Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей

Изобретение относится к средствам стыковки космических кораблей на орбите. Предлагаемое устройство содержит стыковочные модули, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты. На торцевых поверхностях этих шпангоутов расположены замки, а на внешней поверхности стыковочных модулей жестко закреплены возвратные приводы. Подвижные части данных приводов прикреплены к подвижным кольцам, на которых жестко закреплены защелки и направляющие трапециевидной формы. При этом стыковочные шпангоуты соединены с подвижными кольцами с помощью гофрированных труб, стенки которых выполнены полыми и заполнены легкоплавким металлом. Трубы снабжены электронагревателями (выполненными, например, в виде пружин), соединенными с источниками питания, расположенными в стыковочных модулях. При нагревании и расплавлении металла подвижные кольца выдвигаются из транспортного в рабочее положение (под действием пружин и возможной упругости гофрированных труб в осевом направлении). При сближении кораблей включаются электронагреватели, и металл вновь переходит в жидкое состояние. При соприкосновении направляющих и дальнейшем сближении кораблей происходит контакт подвижных колец. В это время жидкий металл гасит энергию соударения кораблей. После сопряжения подвижных колец срабатывают защелки. Возвратные приводы втягивают подвижные части устройства до механического контакта стыковочных шпангоутов. После этого срабатывают замки, электронагреватели отключаются, и металл при его охлаждении переходит в твердое состояние. Технический результат изобретения состоит в повышении надежности стыковочного устройства за счет упрощения его конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к стыковочным устройствам космических кораблей.

Известны стыковочные устройства космических кораблей, использовавшиеся в космических кораблях "Союз", которые состоят из стыковочных шпангоутов с замками, расположенных на активном и пассивном космических кораблях, в центре стыковочного шпангоута активного космического корабля установлен стыковочный механизм со штангой, снабженной защелками, штанга при стыковке входит в приемный конус пассивного космического корабля, который оканчивается приемным гнездом, на стыковочном шпангоуте пассивного космического корабля расположены направляющие штыри, а ответные гнезда расположены на активном космическом корабле, вилка и розетка электрического разъема и датчики смещения стыка (В.В.Сыромятников. Стыковочные устройства космических кораблей. М.: Машиностроение. 1984. С.180).

Во время сближения кораблей головка штанги, скользя по поверхности конуса, попадает в приемное гнездо и фиксируется защелками. Затем электропривод начинает втягивать штангу до тех пор, пока стыковочные шпангоуты соприкоснутся друг с другом и сработают замки. Из-за того, что в большинстве случаев головка штанги заходит в приемное гнездо под углом, на защелки действуют боковые силы и изгибающие моменты. Сказанное приводит к пониженной надежности работы стыковочного устройства.

Известно андрогинное стыковочное устройство, разработанное для программы совместного полета кораблей "Союз" и "Аполлон" (Бунцев К.Д. Технология стыковки (стыковка в космических проектах будущего). Наука и жизнь. №4. 1973. С.12-13), выбранное в качестве прототипа.

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей содержит стыковочные модули космических кораблей, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки. Шпангоуты с помощью шести выдвижных штанг связаны с подвижными кольцами. Штанги снабжены амортизаторами. На кольцах жестко закреплены направляющие трапециевидной формы и защелки. В стыковочном устройстве имеются возвратные приводы, возвращающие кольца в исходное положение.

В транспортном положении - пассивное состояние стыковочного устройства - кольцо втянуто и находится за плоскостью стыковочного шпангоута. Кольцо активного космического корабля заранее выдвигается в исходное для стыковки положение. На участке причаливания активный корабль движется так, что направляющие его кольца входят в промежутки между направляющими кольца другого корабля. Из-за их трапециевидной формы, после их касания, которое может произойти при заметном рассогласовании кораблей и при дальнейшем их сближении, подвижные кольца будут все точнее сопрягаться и наконец совпадут одно с другим.

