Устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата

 

Изобретение относится к области космической техники, а именно к устройствам выдвижения рабочих модулей космического аппарата (КА), и может найти применение в раздвижных космических ядерных энергетических установках, в которых требуется отодвижение реактора от приборного отсека КА для обеспечения допустимого уровня ионизирующих излучении на этот отсек. Согласно изобретению устройство содержит установленную на опорной платформе приборного отсека КА ферму - систему выдвижения в виде складывающихся многозвенных ветвей, равномерно расположенных по окружности и соединенных шпангоутами через шарниры с осями звеньев. Устройство снабжено толкателем (пружинным механизмом), который установлен в центре опорной платформы, и тормозной системой, на оси которой установлены тормозные колодки и барабан, к которому прикреплен канат, соединяющий данную платформу с модулем КА, причем между модулем и ближайшим к нему шпангоутом установлены демпферы. Изобретение позволяет снизить энергозатраты на выдвижение модулей КА путем использования принципа отталкивания - отпускания - торможения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к устройствам выдвижения рабочих модулей космического аппарата, и может найти применение также в раздвижных космических ядерных энергетических установках (КЯЭУ), к которым предъявляются требования отодвижения реактора от приборного отсека космического аппарата (КА) для обеспечения допустимого уровня ионизирующих излучений реактора на приборный отсек.

Малогабаритность современных КЯЭУ мощностью до ста и более кВт в стартовом положении может быть обеспечена только сложением составных частей и наличием мест гиба по всем трактам (теплоносителя, электрическим и др.) Конструктивная схема КЯЭУ включает энергетический блок, отодвигаемый от приборного отсека после вывода КА на рабочую орбиту, систему выдвижения и другие системы (см. журнал "Атомная энергия", т. 70, вып. 4. апрель 1991, с. 217).

Основным устройством в системе выдвижения или раздвижения являются фермы различной конфигурации (см., например, патент США 4738304, F 28 F 11/00, F 28 F 27/02, B 64 G 1/56, НКИ 165/13, опубл. 19.04.1988).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата, содержащее установленную на опорной платформе космического аппарата решетчатую ферму с полигональным поперечным сечением, боковые грани которой выполнены в виде звеньев Х-образной формы, включающих шарнирно соединенные равноплечные рычаги, концы которых, принадлежащие соседним звеньям, шарнирно соединены между собой; оно снабжено дополнительными силовыми элементами - шпангоутами, установленными в плоскостях параллельных полигональному поперечному сечению фермы и жестко соединенными с осями шарниров равноплечих рычагов, крайние звенья боковых граней шарнирно соединены с опорными платформами аппарата рычагами длиной не менее половины длины равноплечих рычагов. (см. патент РФ N 2028971, МКИ В 64 G 1/22).

Недостатком применения известного устройства являются большие энергетические затраты на выдвижение рабочих модулей космического аппарата (КА) и их надежного торможения.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение энергетических затрат на выдвижение рабочих модулей КА.

Технический результат заключается в замене принципа "отодвижения", используемого в известном устройстве, на принцип "отпускания" модуля КА после приведения в действие системы выдвижения: отталкивание, торможение модуля, его остановки и "успокоения" всей системы.

Этот результат достигается тем, что устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата, содержащее установленную на опорной платформе приборного отсека космического аппарата ферму - систему выдвижения в виде складывающихся многозвенных ветвей, равнорасположенных по окружности и соединенных шпангоутами через шарниры с осями звеньев, оно снабжено толкателем, например, в виде пружинного механизма сжатия, который установлен в центре опорной платформы, и тормозной системы, на оси которой установлены тормозные колодки и барабан, к которому прикреплен канат, соединяющий опорную платформу приборного отсека с модулем космического аппарата; причем между модулем и крайним к нему шпангоутом установлены демпферы.

Кроме того, на осях звеньев системы выдвижения установлены пружины кручения, а при наземных испытаниях тормозная система снабжена электроприводом.

Предлагаемое устройство для выдвижения рабочих модулей КА автономно и может быть использовано многократно, что при решении определенных задач имеет преимущество перед известным устройством (прототипом).

