Комбинированный модуль раскрытия солнечных панелей и антенн наноспутника класса cubesat

Изобретение относится к бортовым системам малого космического аппарата. Каркас модуля наноспутника формируют направляющие (1), связующие планки (6) и планки (7) системы раскрытия. На выдвижных панелях (3), размещенных в пазах направляющих (1), установлены отсеки (8) для скрученных антенн (9) из пружинной стали, фотоэлектрические преобразователи (4) и ролики (15) для сдвоенных спиральных пружин (5), закреплённых концами на неподвижном кронштейне связующей планки (6). Эти пружины служат приводом выдвижения панелей (3). Панели (3) удерживаются в транспортном положении натянутой нейлоновой нитью, расплавляемой керамическими резисторами (не показаны). Контроль раскрытия панелей (3) осуществляют концевые выключатели (14). Антенны (9) при распрямлении имеют U-образное поперечное сечение. Технический результат направлен на достижение надёжности работы спутника и его компактности в транспортном положении. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области космической техники, в частности, к системе энергоснабжения и антенно-фидерной системе сверхмалого космического аппарата (СМКА) класса CubeSat.

Обеспечение электропитания подсистем спутника и бортовая система связи, являются наиболее важными составными частями СМКА, во многом именно они определяют массогабаритные характеристики и срок активного существования спутника.

В конструкциях космических аппаратов применяются различные средства механизации, позволяющие раскрывать солнечные панели и антенны после вывода аппарата на орбиту.

Из существующего уровня техники известен механизм развертывания антенн, который выполнен в виде отдельного модуля и спроектирован для размещения на шасси спутника класса CubeSat. Механизм состоит из четырех одинаковых отсеков симметрично закрепленных на основании в виде печатной платы. Антенна, в виде полосы из пружинной стали, свернута в спираль и размещена в одном из отсеков модуля. Отсек имеет в своей конструкции откидные, подпружиненные створки на шарнирном соединении со встроенным механизмом расчековки из нейлоновой нити и керамического резистора, к которым в свою очередь притянуты полоски антенн. (Antenna deploying mechanism for CubeSat, CN 105470621 (A) - 2016-04-06)

Недостатком данного технического решения является сложность системы раскрытия, занимаемая площадь без возможности размещения дополнительных солнечных панелей.

Задачей, на решение которой направленно данное изобретение, является конструкция модуля, совмещающего функцию раскрытия антенн и солнечных панелей с достижением технического результата, состоящего в повышении надежности, безотказности базовой системы спутника, увеличении полезного пространства, совмещении дополнительных солнечных панелей и антенн в одном компактном модуле.

Поставленная задача решена созданием модуля, каркас которого сформирован скрепленными между собой направляющими пластинами, связующими планками и планками системы раскрытия, при этом направляющие пластины имеют продольные пазы, в которых размещены выдвижные панели, на каждой из выдвижных панелей закреплены отсеки для антенн, фотоэлектрические преобразователи, сдвоенные спиральные пружины постоянного усилия, служащие приводом выдвижных панелей, пружины натянуты между неподвижным кронштейном, закрепленном на связующей планке и роликами, закрепленными на выдвижных панелях, при этом на планках системы раскрытия размещены нить, фиксирующая выдвижные панели и керамические резисторы, предназначенные для снятия фиксации, путем нагрева нити выше температуры плавления, концевые выключатели, контролирующие раскрытие выдвижных панелей, размещены на направляющих панелях.

Выдвижные панели, связующие планки и планки системы раскрытия, могут быть выполнены в виде печатных плат.

В качестве нити, фиксирующей выдвижные панели, может быть использована нейлоновая нить.

Отсеки для антенн имеют непараллельные боковые стенки, позволяющие развернуть антенны, свернутые в спираль и содержит дополнительную вспомогательную пружину, которая позволяет вытолкнуть антенну из отсека.

Антенны, изготовлены из пружинной стали, в своем сечении имеют U образную форму, что позволяет принять прямолинейную форму в рабочем положении

Для фиксации выдвижных панелей в крайних положениях в связующих планках и планках раскрытия выполнены выемки.

Концевые выключатели, закрепленные на направляющих, осуществляют контроль раскрытия панелей

Описание изобретения поясняется фигурами 1-5

На фигурах:

1. Направляющие пластины выдвижных панелей с пазами 2;

3. Выдвижные панели с фотоэлектрическими преобразователями 4;

5. Спиральные пружины постоянного усилия;

6. Планки связующие;

7. Планки системы раскрытия;

8. Отсеки антенн;

9. Антенны;

10. Дополнительные пружины;

11I. Нить системы раскрытия, фиксирующая выдвижные панели;

12 керамические резисторы системы раскрытия;

13. Кронштейн спиральной пружины;

14. Концевые выключатели;

15. Ролики спиральных пружин.