Поскольку кольца укреплены на подвижных штангах шарнирно, а штанги имеют возможность изменять свою длину, то кольца совместятся даже в том случае, если оси кораблей не будут совпадать. Затем защелки на кольце активного корабля зацепляются за защелки кольца пассивного корабля. Далее приводы активного корабля возвращают кольца в исходное состояние. Демпферы гасят энергию соударения. В результате сказанного происходит соприкосновение плоскостей стыковочных шпангоутов, срабатывают замки стыковочных шпангоутов.

Использование механического узла, состоящего из шести выдвижных штанг с шарнирами, в условиях космоса приводит к невысокой надежности работы андрогинного стыковочного устройства космических кораблей.

Задача изобретения - повышение надежности андрогинного стыковочного устройства космических кораблей посредством исключения из конструкции выдвижных штанг с шарнирами.

Технический результат достигается тем, что в андрогинном стыковочном устройстве космических кораблей, содержащем стыковочные модули, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки, на внешней поверхности стыковочных модулей жестко закреплены возвратные приводы, подвижные части которых прикреплены к подвижным кольцам, на которых жестко закреплены защелки и направляющие трапециевидной формы, стыковочные шпангоуты соединены с подвижными кольцами с помощью гофрированных труб, стенки которых выполнены полыми и заполнены легкоплавким металлом, причем трубы снабжены электронагревателями, входы которых соединены с выходами источников питания, расположенных в стыковочных модулях.

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей показано на чертеже.

В стыковочных модулях 1 жестко закреплены стыковочные шпангоуты 2, на торцевых поверхностях которых расположены замки 3. На внешней поверхности стыковочных модулей 1 жестко закреплены возвратные приводы 4, подвижные части 5 которых прикреплены к подвижным кольцам 6. На кольцах 6 жестко закреплены защелки 7 и направляющие 8 трапециевидной формы. Торцевые части стыковочных шпангоутов 2 и подвижных колец 6 соединены с помощью гофрированных труб 9, стенки которых выполнены полыми. Данные полости заполнены легкоплавким металлом 10, например литием или ртутью. Внутри полых стенок труб 9 установлены электронагреватели 11, которые выполнены в виде пружин. Входы электронагревателей 11 электрически соединены с выходами источников питания 12, которые расположены в стыковочных модулях 1. Стыковочные модули 1 расположены на активном космическом корабле 13 и на пассивном космическом корабле 14.

Работа устройства происходит следующим образом. При сближении кораблей 13 и 14 электронагреватели 11 запитываются от источников питания 12 и легкоплавкий металл 10 переходит в жидкое состояние, тем самым механическая связь между стыковочными шпангоутами 2 и кольцами 6 теряет жесткость. Направляющие 8 соприкасаются и из-за их трапециевидной формы при дальнейшем сближении кораблей 13 и 14, даже при их рассогласовании, происходит контакт подвижных колец 6. Т.к. легкоплавкий металл 10 находится в жидком состоянии, то в нем гасится энергия соударения кораблей 13 и 14. После сопряжения колец 6 срабатывают защелки 7. Включаются возвратные приводы 4, которые втягивают подвижные части 5, в результате происходит дальнейшее сближение стыковочных шпангоутов 2. Когда происходит их механический контакт, срабатывают замки 3. Затем электронагреватели 11 отключаются от источников питания 12 и металл 10 под действием температуры космического пространства переходит в твердое состояние, тем самым обеспечивается жесткая связь между кораблями 13 и 14.

Следует отметить, что наличие возвратных приводов 4 с подвижными частями 5 - не обязательно, если нет жесткого условия соосности состыкованных кораблей 13 и 14.

Отсутствие необходимости в использовании в открытом космосе выдвижных штанг с амортизаторами и шарнирами обуславливает более высокую надежность работы по сравнению с прототипом.

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей, содержащее стыковочные модули, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки, а на внешней поверхности стыковочных модулей жестко закреплены возвратные приводы, подвижные части которых прикреплены к подвижным кольцам, на которых жестко закреплены защелки и направляющие трапециевидной формы, отличающееся тем, что стыковочные шпангоуты соединены с подвижными кольцами при помощи гофрированных труб, стенки которых выполнены полыми и заполнены легкоплавким металлом, причем трубы снабжены электронагревателями, входы которых соединены с выходами источников питания, расположенных в стыковочных модулях.