ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СТРЕЛОВОЕ УСТРОЙСТВО
EXTENDABLE BOOM DEVICE

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано, в частности, для установки полезной нагрузки на поверхности Луны.
Известно Телескопическое стреловое оборудование RU 49812 U1, МПК: B662F 9/14, содержащее телескопическую двухсекционную стрелу коробчатой формы, выполненную полноповоротной вокруг своей продольной оси и содержащую опорную секцию, установленную в портале, и выдвижную секцию, установленную в полости опорной секции, механизм телескопирования в виде длинноходового гидроцилиндра, размещенного в полости выдвижной секции и закрепленного одним концом посредством шарнирного кронштейна внутри опорной секции, другим концом в шарнирной подвеске, установленной в выдвижной секции, а так же рабочее оборудование в виде зуба-рыхлителя, снабженного собственным приводным механизмом и гидролиниями как для обеспечения его индивидуальной работы, так и совместной работы с экскавационным ковшом с образованием захватно-клещевого органа, гидролинии, выполненные составными из жестких концевых трубопроводов и соединенных гибкими рукавами, разделитель, обеспечивающий укладку ветвей гибких рукавов в исходное положение при обратном ходе стрелы.
Недостатком данного аналога является сложность системы телескопирования с использованием гидроцилинров, наличие совместного перемещения с выдвижной секцией, сложность исполнения гидролиний с использованием гибких рукавов, которые могут быть повреждены в местах заделки с жесткими концевыми трубопроводами.
Известна система захвата космического аппарата на орбите, размещенная на корпусе космического аппарата-эвакуатора RU 2686563 С1 МПК: B64G 1/10, содержащая корпус, устройства системы управления и электропитания, двигательную установку, электромеханическую систему захвата космического аппарата на орбите, на корпусе расположены не менее двух оптических камер, дальномер, раскрываемую штангу, барабан с тросом, закрепленным на барабане с возможностью перемещения вдоль штанги, при этом свободный конец троса снабжен съемным устройством захвата на орбите космического аппарата в виде защелки или манипулятора, барабан выполнен с возможностью реверсивного вращения, а трос выполнен в виде набора силовых, энергетических информационных кабелей, устройство захвата закреплено на штанге электромеханическим замком и выполнено управляемым по кабелю.
Недостатком данного аналога является наличие двигательной установки, сложность устройства захвата и системы раскрытия штанги и замка, а так же сложность раскрытия кабельного троса.
Известно выбранное в качестве прототипа телескопическое стреловое устройство в устройстве ручного управления положением грузов, преимущественно за пределами находящегося на орбите космического корабля RU 2165381 С1, МПК: B64G 4/00, содержащем телескопическую стрелу, состоящую из трех секций, а также механизм выдвижения и складывания в виде выдвигаемого космонавтом вручную рычага через рычаг, жестко соединенного с телескопической стрелой с одной стороны, а с другой через сомоблокирующий кривошип, установочный замок в виде рычажного механизма ручного управления, поворотную площадку с осью вращения, узел крепления груза, расположенный на поворотной площадке, с осью вращения перпендикулярной оси вращения этой площадки, расположенные на поворотной площадке узлы крепления оператора выполненные в виде элементов фиксации ног оператора и размещены по другую сторону от узла крепления груза относительно оси вращения поворотной площадки, узлы положения груза на площадке выполнены в виде механизмов ручного управления и расположены в зоне, доступной рукам оператора.
К недостаткам следует отнести то, что предназначенное для работы в невесомости с одного ранее установленного места, устройство не может быть использовано в условиях гравитации на поверхности Луны, отсутствие мобильности, работу по закреплению и перемещению грузов осуществляют два оператора, находящихся на удаленном друг от друга расстоянии.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение динамической работы телескопического стрелового устройства в условиях гравитации, например, на поверхности Луны для развертывания солнечных батарей, его мобильности.
