд обслуживания,
устройства обезвешивания, защитные предохранительные крыш-
ки, колпаки).
283
На этапе технологической подготовки разрабатываются тех-
нологические процессы различных видов испытаний. С целью
определения необходимой длины кабелей наземной кабельной
сети между КПА и КА разрабатываются планировки размеще-
ния аппарата и испытательного оборудования.
До проведения электрических испытаний необходимо смон-
тировать, подключить кабели, провести регламентные работы,
проверить контрольно-испытательное оборудование (КИО) или
КПА и сделать письменное заключение о пригодности КПА для
испытания конкретного КА.
Электрические испытания КА выполняются по программам
и методикам, являющимся конструкторскими документами, с не-
укоснительным соблюдением требований инструкций по эксплуа-
тации систем.
При возникновении отказа в работе аппаратуры анализом
электрических схем устанавливают, с какой системой связан от-
каз. Затем разрабатывается программа поиска неисправного
блока. Разработка программы поиска включает в себя:
определение необходимых воздействий на неисправную си-
стему с целью перевода системы в режим, при котором выявлен
отказ;
определение необходимых измерительных средств для прове-
дения программы поиска (осциллограф, частотомер и т. д.).
По результатам проведения программы поиска определяется
неисправный блок в системе и делается заключение о замене
дефектного блока на кондиционный. После замены блока прово-
дится частная программа для испытания замененного блока.
Важными аспектами деятельности КИС являются регистра-
ция, расшифровка и оценка телеметрической информации. Бор-
товая система телеизмерений предназначена для поочередного
опроса электрических сигналов с датчиков систем, характеризую-
щих работу этих систем. Ручная расшифровка и оценка теле-
метрической информации заключается в сравнении графиков по-
ведения параметров на термограммах, получаемых с наземных
регистрирующих станций, с графиками, приведенными в ин-
струкции.
По результатам проведения электрических испытаний и оцен-
ке телеметрической информации делается заключение о работо-
способности систем КА и аппарата в целом.
15.3.	ЭТАПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ
Входной контроль. Входной контроль комплектующих
приборов и систем проводится для проверки соответствия харак-
теристик приборов техническим условиям. Цель — не допустить
установку на борт КА некондиционной аппаратуры. Входному
284
контролю подвергаются приборы и системы, поступившие на за-
вод-изготовитель КА от смежных предприятий.
Основанием для проведения входного контроля отдельного
прибора или системы служит «Ведомость покупнйх изделий»,
которая является конструкторским документом и составляется
на этапе рабочего проектирования КА. В ведомости приведены
название прибора, завод-изготовитель, децимальный номер ин-
струкции на входной контроль, вид приемки на заводе-изгото-
вителе. На основании инструкции входного контроля составля-
ется необходимая технологическая документация и заказывает-
ся оснастка.
Входной контроль проводится в следующей последователь-
ности: внешний осмотр (отсутствие царапин, вмятин, сколов на
приборах и электрических разъемах), проверка правильности
оформления сопроводительной документации (формуляров и
паспортов на приборы и системы), проверка соответствия харак-
теристик (параметров) прибора техническим условлям.
При выявлении замечаний при входном контроле прибора
вызывается представитель завода-изготовителя прибора, состав-
ляется рекламационный акт и прибор направляется для ре-
монта.
Автономные испытания системы до установки на борт КА.
Эти испытания проводятся в случае изготовления приборов и
агрегатов, входящих в систему, на разных заводах-изготовите-
лях. После проведения входного контроля отдельных приборов
вся система проверяется с помощью КПА, имитирующей обмен
сигналами с другими системами КА.
Автономные испытания приборов или агрегатов в процессе
сборки. При проведении работ по установке агрегатов (венти-
ляторов и заслонок системы терморегулирования, различных
приводов и т. д.) могут появиться перекосы, влияющие на рабо-
тоспособность агрегатов. С целью подтверждения нормальной
работоспособности проверяется функционирование агрегатов
после установки на КА. Указание на проведение подобных испы-
таний вводится в чертеж на установку конкретного агрегата.
Автономные испытания систем КА. Эти испытания проводят-
ся после передачи КА на КИС.
Основные особенности проведения автоном-
ных испытаний систем:
питание системы осуществляется от источников питания, вхо-
дящих в состав КПА;
все связи между системами «разорваны» (кабели, осуществ-
ляющие межсистемные связи, отключены);
имитацию сигналов от смежных систем выполняет КПА про-
веряемой системы;
автономные испытания различных систем, как правило, не-
зависимы друг от друга во времени.
285
Содержание автономных испытаний:
1.	Проверка сопротивления изоляции питающих цепей и то-
ка, потребляемого системой.
2.	Проверка в каждой системе всех резервных вариантов.
К примеру, проверяется трехканальный бортовой специальный
вычислитель. На выходе мажоритарная схема голосования 2
из 3. С помощью КПА выключают один из каналов. Вычисли-
тель должен нормально функционировать. В случае отрицатель-
ного результата испытаний делается заключение о неисправно-
сти одного из каналов.
3.	Проверка параметров сигналов, выдаваемых в смежные
системы.
4.	Проверка реакции системы на сигналы и команды от
смежных систем.
5.	Проверка временных характеристик системы (например,
время раскрытия крышки астродатчика, время выхода на ре-
жим передатчика).
Стыковочные испытания систем. Эти испытания предусмат-
риваются с целью уменьшения трудоемкости испытаний КА при
последующем проведении общих комплексных испытаний меха-
нически расстыкованного КА (ОКИР). При этих испытаниях
напряжение, подаваемое на системы, поступает от бортовой си-
стемы электроснабжения (СЭС). Для предотвращения отказов
на борту КА перед первым включением СЭС и подаче питания
на системы проводятся защитные операции. Защитные операции
предусматривают контроль сопротивления изоляции питающих
цепей, контроль разобщенности цепей и контроль целостности
цепей.
При проведении стыковочных испытаний вначале проводится
проверка параметров обменных сигналов между системами, а
затем проверка функционирования в режимах, при которых про-
исходит обмен сигналами между системами.
Основные особенности проведения стыковоч-
ных испытаний:
питание стыкуемых систем осуществляется от СЭС;
в испытаниях, как правило, участвует бортовая система те-
леконтроля;
наличие множества обменных сигналов между стыкуемыми
системами (например, стыковочные испытания радиотелеметри-
ческого комплекса и комплекса научной аппаратуры, радиотеле-
метрического комплекса и антенно-фидерной системы);
часть бортовых систем, не участвующих в стыковочных испы-
таниях, обесточены или разъемы отключены от СЭС.
Общие комплексные испытания механически расстыкованно-
го КА. Состояние КА при проведении ОКИР:
для удобства испытаний КА расчленен на части и состыко-
ван кабелями-удлинителями;
286
крышки приборных отсеков сняты или установлены на про-
ставках;
подвижные элементы конструкции обезвешены с целью ими-
тации нагрузок при штатном полете КА;
часть элементов конструкции расчекована, приведена в по-
летное положение и обезвешена (солнечные панели, антенны);
Цель проведения ОКИР:
проверка взаимодействия всех систем;
проверка стабильности характеристик в процессе испытаний;
проверка резервирования важнейших систем;
проверка систем КА в основных режимах;
проверка работ автоматики борта КА при имитации аварий-
ных ситуаций, например реакция автоматики при имитации сиг-
нала «напряжение минимальное» (t/min). При выдаче системой
СЭС команды [/min на борту КА должны отключиться энергоем-
кие потребители;
замер пусковых токов систем и уровня пульсаций напряже-
ния питания;
отладка программно-алгоритмического обеспечения комп-
лексных испытаний.
Общие комплексные испытания (ОКИ). Вид КА при
проведении ОКИ:
проведены все механосборочные работы;
на КА установлена экранно-вакуумная теплоизоляция с обес-
печением доступа к технологическим разъемам;
подвижные конструкции обезвешены.
Цель проведения ОКИ:
зачетные электрические испытания (повторение на 85 % объ-
ема ОКИР); при зачетных испытаниях не должно быть заме-
чаний к системам;
проверка функционирования подвижных частей при установ-
ленной экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ);
испытания КА по программе электромагнитной совместимо-
сти систем в безэховой камере с замером полей воздействия на
отдельные приборы от систем КА;
испытания КА при работе приемопередающих устройств, под-
ключенных к антеннам;
подтверждение совместимости радиолиний при работе на
штатный тракт антенно-фидерной системы;
окончательная проверка программно-алгоритмического обес-
печения (ПАО). Проверенное ПАО, записанное на перфоленте
или магнитной ленте, отправляется вместе с КА на технический
комплекс для проведения электрических испытаний.
287
15.4.	ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ
С целью уменьшения трудозатрат по разработке технологических про-
цессов электрических испытаний практикуется использование типовых про-
цессов и операций, содержание которых не изменяется при смене объекта
производства.
Типовой процесс сочленения электрических разъемов.
1.	Внешний осмотр электроразъема на кабеле и приборе на отсутствие
механических повреждений корпуса разъема, отсутствие повреждения изо-
ляции кабеля и экранной оплетки, наличие и соответствие маркировки на
разъеме БКС и приборе.
2.	Снятие статических зарядов с прибора и кабеля прикосновением ру-
ки, на которую надет антистатический браслет, подключенный к заземляю-
щей шине.
3.	Проверка электрического разъема кабеля и прибора на отсутствие
повреждений на контактах, загрязнений, следов коррозии, ожогов, окисле-
ния, сколов контактных вкладышей.
4.	Нанесение эксплуатационной смазки на резьбу разъемов, при этом
попадание смазки на контактные поля не допускается.
5.	Промывка спиртом контактов разъема на кабеле и приборе.
6.	Просушка контактов электрического разъема до полного высыхания.
7.	Подключение электрического разъема:
совмещение шпонки с пазом корпуса разъема;	,
вставка вилки разъема в гнездо и затягивание накидной гайки до упора
вручную.
8.	Отвертывание накидной гайки и расстыковка разъема.
9.	Проверка на отсутствие деформации штырей и повреждения поля
разъема.
10.	Повторение операции 7.
11.	Контровка разъема.
Типовой процесс испытания телеметрических датчиков. У телеметриче-
ского датчика температуры сопротивление меняется в зависимости от тем-
пературы по определенному закону, чаще всего —। линейному. В паспорте
на датчик приводится тарировочная таблица, где указано сопротивление
при крайних значениях температур и при температуре 20°С.
Перед установкой на КА температурный датчик проверяется на соответ-
ствие тарировочной кривой по этим трем точкам. Датчик, установленный на
изделие (рис. 15.1), проходит проверку соответствия тарировочной характе-
ристике только при температуре окружающей среды.
Датчик испытывается в указанной ниже последовательности.
1.	Измерение сопротивления изоляции датчика относительно корпуса
КА.
2.	Измерение прибором МО-62 или аналогичным по назначению сопро-
тивления датчика.
3.	Измерение сопротивления линии.
4.	Измерение термометром температуры окружающей среды.
5.	Расчет методом интерполяции сопротивления датчика при темпера-
туре окружающей среды, используя тарировочные данные из паспорта.
г----»----------------------»
----------------R----------»
пдатч	ллинии
бортовая
система
телеконтроля
Рис. 15.1. Схема включения датчика в систему телеметрии
288
Рис. 15.2. Корректировка тарировоч-
ной характеристики датчика на вели-
чину сопротивления линии:
1 — тарировочная характеристика с уче-
гом сопротивления линии; 2 — тариро-
вочная характеристика, построенная по
паспортным данным
Рис. 15.3. Схема потенциометриче-
ского датчика
6.	Сравнение сопротивления, рассчитанного по п. 5 и замеренного по
п. 2. Расхождение в сопротивлениях не должно превышать максимальную
погрешность, указанную в паспорте.
7.	Корректировка тарировочной характеристики датчика на величину
сопротивления линии (рис. 15.2). Корректировка производится с целью уст-
ранения систематической погрешности, вносимой в телеизмерения темпера-
туры от сопротивления линии.
Последовательность испытания потенциометрических датчиков давления.
1.	Измерение сопротивления изоляции цепей датчика относительно кор-
пуса.
2.	Измерение общего сопротивления датчика между выводами 1 и 3 и
сравнение с паспортными данными (рис. 15.3).	'
3.	Измерение сопротивления между выводами 1 и 2.
4.	Расчет относительного сопротивления в процентах.
5.	Измерение давления в магистрали.
6.	Определение относительного сопротивления в процентах исходя из
замеренного давления и паспортных данных.
7.	Заключение о пригодности датчика путем сравнения данных, опре-
деленных по пп. 4 и 6. Погрешность не должна превышать максимальную
погрешность, указанную в паспорте на датчик.
15.5	. ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
И КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Регулирование и испытание антенно-фидерной систе-
мы. В состав антенно-фидерной системы входят фильтры разде-
ления частотных каналов, полосовые и запирающие фильтры,
коммутирующие устройства (переключатели), датчики степени
согласования и др. По конструктивному исполнению элементы
системы и соединительные фидерные линии могут быть волно-
водного или коаксиального типа; это определяется диапазонами
рабочих частот, условиями эксплуатации и особенностями кон-
струкции КА. Основные радиотехнические характеристики от-
дельных устройств и системы в целом обеспечиваются конструк-
цией либо достигаются регулировками в процессе изготовления
и приемосдаточных испытаний.
10-569
289
Как правило, проверяют следующие параметры полностью
собранной антенно-фидерной системы в составе КА:
согласование антенны с передатчиком (приемником), необ-
ходимое для обеспечения передачи энергии по высокочастотным
каналам с минимальными потерями. Степень согласования ха-
рактеризуется величиной коэффициента стоячей волны (КСВ),
который зависит от величины отраженной высокочастотной ан-
тенно-фидерной системой мощности от входа или точки, в кото-
рой производятся измерения, и определяется соотношением ве-
личин отраженной и падающей (подводимой) мощности;
коэффициент полезного действия фидерного тракта, опреде-
ляющий величину высокочастотных потерь в фидерном тракте
при передаче энергии от передатчика к антенне (или от антенны
к приемнику) как отношение мощности, прошедшей через ан-
тенно-фидерную систему, к подводимой мощности;
степень развязки между высокочастотными каналами, харак-
теризующую степень прохождения энергии одного частотного
канала в другой и определяющуюся аналогично КПД.
Регулировка фидерной системы, как правило, состоит во вве-
дении компенсирующих реактивных элементов, влияющих на ха-
рактер отраженной волны и улучшающих согласование. Регули-
ровку развязки (перестройку фильтров) в составе КА осу-
ществляют в исключительных случаях.
Настройка антенно-фидерной системы в составе КА осу-
ществляется на полностью собранной системе. При этом КА
размещается в условиях, имитирующих условия полета при сво-
бодном окружающем пространстве, когда отсутствуют паразит-
ные отражения; КА устанавливают в полетном положении на
удалении 5 ... 10 м от отражающих предметов.
Настройка по согласованию осуществляется с использовани-
ем аппаратуры, измеряющей КСВ: автоматических измерителей
КСВ с рефлектометрами, измерительных линий и др.
Испытание системы подрыва пирозапалов. Система подрыва
пирозапалов (СПП) служит для выдачи кратковременных сиг-
налов, длительностью 0,2... 0,9 с на сопротивления пиропатро-
нов и детонаторов. Система (рис. 15.4) состоит из блока подры-
ва пирозапалов (ВПП), БКС к пирозапалам н пирозапалов,
устанавливаемых в пирочеках и пироболтах. Каждый модуль
Ml, М2, ...,MN служит для трансляции команды на подрыв од-
ного пирозапала по сигналу от программно-временного устрой-
ства или радиокоманды.
Рассмотрим последовательность испытания системы подры-
ва пирозапалов.
Испытания БПП:
от блока БПП отключаются электроразъемы БКС и подклю-
чается КПА;
проверяется выдача сигналов на исполнение по основным и
290
Рис. 15.4. Принципиальная схема подрыва пирозапалов:
Ml, М2 ... MW — модули трансляции команды на подрыв пирозапалов; ПП1, ПП2 ...,
ЛПЫ — пирозапалы (пиропатроны или детонаторы)
резервным цепям. КПА для испытания блока БПП «умеет запо-
минать» кратковременный сигнал, пришедший из БПП, и вклю-
чать соответствующий транспарант. Так, при подаче с КПА сиг-
нала, имитирующего срабатывание ПП1 по основной цепи, блок
БПП выдает кратковременный сигнал на КПА по обоим цепям
ПП1 и на КПА произойдет загорание транспарантов ПП1.
Командой «сброс» на КПА снимается запоминание, и затем по-
вторяется проверка по дублирующей цепи. Таким образом, про-
изводят проверку по каждому модулю блока БПП.
Испытания кабельной сети и пирозапалов:
БКС, идущая к пирозапалам, отключена от блока БПП и пи-
розапалов. Проводят проверку сопротивления изоляции цепей
относительно корпуса и осуществляют контроль разобщенности
цепей;
вместо пирозапалов подключают имитаторы. Имитатор пиро-
запала представляет собой электрический разъем, в котором
распаяны перемычки в соответствии со схемой пирозапала.
Проводят измерение сопротивления БКС;
производят контроль обтекания малым током каждой цепи
с подключенным имитатором;
10*	291
Рис. 15.5. Типовая схема контроля
сопротивления изоляции токоведущих
цепей:
Л/, R2, R3, R4 — резисторы входных де-
лителей; R5, R6 — выходные резисторы;
РУ1, РУ2 — регистрирующие устройства;
OR — объект контроля
к БКС подключают пиро-
запалы, осуществляют конт-
роль сопротивления изоляции.
Все работы, связанные с ис-
пытаниями пирозапалов, во
избежание их несанкциониро-
ванного подрыва, производят
специальными высокоомными
приборами для измерения со-
противления электровзрывных
линий и электродетонаторов
типа Р 353. При проверках це-
пей пирозапалов прибором
Р 353 ток проверки не превышает 50 мА;
прибором Р 353 проводят измерение суммарного сопротивле-
ния БКС и пирозапала по цепи каждого пирозапала;
подключение разъемов БКС к блоку БПП и проверка обте-
кания всех цепей пирозапалов малым током. Этой проверкой
подтверждают качество выполнения операций по подключению
электроразъемов пироцепей;
по завершению всех автономных проверок цепей пирозапа-
лов производят отключение БКС от блока БПП и на разъемы
БКС устанавливают технологические крышки красного цвета и
осуществляют пломбировку крышек.