На фиг. 1 показано устройство для выдвижения рабочих модулей КА в сложенном и развернутом (рабочем) виде; на фиг. 2 - поперечное сечение складывающихся ветвей устройства.

На фиг. 3 показан тормозной узел привода устройства.

На фиг. 4 показан пружинный узел системы выдвижения.

Устройство для выдвижения рабочих модулей 1 космического аппарата, содержащее установленную на опорной платформе 2 приборного отсека 3 космического аппарата ферму - систему выдвижения в виде складывающихся многозвенных ветвей 4, равнорасположенных по окружности и соединенных шпангоутами 5 через шарниры 6 с осями 7 звеньев 8, оно снабжено толкателем, выполненным, например, в виде пружинного механизма сжатия 9, который установлен в центре опорной платформы 2, и тормозной системы, на оси 10 которой установлены тормозные колодки 11 и барабан 12, к которому прикреплен канат 13, соединяющий опорную платформу 2 приборного отсека 3 с модулем 1 космического аппарата; причем между модулем 1 и крайним к нему шпангоутом 5 установлены демпферы 14.

Кроме того, на осях 7 звеньев 8 системы выдвижения установлены пружины кручения 15, а при наземных испытаниях тормозная система снабжена электроприводом 16 для складывания устройства.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Для приведения в действие системы выдвижения ослабляются тормозные колодки 11 и срабатывает толкатель, например <пружинный механизм сжатия 9. Аккумулированная энергия сжатия пружинного механизма сжатия 9 в наземных условиях приводит в поступательное движение модуль 1 от приборного отсека 3 КА, отталкивая их массы друг от друга.

Далее осуществляется раскрытие фермы - системы выдвижения и происходит последовательное раскрытие сложенных многозвенных ветвей 4 за счет ускорения полученного модулем 1 при "разгоне" в начале срабатывания пружинного механизма сжатия 9.

Масса модуля 1 "плывет" с регулированием скорости вращения оси 10 и барабана 12 тормозными колодками и в конце торможения модуль 1 останавливается канатом 13, как фалом.

Пружины кручения 15, установленные на осях 7 звеньев раскрытия 8, компенсируют потери энергии в узлах раскрытия на трение или перекос.

Для предохранения и сохранности всех узлов фермы-системы выдвижения в случае реакции массы модуля 1 к приборному отсеку 3 навстречу при его остановке, срабатывают демпферы 14, установленные между модулем 1 и крайним к нему шпангоутом 5.

В качестве демпферов могут быть использованы пружины, металловолокновый материал(МВМ) или их комбинация. Демпферы приводят в состояние покоя всю систему выдвижения.

Итак, аккумулированная энергия сжатия в пружинном механизме 9 в наземных условиях дает очевидные энергетические выгоды в штатных условиях, а система торможения (канат 13 хорошо работает на растяжение), предохраняет от разрушения ферму - систему выдвижения, что тем самым улучшает надежностные характеристики устройства.

Если вместо каната использовать ферму отодвижения, то при длине КЯЭУ до 25 метров очевиден и весовой выигрыш применения каната.

При выдвижении КЯЭУ ферма-система выдвижения используется для развертывания холодильника-излучателя системы отвода тепла, панели 17 которого устанавливаются на средних звеньях складывающихся ветвей 4, а натяжение каната после выдвижения выбирает зазор в коленах трактов теплоносителя, местах соединения звеньев и т.п., что придает дополнительную жесткость развернутой конструкции.

Формула изобретения

1. Устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата, содержащее установленную на опорной платформе приборного отсека космического аппарата ферму-систему выдвижения в виде складывающихся многозвенных ветвей, равнорасположенных по окружности и соединенных шпангоутами через шарниры с осями звеньев, отличающееся тем, что оно снабжено толкателем, который установлен в центре опорной платформы, и тормозной системой, на оси которой установлены тормозные колодки и барабан, к которому прикреплен канат, соединяющий опорную платформу приборного отсека с модулем космического аппарата, причем между модулем и крайним к нему шпангоутом установлены демпферы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толкатель выполнен в виде пружинного механизма сжатия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на осях звеньев системы выдвижения установлены пружины кручения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при наземных испытаниях тормозная система снабжена электроприводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4