Технический результат достигается тем, что в телескопическом стреловом устройстве, содержащем телескопическую стрелу из секций, вставленных одна в другую, а также механизм выдвижения и складывания, в отличие от известного, на внешней цилиндрической поверхности каждой секции выполнены трапециидальные пазы, при этом паз секции большего размера входит в паз последующей секции меньшего размера, механизм выдвижения и складывания прикреплен к фланцу корневой секции и выполнен в виде последовательного полиспаста с выдвижным барабаном и вмонтированным первым концом первого троса, огибающего ролик блока, размещенного на торце корневой секции, противоположном месту крепления корневой секции, при этом второй конец первого троса прикреплен к основанию первой выдвигающейся секции, к основанию первой выдвигающейся секции приклеплен первый конец второго троса, огибающего ролик блока, размещенного на торце второй выдвигающейся секции, при этом второй конец второго троса прикреплен к основанию третьей секции, а также введен второй барабан с втягивающим тросом, прикрепленным к барабану одним концом и проходящим через всю длину стрелы, а вторым концом, закрепленным на верхней части последней выдвигающейся секции посредством компенсатора натяжения троса в виде пружинного демпфера, введен также механизм синхронизации барабанов в механизм выдвижения и складывания секций, опора выполнена в виде треугольной пирамиды, ползун размещен с возможностью перемещения на внешней поверхности корневой секции, стойки соединены с опорой посредством осей, и закреплены в узлах поворота их относительно соответствующей оси, на внешней поверхности каждой из стоек в зоне узла поворота размещен механизм преобразования вращательного движения в поступательное, пары винт-гайка установлены внутри каждой стойки, датчик углового положения относительно вертикали установлен на внешней поверхности корневой секции стрелы и соединен с механизмами преобразования вращательного движения в поступательное, а на фланце последней секции выполнены элементы крепления полезной нагрузки.
Суть изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:
на Фиг. 1 - телескопическая стрела.
на Фиг. 2 - кинематическая схема телескопической стрелы.
на Фиг. 3-телескопическое стреловое устройство в транспортном положении.
на Фиг. 4 - телескопическое стреловое устройство, выровненное в вертикальное положение.
на Фиг. 5 - телескопическое стреловое устройство в выдвинутом положении.
Телескопическое стреловое устройство содержит телескопическую стрелу 1 состоящую из секций, вставленных одна в другую цилиндрической формы с трапециидальным пазом на внешней поверхности каждой секции, механизм выдвижения и складывания 2, прикрепленный к фланцу корневой секции, представляющий собой последовательный полиспаст с первым барабаном 3, с которого первый трос 4 проходит через блок с роликом 5 на передней части корневой (неподвижной) секции к основанию первой выдвигающейся секции и при намотке первого троса 4 на первый барабан 3. На передней части выдвигающейся секции также закреплен блок с роликом для второго троса 6, прикрепленного одним концом к корневой секции, а другой конец троса прикреплен к основанию второй выдвигающейся секции, а также имеется второй барабан 7 с втягивающим тросом 8, проходящим через всю длину стрелы с прикреплением его к верхней части последней выдвигающейся секции через пружинный демпфер 9, кинематическая передача (передаточное отношение равняется 10) между двумя барабанами, обеспечение одновременного наматывания первого троса и сматывания второго троса. Опора 10 выполнена в виде треугольной пирамиды, ползун 11 размещен с возможностью перемещения на внешней поверхности корневой секции, стойки 12 соединены с опорой посредством осей, закреплены в узлах поворота с возможностью поворота относительно соответствующих осей, на внешней поверхности каждой из стоек размещен механизм преобразования вращательного движения в поступательное 13 в зоне узла поворота, пары винт-гайка 14 установлены внутри каждой стойки, датчик углового положения относительно вертикали 15 установлен на внешней поверхности корневой секции стрелы и предназначен для подачи сигнала механизмам преобразования, полезная нагрузка 16 закреплена на конечной секции телескопической стрелы с симметричным расположением относительно стрелы.