Контроль сопротивления изоляции токоведущих цепей. На
КА цепи питания бортовых систем для повышения надежности
выполняют двухпроводными, т. е. « + » и «—» бортовой сети
изолированы от корпуса аппарата. При каждом включении КА
предварительно выполняют защитные операции. Суть таких опе-
раций заключается в контроле сопротивления изоляции шин пи-
тания и измерении сопротивления нагрузки между шинами « + »
и «—» в обесточенном состоянии.
Рассмотрим подробнее устройство схемы контроля сопротив-
ления изоляции шин питания (рис. 15.5). На схеме изображены
также источник питания и элементы, входящие в состав КА:
сопротивление нагрузки /?н;
конденсаторы Cl, С2 — распределенная емкость кабельной
сети относительно корпуса (на практике достигающая единиц
микрофарад);
сопротивление изоляции шин питания относительно корпуса
Яиз, Ru3‘
292
Схема контроля представляет собой измерительный генера-
тор, частота генерации которого зависит от величины сопротив-
ления изоляции шин питания относительно корпуса. При пони-
жении величины сопротивления изоляции ниже допустимого
происходит срыв генерации.
При поочередном срабатывании регистрирующих устройств
в процессе генерации (частота срабатывания — величина,
обратно пропорциональная величине емкостей С1 и С2) сопро-
тивление изоляции шин питания выше требуемого. Если сопро-
тивление изоляции, например, шины « + » меньше допустимой
величины, то напряжение на выходном R5 не достигает напря-
жения отпускания РУ1, переключение измерительной схемы не
происходит, опрос шин прекращается и устройство сигнализи-
рует о пониженном сопротивлении изоляции.
В заключение необходимо отметить, что контроль шин пита-
ния производят постоянно в процессе всех электрических испы-
таний. До подачи питания на борт КА сопротивление изоляции
контролируется с использованием источника питания напряже-
нием не более 1 В.
15.6	. ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КА
Перед проведением электрических испытаний КА,
предназначенного для натурной эксплуатации, необходимо про-
верить всю конструкторскую (программы и методики), эксплуа-
тационную (инструкции по эксплуатации) и технологическую
(технологические процессы) документацию.
Для этой цели предназначен специальный образец КА — ап-
парат электрорадиотехнических испытаний (ЭРТИ). С аппара-
том ЭРТИ выполняют следующие работы:
апробирование всего технологического оснащения, необходи-
мого для проведения электрических испытаний (подставки под
КА; стенда обслуживания и т. д.);
выявление в процессе электрических испытаний ошибок и
неточностей в программах и методиках и корректировка их по
результатам электрических испытаний;
отработка систем обезвешивания подвижных частей КА;
стыковочные испытания отдельных систем КА между собой;
испытания без радиопоглощающих насадок. Все испытания
в целях биологической защиты персонала проводятся с установ-
кой радиопоглощающих насадок на антенны передающих уст-
ройств. Испытания без насадок позволяют подтвердить совме-
стимость всех радиоэлектронных средств на КА;
отработка технологических процессов испытания, при этом
особое внимание обращается на технологические процессы по
сборке схем электрических испытаний и на переходы от одного
293
этайа испытаний к другому, например переход от автономных
испытаний к стыковочным.
Кроме указанных задач программа испытания аппарата
ЭРТИ предусматривает ряд дополнительных работ, не проводи-
мых на КА, предназначенного для натурной эксплуатации:
измерение токов потребления системами в установившемся
режиме, измерение пусковых токов и осциллографирование
пульсаций напряжения на входах в системы;
проведение испытаний по программе электромагнитной сов-
местимости систем (ЭМС). При этих испытаниях замеряются
уровни электрического и магнитного поля в районе установки
каждой системы. Основная цель испытаний по программе
ЭМС — подтвердить работоспособность систем КА в условиях
электромагнитных помех и помех по цепям питания, существую-
щих на аппарате.
Необходимо отметить, что время, затрачиваемое на проведе-
ние электрических испытаний аппарата ЭРТИ, в 2 ... 5 раз боль-
ше времени, затрачиваемого на проведение электрических испы-
таний натурного КА. По завершению испытаний и запуска КА
аппарат ЭРТИ используется для отработки различных ситуаций,
возникающих при натурной эксплуатации КА.
15.7	. КОНТРОЛЬНО-ПРОВЕРОЧНАЯ АППАРАТУРА
КПА необходима для испытания систем КА во всевоз-
можных режимах. При проектировании к КПА предъявляются
следующие требования:
питание КПА должно осуществляться от напряжения про-
мышленной сети 220/380 В. Допустимое отклонение напряжения
от номинала может составлять ±10 %;
отказ КПА не должен приводить к отказу испытуемой си-
стемы;
все измерительные приборы, входящие в состав КПА, дол-
жны проверяться без демонтажа, для чего в КПА должны быть
предусмотрены контрольные гнезда для подключения образцо-
вой измерительной аппаратуры;
конструкция КПА должна предусматривать удобство монта-
жа, эксплуатации и ремонта;
КПА должна сохранять работоспособность при температуре
10 ... 40°C и относительной влажности до 90 %;
все отдельные части КПА должны иметь клеммы заземле-
ния;
КПА должна обеспечивать контроль сопротивления изоля-
ции шин питания КА относительно корпуса как при наличии на-
пряжения на шинах, так и при отсутствии. Контроль сопротив-
ления изоляции должен осуществляться непрерывно;
в КПА должно быть предусмотрено устройство, регистри-
291
рующее все ручные операции, проводимые оператором;
время тестового контроля КПА должно быть минимальным.
Для примера рассмотрим состав КПА радиосистемы. Она
состоит из отдельных функционально законченных узлов: пере-
датчика, приемника, пульта выдачи радиокоманд, аппаратуры
траекторных измерений и т. д. Конструктивно весь состав КПА
выполнен в виде шкафов (стоек) размерами 600X600X1700 мм.
Шкафы соединены между собой и с контролируемой системой
кабельной сетью. Число стоек в зависимости от сложности ра-
диосистемы колеблется от 15 до 50. В составе КПА одной си-
стемы около 150 ... 200 измерительных приборов, 300 ... 400 све-
тодиодов и транспарантов. Измерительные приборы, транспа-
ранты и светодиоды необходимы для контроля правильности
работы КПА и испытуемой системы.
Перед подключением к контролируемой системе необходимо
произвести ввод в эксплуатацию КПА. Ввод в эксплуатацию
включает в себя:
монтаж КПА, т. е. размещение отдельных стоек в соответст-
вии со схемой размещения;
монтаж кабельной сети, заключающийся в укладке наземных
кабельных систем под фальшпол и в кабельные каналы;
подключение штепсельных разъемов к стойкам в соответствии
со схемой соединений;
проверка КПА во всевозможных режимах в соответствии с
инструкцией по эксплуатации КПА;
заключение о пригодности КПА для испытания соответствую-
щей системы.
Время, затрачиваемое на ввод в эксплуатацию сложной по
составу КПА, занимает от двух до четырех месяцев. При дли-
тельной эксплуатации КПА необходимо проводить регламент-
ные работы. Периодичность проведения регламентных работ —
обычно один раз в год. Регламентные работы включают в себя:
удаление пыли в шкафах и блоках;
промывку спиртом электрических разъемов;
проверку кабельной сети (сопротивление изоляции и целост-
ность цепей);
смазку вентиляторов, вмонтированных в стойках;
перепроверку измерительных приборов образцовыми сред-
ствами измерения;
перепроверку КПА во всевозможных режимах.
15.8	. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Проведение испытаний КА с помощью автоматизиро-
ванных испытательных комплексов (АИК) является процессом,
выполняемым по составленной программе; он может быть раз-
295
бит на простейшие операции, выполняемые последовательно.
Каждая операция представляет собой набор отдельных дейст-
вий, совокупность которых позволяет судить об исправности
определенной части КА. Например, в соответствии с програм-
мой испытания автоматически в заданное время в определенные
контрольные точки КА подается воздействие в виде электриче-
ского сигнала (напряжение, единичный импульс, последователь-
ность импульсов и т. д.). Реакция КА на управляющее воздей-
ствие контролируется средствами на соответствие заданному в
программе значению. Совпадение программного и реального
значения реакции КА свидетельствует об исправности проверяе-
мого узла и позволяет перейти к следующей по программе испы-
тательной операции.
Данные по всем испытательным операциям регистрируются
на устройствах печати комплекса, а необходимая информация
о ходе испытаний выводится на устройства отображения. Все
используемые в комплексе испытательные операции условно де-
лятся на две группы.
Для первой группы характерно то, что время начала их опре-
деляется программой испытаний. Необходимые аппаратно-про-
граммные средства ИК выделяются данной операции только на
время ее исполнения.
Для второй группы испытательных операций характерно то,
что они начинаются по инициативе КА. Момент начала опера-
ций невозможно определить в программе испытаний. Для вы-
полнения этих испытательных операций аппаратно-программные
средства АИК должны быть выделены постоянно и использо-
ваться в режиме ожидания. Например, при включении бортовой
вычислительной машины, как правило, предусмотрен режим са-
мопроверки и, пока не закончится этот режим, дальнейшее про-
ведение испытаний невозможно. В этом случае инициатива на
продолжение испытаний в виде сигнала готовности принадле-
жит КА.
Наличие описанных особенностей испытательного процесса
требует определенной структуры испытательного комплекса,
обеспечивающей соответствующую организацию процесса испы-
таний.
Для достижения минимальной избыточности аппаратно-про-
граммных средств автоматизированный испытательный комп-
лекс лучше всего строить на основе двухуровневой структуры
вычислительных средств.
Рассмотрим структуру одного из выпускаемых промышлен-
ностью АИК.. Такой комплекс позволяет обеспечить параллель-
ное выполнение нескольких испытательных задач в темпе, зада-
ваемом КА, избежав при этом кризисных ситуаций, вызванных
одновременным обращением нескольких задач к программно-
аппаратным средствам комплекса. При этом каждая подсистема
296
сопряжения с КА, представляющая собой совокупность ЭВМ и
средств сопряжения с КА, выполняет только одну испытатель-
ную задачу в реальном масштабе времени. В комплексе исполь-
зованы два этапа подсистем устройств сопряжения (УСО):
ЭВМ с набором параметрических средств УСО, обеспечиваю-
щих связь с аналоговыми и дискретными сигналами проверяе-
мого КА;
микропрограммируемый контроллер (МПК) с набором со-
гласующих устройств, обеспечивающих связь с цифровыми або-
нентами КА.
Полная программная совместимость ЦВМ верхнего уровня
(ВУ) и ЭВМ нижнего уровня (НУ) позволяет предварительно
загрузить с верхнего уровня в оперативное запоминающее уст-
ройство (ОЗУ) ЭВМ НУ испытательную задачу. Задача, вы-
званная на исполнение, обеспечивает управление средствами
УСО по выдаче управляющих воздействий или приемку сигнала
реакции КА в соответствии с заданным алгоритмом в темпе,
определяемым КА или программой испытаний. При этом осу-
ществляется первичная обработка полученной информации (на-
пример, сравнение результатов измерения с допусками, «привяз-
ка» появления реакции КА по времени и т. д.) и формирование
и передача на верхний уровень сообщений о ходе испытаний для
дальнейшей обработки, регистрации и отображения. При завер-
шении выполнения задачи верхним уровнем осуществляется за-
грузка в ОЗУ ЭВМ НУ другой испытательной задачи.
Особенности МПК позволяют в заводских условиях осущест-
вить настройку МПК на тип подключаемых внешних устройств,
занося для хранения в постоянные запоминающие устройства
(ПЗУ), подключенные к МПК, типовые алгоритмы первичной
обработки результатов испытаний и другие часто используемые
программные модули. При этом управление подсистемой на ба-
зе МПК со стороны верхнего уровня осуществляется выдачей
соответствующей директивы, загружаемой в ОЗУ МПК и содер>-
жащей указание типа испытательной операции и набор конкрет-
ных переменных данных, необходимых для выполнения этой
операции. Дальнейшее управление ходом операции берет на се-
бя МПК. При этом осуществляется формирование и передача
в КА или прием и первичная обработка массивов цифровой ин-
формации, формирование массивов для передачи на верхний
уровень. При завершении операции МПК связывается с верхним
уровнем, передавая массив данных, необходимых для дальней-,
шей обработки, регистрации и отображения.
Объединение всех программно-аппаратных средств комплек-
са в единый процесс испытаний осуществляется ВУ комплекса.
Верхний уровень вызывает на исполнение программы испыта-
ний, хранящиеся в ОЗУ ЭВМ подсистемы НУ, загружая в ОЗУ
необходимые для этого данные, формирует и выдает директивы
297
на исполнение испытательных операций в подсистемы, управ-
ляемые МПК, принимает с НУ массивы данных о ходе испыта-
ний, осуществляя их обработку, вывод на регистрацию, отобра-
жение и хранение, принимает решение о ветвлении испытатель-
ного процесса и т. д.
Такое построение АИК позволяет обеспечить реализацию ис-
пытаний разнотипных КА в реальном масштабе времени с высо-
кой производительностью.
В состав комплекса входят центральная вычислительная
система, система связи с объектом контроля, система пе-
редачи информации и система взаимодействия оператора с комп-
лексом.
Центральная вычислительная система. Вычислительная си-
стема (ВУ комплекса) обеспечивает централизованное управле-
ние процессом испытаний КА.
В состав ЦВС входят управляющая ЭВМ, устройство вво-
да — вывода информации и оперативный пульт управления.
ЦВС обеспечивает решение следующих задач:
организацию подготовки вычислительных средств комплекса
к проведению испытаний КА (ввод операционной системы, ввод
испытательных задач);
реализацию общего алгоритма управления и контроля КА;
управление работой НУ по выполнению программы испыта-
ний КА;
проведение вторичной математической и логической обработ-
ки результатов испытаний КА с выведением их на средства ото-
бражения и регистрации;
организацию ввода в НУ испытательных задач в процессе
проведения испытания КА;
проведение совместно с вычислительными средствами НУ
оперативного и периодического диагностирования работы уст-
ройств и систем комплекса;
осуществление обмена информацией с внешними абонентами
через стандартные согласующие устройства.
Система сопряжения с КА. Система сопряжения с КА обес-
печивает непосредственную связь с объектом контроля. В состав
системы сопряжения входят функциональные подсистемы сопря-
жения с КА, в том числе микропроцессорные средства, кросси-
ровочные и стыковочные устройства комплекса с КА.
Система сопряжения с КА обеспечивает решение следующих
задач:
реализацию алгоритмов управления и контроля КА путем
выполнения предварительно введенной в нее функционально за-
конченной испытательной задачи;
проведение первичной математической и логической обработ-
ки результатов испытаний КА с передачей необходимой обоб-
щенной информации на ВУ;
298
формирование управляющих воздействий и контроль анало-
говых и дискретных параметров КА;
обеспечение обмена информацией по цифровым каналам свя-
зи с ЦВМ КА;
осуществление электрической стыковки КА к комплексу че-
рез кроссировочные устройства.
Система взаимодействия оператора с комплексом (СВО).
СВО с комплексом обеспечивает организацию и управление про-
цессами подготовки и проведения испытаний КА. СВО с комп-
лексом состоит из оперативного пульта управления и устройств
ввода — вывода информации.
Система обеспечивает решение следующих задач:
организацию подготовки комплекса и управления им (вклю-
чение питания, ввод операционных систем, проверку исходного
состояния комплекса, проведение самоконтроля и определение
готовности комплекса к работе);
отображение и документирование информации о результатах
испытаний КА и действий оператора с «привязкой» по времени;
отображение справочно-инструктирующей информации;
организацию выдачи и приема с постоянным контролем по-
тенциальных команд по каналу связи с КА, минуя ЭВМ;
задание режимов проведения испытаний;
ввод в вычислительные системы испытательных программ КА.
Система обеспечивает следующие режимы работы комп-
лекса: автоматический, полуавтоматический и ручной режим
проведения испытания КА.
В автоматическом режиме осуществляется автоматическая
реализация алгоритмов испытаний КА с контролем результатов
испытаний. Работа в этом режиме осуществляется в реальном
масштабе времени.
В полуавтоматическом режиме обеспечивается автоматиче-
ская реализация алгоритма испытаний КА на выбранном участ-
ке испытательной программы, представляющем собой отдельную
законченную задачу, и автоматическая пооперационная реализа-
ция алгоритма испытаний КА на заданном участке испытатель-
ной программы с приостановкой испытаний после выполнения
каждой операции и выдачей об этом сообщения на пульт опе-
ратора.
В ручном режиме обеспечивается управление устройствами
комплекса по отдельным командам оператора с автоматическим
и визуальным контролем.
Во всех режимах проведения испытаний КА обеспечивается
возможность вмешательства оператора.
Система организует проверку работоспособности комплекса
без подключения КА по специальной испытательной программе
при вводе комплекса в эксплуатацию, регламентных работах и
перед подключением комплекса к КА.
299
Необходимо отметить, что АИК может быть только основой
полного комплекса испытательных средств КА. Наличие специ-
альных систем на борту КА и требование унификации не позво-
ляют использовать АИК как единый испытательный инструмент.
На стадии рабочего проектирования предусматривается, что
КПА специальных систем КА должны органично сочетаться с
возможностями АИК для полной автоматизации испытательно-
го процесса.
15.9	. СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ (ПАО) КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИИ
Программное обеспечение АИК—это совокупность программ и доку-
ментации на них. ПАО в общем виде можно разбить на две большие сово-
купности программ, одна из которых независимо от испытуемого КА и опре-
деляется функциональным назначением АИК, а другая находится в прямой
зависимости от испытуемого КА и меняется при переходе от одного КА к
другому.
