Стыковочное устройство для космических аппаратов

Авторы патента:

B64G1/64 - системы стыковки и расстыковки космических кораблей или их частей, например устройство для причаливания

Владельцы патента RU 2584042:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева (RU)

Изобретение относится к космической технике и предназначено для обеспечения автоматической стыковки космических аппаратов. Стыковочное устройство для космических аппаратов содержит стыковочный агрегат со шпангоутом, закрепленным на корпусе космического аппарата, и крышку люка, на внешней стороне которой закреплен приемный конус, заканчивающийся гнездом в форме стакана с продольными прорезями. На дне гнезда установлен разъем «розетка» и стыковочный механизм, опирающийся на конус и заканчивающийся хвостовиком с разъемом «вилка» и пружинными толкателями. Разъемы «розетка-вилка» состыкованы. На внешней стороне стыковочного механизма установлена штанга с головкой захвата. Штанга содержит датчики касания, подпружиненные защелки, электропривод которых и электропривод штанги установлены внутри корпуса стыковочного механизма. Цепи управления электроприводами и сигнальные цепи датчиков касания выведены через состыкованные разъемы на разъем крышки люка. Техническим результатом изобретения является обеспечение андрогинности устройства за счет трансформации стыковочного устройства активного в стыковочное устройство пассивное. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и предназначено для обеспечения автоматической стыковки космических аппаратов (кораблей и модулей).

Известны стыковочные устройства для космических аппаратов типа «штырь-конус». Для стыковки аппаратов на одном из них устанавливается агрегат стыковочный активный с крышкой люка, на которой закреплен штырь - стыковочный механизм с головкой захвата, датчики касания, подпружиненными защелками и электроприводами штанги и защелок. На другом аппарате устанавливается агрегат стыковочный пассивный с крышкой люка, на которой закреплен приемный конус с гнездом в донной части, оснащенный подвижными упорами с электроприводом. Сигнальные цепи и цепи управления приводами стыковочного механизма и упорами гнезда выведены на разъем крышек люков. Для изменения стыковочного агрегата активного в пассивный и наоборот предусматривалось введение в агрегат активный с крышкой люка «штырь» - крышки с «конусом» и наоборот (B.C. Сыромятников «100 рассказов о стыковке», ч.1, изд. Москва, Логос, 2003 г.). Предложенное решение приводит к значительному увеличению веса агрегатов, необходимости дополнительного объема для размещения второй крышки, затрат времени на замену люков и необходимости дополнительного контроля его герметичности.

Наиболее близким из аналогов (прототипом) является стыковочное устройство для космических аппаратов типа «штырь-конус», обладающее андрогинностью, патент RU №2006139369 А. В предлагаемом патенте андрогинность обеспечивается введением в конструкцию агрегата стыковочного пассивного с гнездом, в приемную воронку, дополнительной оболочки реверсивного действия, обеспечивающей выполнение стыковки с агрегатом со штырем или с конусом. Конструкция агрегата с реверсивной оболочкой не имеет достаточную жесткость для установки на ней датчиков касания и не обеспечивает возможность передачи с них сигнализации для автоматизации процесса стыковки. Кроме того, материал оболочки должен быть устойчив к длительному воздействию космической среды (большому диапазону изменения температур, космическому излучению и др. факторов), что в настоящее время нереализуемо.

Задачей предлагаемого стыковочного устройства для космических аппаратов является обеспечение андрогинности устройства за счет трансформации стыковочного устройства активного в стыковочное устройство пассивное.

Технический результат достигается за счет того, что в стыковочном устройстве для космических аппаратов, содержащем стыковочный агрегат со шпангоутом, закрепленным на корпусе космического аппарата, и крышку люка, на внешней стороне которой закреплен приемный конус, заканчивающийся гнездом в форме стакана с продольными прорезями, в которых установлены подвижные упоры, имеющие электропривод упоров, электрические цепи которого выведены на разъем крышки люка, в отличие от известного, на дне гнезда установлен разъем «розетка» и стыковочный механизм, опирающийся на конус и заканчивающийся хвостовиком с разъемом «вилка» и пружинными толкателями, опертыми на дно гнезда, фиксаторами хвостовика, закрытыми подвижными упорами гнезда, при этом разъемы «розетка-вилка» состыкованы, а на внешней стороне стыковочного механизма установлена штанга с головкой захвата, содержащая дачники касания, подпружиненные защелки, электропривод которых и электропривод штанги установлены внутри корпуса стыковочного механизма, а цепи управления электроприводами и сигнальные цепи датчиков касания выведены через состыкованные разъемы на разъем крышки люка.