На фигурах 1, 2, 3 изображен комбинированный модуль раскрытия солнечных панелей и антенн наноспутника в транспортном положении.

На фигуре 4 изображен отсек с антенной свернутой в спираль и дополнительной пружиной.

На фигуре 5 изображена сдвоенная пружина постоянного усиления, служащая приводом выдвижных панелей.

На фигуре 6 изображен модуль в рабочем положении.

Изобретение спроектировано отдельным модулем, каркас модуля формируют направляющие пластины 1, связующие планки 6 и планки систем раскрытия 7. Отсеки антенн 8 со скрученными в спираль полосками антенн 9, фотоэлектрические преобразователи 4 и ролики спиральных пружин 15 закреплены на выдвижных панелях 3, которые в свою очередь размещены в пазах направляющих 2 (фиг.2). Сдвоенные спиральные пружины постоянного усилия 5 (фиг.5), служащие приводом выдвижных панелей 3, натянуты между кронштейном 13 и роликами 15. Выдвижные панели 3 удерживаются в транспортном положении с помощью системы раскрытия, состоящей из натянутой нейлоновой нити 11 и керамических резисторов 12, размещенных на планках системы раскрытия. Концевые выключатели 14, закрепленные на направляющих 1, осуществляют контроль раскрытия панелей 3. Комбинированный модуль раскрытия солнечных панелей и антенн скомпонован симметрично (фиг. 1)

В транспортном положении (фиг. 1, 2, 3), выдвижные панели 3 удерживаются с помощью натянутой нейлоновой нити 11, антенны 9 скручены в спираль и уложены в специальные отсеки 8 (фиг.4). Антенна 9, изготовлена из пружинной стали, в своем сечении имеет U образную форму, что позволяет принять прямолинейную форму в рабочем положении (фиг. 6). Отсек для антенны 8, имеет не параллельные, скошенные стенки, антенна, сложенная в спираль, стремится расправиться за счет свойств пружинной стали и упругой деформации, дополнительная пружина 10, расположенная в отсеке усиливает этот эффект. В транспортном положении антенну удерживают направляющие 1.

После вывода космического аппарата на требуемую орбиту, керамические резисторы 12, в течение нескольких секунд пережигают нейлоновую нить 11 и панели начинают свое движение, приводом являются спиральные пружины постоянного усилия 5, изображенные на фиг.5, сдвоенные "спиной к спине" для обеспечения большего натяга и стабильного рабочего хода.

В рабочем положении (фиг. 6), выдвижная панель упирается в связующую планку 6 с коническими вырезами, остаточный натяг спиральных пружин 5 и вырезы на планке 6, в которые упираются ролики спиральных пружин 15, способствуют надежной фиксации панелей в крайнем положении. Контроль раскрытия, осуществляется концевыми выключателями 14, которые закреплены на направляющих и дублированы для каждой из двух панелей.

Модуль имеет конфигурацию, позволяющую размещать его в различных частях аппарата в зависимости от решаемых задач и с различной ориентацией относительно осей X и Y.

1. Комбинированный модуль раскрытия солнечных панелей и антенн наноспутника класса CubeSat, каркас которого сформирован скрепленными между собой направляющими пластинами, связующими планками и планками системы раскрытия, при этом направляющие пластины имеют продольные пазы, в которых размещены выдвижные панели, на каждой из выдвижных панелей закреплены отсеки для антенн, фотоэлектрические преобразователи, сдвоенные спиральные пружины постоянного усилия, служащие приводом выдвижных панелей, причём пружины натянуты между неподвижным кронштейном, закрепленным на связующей планке, и роликами, закрепленными на выдвижных панелях, при этом на планках системы раскрытия размещены нить, фиксирующая выдвижные панели, и керамические резисторы, предназначенные для снятия фиксации путем нагрева нити выше температуры плавления, при этом концевые выключатели, контролирующие раскрытие выдвижных панелей, размещены на направляющих панелях.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что выдвижные панели, связующие планки и планки системы раскрытия выполнены в виде печатных плат.

3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нити, фиксирующей выдвижные панели, использована нейлоновая нить.

4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что в связующих планках и планках системы раскрытия выполнены выемки, фиксирующие положение выдвижных панелей в крайних положениях.

5. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что концевые выключатели, осуществляющие контроль раскрытия панелей, закреплены на направляющих панелях.

6. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что антенны изготовлены из пружинной стали и в своем сечении имеют U-образную форму.

7. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что отсеки для антенн имеют непараллельные боковые стенки, позволяющие развернуть антенны, свернутые в спираль.

8. Модуль по п. 7, отличающийся тем, что отсек для антенны содержит дополнительную вспомогательную пружину, которая позволяет вытолкнуть антенну из отсека.