Устройство разделения

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для установки на ракету-носитель и отделения от нее космического аппарата (КА). Устройство включает в себя монтируемую на ракете-носителе переходную раму, на которой установлены средства крепления КА, механизм расталкивания КА и ракеты-носителя, а также привод. Данный механизм выполнен в виде размещенных по периферии КА подвижных стержней, установленных в прямолинейных направляющих. Стержни кинематически связаны между собой и с приводом посредством двуплечих рычагов, образуя кинематическую цепь, содержащую регулируемые по длине тяги. Рычаги взаимодействуют с упомянутыми стержнями преимущественно посредством сферических законцовок. Для сопряжения с законцовками в стержнях выполнены поперечные овальные отверстия. Технический результат изобретения состоит в повышении надежности устройства при возможном значительном разбросе центровок разделяемых объектов и силовых характеристик привода, а также снижении времени подготовки КА к полету. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для установки на ракету-носитель (РН) и разделения-расталкивания космического аппарата (КА) на орбите.

Известны устройства разделения с толкателями, работающими от сжатого газа или пороховых газов. В этом случае толкатели «закольцовывают», т.е. объединяют общим коллектором, в который подается сжатый газ из баллона либо порохового источника давления. Этим достигается более равномерная подача давления к толкателям, выравнивающая энергетические характеристики, но полной их идентичности для всех толкателей получить не удается из-за быстротечности процесса (см. например, пат. РФ №2089471, кл. В640 1/64, 1993).

Известны устройства разделения КА и РН, включающие переходную раму, закрепляемую на РН, и размещенные на раме средства крепления КА и механизм расталкивания с приводом (толкатели, представляющие собой автономные пружинные упоры) (см., например, патент РФ 2268208 B64G 1/64, 2003). Недостатком известных устройств является невозможность обеспечения строго поступательной траектории КА после разделения с РН, т.е. плоскопараллельного перемещения, без возмущений. Это объясняется допусками на изготовление пружин, в результате чего все пружины имеют различающиеся силовые характеристики, а также отклонениями координат центра масс реальных КА (ЦМ КА) от расчетных величин. Для соблюдения условия прохождения равнодействующей усилий толкающих пружин через ЦМ КА приходится регулировать как энергию пружин, так и их положения относительно ЦМ КА (или регулировать положение ЦМ КА с помощью балансировочных грузов), что усложняет конструкцию устройства разделения, снижает надежность и увеличивает время подготовки КА к полету.

Вышеупомянутое условие о равнодействующей, проходящей через ЦМ КА, особенно актуально, когда на РН установлено несколько компактно размещенных под обтекателем космических аппаратов и зазоры между которыми одного порядка с возможными отклонениями в траектории отхода КА после их разделения. Это чревато взаимными соударениями КА, что недопустимо.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства разделения с техническим результатом: повышение надежности расталкивания космических аппаратов после их разделения с РН и обеспечение отсутствия их соударения при значительных отклонениях центров масс и силовых характеристик толкающих приводов, то есть повышение точности расталкивания при снижении требований к точности силовых параметров и центровке, снижение времени на подготовку КА к полету, а также расширение арсенала технических средств.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве разделения КА, содержащем переходную раму, монтируемую на РН, установленные на раме средства крепления КА и механизм расталкивания с приводом в соответствии с изобретением механизм расталкивания выполнен в виде размещенных по периферии КА и установленных в прямолинейных направляющих подвижных стержней, кинематически связанных между собой и приводом посредством двуплечих рычагов, взаимодействующих с упомянутыми стержнями и соединенных также в кинематическую цепь, содержащую регулируемые по длине тяги. При этом двуплечие рычаги имеют сферические законцовки, сопрягаемые с подвижными стержнями, в которых для этого выполнены поперечные овальные отверстия.

Ниже в качестве примера приводится описание предпочтительного варианта практической реализации предлагаемого изобретения, в котором даются ссылки на приведенные чертежи:

на фиг.1 показано размещение устройства на РН (А-А, фиг.2),

на фиг.2 показан поперечный разрез (Б-Б, фиг.1),

на фиг.3 показан продольный разрез А-А (после отделения КА от РН),

на фиг.4 показан выносной элемент В (подвижный стержень и сопрягаемый с ним рычаг, по фиг.1),

на фиг.5 показано сечение Г-Г (по фиг.4).

Устройство разделения состоит из рамы 1, монтируемой на РН 2 и являющейся опорой для КА 3, который закреплен на раме пирозамками 4.

По углам рамы размещены в линейных направляющих 5 (фиг.4) подвижные стержни 6, взаимодействующие с шарнирно установленными двуплечими рычагами 7, которые одним плечом сопрягаются с отверстиями 8 в стержнях посредством сферических законцовок 9, а другим соединены регулируемыми тягами 10. Одна пара рычагов жестко закреплена на валу 11 и может вращаться совместно. Привод 12 (фиг.2) (например, пружинный, пневматический или пиротехнический) присоединен к валу 11 с возможностью его поворота. Таким образом, обеспечивается кинематическая связь всех подвижных стержней и привода. Регулировкой тяг 10 (фиг.4) обеспечиваются точность установки всех подвижных стержней 6 (одновременный контакт с КА) и синхронность их перемещения.

Работа устройства происходит следующим образом. В исходном состоянии все подвижные стержни 6 оперты в корпус КА с усилием, создаваемым приводом 12. После срабатывания удерживающих пирозамков освободившийся КА отталкивается от рамы 1. Поскольку все подвижные стержни 6 объединены жесткой кинематической связью и движутся синхронно, КА совершает поступательное невозмущенное движение, сохраняя прямолинейную траекторию. При этом плоскость фланца КА остается параллельной плоскости П, образованной опорными точками выдвинутых стержней 6. Близкая к прямолинейной траектория отхода КА сохранится при любом расположении ЦМ КА, лишь бы он находился (в проекции) в пределах плоского многоугольника, ограниченного опорными точками подвижных стержней. При этом усилия по подвижным стержням распределятся неравномерно, но равнодействующая будет проходить через ЦМ КА.

При компактном (с небольшими зазорами) размещении КА на РН и последующем их отделении система из кинематически связанных стержней, обеспечивающих плоскопараллельное перемещение, способна обеспечить отделение КА без соударения.

Поскольку работы по установке КА на РН на технической позиции полигона не требуют регулировок усилий толкателей и их положения относительно ЦМ КА, существенно сокращается время подготовки к пуску.

Форма рамы зависит от конфигурации КА и в описанном виде представляет один из вариантов. Так рама может быть треугольной, круглой и т.д., а привод, например, выполнен в виде нескольких пружин, установленных по оси стержней и воздействующих на каждый стержень. В этом случае энергоемкость механизма расталкивания будет равна сумме энергий всех пружин.

1. Устройство разделения космического аппарата и ракеты-носителя, включающее переходную раму, монтируемую на ракете-носителе, установленные на раме средства крепления космического аппарата и механизм расталкивания с приводом, отличающееся тем, что механизм расталкивания выполнен в виде размещенных по периферии космического аппарата и установленных в прямолинейных направляющих подвижных стержней, кинематически связанных между собой и приводом посредством двуплечих рычагов, взаимодействующих с упомянутыми стержнями и соединенных также в кинематическую цепь, содержащую регулируемые по длине тяги.

2. Устройство разделения по п.1, отличающееся тем, что двуплечие рычаги имеют сферические законцовки, сопрягаемые с подвижными стержнями, в которых для этого выполнены поперечные овальные отверстия.