Таким образом, обеспечивается одновременная установка приемного конуса и стыковочного механизма на одной крышке люка, а также возможность управления приводом упоров гнезда, приводами стыковочного механизмом и контроля датчиков касания головки захвата.

Предлагается стыковочное устройство типа «штырь-конус» для космических аппаратов, обеспечивающее андрогинность устройства за счет трансформации стыковочного устройства активного в стыковочное устройство пассивное съемом стыковочного механизма из конуса, установленного на крышке люка. Данная конструкция обеспечивает возможность использования одного стыковочного устройства в качестве активного или пассивного и многоразовую стыковку с различными кооперируемыми аппаратами в зависимости от поставленной задачи.

Конструкция предлагаемого стыковочного устройства для космических аппаратов приведена на фиг. 1.

В состав стыковочного устройства входят:

основной корпус 1;

с крышкой люка 2;

на которой установлен конус 3 с гнездом 4, имеющим продольные пазы, в которых установлены подвижные упоры 5 с электроприводом упоров и разъемом «розетка» 6 на дне гнезда, а на конус опирается корпус стыковочного механизма 7.

В состав стыковочного механизма входят:

- штанга 8 с головкой захвата 9;

- электроприводы штанги 8 и защелок 10 головки захвата;

- хвостовик с фиксаторами 11 и разъемом «вилка» 12;

- пружинные толкатели 13.

На головке захвата 9 установлены датчики касания 14, 15, 16, подпружиненные управляемые электроприводом защелки 10, положение которых соответствует пазам в гнезде конуса, устанавливаемого на аппарате, к которому выполняется стыковка.

Электрические цепи датчиков и электроприводов стыковочного механизма выведены через состыкованные разъемы на разъем крышки люка.

Этим обеспечивается возможность передачи сигнализации с датчиков касания головки захвата и управление электроприводами стыковочного механизма через разъем на крышке люка.

Датчики касания 14, 15, 16 и подпружиненные защелки головки 10 обеспечивают формирование сигналов касания и захвата гнезда пассивного агрегата стыкуемого аппарата. Электропривод штанги обеспечивает осевое продольное перемещение штанги стыковочного механизма после захода защелок головки захвата в гнездо конуса пассивного агрегата за счет работы блока автоматики управления, подключаемого к разъему крышки люка.

Операция по съему стыковочного механизма выполняется за счет втягивания подвижных упоров гнезда при включении электропривода упоров и тем самым освобождения фиксаторов хвостовика и работы пружинных толкателей, поджатых при установке стыковочного механизма. Это позволяет трансформировать агрегат стыковочный активный в агрегат стыковочный пассивный без применения дополнительных средств.

Операция по установке стыковочного механизма выполняется при втянутом положении подвижных упоров гнезда с поджатием пружинных толкателей хвостовика стыковочного механизма, введенного в гнездо, стыковки разъемов «вилка» хвостовика и «розетка» гнезда и последующего включения электропривода подвижных упоров гнезда на поджатие упоров хвостовика стыковочного механизма. Этим обеспечивается жесткое закрепление и привязка стыковочного механизма к осям стыковочного устройства.

Предлагаемая конструкция стыковочного устройства обеспечивает:

- возможность использования одного стыковочного устройства в качестве «активного» со штырем или «пассивного» с гнездом;

- без использования спецсредств выполнение демонтажа/установки стыковочного механизма;

- во время автономного полета аппарата, оснащенного устройством стыковочным, и возникновения нештатной ситуации, возможность использования аналогичного аппарата с устройством стыковочным активным «спасателем» для аппарата с нештатной ситуацией после «отстрела» стыковочного механизма за счет пружинных толкателей и трансформации его в пассивный;

- при многократном использовании стыковочного механизма и необходимости его снятии перед спуском аппарата на Землю в гнезде конуса, возможно, обеспечить установку различной полезной нагрузки или научной аппаратуры для проведения научных экспериментов, управление которыми обеспечивается через разъем крышки люка.

Стыковочное устройство для космических аппаратов, содержащее стыковочный агрегат со шпангоутом, закрепленным на корпусе космического аппарата, крышку люка, на внешней стороне которой закреплен приемный конус, заканчивающийся гнездом в форме стакана с продольными прорезями, в которых установлены подвижные упоры, имеющие электропривод упоров, электрические цепи которого выведены на разъем крышки люка, отличающееся тем, что на дне гнезда установлен разъем «розетка» и стыковочный механизм, опирающийся на конус и заканчивающийся хвостовиком с разъемом «вилка» и пружинными толкателями, опертыми на дно гнезда, фиксаторами хвостовика, закрытыми подвижными упорами гнезда, при этом разъемы «розетка-вилка» состыкованы, а с внешней стороны стыковочного механизма установлена штанга с головкой захвата, содержащая датчики касания, подпружиненные защелки, электропривод которых и электропривод штанги установлены внутри корпуса стыковочного механизма, а цепи управления электроприводами и сигнальные цепи датчиков касания выведены через состыкованные разъемы на разъем крышки люка.

