Устройство трансформирования конструкций космического аппарата

Изобретение относится к космическим аппаратам, а более конкретно к узлам раздвигаемых конструкций. Устройство трансформации конструкций космического аппарата содержит разворачивающую ось, на которой закреплены два элемента разворачивающейся конструкции, скрепленные в сложенном положении фиксатором. Имеется связка упругогибких углеродных стержней и две трубки, жестко закрепленные на соответствующих им элементах разворачивающейся конструкции. Один конец связки упругогибких углеродных стержней закреплен в трубке, закрепленной на одном трансформируемом элементе, а другой конец связки упругогибких углеродных стержней размещен с возможностью свободного перемещения внутри трубки, закрепленной на другом трансформируемом элементе. Достигается упрощение устройства. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), имеющих в своем составе различные разворачивающие конструкции, например, солнечные батареи, антенны и т.п.

Известно устройство, обеспечивающее разворачивание конструкций, в частности, развертывающийся каркас рефлектора [RU 2480386, С2, B64G 1/22, 27.04.2013], содержащий формообразующие стержневые элементы, каждый из которых выполнен из двух частей, соединенных шарниром стержневого элемента и взаимно подпружиненных, шарнирные узлы, соединяющие концы формообразующих стержневых элементов с образованием каркасов двух противолежащих поверхностей, и диагональные стержневые элементы, концы которых шарнирно присоединены к шарнирным узлам каркасов противолежащих поверхностей, при этом, указанные шарниры стержневых элементов выполнены с возможностью обеспечения при развернутом каркасе расположения двух частей формообразующих стержневых элементов под заданным углом между их осями, меньшим развернутого и определяемым кривизной рефлектора и длиной формообразующего стержневого элемента.

Особенностью этого технического решения является то, что, шарнир стержневого элемента содержит корпус с осями, на которых установлены подпружиненные относительно корпуса части формообразующего стержневого элемента с возможностью поворота, а корпус снабжен двумя опорными поверхностями, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия при развернутом каркасе с соответствующей частью формообразующего стержневого элемента.

Кроме того, части формообразующего стержневого элемента выполнены полыми, каждая часть формообразующего стержневого элемента снабжена размещенными в ее полости пружиной сжатия, установленной с возможностью взаимодействия с этой частью одним своим концом, и гибкой тягой, прикрепленной одним концом к другому концу пружины, причем другой конец гибкой тяги прикреплен к корпусу в месте, обеспечивающем возможность возникновения плеча силы упругости пружины относительно оси, на которой эта часть формообразующего стержневого элемента установлена.

Недостатком этого технического решения является его относительно высокая сложность.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство, представляющее собой разворачивающую ось, на которой закреплены элементы разворачивающейся конструкции, соединенные упругим элементом в виде винтовой пружины, размещенной на разворачивающей оси [Основы проектирования информационно-управляющих и механических систем космического аппарата: Учеб. / А.В. Романов, Н.А. Тостоедов. - СПб.: ФГУП КБ «Арсенал» им. М.В. Фрунзе, БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, СПб. Отд. Российской акад. Космонавтики им. К.Э. Циолковского, ОАО «Информационные спутниковые системы» им акад. М.Ф. Решетнева, АНО ЛА «Профессионал», 2015. - 82, 84 с].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность и относительно большие массо-габаритные характеристики.

Задачей изобретения является создание устройства трансформирования, отличающееся сниженной массой и упрощенной конструкцией.

Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства и снижении его массы.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство трансформирования конструкции космического аппарата, содержащее разворачивающую ось, на которой закреплены два элемента разворачивающейся конструкции, скрепленные в сложенном положении фиксатором, согласно изобретению, введена связка упругогибких углеродных стержней и две трубки, жестко закрепленных на соответствующих им элементах разворачивающейся конструкции, при этом, один конец связки упругогибких углеродных стержней закреплен в трубке, закрепленной на одном трансформируемом элементе, а другой конец связки упругогибких углеродных стержней размещен с возможностью свободного перемещения внутри трубки, закрепленной на другом трансформируемом элементе.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, упругогибкие углеродные стержни связки выполнены из конструкционного углепластика.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, упругогибкие углеродные стержни связки выполнены круглыми с диаметром 0,1 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, трубки выполнены из конструкционного углепластика типа ВКУ.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, например, трубки имеют диаметр 5-15 мм и толщину стенок 1-2 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, фиксатор выполнен с возможностью расфиксации в момент разворачивания конструкции.

