Механическое устройство батареи солнечной космического аппарата

Полезная модель относится к космической технике, а именно к конструкциям солнечных батарей, и может быть использована при создании космического аппарата (КА).
Из существующего уровня техники известно механическое устройство батареи солнечной космического аппарата, описанное в изобретении «Солнечная батарея космического аппарата» (патент RU №2619158С1, B64G 1/44). Батарея солнечная содержит панели (одного размера) и раму. Космический аппарат, рама и панели соединены между собой посредством шарнирных соединений. Все шарнирные соединения последовательно связаны тросовой передачей со шкивами. Для многоразового перевода батареи солнечной в раскрытое и сложенное положение предусмотрен двигатель, установленный в одном из шарнирных соединений. В состав каждого шарнирного соединения входит приводные пружины, обеспечивающие полное раскрытие или складывание батареи солнечной.
Из существующего уровня техники известно механическое устройство батареи солнечной космического аппарата, описанное в изобретении «Солнечная батарея» (патент RU №2258640С1, B64G 1/44). Солнечная батарея содержит гармоникообразно сложенные треугольную раму и три панели одного размера, соединенные между собой и через раму с КА посредством шарнирных соединений, установленных по краям панелей. Все шарнирные соединения последовательно соединены тросовой передачей со шкивами, установленными в шарнирных соединениях, обеспечивающей синхронное раскрытие рамы и панелей в рабочее положение относительно КА. Раскрытие происходит за счет приводных пружин, установленных во всех шарнирных соединениях, и двигателя. Двигатель установлен в шарнирном соединении между КА и рамой, и определяет скорость раскрытия.
Из существующего уровня техники известно механическое устройство батареи солнечной, описанное в изобретении «Устройство сдерживания и определяющее порядок развертывания» (патент US 6010096A, B64G 1/44), содержащее гармоникоообразно сложенные раму и три панели одного размера, соединённые между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их. Шарнирные соединения последовательно соединены тросовой передачей со шкивами, установленными в этих шарнирных соединениях, обеспечивающей синхронное раскрытие рамы и панелей в рабочее положение относительно КА. При этом к боковым кромкам второй панели прикреплены боковые панели посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их. Раскрытие боковых панелей, определяется устройством,
раскрывающими их. Раскрытие боковых панелей, определяется устройством, отпускающим их в момент раскрытия второй панели. Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является механическое устройство батареи солнечной космического аппарата, описанное в изобретении «Механическое устройство батареи солнечной» (патент RU №196176U1, B64G 1/44), содержащее гармоникообразно сложенные раму и панели одного размера, соединённые между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их. Шарнирные соединения между космическим аппаратом и рамой, а также между рамой и первой панелью соединены тросовой передачей со шкивами, установленными в этих шарнирных соединениях, обеспечивающей синхронное раскрытие рамы и первой панели со скоростью, определяемой двигателем, установленным в шарнирном соединении между рамой и первой панелью. При этом порядок раскрытия каждой следующей панели определяется устройством, отпускающим ее в момент раскрытия каждой предыдущей панели. Устройство, определяющее порядок раскрытия панели может быть выполнено в виде крючка, входящего в зацепление с этой панелью.
Недостатком описанных выше механических устройств батареи солнечной является то, что конструкция панелей, а именно выделенная площадь для размещения батареи солнечной, рассчитана под определённую мощность полезной нагрузки космического аппарата. То есть когда при проектировании полезной нагрузки космического аппарата требуется увеличить мощность батареи солнечной, установленной на существующих панелях (например, на величину, соответствующую мощности батареи солнечной, установленной на площади меньшей, чем площадь одной панели), потребуется спроектировать и изготовить новое механическое устройство батареи солнечной с панелями, обеспечивающими площадь для установки батареи солнечной, обеспечивающей заданную мощность полезной нагрузки. Это приводит к увеличению времени и удорожанию изготовления космического аппарата.
Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие существенные признаки: механическое устройство батареи солнечной космического аппарата, содержащее гармоникообразно сложенные раму и три панели, соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является зависимость конструкции панелей батареи солнечной от заданной мощности полезной нагрузки.
Поставленная техническая проблема решается тем, что полезная модель механического устройства батареи солнечной космического аппарата содержит гармоникообразно сложенные раму и три панели, соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их. В шарнирном соединении между первой и второй панелями установлено устройство, определяющее порядок раскрытия третьей панели, отпускающее третью панель в момент раскрытия второй панели. Между рамой и первой панелью установлен каркас, имеющий площадь меньше, чем у каждой панелей. Шарнирные соединения между космическим аппаратом и рамой, а также между рамой и каркасом соединены тросовой передачей со шкивами, установленными в этих шарнирных соединениях, обеспечивающей синхронное раскрытие рамы и каркаса со скоростью, определяемой двигателем, установленным в шарнирном соединении между рамой и каркасом. В шарниром соединении между рамой и каркасом установлено устройство, определяющее порядок раскрытия первой панели, отпускающее первую панель в момент раскрытия каркаса. В шарнирном соединении между каркасом и первой панелью установлено устройство, определяющее порядок раскрытия второй панели, отпускающее вторую панель в момент раскрытия первой панели. Каждое устройство, определяющее порядок раскрытия соответствующей ему панели выполнено в виде крючка, входящего в зацепление с этой панелью.