Изобретение относится к средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Предлагаемое активное устройство фиксации использует привод инструмента манипулятора.

Пассивное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля // 2583992

Изобретение относится к стыковочным средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Устройство содержит корпус (1), закрепленный на внешней поверхности космического корабля, с кольцом (2), имеющим направляющие выступы (3) и датчики касания (4) с взаимодействующим активным устройством (АУ).

Способ соединения космических объектов в космическом пространстве // 2583255

Изобретение относится к способам создания в космосе связки космического аппарата (КА) с космическим объектом (КО). Контролируют положение в пространстве троса (2), развернутого с борта КА (1), используя датчики видеонаблюдения (4) на КА и/или датчики положения (5) на тросе.

Головной обтекатель ракеты // 2581636

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в головных обтекателях (ГО) ракет космического назначения (РКН). ГО для РКН представляет собой трехслойную конструкцию из полимерных композиционных материалов в виде двухстворчатой оболочки переменной кривизны, содержит внешний несущий слой из углепластика, внутренний несущий слой, металлический сотовый заполнитель в виде одинаковых по массе и размеру пластин с термитно-зажигающей смесью (ТЗС) с окислителем, которым является хлорат калия или перхлорат калия, порошкообразным металлом, которым является магний, или алюминий, или титан, или сплав, и связующим, которым является коллоксилин.

Безимпульсный делитель // 2581420

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в устройствах разделения элементов ракет. Безимпульсный делитель, установленный на разделяемой оболочке пространственной формы, содержит детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ), инициатор ДУЗа, вставку в виде выступа П-образной формы с завулканизированным эластомером, Г-образную разрезную пластмассовую втулку.

Система разделения // 2577157

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для разделения силовых конструкций космических аппаратов. Система разделения (СР) содержит силовые узлы в виде двух силовых элементов, охватывающих шпангоуты разделяемых конструкций с обеспечением направления вектора нагрузки через нейтральные оси шпангоутов разделяемых конструкций, бандаж в виде каната из свитых между собой проволок, пироузлы, толкатели отделения.

Микроспутник // 2572365

Изобретение относится к малым космическим аппаратам, выводимым на орбиту из транспортно-пускового контейнера (ТПК) (напр., при возвращении грузового корабля после его расстыковки с МКС).

Устройство разделения сброса головного обтекателя ракеты-носителя // 2568965

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для разделения и сброса головного обтекателя (ГО) ракеты-носителя (РН). Устройство разделения и сброса ГО РН содержит створки с возможностью вращения, толкатели, опирающиеся на фитинги РН, хвостовик со сферическими законцовками, пружины с противоположным направлением навивки и установленные одна в другую.

Способ управления движением космического объекта после отделения от другого космического объекта // 2568235

Изобретение относится к управлению движением космического объекта (КО), например пилотируемого КО, после его отделения от другого КО, например ракеты-носителя (РН).

Устройство отделения космического аппарата // 2564457

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам отделения космического аппарата. Устройство отделения КА содержит разъединяемое удерживающее устройство между несущей конструкцией с отверстием и КА с отверстием с выступами для фиксации упора, механические замки со стержнем с шайбой и гайкой, упором и отверстием со смещением относительно оси стержня, фиксирующее звено, удерживающее звено с выемкой на оси вращения.

Система отделения космического аппарата и способ ее сборки и установки // 2586942

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в системах отделения космических аппаратов (КА). Система отделения КА, установленная между несущей конструкцией ракеты-носителя (РН) и КА, содержит корпус, состоящий из силовых опор и стенок с замками и толкателями, болтовые соединения, дискретно размещенные по периметру корпуса демпфирующие узлы, состоящие из резиновых прокладок и пластинчатых упоров с резьбовыми отверстиями, промежуточную раму, элементы крепления, резьбовые стыковочные элементы. Устанавливают на верхнюю часть корпуса системы отделения замки и толкатели, устанавливают демпфирующие узлы на промежуточную раму, обжимают демпфирующие узлы, контролируют величину усилия обжатия демпфирующих узлов, фиксируют демпфирующие узлы в обжатом состоянии относительно промежуточной рамы, закрепляют посредством замков и толкателей промежуточную раму к верхней части корпуса к нижнему торцу корпуса, стыкуют КА к верхней части корпуса, корпус с состыкованным КА через промежуточную раму устанавливают и закрепляют затяжкой болтовых соединений на несущую конструкцию РН через демпфирующие узлы. Изобретение позволяет уменьшить нагрузки на КА упростить установку КА на РН. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ обеспечения функционирования на орбите группировки космических аппаратов // 2598682

