Устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции космического аппарата

Полезная модель относится к космической технике, а именно к конструкциям механических устройств батареи солнечной и может быть использована при создании космического аппарата (КА).
Из существующего уровня техники известно «Устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции, устанавливаемой на космическом объекте» (патент RU 2155145 С1, B64G 1/44), содержащее ложемент для укладки конструкции в транспортном положении, съемные крышки и элементы зачековки. Ложемент выполнен в виде тонкостенной упругой обечайки с продольным разрезом. Его края соединены съемными замками с элементами промежуточной фиксации. Стяжки снабжены элементами зачековки, а крышки установлены на торцах обечайки. Одна из крышек снабжена съемным креплением к основанию конструкции и космическому объекту. Изобретение обеспечивает проведение работ в ручном режиме по удержанию конструкции в транспортном положении и ее развертыванию в рабочее положение на космическом объекте.
Недостатками описанного выше устройства являются:
во-первых, для освобождения трансформируемой конструкции, устанавливаемой на космическом объекте, от связей удержания в транспортном положении, необходимо в ручном режиме космонавту выдернуть чеку обечайки;
во-вторых, обечайки стягивает развертываемые конструкции, при этом для обеспечения надежной фиксации секций требуется повышенное усилие стягивания, так как устройство не ограничивается перемещением в поперечных направлениях. Указанные особенности устройства зачековки требует повышения жесткости и прочности развертываемой конструкции, что ведет к увеличению ее массы.
в-третьих, отсутствует электрический переключатель, срабатывание которого может передать телеметрическую информацию о состояние устройства удержания, что является важным требованием к механическим устройствам, используемым в КА.
Из существующего уровня техники известен «Держатель» (патент RU №2558960 С2, B64G 1/64). Держатель имеет корпус, из которого выступает стягивающий штырь, удерживающий элементы. Для блокировки-разблокировки оголовка штыря служат рычаги, личинка с роликами, пружина и поворотное основание. Нажимной элемент после разблокировки штыря нажимает на шток датчика срабатывания держателя. По команде от системы управления КА происходит поворот основания. Упоры основания соскальзывают с подшипников личинки. Последняя под действием пружин отпускается вниз. Вторые плечи рычагов прокатываются по роликам, освобождаются от ограничения поворота, проворачиваются и освобождают оголовок штыря. Штырь под действием пружин поднимается вверх и освобождает набор удерживаемых элементов. Вместе с личинкой перемещается элемент, нажимая на шток датчика.
К недостаткам данного технического решения относятся:
во-первых, большой ударный импульс срабатывания от воздействия усилия пружины на штырь при освобождении последнего;
во-вторых, относительно большие габаритные размеры держателя, из-за принятых конструктивных решений устройства срабатывания;
в-третьих, большое количество входящих деталей, требующих повышенную сложность изготовления последних из-за высокой точности размеров;
в-четвертых, относительно большая масса держателя.
Из существующего уровня техники известно устройство зачековки солнечных батарей «Устройство зачековки многосекционной конструкции» (патент SU №1773806 A1, B64G 1/44). Солнечная батарея содержит створки, шарнирно присоединенные к звеньям и зафиксированные прижимами. Прижимы шарнирно установлены на штоке, запертом относительно гильзы пирочекой, а гильза зафиксирована в кронштейне шариковым замком. При этом шток выполнен телескопическим и снабжен шариковым замком, а количество прижимов соответствует числу секций конструкции.
Недостатком данного технического решения является, отсутствие электрического переключателя, срабатывание которого может передать телеметрическую информацию о состоянии устройства зачековки, что является важным требованием к механическим устройствам, используемым в КА.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является устройство ограничивающие перемещение элементов космического аппарата, описанное в изобретении «Фиксатор» (патент RU №2733303 С1, B64G 1/44), содержащей выступающую деталь на подвижном элементе, имеющую увеличенную концевую часть и углубленную часть у основания указанной увеличенной концевой части и фитинг, прикрепленный к неподвижному элементу. Фитинг содержит установленные в нем два подпружиненных вращательных элемента, находящихся с противоположных сторон от выступающей детали. Первый вращательный элемент при фиксации попадает в углубленную часть выступающей детали подвижного элемента. Второй вращательный элемент является кронштейном, ось вращения которого параллельна оси вращения перового элемента, с двумя упорами, установленными перпендикулярно направлению движения выступающей детали подвижного элемент. Первый упор, взаимодействующий при фиксации с выступающей деталью подвижного элемента, выполнен в виде регулируемого винта, вкрученного в кронштейн и зафиксированного контргайкой. Второй упор, взаимодействующий при фиксации с электрическим переключателем, выполнен в виде подпружиненного штока, установленного на кронштейне с противоположной стороны от регулируемого винта.
Недостатком описанной выше компоновки устройства является то, что для обеспечения надежной фиксации требуется повышенное усилие стягивания, так как устройство не ограничивается перемещением в поперечных направлениях. Это накладывает определенные требования к устройству зачековки, требует повышения жесткости и прочности, что ведет к увеличению ее массы, уменьшения надежности и долговечности.
Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции механического устройства батареи солнечной космического аппарата, содержащий упоры, в виде подпружиненного штока, установленные на кронштейне с противоположной выступающей детали стороны на подвижном элементе, и фитинг, прикрепленный к неподвижному элементу, электрический переключатель, взаимодействующий с упором при фиксации, выполненным в виде подпружиненного штока, установленного на кронштейне с противоположной стороны выступающей детали на подвижном элементе, и фитинг, прикрепленный к неподвижному элементу.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности функционирования, уменьшение сопротивления перемещения выступающей детали.
Поставленная техническая проблема решается тем, что устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции механического устройства батареи солнечной на космическом аппарате содержит выступающую ось с роликом на подвижном элементе и крючок, взаимодействующий с этим роликом, при этом крючок закреплен подвижно на кронштейне, установленном на корпусе космического аппарата, при этом кронштейн упирается в ось ролика, а ролик упирается в V-образную впадину фитинга неподвижного элемента, ограничивая перемещения в продольном и поперечном направление. Ролик выполнен с радиусом R. При этом устройство содержит предохранительную чеку. Кронштейн выполнен с возможностью регулировки в продольном направлении с помощью регулировочных винтов. Также устройство регулируется в поперечном направлении с помощью регулировочных винтов.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства удержания и освобождения трансформируемой конструкции космического аппарата - устройства зачековки механического устройства батареи солнечной.
На фиг. 2 представлено устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции космического аппарата.
На фиг. 3 - вид А фиг. 2.
На фиг. 4 представлен порядок работы устройства для удержания и освобождения трансформируемой конструкции из зафиксированного положения в свободное.
Устройство для удержания и освобождения (зачековки) трансформируемой конструкции космического аппарата, преимущественно механического устройства батареи солнечной 1 состоит из гармоникообразно сложенных панелей 2 и 3, связанных подвижно шарнирным узлом 5 и космическим аппаратом 4 посредством шарнирного узла 6, установленного на космическом аппарате 4. При этом между панелями 2 и 3 установлены по двум углам упоры 8 и между панелью 3 и космическим аппаратом 4 по четырем углам установлены упоры 7. Совокупность упоров 7, шарнирных узлов 6 и 5 и упоров 8 создают устойчивую опорную систему панелям 2 и 3 на космическом аппарате 4 и закреплены устройством для удержания и освобождения трансформируемой конструкции 1. Устройством для удержания и освобождения трансформируемой конструкции 1 закреплено винтовым креплением 20 фитинга 17 к неподвижному элементу космического аппарата 4. Посредством регулировочных винтов 21 производится настройка положения фитинга 17 на корпусе аппарата 4. На фитинге 17 установлен подвижно на оси 23 шток 16, на который воздействует пружина 19. Шток 16 имеет с одной стороны крючок 29, с другой стороны имеется выступающая деталь 26, на которой установлена ось 25. Ось 25 выполняет роль упора, упираясь, например, в подвижный шток 28 спускового устройства 27. Для предохранения от случайного срабатывания спускового устройства 27, и освобождения крючка от опоры, установлена предохранительная чека 24 в отверстие фитинга 17. Шток 16, посредством выступающей детали 26, упирается в чеку 24. С помощью чеки 24 возможно сработать устройство зачековки в ручном режиме без спускового устройства 27. С противоположной стороны, на подвижной панели 3 установлена выступающая деталь 9 с помощью винтов 13. На детали 9 на оси 10 установлен вращающийся ролик 11. Крючок 29 взаимодействует с поверхностью ролика 11 выполненного радиусом R, для того чтобы передавать нагрузку на крючок от панели 3 всегда в перпендикулярном направлении. При этом ролик 11 упирается в V-образную впадину фитинга 17. На кронштейне 9 установлен подпружиненный пружиной 15 шток 14, взаимодействующий с электрическим переключателем 18, установленным на фитинге 17, передающий телеметрическую информацию о состоянии устройства зачековки 1, сигнализирующий о срабатывании устройства зачековки 1.
Для регулировки положения ролика 11 относительно крючка 29 для точного позиционирования существует две регулировки в продольном и поперечном положении. В продольном направлении деталь 9 передвигается с помощью винтов 12 относительно панели 3. В поперечном направлении фитинг 17 передвигается с помощью винтов 21 относительно корпуса аппарата
Устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции работает следующим образом.
Предохранительная чека 24 вынимается - устройство готово к срабатыванию. Спусковое устройство срабатывает, втягивая шток 28 в направление В, при этом ось 25 штока 16 освобождается от опоры подвижного штока 28, под действием пружины 19 шток 16 поворачивается вокруг оси 23 в направление Г, освобождая ролик 11 от зацепления, панель 3 раскрывается в направление Д.
В ручном режиме, чека 24 является спусковым устройством, при этом спусковое устройство 27 демонтируется. Ручной режим предназначен для проверки функционирования устройства зачековки 1 без применения спускового устройства 27. Для срабатывания устройства зачековки чека 24 выдергивается, при этом поверхность выступающей детали 26 штока 16 освобождается от опоры, под действием пружины 19 шток 16 поворачивается вокруг оси 23 в направление Г, освобождая ролик 11 от зацепления, панель 3 раскрывается в направление Д.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности функционирования за счет уменьшение сопротивления перемещения выступающей детали за счет радиусной формы периферии ролика.