Первую совокупность программ принято называть общесистемным прог-
раммным обеспечением (ОПО), вторую — специальным программным обес-
печением (СПО).
Совокупность ОПО и СПО составляет ПАО комплексных испытаний
(КИ) для испытаний конкретного КА.
В создании ПАО КИ принимают участие специалисты по аппаратуре
КА (специалисты по отдельным системам — системщики и специалисты по
взаимодействию систем — комплексники), которые, как правило, не владеют
достаточными знаниями в области программирования, и программисты —
профессионалы, не обладающие необходимыми знаниями аппаратуры КА.
Задача программистов заключается в создании программных средств высо-
кого уровня, обеспечивающих возможность разработки программ комплек-
сных испытаний специалистами по аппаратуре КА.
Ввиду высоких экономических и временных затрат АИК прилагаемое
общее программное обеспечение разрабатывается по техническим заданиям
нескольких предприятий. КА, изготовляемые на этих предприятиях, могут
существенно отличаться по режимам работы и составу аппаратуры. Попыт-
ки создания универсальных программных средств высокого уровня для КА
различных типов приводят к чрезмерным перегрузкам оперативной памяти
АИК и переусложнению программ, затрудняющим работу в реальном вре-
мени из-за низкого быстродействия. Поэтому АИК содержит лишь средст-
ва, на базе которых коллектив программистов создает СПО, предназначен-
ное для испытаний конкретного КА.
СПО в процессе комплексных испытаний выполняет следующие основ-
ные функции:
разработку, ввод в АИК и трансляцию на машинный язык программ,
реализующих алгоритмы комплексных испытаний;
выдачу из АИК воздействий на КА в соответствии с программой комп-
лексных испытаний;
прием из КА испытательным комплексом параметров контроля состоя-
ния бортовой аппаратуры;
формирование прогноза состояния параметров (модельных значений па-
раметров) ;
сравнение модельных значений параметров с реальными, принятыми
из КА;
вывод в ходе испытаний оперативной информации (о выданных воздей-
30Q
Рис. 15.6. Алгоритм разработки программ испытаний КА
ствиях, об отклонениях от нормы, полученных в результате сравнения мо-
дельных и реальных значений параметров и т. д.) на устройства отображе-
ния, магнитные носители и печать;
анализ отклонений от норм, определение неисправных узлов КА с вы-
водом соответствующих сообщений на устройства отображения и печать;
автоматический переход на аварийную программу при отклонении пара-
метров состояния КА от нормы или переход в диалоговый режим для при-
нятия человеком решения по выходу из сложившейся ситуации;
запись полной информации обмена между КА и АИК и собственной
информации АИК на магнитные носители и организацию вывода информа-
ции на средства отображения интересующих фрагментов испытаний.
Написание программ комплексных испытаний осуществляется на языке
высокого уровня, не требующем специальных профессиональных знаний и
навыков программирования.
301
Ввод программ в АИК выполняется в диалоговом режиме с указания-
ми по выполнению очередного действия оператора.	'
Разработка программ комплексных испытаний строится в указанной
ниже последовательности (рис. 15.6).	(
1.	Системщики разрабатывают алгоритмы проверок систем (последова-
тельности воздействий, необходимых для проверок систем; значения пара-
метров, принимаемые ими под влиянием воздействий; необходимые меры
со стороны АИК при отклонении параметров и т. д.).
2.	На основании алгоритмов проверок систем комплексники разрабаты-
вают обобщенные алгоритмы испытаний. Набор алгоритмов испытаний дол-
жен создавать условия дЛя максимального сокращения времени испытаний,
одновременно обеспечивая заданный объем проверок аппаратуры КА. Тре-
бование к минимизации времени обусловлено большими затратами на испы-
тания, длительностью подготовки КА, а также необходимостью экономии
ресурсов бортовой аппаратуры.
3.	Комплексники на базе алгоритмов, используя средства СПО, разра-
батывают программы комплексных испытаний.
4.	Программы комплексных испытаний записываются на магнитные но-
сители, с которых производится загрузка в оперативную память АИК.
Следует подчеркнуть необходимость автоматизации электрических испы-
таний. Время, затрачиваемое на создание и отладку ПАО электрических ис-
пытаний для КА средней сложности, составляет 3... 4 года. При отлажен-
ном ПАО процесс электрических испытаний в полном объеме занимает
1,5... 2 месяца.
В том случае, когда создается КА в единичном экземпляре с разовой
задачей, введение автоматизации испытаний нецелесообразно. При наличии
в составе КА БЦВМ автоматизация электрических испытаний необходима
из-за невозможности организации обмена информации между БЦВМ КА
и КПА с ручным вводом стимулирующих воздействий.
15.10. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ НА КИС
Весь персонал, участвующий в испытаниях, должен руководствоваться
«Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и
«Правилами техники безопасности и промсанитарии при работе с генерато-
рами энергии сверхвысоких частот».
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала вся КПА,
корпус КА и корпусы электрооборудования должны быть заземлены. При
проведении испытаний должны быть предусмотрены меры противопожарной
защиты на случай возможных коротких замыканий в электрических цепях.
Напряжение, используемое в переносных лампах, должно быть не выше
36 В.
При испытаниях КА запрещается производить подключение — отключе-
ние электрических разъемов, находящихся под напряжением.
При проведении работ, связанных с излучением СВЧ-энергии, интенсив-
ность облучения в местах нахождения работающих не должна превышать
следующие предельно допустимые величины;
10 мкВт/см2 —при облучении в течение всего рабочего дня;
100 мкВт/см2 — при облучении не более 2 ч за рабочий день;
1000 мкВт/см2 — при облучении не более 15 мин за рабочий день.
При интенсивности излучения, большей 100 мкВт/см2, обслуживающий
персонал должен пользоваться индивидуальными средствами защиты от СВЧ-
излучения: защитными очками и защитными халатами.
Особые меры предосторожности должны быть предусмотрены при ра-
боте с пирозапалами.
1. На видном месте должна быть вывешена таблица: «Внимание! На из-
делии установлены пиросредства».
2. В момент проведения работ по испытанию пиросредств необходимо
302
удалить от КА обслуживающий персонал, не занятый в этой проверке.
\ 3. Проверка пирозапалов должна производиться специальной аппарату-
рой! указанной в методике испытаний. Аппаратура, предназначенная для ис-
пытания пирозапалов, проектируется так, что даже при ее отказе ток об-
текания пирозапала не может быть выше допустимого.
При использовании воздушной сети высокого давления необходимо уда-
лить лица, не занятые проверками, и вывесить предупредительные транспа-
ранты, при этом не допускается нахождение обслуживающего персонала
рядом с соплами электропневмоклапанов системы стабилизации.
15.11.	ИНЖЕНЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ КИС
Здание КИС представляет собой сложное и дорогостоящее сооружение.
Оно состоит из зала испытаний, где размещаются испытуемые КА, пульто-
вые помещения и помещения для инженерно-технического персонала.
С целью защиты испытателей КИС от электромагнитного излучения зал
выполняется экранированным (эффективность ослабления излучения состав-
ляет 60... 100 дБ). Экранировка достигается обшивкой зала испытаний сталь-
ным листом с герметичной проваркой стыков. Для поглощения электромаг-
нитного излучения в диапазоне радиочастот стены и потолок покрываются
радиопоглощающим материалом.
Зал испытаний относится ко 2 классу чистых помещений. Проведение
работ в зале испытаний допускается только в специальной технологической
одежде и обуви.
Для защиты КА и КПА от воздействий статического электричества пол
зала покрывается составами, обеспечивающими стекание зарядов статиче-
ского электричества.
Для подключения КА к КПА в зале испытаний предусматривается уст-
ройство кабельных каналов, которые находятся в подвальном помещении.
Пультовые помещения предназначены для размещения всей КПА, необ-
ходимой для испытания КА. Для удобства размещения КПА и прокладки
кабельной сети, соединяющей отдельные части КПА в целом с КА, пуль-
товые оборудованы фальшполами. Фальшпол представляет собой плиты
из легких сплавов размером 500X500 мм, устанавливаемые на опоры высо-
той 250... 300 мм. Фальшпол оклеивается антистатическим пластиком.
Помещения, предназначенные для размещения КПА, имеющей в своем
составе вычислительные средства, относятся ко 2 или 3 классу чистых по-
мещений.
Во всех помещениях установлены щиты электропитания. К щитам под-
ведены различные виды напряжений: 380 В, 50 Гц — трехфазное; 220 В,
50 Гц — однофазное; 27 В—-постоянное напряжение и необходимые специ-
альные напряжения.
Вычислительные средства получают питание от мотор-генераторов. На
выходе мотор-генераторов отсутствуют импульсные помехи, присущие про-
мышленной сети с напряжением 380 В, приводящие к сбоям в работе вы-
числительных средств.
Все пультовые и зал испытаний оборудованы многоканальной шлемо-
фонной, громкоговорящей и телефонной связью. Персонал КИС состоит из
инженерно-технических работников (80%) и высококвалифицированных эле-
ктриков и прибористов. Весь персонал структурно разбит на группы по ис-
пытуемым системам, на отдельные группы возложены задачи по испытаниям
бортовой аппаратуры одной или нескольких систем.
Контрольные вопросы
1.	Назначение и структура АИК.
2.	В чем сущность нисходящего проектирования при разработке про-
граммы испытаний КА?
3.	Каково назначение технологических разъемов в системах КА?
4.	Что такое контролепригодность систем?
303
ГЛАВА 16	/
РАБОТЫ ПО МОНТАЖУ, СТЫКОВКЕ И ИСПЫТАНИЯМ
НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ И СТАРТОВОМ КОМПЛЕКСАХ
16.1.	ПРЕДПОЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ПОДГОТОВКА
К ЗАПУСКУ
Для проведения предполетных испытаний, подготовки
к запуску и запуска КА с завода-изготовителя транспортирует-
ся на космодром.
Предполетными испытаниями называется совокупность тех-
нологических операций, проводимых на космодроме и предна-
значенных для проверки работоспособности систем, агрегатов и
механизмов КА перед его запуском. Испытания включают в себя
электрические, механические и пневмовакуумные испытания.
Подготовкой к запуску называется совокупность технологи-
ческих операций, обеспечивающих запуск и нормальное функ-
ционирование КА в натурных условиях. Подготовка включает
в себя монтажно-сборочные и стыковочные работы, установку
ЭВТИ, заправку КА компонентами топлива и сжатыми газами,
заряд бортовых батарей и т. д. Отдельные технологические опе-
рации сочетают в себе как испытания, так и подготовку КА к
полету.
Целью работ на космодроме является запуск полностью ра-
ботоспособного КА в точно назначенный срок.
Работы ведутся в соответствии с графиком предполетных ис-
пытаний и подготовки к запуску КА на техническом и стартовом
комплексах (рис. 16.1).
16.2.	ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
В зависимости от места нахождения космодрома,
коммуникаций и сроков подготовки КА может доставляться на
космодром воздушным, железнодорожным, автомобильным и
водным транспортом. Наиболее распространенным видом до-
ставки является транспортировка КА и его комплектующих эле-
ментов грузовыми самолетами.
Транспортировка КА осуществляется в специальном контей-
нере, оборудованном узлами, креплениями, устройствами амор-
тизации и дыхательными лючками. Перед взлетом дыхательные
лючки должны быть открыты для сообщения внутренней поло-
сти контейнера с грузовым отсеком самолета, что исключает де-
304
Работы с КА на техническом комплексе
Работы с КА на
стартовом комддекег"''
Транспор-	Повго—
тировка Сборка товка к
КА на КА испыта-
космодром	ниям
------*Ю------*О-------*О—
19.06-27.06---15.07----1.09
1990г.
Готовность
технического
комплекса
Электри- Пневмо-
ческие вакуум—
испыта- ные ио-
ния пытания
Заключи- тельные	Заправка	Сборка косми—	Присты—
злектри-	сазами		ковка
ческие	и компа-	головной части (КГУ)	КГЧ к
и механи- ческие операции	ментами топлива		ракете- носителю г f
'15.09 ""	'20.10 '/	^30.10	г11.11	''
Транспор-
тировка ЧгтпчпКкп Предстар-
^~егУ РКСна товетги 3аПУСК
мс™>пусковую	КА
нои ипппнпбки Терюстп-
системы Уапаи00кУ пирование
(РКС)
14.11
15.11
Готовность	Готовность
 головного ракеты-
обтекателя, носителя
разгонного блока
Готовность
стартового
комплекса
О-------*О---------*Ю
16.11	18.11 20.11
1990г
Рис. 16.1. График предполетных испытаний и подготовки к запуску КА
м Рис. 16.2. Выгрузка контейнера с КА из самолета и установка его в транспортный агрегат
СИ
формацию контейнера (и находящегося в нем КА) из-за невоз-
можности быстрого выравнивания давлений внутри и, вне
контейнера. При транспортировке КА с аэродрома в монтажно-
испытательный корпус космических объектов (МИККО) автомо-
бильным транспортом (рис. 16.2) лючки контейнера закрывают-
ся для исключения попадания пыли внутрь контейнера.
После доставки в зал МИККО контейнер с КА выдерживает-
ся в атмосфере зала в течение нескольких часов до выравнива-
ния температур внутри и вне контейнера, чтобы предотвратить
выпадание влаги на приборах КА (время выдержки определя-
ется техническими условиями на КА). Снимается крышка кон-
тейнера, проводится осмотр внешнего вида КА. Обслуживаю-
щий персонал обязан удостовериться в отсутствии смещения
аппарата относительно узлов крепления и его повреждений.
С помощью траверс и мостового крана аппарат выгружается
из контейнера. Если аппарат транспортируется в вертикальном
положении, то он сразу устанавливается на рабочее место в
универсальный стенд испытаний и обслуживания, где тщательно
закрепляется. Если аппарат транспортируется в горизонтальном
положении, то вначале производится его кантовка, в результате
которой он с помощью специального стенда переводится в вер-
тикальное положение.
После установки на рабочее место КА должен быть незамед-
лительно заземлен; в процессе дальнейших работ с ним должны
неукоснительно соблюдаться меры защиты приборов и оборудо-
вания от статического электричества, в их числе применение
персоналом антистатических браслетов (заземление и защита
определяются соответствующими государственными или отрас-
левыми стандартами).
Обслуживающий персонал проводит тщательный внешний
осмотр КА. При кажущейся простоте данной операции она тре-
бует известной квалификации и особого внимания, так как про-
пущенные дефекты могут быть замечены слишком поздно и
тогда для их устранения потребуется значительно больше вре-
мени и усилий.
В процессе осмотра проверяется состояние и правильность
установки приборов, состояние электроразъемов и кабелей, пра-
вильность их подключения согласно электросхеме, состояние
фотоэлементов на панелях солнечных батарей (отсутствие ме-
ханических повреждений, качество приклейки проводов), состоя-
ние оптических поверхностей приборов, датчиков телеметрии,
антенн, наличие и правильность установки защитных крышек,
заглушек, стопоров и т. д.
Затем проводится расконсервация систем: приведение их к
исходному состоянию для проведения испытаний. На аппарат
устанавливают приборы, другие комплектующие элементы, ко-
торые транспортировались отдельно. Проверяется герметичность
306
приборных отсеков, расходных баков, системы исполнительных
органов, других емкостей (обычно вне вакуумной камеры) од-
ним из способов пневмовакуумных испытаний (см. разд. 16.4).
Проводятся сборка схемы электрических испытаний и под-
готовка к ним: подключение электрических кабелей КПД к бор-
ту аппарата, подготовка к работе системы обеспечения теплово-
го режима аппарата, заправка пневмосистемы газами, заряд
бортовых батарей.
Подключение кабелей проводят последовательно, постоянно
контролируя сопротивление изоляции всей системы борт — зем-
ля. Такой метод позволяет своевременно обнаружить понижение
сопротивления изоляции, в противном случае предстоит дли-
тельный поиск причин дефекта и расстыковка многих связей.
Операция по сборке схемы электрических испытаний отно-
сится к особо ответственным операциям: она требует особого
внимания и тщательного контроля, так как ошибка в сборке
схемы, неправильная или незначительная стыковка электро-
разъемов могут привести к возникновению коротких замыканий,
токов, превышающих допустимые значения, то есть к выходу из
строя приборов и агрегатов, а то и системы в целом.
Наземная система обеспечения теплового режима создает
для КА необходимые внешние температурные условия в целях
нормального функционирования его систем. При электрических
испытаниях КА на техническом комплексе бортовая система тер-
морегулирования отводит избыточное тепло из внутренних объе-
мов аппарата на внешний контур охлаждения. В свою очередь
наземная система обеспечения теплового режима с помощью га-
зообразного или жидкостного теплоносителя отводит это тепло
с внешнего контура «бортовой системы терморегулирования, то
есть от аппарата.
16.3.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Электрические испытания — это всесторонняя провер-
ка функционирования бортовых систем аппарата согласно логи-
ке его работы. Электрические испытания на техническом комп-
лексе должны быть по возможности идентичны электроиспыта-
ниям на КИС завода-изготовителя, что позволяет проводить их
по аналогичной отработанной эксплуатационно-технической до-
кументации и судить о стабильности результатов испытаний.
Целью электроиспытаний на данном этапе является проверка
работоспособности систем КА после его транспортировки с за-
вода-изготовителя и сборки на техническом комплексе.
Электроиспытания подразделяются на автономные, стыко-
вочные и комплексные.
Автономные испытания — это детальные испытания отдельно
взятой самостоятельной системы. При этих испытаниях связи
307
системы с другими системами отсутствуют, электропитание осу-
ществляется собственными автономными источниками, исполь-
зуется своя КПА. Автономные испытания позволяют провести
всестороннюю проверку системы, определить ее статические, ди-
намические характеристики, убедиться в полной работоспособ-
ности как системы в целом, так и каждого ее канала. К их не-
достаткам следует отнести необходимость расстыковки прове-
ренных на КИС связей с другими системами, необходимость
оснащения технического комплекса большим количеством раз-
нообразной и специфичной КПА, необходимость иметь в нали-
чии имитаторы других систем.