Изобретение относится к обслуживанию на околоземной орбите группировки автоматических космических аппаратов (КА). Способ включает выведение КА обслуживания (КАО) в орбитальную плоскость группировки КА, стыковку КАО и КА, техническое обслуживание КА, расстыковку КАО и КА. При невозможности обслуживания два и более неработоспособных КА стыкуют с КАО и уводят с орбиты (доставленным КАО резервным двигательным модулем с запасом топлива). В этом случае извлекают из КА работоспособные блоки и остатки топлива для других КА. Группировку КА и КАО размещают в штатных точках стояния. Технический результат изобретения направлен на повышение эффективности обслуживания околоземной группировки КА. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Космический аппарат обслуживания на орбите автоматического космического аппарата и способ стыковки космического аппарата обслуживания с неисправным вращающимся космическим аппаратом // 2601522

Группа изобретений относится к обслуживанию (в т.ч. дозаправке) автоматических космических аппаратов (КА) на орбите. КА обслуживания (КАО) содержит узел стыковки с КА, двигательную установку, манипулятор для захвата КА, манипулятор захвата, перемещения и замены (МПЗ) блоков аппаратуры КА и КАО, средства дозаправки КА, запасные блоки аппаратуры для ремонта КА. МПЗ выполнен перемещаемым по корпусу КАО, а его оконечность оснащена устройством диагностики блоков аппаратуры КА. Манипулятор захвата КА выполнен на поворотной платформе. На корпусе КАО может быть. размещена аппаратура диагностики параметров закрутки неисправного КА. При стыковке КАО с вращающимся обслуживаемым КА совмещают их продольные оси. Закручивают поворотную платформу с манипулятором захвата КА до угловой скорости вращения КА, производят захват КА, тормозят относительное вращение КА и КАО средствами платформы и двигательной установки КАО. Прекращают захват КА и перемещают КАО до сближения и стыковки с использованием штатного узла стыковки. Технический результат группы изобретений состоит в расширении возможностей по обслуживанию КА с разными видами отказов и повышении эффективности группировки КА на орбите. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для последовательного запуска двух спутников // 2602873

Группа изобретений относится к методам и средствам соединения и разделения космических объектов. При запуске двух спутников один из них прикрепляют к подвижной части (4В), а другой помещают в неподвижную часть (4А) камеры (4). При отделении спутника от части (4В) эта часть, открываясь, отклоняется на угол более 90°. Затем другой спутник высвобождается из части (4А) без риска столкновения с частью (4В). Обе части камеры (4) соединены средствами (10, 13А, 13В). Техническим результатом группы изобретений является исключение источника мусора, загрязняющего космическое пространство. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом // 2603301

Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано, в частности, для стыковки активного КА с пассивным КА. Способ включает управление угловыми скоростями активного КА по данным наблюдения с его борта пассивного КА. При этом наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения трех отражающих элементов, установленных на пассивном КА на максимальном удалении от его центра масс. Управление выполняют до регистрации на активном КА устойчивой неподвижной фигуры треугольника. Техническим результатом изобретения является осуществление синхронизации угловых скоростей КА относительно простыми средствами.

Способ полуавтоматического управления причаливанием // 2605231

Изобретение относится к управлению движением стыкуемых космических аппаратов (КА). Способ обеспечивает касание активного (АК) и пассивного (ПА) КА с требуемыми значениями скорости, для чего регулируют скорость причаливания в зависимости от дальности. По внешней команде автоматическую ориентацию АК производят относительно той же системы координат, в которой ориентирован стыковочный узел ПК. Управление движением центра масс АК в плоскости, перпендикулярной продольной оси АК, осуществляют по углу отклонения стыковочной мишени относительно поддерживаемой системы координат. Этот угол определяют визуально по отклонению выносного креста мишени относительно перекрестия оптического средства наблюдения внешней обстановки. Техническим результатом изобретения являются повышение качества управления причаливанием при наличии взаимосвязи каналов управления, запаздываний в каналах передачи изображения мишени и при передаче команд от ручек управления на АК.