Выполнение трапециидального паза на внешней поверхности каждой секции цилиндрической формы (Фиг. 1, 3) и заведение паза секции большего размера в паз последующей меньшей секции не позволяет проворачиваться относительно друг друга. Механизм выдвижения и складывания 2 (Фиг. 1, 3) прикреплен к фланцу корневой секции представляет собой последовательный полиспаст с первым барабаном 3 (Фиг. 2), с которого первый трос 4 (Фиг. 2) роходит через блок с роликом 5 (Фиг. 2) на передней части корневой (неподвижной) секции к основанию первой выдвигающейся секции, в результате чего при намотке первого троса 4 (Фиг. 2) на первый барабан 3 (Фиг. 2) его длина укорачивается, выдвигая через неподвижный блок с роликом 5 (Фиг. 2) первую выдвигающуюся секцию. На передней части второй секции также закреплен блок с роликом для второго троса 6 (Фиг. 2), прикрепленного одним концом к корневой секции, а другой конец троса прикреплен к основанию второй выдвигающейся секции, приводящей ее к выдвижению за счет перераспределения длины троса через блок, и это повторяется для выдвижения всех последующих секций, обеспечивая равноразмерное выдвижений секций. Второй барабан 7 (Фиг. 2) с втягивающим тросом 8 (Фиг. 2), проходящим через всю длину стрелы с закреплением его на верхней части последней выдвигающейся секции через пружинный демпфер 9 (Фиг. 2) обеспечивает постоянное натяжение второго троса. Кинематическая передача между двумя барабанами равная 10 обеспечивает одновременное наматывание первого троса и сматывание второго троса. Опора 10 (Фиг. 3, 4) выполнена в виде треугольной пирамиды, ползун 11 (Фиг. 3,) размещен с возможностью перемещения на внешней поверхности корневой секции. Стойки 12 (Фиг. 3) соединены с опорой посредством осей и закреплены в узлах поворота с возможностью поворота относительно соответствующей оси. Механизмы преобразования вращательного движения в поступательное 13 (Фиг. 3) размещены соответственно на внешних поверхностях стоек в зоне узла поворота, датчик углового положения относительно вертикали 14 (Фиг. 3) установлен на внешней поверхности корневой секции стрелы предназначен для подачи сигнала механизмам преобразования, пары винт-гайка 15 (Фиг. 4), установлены внутри каждой стойки, а также полезную нагрузку 16 (Фиг. 5), закрепленной на конечной секции телескопической стрелы с симметричным расположением относительно стрелы.
Выдвижение полезной нагрузки осуществляется в следующей последовательности: после доставки на поверхность Луны посадочного модуля космического аппарата операторами производится установка телескопического стрелового устройства на поверхность, для чего производится раскрытие опоры 10, ползун 11 перемещается относительно корневой секции телескопической стрелы 1, поворачиваются стойки 12 относительно своих осей до касания с поверхностью, по показаниям датчика углового положения относительно вертикали 14 с помощью механизмов преобразования вращательного движения в поступательное 13, вращением пар винт-гайка 15 добивается вертикальное положение оси сложенной телескопической стрелы, механизмом выдвижения и складывания 2 производится выдвижение секций телескопической стрелы с равномерным выдвижением каждой секции, элементы крепления полезной нагрузки 16 выдвигается на заданную высоту, секции балки телескопической становятся на механические упоры, механизм выдвижения складывания отключается.
Данное решение предлагается использовать, в частности, на поверхности Луны для выдвижения телескопической стрелы с закрепленной на конце полезной нагрузкой на определенной высоте, выравнивания в вертикальное положение, отслеживания энергетическими элементами положения Солнца для получения энергии для обеспечения функционирования научной аппаратуры как с помощью электромеханизмов, так и вручную.