Стыковочные испытания — это детальные совместные испы-
тания двух или более систем, особенно тесно между собой свя-
занных (например, радиотехническая система и антенно-фидер-
ная система, радиосистема мягкой посадки и система управле-
ния мягкой посадкой, научная аппаратура и система снятия
информации и др.). При этих испытаниях связи стыкуемых си-
стем с другими системами отсутствуют, электропитание единое
(штатное), используется, как правило, штатная КПА.
Комплексные испытания — это испытания всех систем, объе-
диненных в единую бортовую схему, с имитацией штатных и
возможных нештатных режимов функционирования аппарата.
На техническом комплексе могут иметь место или все дан-
ные виды электроиспытаний, или их сочётание, или только комп-
лексные испытания.
Наиболее прогрессивным в работах на техническом комплек-
се следует считать метод комплексных испытаний КА с приме-
нением автоматизированных средств контроля и автоматической
обработкой телеметрической информации. При этом не наруша-
ются многочисленные межсистемные связи, выполненные сбороч-
ным цехом завода-изготовителя и проверенные на его КИС.
Для детальной проверки бортовых систем, их каналов при
комплексных испытаниях КА должен обладать определенной
контролепригодностью.
Критерием контролепригодности, характеризующим степень
приспособления систем под автоматизированный контроль, мо-
жет служить коэффициент контролепригодности т], определяе-
мый по формуле
Na	I (Na	Nb	\
f=l	I	/“1 /
где tat — машинное время контроля; tw — время вспомогатель-
ной операции.
Как показывает опыт, время электроиспытаний на техниче-
ском комплексе составляет около 50 % времени выполнения
всех работ. Вот почему так важны разработки, направленные
308
на увеличение коэффициента контролепригодности КА при элек-
троиспытаниях. Это относится и к другим видам испытаний, а
также процессам подготовки КА к запуску.
Применение на борту КА вычислительных машин, устройств
сжатия информации, комплексирования систем, применение на
земле быстродействующих ЭВМ в средствах контроля, автома-
тической обработки телеметрической информации, одновремен-
ная совместная разработка общей системы борт — земля значи-
тельно повышают коэффициент контролепригодности.
В комплексные испытания входят следующие проверки:
проверка исходного состояния бортовых систем;
сеансы с имитацией штатных режимов работы систем;
сеансы с имитацией возникновения нештатных ситуаций и
выхода из них;
проверка систем на их электромагнитную совместимость;
проверка, исходного состояния бортовых систем.
В процессе проведения сеансов с имитацией штатных режи-
мов работы систем проверяется правильность функционирова-
ния всех бортовых систем в соответствии с программой полета
и предусмотренной логикой их работы.
Современные КА насыщены всевозможными радиосредства-
ми, работающими в различных диапазонах радиоволн, чувстви-
тельными научными приборами. На качество их работы может
оказывать вредное воздействие взаимовлияние, возникающее
при одновременном функционировании указанных средств и
приборов. В целях определения размеров взаимовлияния (и при
необходимости снижения его вредного воздействия) проводится
проверка систем на их электромагнитную совместимость. Такая
всесторонняя проверка осуществляется в безэховой камере —
специально оборудованном помещении, в котором практически
исключено отражение радиоволн и, таким образом, отсутствует
искажение радиосигналов.
После обработки, анализа и оценки телеметрической инфор-
мации КА передается на пневмовакуумные испытания в вакуум-
ной камере.
16.4.	ПНЕВМОВАКУУМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
КА при работе в натурных условиях в течение про-
должительного времени находится в глубоком вакууме, поэтому
к герметичности его приборных отсеков и систем предъявляются
высокие требования, а пневмовакуумные испытания — провер-
ка систем и отсеков на герметичность — проводятся с особой
тщательностью.
На техническом комплексе осуществляется проверка герме-
тичности КА в вакуумной камере методом динамического поис-
ка течи. Если герметичность в норме, аппарат допускается к
309
дальнейшим работам. Если герметичность нарушена, определя-
ются место и причина негерметичности. Для этого используется
метод щупа. После устранения причины негерметичности аппа-
рат вновь испытывают в вакуумной камере.
При испытаниях на техническом комплексе находит ограни-
ченное применение метод замера падения давления и еще более
ограниченное — метод измерения изменения величины вакуума.
В последнем случае аппарат устанавливают вне вакуумной
камеры. Испытываемую систему вакуумируют — создают в ней
расчетное разрежение, затем с помощью манометров высокого
класса точности определяют повышение давления в ней за рас-
четный промежуток времени.
Пневмовакуумным испытаниям в вакуумной камере подвер-
гаются система шаробаллонов, мембраны пиротехнических кла-
панов двигательной установки, сварные швы баков, топливные
магистрали, приборные отсеки, пневмосистема исполнительных
органов.
После испытаний гермоотсеки заправляются воздухом и га-
зами нужной чистоты, определенного давления, с требуемой
точкой росы.
16.5.	ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
ПЕРЕД ЗАПРАВКОЙ
После испытаний КА в вакуумной камере его устанав-
ливают на юстировочный стенд и проводят контроль юстировки
оптических приборов, телескопов, двигателя, остронаправленных
антенн, чтобы убедиться в правильности их установки относи-
тельно осей аппарата. Контроль юстировки на техническом
комплексе в этот момент производится потому, что гермоотсеки
аппарата уже заправлены воздухом и газами соответствующих
параметров, с которыми аппарат уходит в полет. При этом учи-
тывается возможная незначительная деформация конструкции,
вызываемая различными факторами полета. Затем КА устанав-
ливается на рабочее место и подвергается комплексным испыта-
ниям в полном или частичном объеме с целью проверки работо-
способности систем после пневмовакуумных испытаний.
С аппарата удаляются съемные принадлежности,' проводится
установка экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ).
Установка ЭВТИ является трудоемкой, длительной операци-
ей. Ее проводит бригада обойщиц, которые путем пришивки
многослойных матов ЭВТИ друг к другу одевают аппарат в теш
лоизоляционную шубу.
Для облегчения труда обойщиц и ускорения процесса на ап-
парат устанавливаются легкйе неметаллические кронштейны с
многочисленными отверстиями, к которым крепятся маты ЭВТИ,
310
используются также специальные застежки, молнии, неметалли-
ческие замки.
Операция требует высокого качества работы и тщательного
контроля, так как срыв мата ЭВТИ может привести к закрытию
объективов оптических приборов, заеданию движущихся меха-
низмов и другим отказам.
После установки ЭВТИ проводятся заключительные электри-
ческие операции перед заправкой:
регулировка тяг механизмов управления крышками оптиче-
ских приборов;
проверка чувствительности радиоприемников и мощности из-
лучения радиопередатчиков;
приведение систем в исходное предполетное состояние: выбор
комплектов приборов, закладка в приборы летных уставок (на
КА в целях повышения надежности систем широко используется
дублирование различных приборов и блоков). К примеру, на
борту аппарата имеются два идентичных радиоприемника, два
радиопередатчика, два звездных оптических прибора. При про-
ведении данной операции для работы на первом этапе полета
выбирается один из них, другой остается в холодном или горя-
чем резерве. Также при проведении этой технологической опера-
ции в БЦВМ, программно-временную систему, оптические при-
боры вводятся директивные кодовые числа, так называемые
уставки, которые определяют режимы работы систем в зависи-
мости от конкретной даты запуска, выбранной траектории дви-
жения, других характеристик полета КА;
_ центровка и определение массы КА (если центровка несколь-
ко нарушена: центр масс смещен более допустимого относитель-
но расчетного его местонахождения, то с помощью установки
небольших специальных грузов в рассчитываемых местах цент-
ровка корректируется);
контроль термооптических характеристик наружных поверх-
ностей КА и состояния ЭВТИ, требуемых для создания расчет-
ного теплового режима КА в космическом пространстве (на
техническом комплексе фотометром проводятся измерения ко-
эффициента поглощения солнечной радиации As; собственная
интегральная степень черноты в определяется на заводе-изгото-
вителе и как весьма стабильная характеристика на техническом
комплексе не измеряется);
контрольная проверка механизмов раскрытия солнечных ба-
тарей, антенн, штанг выносных приборов, штатная их заче-
ковка;
окончательный предполетный заряд бортовых батарей (за-
ряд проводится как можно ближе ко дню запуска КА, чтобы
уменьшить величину саморазряда бортовых батарей и таким об-
разом обеспечить их максимально возможную энергоемкость пе-
ред запуском);
311
запись на телеметрическую систему исходного предполетно-
го состояния бортовых систем (при этом определяется исходная
готовность систем к запуску);
проверка пиротехнических устройств.
КА перекладывается на транспортно-заправочный агрегат и
транспортируется из МИККО на заправочно-нейтрализационную
станцию (ЗНС) для проведения его заправки сжатыми газами
н компонентами топлива.
16.6.	ЗАПРАВКА СЖАТЫМИ ГАЗАМИ
И КОМПОНЕНТАМИ ТОПЛИВА
Заправка КА компонентами топлива относится к не-
обратимым процессам, так как в случае слива топлива, являю-
щегося высокотоксичным и агрессивным, и даже его нейтрали-
зации использование двигательной системы, а значит, и корпу-
са КА не представляется возможным. Многие виды работ на
заправленном КА запрещены. Вот почему к моменту заправки
все системы должны быть проверены и готовы к запуску, а сама
заправка является особо ответственной одноразовой операцией,
проводимой в условиях особой опасности.
Современная ЗНС состоит, как правило, из трех залов.
В зале № 1 проводится заправка систем сжатыми газами, в за-
ле № 2 — заправка окислителем, в зале № 3 — горючим. При
заправке транспортно-заправочный агрегат и КА должны быть
заземлены.
Заправка сжатыми газами (пневмосистемы исполнительных
органов — азотом, шаробаллонов двигательной установки —
гелием) проводится путем их подачи из ресиверной — хранили-
ща сжатых газов. Заправка ведется с определенной скоростью
выдачи газа, измеряемой в Па/с, до достижения требуемого дав-
ления в системе при определенной температуре. Естественно,
давление в ресиверной должно превышать требуемое давление
в системе. К примеру, для расчетного давления в системе
340-105 Па давление в ресиверной составляет 380-105 Па. По
достижении расчетного давления заправка прекращается за счет
действия отсечных клапанов (вентилей). Заправочные клапаны
закрываются, заправочные трубопроводы отстыковываются.
Производится проверка герметичности заправочных клапа-
нов методом обмыливания.
Заправка окислителем проводится с помощью массового до-
затора, обеспечивающего большую точность заправки согласно
выданным расчетам, и вытеснительной системы подачи компо-
нента в бак аппарата. Из дозатора, установленного на высоко-
точных весах, компонент под давлением вытесняется в бак окис-
лителя КА. По достижении требуемой дозы (массы) компонен-
312
та отсечной клапан автоматически прекращает дальнейшую
заправку системы.
Аналогично проводится заправка горючим.
Могут использоваться и другие способы заправки (объемное
дозирование, по контролю уровня, насосная подача).
Со времени заправки и до запуска КА ведутся регулярные
измерения температур и давлений в заправленных системах КА.
Заправленный КА транспортируется в МИККО для сборки
космической головной части (КГЧ).
16.7.	СБОРКА КОСМИЧЕСКОЙ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ
Между последней (верхней) ступенью ракеты-носите-
ля и КА находится переходная ферма. При сборке КГЧ вначале
ферма крепится, как правило, в горизонтальном положении,
к стыковочному стапелю. С помощью мостовых кранов аппарат
в горизонтальном положении подводится к ферме и механически
пристыковывается к ней. Затем проводят подключение общих
электрических цепей, их проверку, снятие предохранительных
заглушек, окончательную заделку ЭВТИ, окончательный осмотр
КА, фрагментное фотографирование его узлов и элементов по
всей поверхности. Фотографии хранятся до завершения эксплуа-
тации КА. Они являются, с одной стороны, официальным доку-
ментом, удостоверяющим правильность подготовки узлов и эле-
ментов КА к полету — защитные технологические крышки де-
монтированы, стопоры удалены, заглушки сняты, маты ЭВТИ не
закрывают поля зрения оптических приборов, а, с другой сто-
роны, при возникновении в полете нештатной ситуации — допол-
нительным материалом, помогающим в анализе последней.
Сборочно-защитный блок (головной обтекатель) на монтаж-
но-стыковочных тележках накатывают на аппарат, подключают
электрические цепи, проверяют их. Собранную космическую го-
ловную часть подают на-стыковку с ракетой-носителем.
В монтажно-испытательном корпусе (МИК) ракеты-носите-
ля КГЧ пристыковывают к ракете-носителю, подключают об-
щие электрические цепи, проводят их проверку.
16.8.	РАКЕТЫ НА СТАРТОВОМ КОМПЛЕКСЕ
Ракетно-космическая система на транспортно-устано-
вочном агрегате вывозится на стартовую позицию и устанавли-
вается на пусковую установку (ПУ). Основные работы здесь
связаны с подготовкой ракеты-носителя к пуску. КА в это время
термостатируют, контролируют температуру и давление в его
системах. В строгом соответствии со стартовым графиком при-
водят с помощью наземного пульта электрические цепи
бортовых систем к запуску, снимая при этом блокировки по
313
электропитанию — предохранительные, защитные элементы
электросхемы, препятствующие запуску в целях безопасности
на техническом комплексе и при транспортировках КА и разре-
шающие его на стартовом комплексе.
Если система управления аппарата управляет при выведении
на орбиту последней ступенью ракеты-носителя (разгонным ра-
кетным блоком), то в этом случае проводят предстартовые
испытания системы, после наведения ракеты-носителя вводят в
систему управления полетные уставки для этапа выведения, про-
водят совместные испытания с системой управления ракетой-но-
сителем. Система управления КА в составе борт — земля участ-
вует в процессе запуска РКС.
Показателем качества и надежности предполетной подготов-
ки КА на космодроме может служить коэффициент эффектив-
ности предполетной подготовки ЛЭф, определяемый по формуле
^эф=МЛл + «л).	(16.2)
где nk — число замечаний по бортовой аппаратуре, выявленных
при проведении работ на космодроме; п„ — число замечаний по
бортовой аппаратуре, выявленных в полете. При отсутствии за-
мечаний в полете ЛЭф=1.
16.9.	ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНАСТКА
Для проведения работ с КА на технической позиции
применяется большой комплекс наземного технологического обо-
рудования (КНТО). КНТО включает в себя универсальный
стенд обслуживания, стремянки, стапель кантовки, стенд юсти-
ровки, центровочный стенд, стапель сборки, монтажно-стыковоч-
ные тележки, транспортные агрегаты.
Для проведения предполетных испытаний КА и подготовки
его к запуску технический комплекс оснащен технологическим
оборудованием общего назначения (электросиловое, осветитель-
ное, отопительное, вентиляционное оборудование; системы по-
жаротушения, водоснабжения, промышленных стоков, кондицио-
нирования, канализации; телефонная, шлемофонная и громко-
говорящая связь; универсальные электро- и пневмоагрегаты;
зарядная станция, мостовые краны, компрессорная станция) и
технологическим оборудованием специального назначения (конт-
рольно-проверочная аппаратура, система наземного электро-
снабжения спецтоками, радиотехнические станции, телеметриче-
ские станции, система обработки информации, пневмовакуумные
системы, заправочно-нейтрализационная станция, хранилища
компонентов топлива, подъемно-перегрузочное оборудование, си-
стема обеспечения теплового режима).
К помещению, где проводятся испытания КА, предъявляют
определенные требования по температуре, влажности, чистоте
314
воздуха. В связи с появлением на борту КА сложных оптиче-
ских приборов и прецизионных движущихся механизмов требо-
вания по чистоте повышаются.
При подготовке аппаратов по международному проекту «Вега» в по-
мещении для испытаний требуется чистота воздуха не ниже 3 класса. Для
выполнения этого требования чистый кондиционированный воздух подается
системой кондиционирования в зал МИККО, а уже из зала через специаль-
ные фильтры с помощью насосов подается в чистовую камеру, где нахо-
дится КА и где создается небольшое избыточное давление, исключающее
подсос воздуха. Обслуживающий персонал после принятия душа одевает
спецодежду, пошитую из пылеотталкивающей ткани, и через камеру шлю-
зования проходит в чистовую камеру. Эти меры, двухступенчатая подача
воздуха, а также регулярная влажная уборка, позволяют добиться требуе-
мого результата.
К моменту прибытия КА на космодром оборудование, оснаст-
ка и помещения должны быть подготовлены в соответствии с
требованиями документации.
16.10.	ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИИ
В связи со сложностью, большой ответственностью,
особой опасностью работ, проводимых на космодроме, особые
требования предъявляются к организации испытаний. Задачей
системы организации испытаний является качественная, надеж-
ная и своевременная подготовка КА к запуску.
Испытания проводит единая комплексная бригада специали-
стов (ИТР и рабочих), возглавляемая руководителем испыта-
ний — высококвалифицированным специалистом, имеющим боль-
шой опыт работы с аппаратом в целом. Бригада состоит из групп
специалистов по отдельным системам, объединяемых в про-
цессе работы специалистами-комплексниками.
Все работы ведутся в строгом соответствии с эксплуатацион-
но-технической документацией. Любая работа, проводимая с ап-
паратом, фиксируется в журнале учета работ.
В случае появления отказов в работе бортовых и наземных
систем и возникновения непредусмотренных ситуаций специали-
стами по системам и руководством испытаний принимаются спе-
циальные решения, предусматривающие программу анализа
причин замечаний и способов их устранения.
Отказавшие приборы и элементы снимаются с борта, отправ-
ляются на свои заводы-изготовители, а взамен их устанавлива-
ют комплект ЗИПа. Переход к необратимым процессам не до-
пускается без получения заключения о причинах отказа.
Интегральным показателем надежности систем, степени ор-
ганизации испытаний, своевременности подготовки аппарата к
запуску может служить коэффициент готовности аппарата к за-
пуску kr, определяемый по формуле
315
+2^/),	(1б.з)
f=l J
ЛГН / Ли
Аг=2/н' /
I \t=i
где tHi — время нормального хода работ на i-м этапе; t3i — вре-
мя устранения (обнаружения, выявления и ликвидации) i-ro за-
мечания.