На фиг. 1 представлено механическое устройство батареи солнечной в сложенном положении.
На фиг. 2 представлено механическое устройство батареи солнечной в раскрытом положении.
На фиг. 3 представлено шарнирное соединение между космическим аппаратом и рамой.
На фиг. 4 представлено шарнирное соединение между рамой и первой панелью со шкивом.
На фиг. 5 представлено шарнирное соединение между рамой и первой панелью с двигателем.
На фиг. 6 представлено устройство, определяющее порядок раскрытия первой, второй и третьей панелей.
На фиг. 7 представлен процесс раскрытия.
Указанный технический результат предлагаемой полезной модели достигается тем, чтомеханическое устройство батареи солнечной 1 космического аппарата 2 содержит гармоникообразно сложенные раму 3 и каркас 4, панель 5, панель 6 и панель 7, соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений 8, 9, 10, 11 и 12, снабженных приводными пружинами 14 (например, пружины часового типа), раскрывающими их. Шарнирное соединение 8 и 9 связаны тросовой передачей 13 со шкивами 15 и 16. При этом шкив 15 установлен неподвижно на кронштейне 17 шарнирного соединения 8, связанного с космическим аппаратом 2, а шкив 16 установлен неподвижно на кронштейне 18 шарнирного соединения 9, связанного с каркасом 4. Тросовая передача обеспечивает синхронное раскрытие рамы и каркаса. Скорость раскрытия определяется двигателем 19, установленным неподвижно на кронштейне 20, а выходной вал двигателя жестко связан с кронштейном 21, шарнирного соединения 9. Также в шарнирном соединении 9 установлено устройство, определяющее порядок раскрытия панели 5 (например, крючок, зацепленный за панель 5). В шарнирном соединении 10 установлено устройство, определяющее порядок раскрытия панели 6 (например, крючок, зацепленный за панель 6), а в шарнирном соединении 11 установлено устройство, определяющее порядок раскрытия панели 7 (например, крючок, зацепленный за панель 7).
Каркас 4 имеет площадь меньшую, чем панели 5, 6, и 7, но достаточную для размещения на ней площади батареи солнечной (определённой техническим заданием), для обеспечения требуемой мощности полезной нагрузки.
Механическое устройство батареи солнечной работает следующим образом:
этап раскрытия. После освобождения сложенных на корпусе космического аппарата 2 рамы 3, каркаса 4 и панелей 5, 6 и 7 происходит синхронное раскрытие рамы 3 и каркаса 4 за счет тросовой передачи 13, под действием приводных пружин 14, при этом скорость раскрытия определяется двигателем 19, установленным в шарнирном соединении 9. Панель 5 удерживается крючком 22, зацепленным за эту панель и установленным в шарнирном соединении 9. Панель 6 удерживается крючком 22, зацепленным за эту панель и установленным в шарнирном соединении 10. Панель 7 удерживается крючком 22, зацепленным за эту панель и установленным в шарнирном соединении 11.
1 этап раскрытия. После раскрытия рамы и каркаса 4 кронштейн 24 с (в шарнирном соединении 9) установленным на нем упоре 25 упирается в выступ крючка 22 и поворачивает его вокруг оси 23, отпуская панель 5. Панель 5 раскрывается под действием приводных пружин 14. Панель 6 удерживается крючком 22, зацепленным за панель 6 и установленным в шарнирном соединении 10. Панель 7 удерживается крючком 22, зацепленным за панель 7 и установленным в шарнирном соединении 11.
2 этап раскрытия. После раскрытия панели 5 кронштейн 24 (в шарнирном соединении 10) с установленным на нем упоре 25 упирается в выступ крючка 22 и поворачивает его вокруг оси 23, отпуская панель 6. Панель 6 раскрывается под действием приводных пружин 14.
3 этап раскрытия. После раскрытия панели 6 кронштейн 24 (в шарнирном соединении 11) с установленным на нем упоре 25 упирается в выступ крючка 22 и поворачивает его вокруг оси 23, отпуская панель 7. Панель 7 раскрывается под действием приводных пружин 14.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности использования выделенной площади панелей, за счет установки дополнительного каркаса с минимальной, но достаточной площадью для монтажа батареи солнечной, обеспечивающей необходимую мощность батареи солнечной космического аппарата.