Устройство для разделения элементов конструкций летательных аппаратов // 2613376

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам, предназначенным для управляемого разделения конструктивных элементов летательных аппаратов. В устройстве для разделения элементов конструкций летательных аппаратов содержится замок электростатический (ЗЭС), удерживаемый в закрытом состоянии силой электростатического притяжения, возникающей между электрическими зарядами противоположного знака. Основным элементом ЗЭС является контактная пара электродов, разделенная слоем диэлектрика. С помощью ЗЭС разделение элементов конструкций летательного аппарата происходит предельно естественно и плавно. При подаче сигнала на разделение и открытии ЗЭС сила удержания элементов в единой конструкции мгновенно уменьшается. Техническим результатом изобретения является плавность разъединения конструкции и снижение возможности возникновения дополнительных статических или динамических нагрузок в элементах или между элементами летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы.

Устройство крепления и расфиксации развертываемых панелей // 2614465

Изобретение относится к средствам фиксации и быстрого дистанционного разделения элементов конструкций космических аппаратов (КА), их частей и других изделий. Устройство содержит узлы крепления панелей и сочленения в виде стаканов с коническими впадинами и выступами, взаимодействующими между собой и несущей конструкцией. Панели установлены на КА по сопрягаемым выступам и впадинам стаканов. В стаканах установлены стержни с поясами звездообразных зубьев и выступами. Эти зубья сцепляются с зубьями во впадинах стаканов. Выступы (9) одного стержня совмещаются с впадинами (10) следующего за ним другого стержня. Сверху сборки установлен пружинный привод. Стержни управляются промежуточными стержнями (12) с рычагами (13), объединенными в единый механизм тягами (14). Имеется замыкающий рычаг с одним или более (при поэтапном разделении) пирофиксаторами. При подаче команды на разделение пирофиксатор освобождает замыкающий рычаг, а с ним и все промежуточные рычаги (13), которые пружиной указанного привода перемещаются в положение «РАСЧЕКОВАНО». Техническим результатом изобретения является отсутствие разрушаемых и извлекаемых элементов, снижение количества и мощности пиротехнических средств и упрощение обслуживания устройства. 8 ил.

Устройство удержания и освобождения раскрываемых элементов конструкции космических аппаратов // 2619497

Изобретение относится к средствам фиксации и разделения элементов космического аппарата. Устройство состоит из отделяемой (ОЧ) и стационарной (СЧ) частей. ОЧ включает в себя крышку с отверстием под штырь (4), гайку (5), пружину (6), шайбу (7) и др. элементы. СЧ включает в себя корпус, шайбу, взаимодействующие с сухарями ролики (14) и с конической частью штыря (4) – ролики (15), пружину кручения (16), датчик разделения (20) и др. элементы. Корпус СЧ закрепляется на корпусе космического аппарата. При разделении ОЧ и СЧ в результате срабатывания пироузла освобождается и поворачивается под действием пружины (16) шайба, приводящая во вращение ролики (14). Ролики перекатываются по внутренней поверхности шайбы и по поверхности сухарей – до освобождения сухарей (для их поворота в осях (19)) и роликов (15) (для отпускания штыря (4)). Штырь вытягивается из корпуса СЧ в крышку ОЧ под действием пружины (6). Вследствие перемещения стакана (21) срабатывает датчик (20). От заклинивания при разделении служат пружина (22) в стакане (21) и рессора, расположенная между крышкой ОЧ и корпусом СЧ. Технический результат изобретения заключается в более высокой надежности освобождения раскрываемых элементов космических аппаратов, меньших габаритах и большей информативности устройства. 6 ил.

Способ минимизации зон отчуждения отделяемых частей ракет-носителей // 2626797

Изобретение относится к ракетно-космической технике. В способе минимизации зон отчуждения для отделяемых частей (ОЧ) ракеты-носителя (РН) на этапе предполетной подготовки РН производят расчет параметров движения ОЧ до момента падения их на землю. По результатам расчетов определяют участки на траектории спуска для воздействия на ОЧ, формируют сигнал в процессе автономного полета ОЧ и осуществляют воздействие на конструкцию ОЧ. На ОЧ размещают пиротехнический состав. При сжигании пиротехнический состав обеспечивает нагрев ОЧ до температуры, при которой происходит их горение в набегающем потоке атмосферного воздуха, по достижении высоты 25-30 км осуществляют зажигание ОЧ с использованием зажигающего состава. Техническим результатом изобретения является максимальное снижение площадей, выделяемых под районы падения ОЧ РН. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.