При отсутствии замечаний &г=1. Величина kr в основном за-
висит от степени отработанности КА. К примеру, для КА, пред-
назначенных для научных исследований в дальнем космосе,
kr колеблется в пределах 0,75 ... 0,9. Этот статистический коэф-
фициент служит прежде всего для определения общего времени
проведения работ с КА на космодроме, следовательно, даты его
поставки на космодром с учетом резервного времени. Его при-
менение рассмотрим на примере.
Итак,
Лг=Ги/(7'нН-7'э),	(16.4)
где Т„ — суммарное время нормального хода работ на космо-
дроме, Т3 — суммарное время устранения замечаний. Отсюда
общее время проведения работ на космодроме
Тк = Тя + Т3=Тн/кг.	(16.5)
Например, 7’н=80 сут. В зависимости от степени отработан-
ности КА выбираем &г=0,8.
Тогда
Тк=Тн/Аг=80:0,8=100 сут.
Если, допустим, астрономическая дата запуска КА рассчита-
на на 20 ноября 1990 г., то поставка КА на космодром с
завода-изготовителя должна быть обеспечена не позднее 19 ию-
ня 1990 г. (см. рис. 16.1).
16.11.	ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Соблюдение правил охраны труда и техники безопас-
ности на космодроме является жизненно необходимым. Их на-
рушения могут привести к авариям и даже катастрофам. Необ-
ходимо помнить: срочность работ и другие причины не могут
являться основанием для нарушения правил.
Источниками повышенной опасности при работах на космо-
дроме являются пары компонентов топлива, магистрали и систе-
мы с высоким давлением газа, пиротехнические устройства, дви-
жущиеся механизмы, ВЧ- и СВЧ-излучения, изотопные источ-
ники радиоактивности, работы на высоте более 1,0 м.
К работам с КА на космодроме допускаются только специа-
листы (ИТР и рабочие), прошедшие специальный инструктаж
и сдавшие зачет по технике безопасности.
316
Работы на высоте более 1,0 м должны производиться с на-
стилов, подмостков и стремянок, огражденных перилами высо-
той не менее 1,0 м. Ра*боты на высоте более 1,5 м должны вы-
полняться с применением предохранительного пояса и страхо-
вочных тросов, закрепленных за неподвижные узлы рабочих
площадок. Инструмент от падения страхуется шнуром и кара-
бином.
Особые меры безопасности принимаются при работах на за-
правочной станции. Лица, работающие на заправке, проходят
перед ее проведением медицинский осмотр и обеспечиваются
противогазами. Органйзуется аварийно-спасательная команда.
Приводятся в готовность средства нейтрализации, тушения по-
жара, приточно-вытяжная вентиляция, система газового контро-
ля, средства оказания первой помощи. Запрещается работать в
одной и той же спецодежде при заправке окислителем и горю-
чим.
Контрольные вопросы
1.	Где производится заправка КА компонентами топлива?
2.	Содержание работ по проверке систем на электромагнитную совме-
стимость.
3.	Как обслуживается контроль юстировки на технической позиции?
4.	Какие оптические характеристики проверяют на стадии выполнения
заключительных операций?
ГЛАВА 17
РЕШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КА
17.1.	ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КА
Конструкторы при проектировании нового КА и его
частей закладывают в конструкцию определенные технологиче-
ские решения (виды обработки; виды применяемых соединений);
производят членение конструкции на агрегаты, узлы и детали;
определяют виды контрольно-испытательных работ, необходи-
мых для получения изделия высокого качества.
Кроме того, разработанная конструкция часто ориентирова-
на на применение определенных методов увязки размеров и
обеспечения взаимозаменяемости. Таким образом, в процессе
конструирования формируется технологический облик КА,
а спроектированная конструкция определяет конструкторско-
технологическое решение (КТР) отдельных его частей: агрега-
тов, отсеков, панелей, узлов, деталей.
Под вариантом КТР понимают вариант конструкции части
КА, характеризующейся следующей совокупностью признаков:
конструктивно-силовой схемой, видом соединения, материалом
конструкции, методами изготовления конструкции, видом исход-
ных заготовок.
На рис. 17.1 показаны варианты КТР обечаек корпусов от-
секов. Обечайки могут быть выполнены в виде гладкой оболоч-
ки, с продольным, поперечным силовым набором, в виде вафель-
ной конструкции и трехслойных конструкций.
Обечайки с продольным силовым набором могут быть моно-
литными (из прессованных панелей) и сборными с различной
формой профилей (прессованных и гнутых), соединяемых с об-
шивкой с помощью сварного или клепаного соединения, а для
конструкций из неметаллических материалов — с помощью кле-
евого соединения.
Обечайки вафельной конструкции могут иметь прямое и диа-
гональное расположение ребер и изготовляться из металличе-
ских, волокнисто-композитных и металлокомпозитных материа-
лов.
Трехслойные обечайки также могут изготовляться из различ-
ных металлических и неметаллических материалов с наполни-
телем в виде пенопласта, сот или гофрированной оболочки.
318
Варианты КТР определяют параметры качества конструкции
(массу, надежность, жесткость, герметичность), а также техни-
ко-экономические показатели производства: трудоемкость и се-
бестоимость изготовления, затраты, трудоемкость и цикл техно-
логической подготовки производства (ТПП). Таким образом,
при проектировании КА необходимо выбрать такое конструктор-
ско-технологическое решение каждой рассматриваемой части
КА, которое, с одной стороны, удовлетворяло бы требованиям,
предъявляемым к рассматриваемой части конструкции как эле-
Рис. 17.1. Варианты КТР обечаек:
а — гладкая; б — с продольным силовым набором; в — с поперечным силовым набором;
г — вафельная; д — трехслойные
319
менту большой технической системы — КА в целом и, с другой
стороны, соответствовало бы современному уровню развития тех-
нологии производства. Эта задача решается с помощью систем-
ного и комплексного анализа вариантов КТР.
Проектируемый КА рассматривается как большая техниче-
ская система, и при анализе каждой части конструкции произ-
водится оценка влияния показателей качества конструкторско-
технологического решения (масса, надежность и т. д.) на
технико-экономические характеристики КА в целом. В этом за-
ключается системный подход к решению задачи выбора эффек-
тивных вариантов КТР.
Кроме того, каждое конструкторско-технологическое реше-
ние необходимо рассматривать как элемент в системе производ-
ства. Для этого производится оценка технико-экономических
показателей процесса изготовления конструкции.
Сложность комплексной оценки обусловлена тем, что мно-
гие технико-экономические параметры, характеризующие воз-
можные варианты КТР, меняются противоречивым образом при
переходе от одного варианта к другому. Например, применение
трехслойной обечайки вместо однослойной приводит к повыше-
нию жесткости конструкции, снижению ее массы, однако это
может привести к увеличению затрат на ТПП и изготовление
конструкции, удлинению цикла изготовления конструкции. Трех-
слойная оболочка имеет большую трудоемкость сборочных ра-
бот.
В качестве примера выбора решения на ранних этапах про-
ектирования рассмотрим зависимость погонной массы цилиндри-
ческих обечаек m/Л от величины осевой сжимающей нагрузки
Г/(2л/?) для вафельных конструкций из магниевого и алю-
миниевого сплавов и гладкой оболочки из композитного мате-
риала (алюминиевая матрица, армированная бороволокном)
(рис. 17.2).
Горизонтальные участки для вафельных конструкций соот-
ветствуют условию определения параметров силового набора
при ограничении толщины полотна вафельной ячейки, которое
определяется либо из условия прочности конструкции от внут-
реннего давления, либо из технологических соображений (труд-
ность получения полотна малой толщины). Наклонные прямые
соответствуют условию равенства напряжений предела текуче-
сти материала конструкции и критических напряжений потери
устойчивости вафельной обечайки.
Из графиков видно, что можно выделить области эффектив-
ного применения рассмотренных вариантов КТР по критерию
минимума массы конструкции. Границы областей отмечены
штриховыми линиями I, II, III. Подобные графики позволяют
оценить на ранних этапах проектирования возможные вариан-
320
Рис. 17.2. Пример определения областей применения вариантов КТР:
— - вафельная обечайка из магниевого сплава; —..— вафельная обечайка из
алюминиевого сплава; —.---гладкая обечайка из композитного материала
ты материала конструкции и конструктивно-силовой схемы для
заданных размеров обечайки и действующей нагрузки.
Изменения в конструкции, появляющиеся в период подготов-
ки производства и серийного изготовления конструкции и на-
правленные на улучшение определенных ее параметров, требу-
ют дополнительных затрат (на изменение конструкторской и
технологической документации, переделку оснастки и др.).
Анализ показывает, что стоимость внесения одного измене-
ния средней сложности в конструкторскую документацию со-
ставляет:
на ранних этапах разработки 2...3 руб.;
на этапе освоения производства 60... 80 руб.;
на этапе изготовления 260... 270 руб.
Поэтому чем позднее (по этапам жизненного цикла) осу-
ществляются конструкторские изменения, тем дороже они обхо-
дятся и тем меньше будет эффективность от совершенствования
конструкции (рис. 17.3).
Рис. 17.3. Изменение затрат на со-
вершенствование конструкции и эко-
номической эффективности по этапам
жизненного цикла изделия:
/ — затраты на совершенствование; 2 —
экономическая эффективность; ТП — тех-
ническое предложение; ЭП — эскизное
проектирование; РРД — разработка ра-
бочей документации
11-569
321
Таким образом, для повышения качества проектирования и
сокращения цикла и затрат на технологическую подготовку про-
изводства необходимо одновременно создавать конструкторскую
и технологическую документацию.
Использование в конструкции тех или иных материалов и
методов их обработки способствует тому, что технологи занима-
ются совершенствованием соответствующей технологии произ-
водства. Например, применение в авиации клепаных конструк-
ций привело к разработке нескольких методов сборки,
специальных конструкций заклепок, способов клепки и соответ-
ствующего технологического оборудования. Применение вафель-
ных оболочек способствовало созданию ряда технологических
процессов их изготовления: фрезерования на гидрокопироваль-
ных станках, затем на станках с ЧПУ, размерного химического
травления, электрохимической обработки, термической штам-
повки, прокатки. Это, в свою очередь, потребовало определения
областей применения новых процессов в зависимости от обраба-
тываемых материалов, габаритных размеров конструкции, пара-
метров силового набора, требований точности и определения
направлений совершенствования перечисленных процессов.
Таким образом, одной из задач, решаемых конструкторами
совместно с прочнистами и технологами, является анализ
возможных КТР частей КА и обоснование принятых вариан-
тов.
Развитие технологии производства приводит к появлению
новых видов обработки и технологических процессов, расширя-
ются технологические возможности оборудования. Все это не-
обходимо учитывать при проектировании конструкций КА. Для
того чтобы последние достижения в области технологии были
использованы в проектируемой конструкции, необходимо предо-
ставить конструктору полноценную оперативную информацию о
возможных вариантах КТР с количественной характеристикой
технико-экономических показателей этих вариантов.
В настоящее время конструкторы активно занимаются соз-
данием систем автоматизированного проектирования и конструи-
рования (САПР) КА. Эту работу проектанты начали с создания
САПР для этапа разработки технических предложений, реше-
ния задач оптимизации и выбора проектных параметров КА,
выбора компоновочной схемы, расчета траекторий, решения за-
дач динамики, теплопередачи, прочности, определения конструк-
тивных параметров и др.
Создание систем для автоматизированного конструирования
является следующим этапом автоматизации проектно-конструк-
торских работ. Это связано с необходимостью комплексного ре-
шения автоматизации конструирования, создания автоматизиро-
ванных систем ТПП (АСТПП) и автоматизированных систем
управления технологическими процессами (АСУТП).
322
В частности, эксплуатация АСУТП невозможна без АСТПП.
Затраты на создание САПР конструкции не оправдают себя, ес-
ли подготовка производства и технологические процессы будут
основаны на ручном труде. Кроме того, важным условием сла-
женной работы САПР конструкций и АСТПП является обеспе-
чение единых методологических принципов их создания. В пер-
вую очередь это касается разработки технологической базы дан-
ных (БД), содержащей нормативно-справочные материалы и
возможные варианты КТР.
С одной стороны, технологическая БД является основой тех-
нологического блока САПР конструкций КА, которая должна
не только обеспечивать удобный поиск КТР по заданным пара-
метрам, но позволять решать задачи оптимизации конструктив-
ных параметров частей КА с учетом особенностей технологии
их изготовления.
С другой стороны, технологическая БД является основой
АСТПП, которая должна использоваться для планирования
ТПП, проектирования технологических процессов и оснастки, а
также для формирования многочисленной технической докумен-
тации, используемой в производстве.
Последовательное решение задач технической подготовки
производства — разработка конструкторской, затем технологи-
ческой документации — удлиняет цикл технической подготовки
производства, который может длиться до 5... 7 лет. Внедрение
САПР позволяет одновременно создавать конструкторскую и
технологическую документацию, обеспечивает проектирование
технологичных конструкций, это приводит к сокращению цикла
технической подготовки производства.
Таким образом, создание систем автоматизированного про-
ектирования конструкций неизбежно приводит к появлению ин-
тегрированных САПР, т. е. систем, позволяющих в автоматизи-
рованном режиме решать задачи от проектирования конструк-
ций и до разработки технологии и управляющих программ для
оборудования с ЧПУ.
Создание технологического блока САПР предусматривает
разработку:
классификаторов вариантов конструкторско-технологических
решений и рекомендаций по областям их применения;
математических моделей технико-экономических показателей
вариантов конструкторско-технологических решений;
математических моделей, связывающих технологические осо-
бенности изготовления конструкции с ее основными параметра-
ми качества (масса, надежность, точность и др.);
специальных информационно-поисковых систем;
методики оценки эффективности конструкторско-технологи-
ческих решений.
11*
323
17.2.	КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВАРИАНТОВ КТР
Для определения эффективности КТР необходимо
произвести оценку различных свойств конструкции. В общем
случае выделяют следующие основные свойства изделия: функ-
циональность (определяемая показателями назначения), эконо-
мичность, надежность, эргономичность, эстетичность, технологич-
ность конструкции.
Совокупность свойств продукции, определяющая степень ее
пригодности удовлетворять потребности в соответствии с ее на-
значением, характеризуется термином качество продукции. Ка-
чество любых изделий закладывается при проектировании и во
многом определяется выбранными вариантами КТР. Часто
стремление улучшить одни характеристики изделия приводит к
ухудшению других. Поэтому комплексный анализ возможных
вариантов конструкции проектируемого изделия представляет
определенные трудности.
При проектировании стремятся достигнуть максимальной
эффективности создаваемой техники при обеспечении других
показателей качества не хуже заданных значений. Для количе-
ственной оценки проектируемых изделий выбирают показатели
эффективности.
Для КА и их агрегатов наиболее общими показателями яв-
ляются надежность, масса конструкции, плотность компоновки.
Для отдельных агрегатов и систем КА показателями качества
являются шарнирные моменты и момент инерции, время сраба-
тывания механизма, энергоемкость-системы, напряжение или
давление срабатывания механизма, герметичность, гидравличе-
ское сопротивление и др. Состав показателей определяется на-
значением конструкции и условиями ее применения.
Показатели качества разделяются на две группы: показате-
ли качества, значения которых должны быть не хуже заданных
в техническом задании, и показатели качества, которые подле-
жат оптимизации. Для оптимизируемых параметров выбирают
критерии эффективности.
Под критерием эффективности понимают величину, к экстре-
муму которой стремятся при решении какой-либо задачи.
В процессе постановки и решения задачи критерий всегда
получает определенное математическое выражение, которое на-
зывается целевой функцией. Для одного и того же критерия
можно составить несколько целевых функций.
Выбор целевой функции зависит от задачи, которая ставится
перед исследователем, этапа и объекта проектирования, и тесно
связан с выбором видов математических моделей описания вза-
имосвязи рассматриваемых параметров.
Целевая функция должна быть чувствительной к парамет-
рам, которые подлежат оптимизации в рассматриваемой задаче.
324
Все частные критерии экономической эффективности могут
быть получены из всеобщего закона общественного прогресса —
закона повышающейся производительной силы труда.
Если производительность труда растет, то требуется меньше
времени для производства той же самой потребительной стои-
мости. Математически это может быть представлено следующим
образом:
/=(^+/2)//?—»уменьшение	(17.1)
или
т)=/?/(/1 -|-/2) —»увеличение,	(17.2)
где t — время, необходимое для производства единицы потре-
бительной стоимости; т] — показатель производительности тру-
да; ti и ti — количество живого и прошлого труда, затрачивае-
мого на создание аппарата и поддержание его работоспособно-
сти в период эксплуатации; 7? — величина, определяющая об-
щественную полезность или потребительную стоимость данного
аппарата.
Расчет численных значений потребительной стоимости пред-
ставляет значительные трудности, связанные как с количествен-
ной оценкой частных показателей (функциональность, экономич-
ность, надежность и др.), так и с комплексной оценкой всех
свойств изделия.	,
Указанная в формулах сумма живого и прошлого труда мо-
жет быть заменена величиной трудовой стоимости. Однако в
связи с известными трудностями учета стоимости в настоящее
время, как правило, оперируют себестоимостью, считая, что по-
следняя достаточно полно отражает затраты живого и прошлого
труда. Поэтому формулы (17.1) и (17.2) могут быть записаны
в следующем виде:
b=ВЩ —«уменьшение	(17.3)
или
t\=R/B —«увеличение,	(17.4)
где В — затраты живого и прошлого труда на изготовление КА
и поддержание его работоспособности в период эксплуатации,
руб.; b — затраты на единицу потребительной стоимости данного
аппарата, руб.; т] — показатель производительности труда при со-
здании аппарата.
Показатели (17.3) и (17.4) носят всеобщий характер. Они
могут характеризовать как эффективность создаваемой техники,
так и эффективность деятельности людей, направленной на со-
здание этой техники, ибо и то, и другое определяется как соот-
ношение затрат на создаваемую технику и величины ее общест-
венной полезности.