На чертеже представлено устройство трансформирования конструкций космического аппарата совместно с двумя элементами разворачивающейся конструкции:

на фиг. 1 - устройство трансформирования конструкций космического аппарата в сложенном исходном положении;

на фиг. 2 - устройство трансформирования конструкций космического аппарата в разложенном орбитальном положении.

На чертеже обозначены:

1, 2 - два элемента разворачивающейся конструкции;

3 - разворачивающая ось;

4, 5 - трубки;

6 - связка упругогибких углеродных стержней;

7 - фиксатор.

Устройство трансформирования конструкции космического аппарата содержит разворачивающую ось 3, на которой закреплены два элемента разворачивающейся конструкции 1, 2, скрепленные в сложенном положении фиксатором 7.

Кроме того, устройство содержит связку 6 упругогибких углеродных стержней и две трубки 4, 5, жестко закрепленных на соответствующих им элементах 1, 2 разворачивающейся конструкции.

В устройстве один конец связки 6 упругогибких углеродных стержней закреплен в трубке 5, закрепленной на одном трансформируемом элементе 2, а другой конец связки 6 упругогибких углеродных стержней размещен с возможностью свободного перемещения внутри трубки 4, закрепленной на другом трансформируемом элементе 1.

Упругогибкие углеродные стержни связки 6 могут быть выполнены из конструкционного углепластика, а сами стержни связки выполнены круглыми с диаметром 0,1 мм. Трубки 4, 5 могут быть выполнены из конструкционного углепластика, например, типа ВКУ и иметь диаметр 5-15 мм и толщину стенок 1-2 мм.

Фиксатор 7 выполнен с возможностью расфиксации в момент разворачивания конструкции.

Устройство трансформирования конструкций космического аппарата используется следующим образом.

Согнутая в стартовом положении связка 6 стержней стремится разогнуться под действием упругости каждого из них. Набранная из тонких упругих стержней связка 6 позволяет ей сгибаться на необходимый угол без разрушения и одновременно создавать необходимое усилие разворота. Помещение концов связки 6 в трубки 4, 5, закрепленных на элементах 1, 2 разворачивающейся конструкции, придают ей требуемую геометрическую фиксацию. Свободное крепление концов связки 6 упругих стержней в одной из трубок 4 позволяет исключить при развороте ее дополнительную нагрузку из-за изменения расстояния между трубками. Перевод из стартового положения разворачивающих элементов в орбитальное происходит по команде, по которой происходит открытие фиксатора 7, приводящее в действие устройство трансформирования конструкций космического аппарата.

Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, который заключается в упрощении устройства и снижении его массы.

1. Устройство трансформирования конструкции космического аппарата, содержащее разворачивающую ось, на которой закреплены два элемента разворачивающейся конструкции, скрепленные в сложенном положении фиксатором, отличающееся тем, что введена связка упругогибких углеродных стержней и две трубки, жестко закрепленные на соответствующих им элементах разворачивающейся конструкции, при этом один конец связки упругогибких углеродных стержней закреплен в трубке, закрепленной на одном трансформируемом элементе, а другой конец связки упругогибких углеродных стержней размещен с возможностью свободного перемещения внутри трубки, закрепленной на другом трансформируемом элементе.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругогибкие углеродные стержни связки выполнены из конструкционного углепластика.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругогибкие углеродные стержни связки выполнены круглыми с диаметром 0,1 мм.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубки выполнены из конструкционного углепластика типа ВКУ.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубки имеют диаметр 5-15 мм и толщину стенок 1-2 мм.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фиксатор выполнен с возможностью расфиксации в момент разворачивания конструкции.