ТЕРМОЧЕКА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ И РАСФИКСАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
THERMAL COTTER-PIN FOR COUPLING AND UNCOUPLING SPACESHIP STRUCTURAL MOVING ELEMENTS

Изобретение относится к космической технике и предназначено для крепления на космическом аппарате (КА) подвижных элементов конструкции, например радиолокационных антенн, батарей солнечных, бленд, крышек светозащитных устройств и т.п., на этапах транспортирования космического аппарата и выведения его на орбиту и их расфиксации на этапе штатной работы аппарата.
Как правило, чека в качестве приводного силового элемента содержит пиротехнический заряд (один или два), например пиропатрон, срабатывающий при подаче на него электрического тока.
Известна пирочека (прототип), см. рабочие чертежи 11Ф650 8910-0, разработанная ЦСКБ, г.Куйбышев, 1975 г.
Пирочека содержит корпус 1 с установленными в него двумя пиропатронами 2, электрически связанными с системой управления КА, при срабатывании которых пирогазы взаимодействуют с поршнем (не показан), жестко связанным рабочим штоком 3. Под воздействием пирогазов шток 3 упирается в корпус пирочеки, освобождая подвижный элемент конструкции КА, который он фиксирует.
К достоинствам данной пирочеки следует отнести высокую надежность срабатывания, обусловленную применением в ней двух пиропатронов ПДО, дублирующих друг друга.
Однако наряду с этим достоинством пирочека обладает следующими недостатками:
- во-первых, при срабатывании пирочеки за счет перемещения и мгновенной остановки поршня возникает большой ударный импульс, воздействие которого на чувствительную электронную спецаппаратуру КА способно вывести ее из строя, тем самым снижая надежность КА;
- во-вторых, существующие в настоящее время требования противопожарной безопасности КА не допускают транспортирование КА с установленными на нем пиросредствами, т.е. возникает необходимость использования при транспортировании технологического аналога чеки, что усложняет эксплуатацию КА;
- в-третьих, отсутствует телеметрическая информация о факте срабатывания пирочеки, т.е. о факте расфиксации подвижного элемента КА, что снижает качество диагностирования состояния КА на орбите;
- в-четвертых, исключается возможность предстартовой проверки работоспособности пирочеки, т.к. пиропатроны являются элементами одноразового использования, что снижает качество контроля работоспособности КА.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности КА за счет исключения воздействия на электронную аппаратуру ударного импульса при использовании термочеки для крепления и расфиксации подвижных элементов конструкции КА (в дальнейшем - термочеки) с одновременным упрощением эксплуатации КА и улучшением качества контроля работоспособности КА и диагностирования состояния КА на орбите.
Поставленная задача решается тем, что в термочеке, содержащей корпус, приводные силовые элементы, электрически связанные с системой управления КА, и рабочий шток, силовые элементы (основной и дублирующий) выполнены из сплава с эффектом памяти формы (ЭПФ) в виде проводников с замкнутым контуром, охватывающих ролики-изоляторы, один из которых смонтирован на оси, принадлежащей рабочему штоку, а другой - на оси, принадлежащей опорному кронштейну, жестко закрепленному в корпусе, при этом с осью, принадлежащей рабочему штоку, взаимодействует втулка, а с осью, принадлежащей опорному кронштейну, - вилка, причем втулка и вилка подпружинены между собой, термочека снабжена модулем питания, обеспечивающим необходимые параметры электрического тока (напряжение, сила тока), подводимого к силовым элементам через электрические контакты, закрепляемые посредине проводников, и контактными датчиками, установленными на кронштейнах, жестко закрепленных с двух сторон в корпусе, при этом на кронштейнах также закреплены пластинчатые пружины, взаимодействующие при срабатывании термочеки с конусным выступом, выполненным на втулке, и контактными датчиками.
В конструкции термочеки принципиально решен вопрос создания надежного силового элемента из материала с памятью формы, работающего при прямом пропускании через него электрического тока. Конструкция силового элемента в виде проводника с замкнутым контуром исключает из технологического процесса его изготовления пайку наконечников на силовой элемент для заделки их в опору-изолятор, т.к. спаи снижают надежность силового элемента.
Крепление электрических контактов посредине проводников обеспечивает более равномерный прогрев силовых элементов (равенство электрических сопротивлений ветвей) и исключает возможность короткого замыкания (при близком расположении контактов друг с другом).
Заявляемая конструкция поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид предлагаемой термочеки;
Фиг.2 - вид А на фиг.1;
Фиг.3 - вид Б на фиг.1;
Фиг.4 - вид В на фиг.1 (термочека до срабатывания);
Фиг.5 - вид В на фиг.1 (термочека после срабатывания).
Термочека включает в свой состав корпус 1 с крышкой, рабочий шток 2, два приводных силовых элемента 3 (основной и дублирующий), выполненных из сплава с ЭПФ в виде проводников с замкнутым контуром, охватывающих ролики-изоляторы 4, один из которых смонтирован на оси 5, принадлежащей рабочему штоку 2, а другой - на оси 6, принадлежащей опорному кронштейну 7, жестко закрепленному в корпусе 1. С осью 5 взаимодействует втулка 8, а с осью 6 - вилка 9. Втулка 8 и вилка 9 подпружинены между собой пружиной 10. Термочека снабжена модулем питания 11, связанным электрически с проводниками силовых элементов 3 через электрические контакты 12, закрепляемые посредине проводников, и четырьмя контактными датчиками 13, установленными на два кронштейна 14, закрепленных в корпусе 1 и снабженных пластинчатыми пружинами 15, взаимодействующими при срабатывании термочеки с конусным выступом на втулке 8 и контактными датчиками 13. На модуле питания установлены электроразъемы 16 для связи с бортовой кабельной сетью КА.
Для срабатывания термочеки по команде от системы управления КА (не показана) через модуль питания 11 и электрические контакты 12 на силовые элементы 3 из сплава с ЭПФ подается питание. Силовые элементы 3, нагреваясь, «вспоминают» геометрические размеры, заданные им при «тренировках». В данном случае происходит уменьшение длины проводников, при этом проводники, сокращаясь в длине, сжимают пружину 10 и перемещают внутрь корпуса 1 рабочий шток 2, освобождая подвижный элемент конструкции КА. Одновременно с рабочим штоком 2 перемещается и взаимодействующая конусным выступом с пластинчатыми пружинами 15 втулка 8, обеспечивая срабатывание контактных датчиков 13, которые выдают сигнал на снятие питания с силовых элементов из сплава с ЭПФ и сигнал в систему телеметрического контроля (не показана) о факте расфиксации подвижного элемента КА, что улучшает качество диагностирования КА на орбите.
При срабатывании термочеки не возникает ударного импульса.
Деформация силовых элементов обратима за счет воздействия на силовые элементы 3 пружины 10, которая при их остывании возвращает рабочий шток термочеки в исходное состояние, т.е. обеспечивается возможность многократного срабатывания термочеки, а это дает возможность проверять ее работоспособность при предстартовой подготовке КА.
Использование настоящего изобретения позволит обеспечить надежность КА за счет исключения воздействия на электронную аппаратуру ударного импульса, улучшить качество контроля работоспособности КА и диагностирования его состояния на орбите наряду с упрощением эксплуатации КА и его пожаробезопасностью.