325
Эффективность деятельности людей определяется всесторон-
ним анализом организационных и технических методов и форм
деятельности.
Рассмотрим вопросы, связанные с эффективностью создавае-
мой техники в условиях существующего развития производства.
Известно, что выбор критерия эффективности зависит от на-
значения проектируемого КА, от тех результатов, которые мы
ожидаем получить при его эксплуатации, и от того, какую ка-
чественную сторону рассматриваемого изделия мы хотим оха-
рактеризовать с помощью выбранного критерия.
Проектирование КА представляет собой сложный творческий
процесс, который можно представить в виде иерархической мо-
дели, т. е. расчленить его на определенные уровни.
В процессе проектирования КА количество информации о
нем и его составных частях постепенно увеличивается. Поэтому,
если на верхних уровнях, как правило, используются укрупнен-
ные зависимости для оптимизации параметров и оценки эффек-
тивности КТР, то на низших уровнях появляется возможность
использования более точных математических зависимостей, что
позволяет точнее решать возникающие задачи оптимизации и
осуществлять выбор вариантов с более детальной их проработ-
кой.
На ранних этапах проектирования при выборе проектных
параметров, определении схемы КА, оптимизации основных па-
раметров КА вопросы технологии производства учитываются
весьма укрупненно. Это связано, во-первых, со сложностью ма-
тематического описания влияния частных технико-экономиче-
ских показателей, характеризующих возможные варианты КТР
на принятый критерий эффективности и, во-вторых, с большим
количеством показателей, которые часто имеют различную фи-
зическую природу, размерность, отличаются противоречивостью
и взаимовлиянием.
На поздних этапах проектирования используются, как пра-
вило, частные критерии, вытекающие из формул (17.3) или
(17.4).
При конструировании перед инженером стоит сложная мно-
гоплановая задача обеспечения требуемых значений функцио-
нальных характеристик (несущая способность, жесткость, пара-
метры срабатывания механизмов, герметичность конструкции),
оптимальных значений параметров качества (надежность, мас-
са конструкции, экономичность), а также параметров техноло-
гичности конструкции.
Стремление к улучшению параметров качества часто приво-
дит к повышению затрат на изготовление конструкции. Это мо-
жет быть связано с применением более дорогих конструкцион-
ных материалов, которые хуже поддаются требуемым видам об-
326
работки, применением более сложных, трудоемких и дорогих
технологических процессов.
Внедрение новых конструкционных материалов, обладающих
высокими механическими характеристиками, как правило, при-
водит к увеличению затрат на технологическую подготовку про-
изводства и изготовление конструкции. Это связано с необходи-
мостью изучения их технологических характеристик и освоения
в производстве. Разброс механических характеристик новых ма-
териалов в первые годы использования может достигать 20 %,
в то время как хорошо освоенные материалы имеют разброс
механических характеристик до 5 %, поэтому оценка снижения
массы конструкции и изменения ее надежности должна решать-
ся комплексно.
Требование к конструкции использовать при ее изготовлении
механизированные и автоматизированные технологические про-
цессы часто обусловлено не только повышением производитель-
ности труда, но и повышением качества. Например, применение
автоматизированной сварки и клепки в конструкциях КА об-
условлено, в первую очередь, требованием повышения качества
соединений, что в условиях единичного и мелкосерийного про-
изводства может приводить к увеличению производственных за-
трат.
Большую роль в обеспечении надежности конструкции игра-
ет выбор методов и средств дефектоскопии. Однако применение
более чувствительных и надежных средств неразрушающего
контроля приводит, как правило, к увеличению затрат средств
в производстве.
Вместе с тем применение, например, унифицированных эле-
ментов конструкции способствует не только снижению затрат
на ее изготовление, но и повышению надежности, так как при
этом используются проверенные и отработанные технологиче-
ские процессы.
Таким образом, при конструктивной проработке составных
частей КА необходимо проводить комплексный анализ влияния
технико-экономических параметров, характеризующих возмож-
ные варианты КТР. Это обстоятельство обусловливает приме-
нение экономических критериев для решения задач оптимизации
параметров и выбора эффективных КТР. Для этого применяют
экономико-математические модели, которые отражают техноло-
гию изготовления конструкции и описывают зависимость пара-
метров качества конструкции от методов ее изготовления. По-
этому для создания эффективных конструкций необходимо для
всех возможных вариантов КТР разработать математические
модели, позволяющие производить количественную оценку тех-
нических и экономических показателей проектируемой конструк-
ции. Конструктор должен знать, какой ценой обеспечивается
достижение задаваемых им показателей и какие затраты влекут
327
за собой принимаемые им решения. Это позволит провести комп-
лексный анализ и обоснованно подойти к выбору КТР.
Эффективность КТР определяется соотношением затрат на
создание конструкции и целевой отдачей всего КА. Целевая от-
дача проявляется через технические показатели качества КТР,
которые влияют на показатели качества КА в целом.
Поэтому сравнительный экономический эффект для двух аль-
тернативных вариантов КТР можно определить по формуле
Эс—(С\ С2)	— К2/),	(17.5)
где Ci и С2— затраты на создание 1-го и 2-го вариантов КТР
соответственно; Кп и Кгг — оптимизируемый показатель каче-
ства 1-го и 2-го вариантов КТР соответственно; СК(- — предельно
целесообразные затраты средств в производстве на улучшение
z-ro показателя качества; п — число оптимизируемых парамет-
ров качества.
Величина СК1- определяет экономический эффект для КА в
целом от улучшения i-ro параметра качества на единицу. Вели-
чина CKt зависит от типа и назначения КА, от стоимости выве-
дения и времени его активного функционирования.
Для определения Ск, проводится анализ влияния парамет-
ров качества КТР на выбранный критерий эффективности КА.
Впервые такой подход к оценке эффективности КТР был пред-
ложен Д. Л. Томашевичем [4].
Величина сравнительного экономического эффекта вариан-
тов КТР, отличающихся, например, массой конструкции, надеж-
ностью и затратами на изготовление, имеет вид
Эс=((7Х — С2) — Ст	— т2) -1- Сн (Hj Н2),	(17.6)
где Ш\ и т2—массы конструкции двух сравниваемых вариан-
тов; Ст — предельно целесообразные затраты средств в произ-
водстве на снижение массы конструкции; Hj, Н2 — надежность
конструкции двух сравниваемых вариантов; Сн — предельно це-
лесообразные затраты средств в производстве на увеличение на-
дежности конструкции.
Величины Ст и Сн зависят от дисциплинирующих условий,
принимаемых для оценки эффективности вариантов КТР.
Например, за счет снижения массы конструкции КА можно
установить на борт дополнительную аппаратуру (для проведе-
ния дополнительных исследований или для улучшения ее функ-
циональных характеристик) или увеличить энергетические ха-
рактеристики КА для увеличения времени его активного функ-
ционирования. Все эти мероприятия дают определенный эконо-
мический эффект от использования КА, который можно оценить
на ранних этапах проектирования.
328
Величина Ст руб./кг, имеет отрицательное значение — затра-
ты на снижение массы конструкции. Поэтому если второй ва-
риант КТР имеет большие затраты (C2>Ci) и меньшую массу
а Н| = Н2, то первый член выражения (1.6) даст от-
рицательную величину (затраты), а второй — положительную
(эффект). Если эффект от снижения массы конструкции боль-
ше, чем затраты на достижение этого эффекта, то второй вари-
ант является эффективным.
Часто на практике из-за отсутствия методики комплексной
оценки эффективности вариантов КТР используют показатели
технологичности конструкции. Следует подчеркнуть, что при
этом должны анализироваться только такие варианты КТР, ко-
торые имеют показатели качества не хуже заданных.
Проведение технико-экономических расчетов по приведенным
математическим моделям представляет собой достаточно слож-
ную и трудоемкую задачу, которая стала выполнимой с внедре-
нием вычислительной техники в проектно-конструкторские рабо-
ты. Для расчетов необходимо иметь достаточно обширную
информацию о возможных вариантах КТР и данные, позволяю-
щие произвести определение их технико-экономических показа-
телей.
Выбор эффективных КТР — это совместная работа конструк-
торов и технологов.
Технологи разрабатывают:
варианты технологических процессов изготовления конструк-
ции;
математические модели (ММ) для определения технологи-
ческих параметров конструкции;
ММ параметров качества конструкции в зависимости от тех-
нологии изготовления;
ММ определения трудоемкости и себестоимости изготовле-
ния, затрат на технологическую подготовку производства.
Конструкторы разрабатывают:
ММ оптимизации параметров конструкции с учетом особен-
ностей технологии ее изготовления;
ММ для определения предельно целесообразных затрат
средств в производстве на улучшение параметров качества кон-
струкции Ск1 в соответствии с принятыми дисциплинирующими
условиями.
Также задачей конструктора является расчет экономической
эффективности возможных вариантов КТР и принятие решения.
Создание проектными и технологическими подразделениями
предприятий базы данных вариантов конструкторско-технологи-
ческих решений и указанных ММ позволит проводить расчеты
по оценке эффективности КТР по изложенной методике.
329
17.3.	МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ВАРИАНТОВ КТР
Выбор вида математических моделей для описания
технико-экономических параметров возможных вариантов КТР
является важной задачей, от которой во многом зависит точ-
ность получаемых результатов, трудоемкость подготовки исход-
ных данных, время решения задачи.
Математические модели могут быть представлены в виде
аналитических зависимостей, отражающих физическую сущность
явления, в виде эмпирических функций, логических условий,
в виде алгоритмов решения задачи оптимизации.
Сформулируем общие требования к математическим моде-
лям:
метод моделирования одинаковых технико-экономических
параметров для сравниваемых вариантов КТР должен быть один
и тот же. При этом должны использоваться одни и те же допу-
щения и ограничения. Всякая математическая модель, а особен-
но та, которая описывает взаимосвязь технико-экономических
параметров, имеет определенную степень приближения. Поэто-
му осуществление этого принципа способствует тому, чтобы ме-
тодическая ошибка при описании параметров была бы одина-
кова для сравниваемых вариантов;
математическая модель должна быть чувствительна к пара-
метрам, подлежащим оптимизации;
для сравниваемых вариантов КТР должен использоваться
один и тот же метод определения оптимальных параметров внут-
ри каждого варианта;
математическая модель должна быть удобна для решения
задачи на ЭВМ;
математические модели технико-экономических показателей
должны разрабатываться в виде блоков. Это означает, что одна
математическая модель должна отражать какую-либо одну
важную сторону явления или процесса (например, модель опти-
мизации параметров, режимов обработки, определения эконо-
мических характеристик процесса, технико-экономического ана-
лиза и др.). Математические модели, построенные по блочному
принципу, позволяют внести специализацию при разработке са-
мих моделей и использовать их для решения различных задач.
К экономико-математическим моделям (ЭММ) предъявляют
дополнительные требования:
ЭММ должна отражать технологию изготовления конструк-
ции;
погрешность при определении затрат должна быть сущест-
венно меньше, чем разница затрат по сравниваемым вариантам.
330
Это естественно, так как в противном случае нельзя доверять
получаемым результатам;
ЭММ должна описывать зависимость затрат от конструктив-
ных параметров для различных методов изготовления рассмат-
риваемой конструкции. Выполнение этого требования не только
позволяет использовать модель в определенном диапазоне кон-
структивных параметров, но и решать задачу оптимизации кон-
структивных параметров рассматриваемой конструкции по эко-
номическому критерию;
ЭММ должна быть составлена таким образом, чтобы можно
было легко корректировать ее по мере совершенствования тех-
нологии изготовления, улучшения организации производства и
повышения производительности труда.
Для расчета затрат на изготовление конструкции наиболее
часто применяются следующие методы и соответствующие им
математические модели.
1.	Расчет затрат по статьям калькуляции
п
(17.7)
?=i
где п — число статей калькуляции.
Состав статей калькуляции зависит от конкретного вида рас-
чета и может включать затраты на опытно-конструкторскую
проработку, освоение технологии, основной материал, вспомо-
гательный материал, заработную плату, расходы по содержа-
нию и эксплуатации оборудования, затраты на оснастку и ин-
струмент.
Это наиболее точный, но трудоемкий метод расчета затрат,
требующий подготовки большого числа исходных данных. Этот
метод неприменим на ранних стадиях проектирования, что зна-
чительно снижает его ценность.
2.	Расчет затрат по видам работ
где т — число видов работ для изготовления конструкции.
Затраты на каждый вид работ: заготовительно-штамповоч-
ные, механическую обработку, другие виды обработки (химиче-
ская, электрохимическая и т. д.), слесарно-сборочные, свароч-
ные, клепальные, контрольно-испытательные и другие опреде-
ляют либо по статьям калькуляции, либо используя изделие-
аналог (прототип).
Этот метод хорошо использовать тогда, когда необходимо
произвести не только оценку затрат, но и анализ технологично-
сти конструкции.
331
3.	Укрупненный расчет затрат по базовой статье калькуля-
ции (или основному виду работ)
С=(С1/Р1) 100,	_ (17.9)
где Ci — расход по i-ой статье калькуляции (или на основной
вид работ); Pi — удельный вес расходов по данной статье каль-
куляции (виду работ), %.
Этот метод применяется тогда, когда имеется прототип на
проектируемое изделие.
4.	Расчет затрат на основе эмпирической зависимости от кон-
структивных параметров изделия;
С=КРЛ1'Р^'...Ряп",	(17.10)
где Pi... Рп — конструктивные параметры изделия; К, ои,..., ап —
эмпирические коэффициенты.
Этот метод используется на ранних стадиях проектирования.
При получении подобных зависимостей важным является пра-
вильный выбор параметров, которые существенно влияют на
затраты по изготовлению изделия. При использовании статисти-
ческих зависимостей для решения задач технико-экономическо-
го анализа необходимо четко представлять, какие закономерно-
сти и тенденции они отражают, насколько хорошо они учитыва-
ют те факторы, которые являются важными в конкретной
задаче.
5.	Расчет затрат в зависимости от конструкторско-техноло-
гических параметров
Л
i ™ 1
(17.11)
где Ст — затраты на основной материал; п — число операций
технологического процесса; fi(Pi, Р2,Рцд —функция, завися-
щая от параметров выбранного оборудования и условий произ-
водства, руб./ч; q>f (ki, ki,... ,kVi)—функция, зависящая от пара-
метров выбранной технологической операции и конструктивно-
технологических параметров конструкции, характеризует время
выполнения операции, ч; T)i (qi, qi,..., q^) — затраты на специаль-
ную оснастку, вспомогательные материалы, электроэнергию на
технологические цели и т. д.
Этот метод предполагает расчет затрат по операциям тех-
нологического процесса. Причем затраты на каждую техноло-
гическую операцию моделируются в виде трех функций. Произ-
ведение функций представляет собой затраты, пропорцио-
нальные времени выполнения технологической операции.
Функция <р/ (А1, ki,.... km) определяется для каждой техноло-
332
гической операции в зависимости от параметров конструкции
(например, числа собираемых элементов, длины сварного шва,
габаритных размеров конструкции) и режимов протекания тех-
нологического процесса. Эта функция определяет штучно-каль-
куляционное время выполнения операции. Ее часто представля-
ют в виде линейной, степенной или показательной функции от
параметров конструкции, используя либо нормативные данные,
либо результаты обработки статистики, а также физические за-
кономерности времени обработки от режимов протекания тех-
нологического процесса.
Функция t|j(<7i, q2,..., q^) отражает затраты, которые прямо
не зависят от времени выполнения операции. Например, расход
сварочной проволоки пропорционален толщине свариваемых
кромок и длине шва; затраты на электроэнергию при электро-
химической обработке пропорциональны объему снятого метал-
ла (для определенного материала конструкции) и т. д. Таким
образом, функция (<7i, q%,..., qu) определяет затраты в зависи-
мости от некоторых параметров конструкции и нормативов за-
трат вспомогательных материалов и энергии на технологические
цели.
Использование выражения (17.11) для разработки модели
затрат для сравниваемых вариантов КТР наиболее предпочти-
тельно, так как оно отражает технологию изготовления, позво-
ляет определять взаимосвязь между параметрами конструкции
и технологической себестоимостью.
При анализе различных методов изготовления конструкции
часто необходимо учитывать влияние на массу конструкции по-
грешности получаемых размеров. Поскольку получение опреде-
ленного размера в пределах поля допуска является вероятност-
ным событием, то массу конструкции следует определять как
математическое ожидание:
/пк = /пк(Р7) + М[Д/пк(РГ, ДР,)],	(17.12)
где тк(Р[п)—функция массы конструкции, определяемая но-
минальными значениями ее размеров PiH; i=l, 2...п — коли-
чество независимых размеров, определяющих форму конструк-
ции; М(Дтк]— математическое ожидание дополнительной мас-
сы конструкции, обусловленное погрешностью размеров; ДР<
погрешность выполнения i-ro размера.
Считая отклонения геометрических параметров конструкции
достаточно малыми по сравнению с их номинальными значе-
ниями, дополнительную массу можно определить через полный
дифференциал функции тк(Р/н):
*.-2 4?г4₽--	(|7-13)
333
Величина погрешности ДР/ характеризует отклонение разме-
ра от номинального значения и является величиной случайной,
а производная dmKldPi — детерминированной. Поэтому матема-
тическое ожидание дополнительной массы конструкции
М(Д/пк) = 2-^-М(ДРД	(17.14)
Математическое ожидание величины ДР/ зависит от распо-
ложения поля допуска относительно номинального размера, за-
кона распределения размера в пределах поля допуска.
Как известно, в процессе обработки на величину погрешности
получаемого размера влияет много факторов. Если действие всех
факторов на величину погрешности обработки одинаково, то по-
грешность размера подчиняется нормальному закону распреде-
ления (в большинстве случаев размеры деталей, получаемых
механической обработкой, подчиняются нормальному закону
распределения). В этом случае математическое ожидание вели-
чины ДР/
М(ДР,)=(ВО/-НО/)/2,	(17.15)
где ВО,-, НО/ — верхнее и нижнее предельное отклонение раз-
мера Pi соответственно.
17.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
СОЗДАНИЯ технологической базы данных
Внедрение САПР повышает качество проектных работ, про-
изводительность труда конструктора и сокращает сроки проек-
тирования. Повышение качества проектирования достигается,
во-первых, анализом большого числа возможных вариантов
КТР и, во-вторых, более глубоким и, главное, количественным
анализом вариантов с помощью математических моделей тех-
нико-экономических показателей КТР.
Информационной основой создания САПР конструкций КА
является библиотека конструкторско-технологических решений,
которая формируется из «функционирующих», т. е. освоенных
в производстве КТР и перспективных.
«Функционирующие» КТР — это решения, использованные в
ранее созданных изделиях и приемлемые для применения при
разработке новых изделий.
Перспективные КТР — это решения, разрабатываемые при
выполнении научно-исследовательских и опытно-технологиче-
ских работ по созданию изделий новых поколений в соответ-
ствии с требованиями повышения качества изделий и перспек-
тивами развития конструкционных материалов и технологии
производства.
334
Методической основой создания информационного массива
КТР являются принципы типизации, в соответствии с которыми
разрабатываются классификаторы объектов проектирования.
Классификация объектов проектирования имеет иерархическую
структуру, связанную с этапами эскизного и рабочего проекти-
рования КА.
Для этапа эскизного проектирования возможные варианты
КТР — это решения, описывающие основные принципиальные
разработки конструкции (типовых агрегатов и узлов) и техно-
логические методы.
Для этапа рабочего проектирования варианты КТР — это
решения, дающие точное описание конструкторской разработки
в соответствии с конкретными технологическими методами ее
изготовления.
Классификация вариантов КТР и описание самих вариантов
должны быть увязаны с системами автоматизированной разра-
ботки конструкторской документации, проектирования техноло-
гических процессов, разработки программ для оборудования с
ЧПУ и создания другой технологической документации.
Классификации вариантов КТР разрабатываются для эле-
ментов конструкции, выделенных из КА по функциональному
признаку (например, корпус приборного отсека, сферические ба-
ки, трубопроводы, теплообменники, панели солнечных батарей,
механизмы раскрытия антенн). К этим элементам конструкции
формулируются технические требования, которые позволяют
формировать возможные варианты КТР. Для каждого вариан-
та КТР разрабатываются типовые технологические процессы,
рекомендации по технологичности конструкции в зависимости
от объема выпуска, габаритных размеров, некоторых техниче-
ских требований и математические модели определения пара-
метров конструкции.
Таким образом, самый нижний уровень классификации пред-
ставляет собой морфологическую структуру, т. е. описание ва-
риантов КТР конструктивно-технологическими параметрами. Со-
став параметров зависит от объекта описания.
В общем случае информация о КТР должна содержать сле-
дующее:
основные технические параметры типового элемента кон-
струкции (материал, габаритные размеры, герметичность, среда,
температура и давление эксплуатации, требования точности);
область возможного и эффективного применения КТР;
математические модели для определения массы конструкции,
трудоемкости и себестоимости изготовления;
сведения о технологическом обеспечении (данные о типовом
технологическом процессе, оборудовании, оснастке);
сведения о степени отработанности, внедрении и перспекти-
335
вах развития (улучшение технико-экономических параметров,
расширение возможностей и области применения);
сведения о нормативно-технической документации, исполь-
зуемой для производства КТР;
иллюстрации, обеспечивающие наглядность КТР и возмож-
ность использования графической информации для автоматизи-
рованного конструирования.
Разработка перспективных КТР и формирование информа-
ционного массива КТР направлены на создание предпосылок
для решения следующих основных задач:
систематизация технологических проблем повышения эффек-
тивности научно-исследовательских и опытно-технологических
работ по обеспечению создания новых изделий;
обеспечение производственной технологичности конструкций
изделий;
обеспечение конструкторско-технологической унификации со-
ставных частей изделий;
ускорение внедрения новых технологических процессов;
сокращение сроков, трудоемкости и затрат на технологиче-
скую подготовку производства; развитие кооперации производ-
ства.
В табл. 17.1 приведен пример описания КТР — «Сферическая
оболочка с вварным элементом». Каждый представитель КТР
должен иметь шифр, состоящий из кода высшей классификаци-
онной группировки классификатора ЕСКД (6 знаков), техноло-
гического кода и кода материала, определяемых по отраслевым
классификаторам технологических методов и материалов. Шифр
КТР является основным адресом КТР в базе данных для опре-
деления типового технологического процесса, типовых техниче-
ских требований к чертежу, математических моделей и другой
информации, представленной в описании КТР.
Описание КТР, представленное в табл. 17.1, является пер-
вичным документом для формирования базы данных в ЭВМ.
В ЭВМ информация должна храниться таким образом, чтобы
ее можно было использовать для проектирования конструкций,
проектирования технологических процессов, формирования пла-
на проектирования и изготовления технологической оснастки,
расчета трудоемкости изготовления конструкции и оснастки.
Поэтому описание КТР представляется в виде поля данных, со-
стоящих из связанных файлов, соответствующих табл. 17.1. Фай-
лы, в которых описаны данное по применяемому технологиче-
скому оборудованию и оснастке, должны иметь адреса, в кото-
рых содержится полная информация об используемых на пред-
приятии средствах технологического оснащения.
Таким образом, технологическая база данных имеет слож-
ную логическую структуру, для ее реализации необходима си-
стема управления, позволяющая организовать диалог в процес-
336
Пример информационной карты описания КТР
Наименование КТР
Характеристики КТР
Сферическая оболочка с
вварным элементом
1.	Сварка аргоно-ду-
говая автоматическая
Шифр КТР
Г0СТМ806-80-С4-АИНп
2.	Коэффициент каче-
ства сварного соедине-
ния до 95%
3.	Герметичность не
менее 10~’ Вт
4.	Коэффициент проч-
ности сварного соедине-
ния 0,7... 0,9
и
со
Таблица 17.1
Диапазон разиеров, мм		Математические модели	Дополнительные сведения
Ясф d б	до 2000 до 240 до 4	1.	Трудоемкость сборки	Т = Тв + +АЯ ЩГ' +Brda‘ 2.	Технологическая себестоимость Ст = = Tft+Bcdf 3.	Масса соедине- ния m = mod+^m То, А, Вт, Вс, at, р — эмпирические коэффи- циенты; ft — цехо- вые расходы по со- держанию и эксплуа- тации оборудования, руб./ч	1.	Год разра- ботки и внедрения 2.	Оценка тех- нического уровня 3.	Патентоспо- собность 4.	Перспективы развития 5.	Сведения о составителе
Материал АМгб, 1201			
Рекомендуемые разме- ры, мм			
Ксф	d		
148 175 220 285 360 400 510	60 ПО 60, 90 60, 90 90, 210 240 70, 80, 90		
338
Продолжение табл. 17.1
		Технологическое оснащение	
Норютшо-тсппешя докумеатацш	Типовые технические требования	Оборудование	Оснастка
1.	ГОСТ 14806—80 Дуговая сварка алюминия и алюминие- вых сплавов в инертных га- зах. Соединения сварные 2.	Технические требования к сварным соединениям, опреде- ляемые отраслевыми стандар- тами 3.	Производственные инст- рукции по выполнению и конт- ролю сварных соединений 4.	Типовой технологический процесс сборки—'сварки ввар- ных элементов в сферические оболочки (стандарт предприя- тия)	1.	Неуказанные предельные отклонения размеров ... 2.	Разметку под размерное химическое травление выпол- нять по шаблону 3.	Рабочая среда... 4.	Сварные швы по ГОСТ 14806—80 5.	Испытание на прочность давлением р= ... в течение... мин 6.	Герметичность сварного соединения не менее... для ге- лиево-воздушной смеси и Ризв= ... 7.	Обезжирить по производ- ственной инструкции... 8.	Клеймить К и маркиро- вать Ч на бирке	1.	Автомат для авто- матической аргоно-дуго- вой сварки 2.	Установка для рент- геноконтроля сварных соединений 3.	Стенд для испыта- ний на прочность 4.	Промышленный те- чеискатель ПТИ	1.	Манипулятор для ав- томатической сварки коль- цевых швов 2.	Подкладные кольца 3.	Приспособление для сборки из УСП 4.	Приспособление для рентгеноконтроля 5.	Приспособление для проведения испытаний на прочность 6.	Приспособление для проведения испытаний на герметичность
се проектирования, а также решения информационно-поисковых
задач в программном режиме.
В настоящее время накоплен достаточный опыт в разработ-
ке систем автоматизированного проектирования, сформулирова-
ны основные принципы построения САПР, разработаны мате-
матические модели для решения логических задач, управления
базами данных и др. На этой основе решается задача формали-
зации методических и технических материалов для создания
информационно-поисковых систем (ИПС) и формирования ма-
тематических моделей технико-экономических показателей КТР,
а также оптимизации параметров конструкции и определения
эффективных вариантов.
Очевидно, первым этапом создания технологического блока
САПР является разработка информационно-поисковой системы
(ИПС), которая может быть использована при проектировании
конструкции изделий. Синтез ИПС с математическими моделя-
ми оптимизации параметров конструкции и определения пара-
метров технологических процессов, а также создания конструк-
торско-технологической документации ведет к созданию интегри-
рованных САПР.
Главной задачей технологического блока САПР является
увязка конструкторского решения с технологией изготовления.
Технологи постоянно занимаются созданием новых и совер-
шенствованием существующих технологических процессов. Од-
ной из важнейших задач конструкторов и технологов является
разработка перспективных КТР, рекомендаций по области их
возможного применения и математических моделей для оценки
технических и экономических показателей. Пополнение техноло-
гической базы данных перспективными вариантами КТР направ-
лено на более быстрое внедрение последних достижений техно-
логии в производство, что способствует прогрессу в создании но-
вой техники, улучшению технико-экономических показателей
создаваемых КА.
17.5.	СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА САПР
ДЛЯ ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КА
САПР КА на этапе эскизного проектирования должна
решать следующие задачи.
1.	Формировать возможные варианты конструкторско-техно-
логических решений по заданным исходным данным и техниче-
ским требованиям к проектируемому аппарату.
2.	Формировать математические модели технико-экономиче-
ских показателей возможных вариантов конструкторско-техно-
логических решений.
3.	Определять оптимальные параметры конструкции возмож-
ных вариантов с учетом ограничений, накладываемых техноло-
339
гией изготовления, и определять эффективные варианты по за-
данным критериям.
Этот перечень задач в основном и определяет структуру тех-
нологического блока САПР, а также его взаимосвязь с верхним
и нижним уровнями проектирования (рис. 17.4).
В процессе проработки эскизного проекта изделия конструк-
тор формирует исходные данные (ИД) и ТТ для проектируемо-
го элемента корпуса КА, например топливного бака, и эти дан-
Рис. 17.4. Структурная схема технологического блока САПР и связь его с
верхним и нижним уровнем проектирования
340
ные вводит в технологический блок САПР. В блоке поиска осу-
ществляется выбор возможных вариантов КТР из представлен-
ных в классификации. Если эта задача не увенчалаф» успехом,
это значит, что существующие в базе данных варианты не по-
зволяют решить поставленную задачу. Необходимо разрабаты-
вать принципиально новое КТР или снизить какие-либо требо-
вания к создаваемому объекту.
Если возможные КТР определились, то формируются или вы-
бираются типовые технологические процессы изготовления кон-
струкции. В этом случае с помощью базы данных технико-эко-
номических характеристик частных технологических процессов
в технологическом блоке САПР формируются математические
модели определения технико-экономических показателей. Эти
математические модели используются для определения опти-
мальных параметров конструкции с учетом-технологии изготов-
ления на основе экономических критериев, а также для опреде-
ления эффективности вариантов.
Каждый вариант КТР характеризуется многими технико-эко-
номическими параметрами, которые могут выступать в качестве
частных критериев. Как правило, улучшение одних параметров
приводит к ухудшению других, поэтому окончательный выбор
решения остается за человеком, который использует при этом и
неформализуемые условия.
Создание технологического блока САПР для этапа эскизно-
го проектирования представляет собой достаточно сложный
комплекс работ, в который входят три группы задач.
1.	Классификация и разработка вариантов КТР и методики
их оценки:
типовых технологических процессов;
методики оценки эффективности КТР;
логической структуры технологической базы данных.
2.	Разработка информационных массивов КТР:
математических моделей параметров конструкции (массы,
надежности, точности параметров и т. д.);
нормативной базы показателей частных технологических про-
цессов;
математических моделей параметров технологических про-
цессов;
рекомендаций по технологичности конструкций и формализо-
ванных их описаний.
3.	Разработка математических моделей и программного обес-
печения технологического блока САПР:
блока формирования технико-экономических показателей ва-
риантов КТР;
блока поиска возможных вариантов КТР;
модулей оптимизации параметров конструкции с учетом тех-
нологии изготовления;
341
модулей определения эффективных вариантов.
Технологический блок САПР может использоваться как при
проектировании, так и при определении областей эффективного
применения КТР, а также для анализа перспектив развития тех-
нологии, определения характеристик технологических процессов
и оборудования.
17.6. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА
ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
РАБОЧЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
На этапе технического и рабочего проектирования ве-
дется конструктивная проработка узлов и деталей КА. Целью
данного этапа является создание конструкторской документа-
ции, по которой можно было бы провести ТПП.
Технологи давно ведут разработки по созданию САПР тех-
нологических процессов (САПР ТП), в которых по заданной
закодированной информации, взятой с чертежа, определяется
технологический процесс изготовления конструкции с необходи-
мыми режимами обработки, нормами времени и т. д. Одной из
задач, решаемых при создании САПР ТП, является разработка
формализованного языка описания конструкции. Причем, чем
больший объем задач возлагается на САПР ТП, тем больший
объем входной информации необходимо подготовить и ввести
в ЭВМ. Например, для описания одной поверхности детали не-
обходимо задать размер с соответствующей точностью, точность
формы, качество поверхности и поверхностного слоя. Кроме то-
го, необходимо описать точность взаимного расположения по-
верхностей деталей и сборочных единиц, механические характе-
ристики, вид гальванических и лакокрасочных покрытий.
Большой объем вводимой информации увеличивает число
ошибок, связанных с подготовкой исходных данных и вводом
их в ЭВМ.
В настоящее время конструкторы работают над созданием
систем автоматизированного проектирования изделий. Уже име-
ются системы автоматизированного проектирования для некото-
рых изделий основного производства и технологической
оснастки. Поэтому естественно стремление технологов к исполь-
зованию информации, получаемой в машинном виде при авто-
матизированном проектировании частей КА, для решения
технологических задач, что находит свое отражение в интегри-
рованных САПР, т. е. системах, позволяющих решать как кон-
структорские, так и технологические задачи.
Система автоматизированного конструирования должна обес-
печивать получение чертежа изделия, формирование техниче-
ских требований и спецификации и должна решать ряд техно-
логических задач, связанных с проектированием изделия.
342
Например, при проектировании сборочного узла или агрега-
та конструктор должен определить разбивку его на узлы, что
отражается в спецификации, а это практически определяет схе-
му технологического процесса сборки. Естественно, что задача
эта технологическая, а решает ее конструктор и не всегда наи-
лучшим образом. В условиях САПР разбивка узла на подузлы
и детали должна производиться в процессе конструирования с
помощью технологического блока. Кроме того, в технологиче-
ском блоке САПР должны решаться задачи технологической
подготовки производства.
Технологический блок САПР структурно состоит из двух
подсистем. Первая подсистема предназначена для автоматизи-
рованного проектирования конструкций и включает в себя ре-
шение следующих задач:
увязку конструкторского решения с технологией изготовле-
ния и обеспечение технологичности конструкции;
формирование технических требований;
унификацию элементов конструкции;
рациональное членение конструкции на узлы и детали и фор-
мирование спецификации;
поиск типовых технологических процессов;
оценку трудоемкости изготовления и других технико-эконо-
мических показателей.
Вторая подсистема предназначена для обеспечения ТПП
предприятия-изготовителя и включает в себя решение следую-
щих задач:
проектирование рабочих маршрутных и операционных техно-
логических процессов;
формирование исходных данных для проектирования техно-
логической оснастки;
формирование исходных данных для разработки управляю-
щих программ для станков с ЧПУ;
формирование ведомостей материалов, нормализованных и
унифицированных элементов, покупных изделий;
составление плана проектирования и изготовления средств
технологического оснащения для изготовления КА.
В зависимости от проектируемого объекта (металлические
емкости, оболочки из композиционных материалов, ферменные
конструкции, клепаные конструкции, трубопроводы) технологи-
ческий блок САПР имеет свои особенности. Однако можно вы-
делить основные общие закономерности и требования к составу
основных функциональных элементов технологического блока
интегрированной САПР.
На рис. 17.5 представлены основные задачи по созданию
интегрированной САПР, которые можно объединить в три груп-
пы: общесистемные задачи, формирование конструкторской и
технологической документации. Задачи по созданию САПР под-
343
w
I. Общесистемные
задачи
г—К-------------
Разработка ММ
определения кон-
структивных
параметров
Гк----------Г-1
Разработка
программного
обеспечения
по графике
ГК-----ГП
Разработка
языка
описания
ИД
Г*------------------Г—I
Создание технологичес-
кой базы данных
П. Формирование
конструктор -
ской докумен-
тации
г/г--------7-l
Определение
видов
соединений
гк---------Г-1
Поиск унифи-
цированных
злементов
Г И--------Г—
Определение
схемы
членения
Г Л"--------7—
Формирование
спецификации
и расчет массы
-------Г—I
выбор
заготовок
---------7----
Поиск ТТП на из-
готовление де-
талей и узлов
----------Г—I
Оценка
эффективности
• КТР
Ш. Формирование
технологичес-
кой докумен-
тации
----------------Г—I
Проектирование ра-
бочих ТП на изготов-
ление деталей, сбор-
ку и монтаж
--------------7_|
Подготовка исход-
ных данных для про-
ектирования ос-
настки
---------------Г-1
Подготовка исходных
данных для разработ-
ки управляющих про-
грамм (для ЧПУ)
---------------7—1
Подготовка данных для
комплектации пере -
налаживаемых авто-
матических линий
Формирование ведомостей
----------7~1
На материалы
------------г—I
На нормализован-
ные элементы
------7 И
Покупных
изделий
-----------------7—
Расчет цикловых
графиков изготовления
Рис. 17.5. Состав основных задач для создания систем автоматизированного конструирования и подготовки произ-
водства изделий
разделяются на те, которые решаются конструкторами (ин-
декс К в левом верхнем углу выделенных модулей — подбло-
ков), технологами (индекс Т в правом верхнем углу) и сов-
местно.
Математические модели для определения конструктивных
параметров представляют собой функциональные алгоритмы
решения задач прочности, устойчивости, теплопередачи для
определения оптимальных параметров конструкции. Про-
граммное обеспечение графической части конструкторской до-
кументации и язык описания исходных данных для конструиро-
вания должны быть ориентированы на использование техноло-
гической базы данных.
Как видно из рис. 17.6, большая часть задач должна решать-
ся совместно конструкторами и технологами.
Подблоки формирования технологической документации дол-
жны быть информационно увязаны с подблоками формирования
конструкторской документации, что обеспечивает решение задач
ТПП без дополнительного кодирования конструкторской доку-
ментации.
Технологическая база данных САПР является наиболее ем-
ким блоком, так как в ней должны содержаться технологические
характеристики по всем видам обработки и технологическим
процессам, используемым для изготовления, сборки, монтажа и
испытаний проектируемых объектов. Кроме того, она должна
включать сведения о государственных, отраслевых стандартах
и стандартах предприятия по применяемым маркам материалов,
сортаменту исходных заготовок, унифицированных деталей и
узлов, библиотеку вариантов КТР и типовых технологических
процессов, а также математические модели для оценки технико-
экономических показателей КТР.
Элементы технологической базы данных представляют собой
поля данных, которые имеют внутренние связи, определяющие
соответствие между параметрами, составляющими каждое поле.
Таким образом, технологическая база данных имеет сложную
логическую структуру.
Технологические процессы должны иметь математические
модели для определения режимов обработки в зависимости от
применяемых материалов, требований точности и конструктив-
ных особенностей изделий, должны позволять производить
оценку трудоемкости, себестоимости и цикла обработки и
сборки.
Поэтому одной из задач специалистов-технологов, занимаю-
щихся созданием и совершенствованием технологических про-
цессов, является разработка математических моделей для оцен-
ки технологических параметров типовых КТР.
Пример. Для проектирования сферической оболочки конст-
руктор обращается к классификации оболочек днищ (рис. 17.6).
345
Выбрав из классификации соответствующий элемент, кон-
структор вводит в ЭВМ параметры проектируемой оболочки:
материал, сферический радиус (7?Сф), высоту (Я), толщину (б),
планируемый объем выпуска (часть этих параметров может
определяться в специальном блоке САПР). В ЭВМ из типовых
конструкторско-технологических решений определяется один или
несколько возможных вариантов схемы членения (рис. 17.7) и
типовых технологических процессов изготовления оболочек, раз-
личающихся маршрутом, оборудованием и оснасткой. Каждый
вариант схемы членения должен иметь в ЭВМ полное описание
КТР (см. табл. 17.1).
Для выбранных возможных вариантов КТР производится
расчет технико-экономических показателей: погрешность формы,
масса конструкции, трудоемкость, цикл и себестоимость изго-
товления, перечень оснастки, которую необходимо изготовить,
и затраты на ТПП. Таким образом, конструктор получает ко-
Рис. 17.6. Классификация оболочек днищ по геометрической форме:
а — сферические; б — сферические с цилиндрическим пояском; в — эллиптические; г —
эллиптические с цилиндрическим пояском; д — полусфера с цилиндрическим пояском;
е — конические; ж— конические с цилиндрическим пояском; з —полуторы; и — полу-
торы с цилиндрическим пояском
346
с	Я	6	г
Рис. 17.7. Варианты членения сферических оболочек днищ:
а — монолитное; б —с полюсной частью и двумя сегментами; в — с полюсной частью
и шестью сегментами; г — из трех частей
личественную характеристику нескольких вариантов КТР для
анализа и принятия решения.
Каждый вид обработки имеет определенные преимущества
и недостатки, поэтому конструкцию надо проектировать таким
образом, чтобы максимально использовать особенности техноло-
гических процессов.
При неавтоматизированном проектировании конструктор
рассматривает требования технологии как ограничения, которые
сужают его творческий поиск. При использовании САПР кон-
структор получает все возможные технологические решения с
соответствующими технико-экономическими характеристиками,
что расширяет его возможности в выборе решений, позволяет
улучшить технико-экономические характеристики проектируемых
конструкций.
Таким образом, САПР повышает качество проектирования,
позволяет снизить сроки разработки и ТПП проектируемых из-
делий.
Создание и развитие САПР на нескольких предприятиях по-
зволяет проводить обобщение разработок, создавать интегриро-
ванную отраслевую информационно-поисковую систему (ИПС)
для анализа КТР на различных предприятиях. Тиражирование
разработок отдельных предприятий и внедрение их на других
позволяет качественно решать вопросы кооперации производства
в пределах отрасли, так как типовые КТР, представленные в
ИПС,— это решения, освоенные на определенном предприятии
и, следовательно, имеющие на нем небольшой срок ТПП.
В практике предприятий уже используются пакеты приклад-
ных программ (ППП) для решения на ЭВМ ряда конструктор-
ских задач: выбора проектных параметров КА, оптимизации
конструктивных параметров, выбора конструктивно-силовых
схем узлов и агрегатов. Созданы универсальные ППП, напри-
мер «МАРС» — для проведения прочностных расчетов и опре-
деления напряженно-деформированного состояния конструкции:
«СИГМОД» — для трехмерного геометрического моделирования;
«ГРАФОР» и «САПР-конструктор» — для разработки проектно-
конструкторской документации в машиностроении и другие, ко-
торые предназначены для создания САПР различных конструк-
ций: агрегатов, узлов и деталей.
347
Технологами разработан ряд прикладных программ для ав-
томатизации решения задач ТПП, например для математическо-
го моделирования точностных параметров процессов базирова-
ния и увязки оснастки; для расчета размерных цепей с помощью
имитационного моделирования; для проектирования заготовок
на основе аналитического расчета припусков на обработку; для
определения рационального раскроя листовых и профильных за-
готовок; для автоматизации разработки управляющих программ
для оборудования с ЧПУ и др.
В настоящее время разработаны и находятся в промышлен-
ной эксплуатации различные системы для автоматизированного
проектирования технологических процессов: механической обра-
ботки, сборочных (сварочных, клепальных, клеевых) работ, сбо-
рочно-монтажных работ для единичного, серийного и крупносе-
рийного типов производств.
Разработаны системы автоматизированного проектирования
гибочной оснастки (например, ППП «ГИБКА»), штампов для
разделительных операций, позволяющих получать чертежи де-
талей и формировать геометрические исходные данные, которые
используются при разработке управляющих программ для обо-
рудования с ЧПУ.
Таким образом, ведутся работы и уже созданы системы для
комплексно автоматизированного производства, т. е. от проек-
тирования конструкций до разработки технологических процес-
сов и управляющих программ для оборудования ЧПУ и гибких
производственных комплексов. Необходимость комплексного ре-
шения конструкторско-технологических задач диктуется требо-
ванием сокращения трудоемкости и цикла ТПП. Это может быть
достигнуто значительным сокращением количества информации,
которое необходимо вводить в ЭВМ. для решения технологиче-
ских задач.
Дальнейшее развитие комплексной автоматизации: проекти-
рование — ТПП — управление технологическими процессами на-
правлено на создание единой технологической базы данных;
обеспечение информационного единства при решении проектно-
технологических задач, повышение степени интеллектуальности
программ для выбора конструкторско-технологических решений
и, наконец, создание экспертных систем для решения конструк-
торско-технологических задач, развитие баз данных в базы зна-
ний.
Контрольные вопросы
1.	В чем проявляется эффективность внедрения интегрированных САПР?
2.	Почему оценку эффективности КТР необходимо проводить по комп-
лексному экономическому критерию, определяемому формулой (17.5)?
348
3.	Какой экономический закон диктует необходимость комплексного под-
хода для оценки вариантов КТР на ранних стадиях проектирования?
4.	Какие требования предъявляются к экономико-математическим мо-
делям?
5.	Какую структуру имеет классификация вариантов КТР?
6.	Какие параметры (атрибуты) должны быть описаны в информацион-
ных картах КТР? Укажите область их использования.
7.	Какие задачи решаются в технологическом блоке САПР эскизного
проектирования КА?
8.	Перечислите основные задачи, решаемые в системе автоматизирован-
ного конструирования и подготовки производства.
9.	Какой смысл имеет величина предельно целесообразных затрат на
улучшение параметра качества?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Беляков И. Т., Борисов К). Д. Технологические проблемы проектиро-
вания летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978. 240 с.
2.	Белянин П. Н., Данилов В. М. Промышленная чистота машин. М.:
Машиностроение, 1982. 224 с.
3.	Вакуумная техника: Справочник / Е. С. Фролов, В. Е. Минайчев,
А. Т. Александрова; Под общ. ред. Е. Ф. Фролова, В. Е. Минайчева. М.:
Машиностроение, 1985. 360 с.
4.	Камалов В. С. Производство космических аппаратов. М.: Машино-
строение, 1982. 280 с.
5.	Оптические приборы для измерения линейных и угловых величин в
машиностроении / Ю. В. Коломийцов, И. И. Духопел, А. И. Инюшин,
И. В. Артемьев. М.: Машиностроение, 1964. 255 с.
6.	Технология самолетостроения / А. Л. Абибов, Н. М. Бирюков, В. В. Бой-
цов и др. М.: Машиностроение, 1982. 551 с.
7.	Технология сборки самолетов / В. И. Ершов, В. В. Павлов, М. Ф. Ка-
ширин, В. С. Хухорев. М.: Машиностроение, 1986. 156 с.
8.	Томашевич Д. Л. Конструкция и экономика самолета. М.: Оборонгиз,
1960. 202 с.
9.	Чернышев А. В. Технология монтажа, отработки, испытаний и конт-
роля бортовых систем летательных аппаратов.  М.: Машиностроение, 1977.
333 с.
349
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................... 3
Глава 1 • Сборка герметичных корпусов космических аппаратов . .	4
1.1. Конструктивно-технологическая характеристика герметич-
ных корпусов ............................................. 4
1.2. Технологические процессы сборки-сварки герметичных
корпусов ................................................. 9
Глава 2. Сборка негерметичных отсеков............................... 34
2.1.	Конструктивно-технологическая характеристика герметич-
ных отсеков и методы их сборки............................. 34
2.2.	Технологические процессы сборки непанелированного от-
сека сложной конфигурации.................................. 38
2.3.	Сборка цилиндрического отсека панелированной конст-
рукции .................................................... 51
2.4.	Обеспечение взаимозаменяемости отсеков по межагрегат-
ным стыкам................................................. 59
Глава 3.	Сборка баков............................................ 62
3.1.	Конструктивно-технологическая характеристика топлив-
ных баков.................................................. 62
3.2.	Технологические процессы	сборки баков................. 69
3.3.	Тарировка баков....................................... 78
Глава 4. Сборка ферменных	конструкций........................... 83
4.1. Особенности ферменных конструкций и технологический
процесс сборки........................................... 83
4.2. Борьба с деформациями и короблением ферменных кон-
струкций ..............................................'.	89
Глава 3. Изготовление узлов, панелей и отсеков КА из компози-
ционных материалов.................................................. 91
5.1.	Характеристики композиционных материалов............... 91
5.2.	Получение препрега и выбор схемы армирования ....	93
5.3.	Изготовление узлов и отсеков намоткой.................. 95
5.4.	Изготовление панелей и отсеков выкладкой............... 99
Глава 6. Нанесение теплозащитных покрытий.......................... 105
6.1.	Структура теплозащитных покрытий...................... 105
6.2.	Подготовка поверхности СА перед нанесением теплоза-
щитного покрытия.........................................  106
6.3.	Нанесение покрытия на аппараты, спускаемые .на Вене-
ру или на Землю........................................... 107
6.4.	Особенности нанесения покрытия на аппараты, спускае-
мые на Марс............................................... 117
350
6.5.	Контроль теплозащитного покрытия..................... 120
6.6.	Охрана труда и техника безопасности.................. 126
Глава 7. Испытания на функционирование и прочностные испыта-
ния узлов и агрегатов КА.......................................... 128
7.1.	Значение испытаний и контроля в производстве КА . .	128
7.2.	Основные понятия и определения. Классификация процес-
сов испытаний и контроля................................. 129
7.3.	Испытания механическими воздействиями................ 132
7.4. Виды механизмов, проходящих испытание на срабатыва-
ние. Контролируемые параметры и виды работ при про-
ведении приемосдаточных и периодических испытаний 140
7.5. Способы и средства обезвешивания при проведении на-
земной отработки изделия ............................ 142
7.6.	Технологические процессы испытания узлов и агрегатов
КА на функционирование................................... 144
Глава 8. Пневмогидроиспытания сборочных единиц КА................. 150
8.1.	Содержание испытаний............................ . . .	150
8.2.	Испытания сборочных единиц КА на прочность.........	150
8.3.	Измерение объемов отсеков, агрегатов и систем КА . .	153
8.4.	Контроль гидравлических сопротивлений систем и узлов
КА....................................................... 156
8.5.	Испытания на герметичность.......................... 157
Глава д. Определение моментов инерции КА.......................... 191
9.1.	Требования к размещению главных осей инерции ....	191
9.2.	Некоторые сведения из геометрии масс................ 193
9.3.	Методика определения моментов и эллипсоида инерции 195
9.4.	Стенды СИМИ......................................... 198
9.5.	Эталоны моментов инерции............................ 199
Глава Ю. Статическая и динамическая балансировка КА..............	201
10.1.	Статическая балансировка КА......................... 201
10.2.	Динамическая балансировка агрегатов (блоков) КА . .	211
Глава 1 1 • Юстировка приборов.................................... 214
11.1.	Назначение юстировки................................ 214
11.2.	Выставка юстировочных баз на КА..................... 216
11.3.	Юстировка приборов и агрегатов по базовому зеркалу 217
11.4.	Электрические системы измерения углов............... 219
11.5.	Юстировка КА с применением электрической системы
измерения углов .......................................... 221
11.6.	Сравнительная характеристика оптической и электриче-
ской юстировки...................................... 224
Глава 12. Контроль геометрических параметров КА.............. 225
12.1.	Содержание контроля............................ 225
12.2.	Контроль геометрических параметров при горизонталь-
ном положении изделия............................... 228
12.3.	Контроль при вертикальном положении изделия.... 231
12.4.	Контроль отклонений обводов от теоретической линии	233
Глава 13. Обеспечение чистоты в производстве КА.............. 239
13.1.	Значение чистоты в производстве КА............. 239
13.2.	Чистые помещения............................... 241
13.3.	Очистка емкостей............................... 246
13.4.	Очистка трубопроводов и трубопроводных систем	....	253
13.5.	Очистка и контроль чистоты моющих жидкостей	....	256
351
Глава 14.Общая сборка КА..........................................  259
14.1.	Роль общей сборки в производстве КА.................. 2S9
14.2.	Поставка агрегатов на сборку и входной	контроль . . .	200
14.3.	Предварительная сборка изделий....................... 262
14.4.	Окончательная сборка изделий......................... 268
14.5.	Монтаж двигателей.................................... 273
14.6.	Заключительные операции перед отправкой.............. 277
14.7.	Обеспечение чистоты внутренних полостей изделий на
этапах окончательной сборки ............................ 279
Глава 15. Контрольные электрические испытания систем................. 281
15.1.	Назначение и содержание испытаний.................... 281
15.2.	Функции, выполняемые контрольно-испытательной стан-
цией ...................................................... 283
15.3.	Этапы электрических испытаний........................ 284
15.4.	Типовые технологические процессы при проведении испы-
таний ..................................................... 288
15.5.	Особенности испытания отдельных систем и контролируе-
мые параметры.............................................. 289
15.6.	Особенности проведения испытаний	технологического КА 293
15.7.	Контрольно-проверочная аппаратура.................... 294
15.8.	Автоматизированные испытательные	комплексы.. 295
15.9.	Создание программно-алгоритмического обеспечения
(ПАО) комплексных испытаний................................ 300
15.10.	Техника безопасности при проведении электрических ис-
пытаний на КИС.............................................. 302
15.11.	Инженерная характеристика здания КИС................. 303
Глава 16. Работы по монтажу, стыковке и испытаниям на техноло-
гическом и стартовом комплексах.............................. 304
16.1.	Предполетные испытания и подготовка к	запуску ....	304
16.2.	Подготовка к испытаниям.............................. 304
16.3.	Электрические испытания.............................. 307
16.4.	Пневмовакуумные испытания............................ 309
165.	Заключительные операции перед заправкой.............. 310
16.6.	Заправка сжатыми газами и компонентами топлива . . .	312
16.7.	Сборка космической головной части.................... 313
16.8.	Работы на стартовом комплексе....................... 313
16.9.	Оборудование и оснастка.............................. 314
16.10.	Организация испытаний................................ 315
16.11.	Охрана труда и техника безопасности.................. 316
Глава 17. Решение технологических задач при проектировании КА- 318
17.1.	Основные задачи совершенствования системы технологи-
ческого обеспечения проектирования КА....................... 318
17.2.	Критерии оценки вариантов КТР......................... 324
17.3.	Математическое моделирование технико-экономических
показателей вариантов КТР................................... 330
17.4.	Методические вопросы создания технологической базы
данных...................................................... 334
17.5.	Структура технологического блока САПР для эскизного
проектирования КА........................................... 339
17.6.	Структура технологического блока для автоматизации
процесса рабочего проектирования ........................... 342
Список литературы..........................<.....................  .	349
352