Многосекционная батарея солнечная 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 известна многосекционная батарея солнечная, описанная в изобретении «Многосекционная батарея» (патент US Space Systems/Loral EP 0754625). Многосекционная конструкция смонтирована на боковой грани КА и связана с первой и второй секцией, причем первая секция соединена с рамой шарнирно, а первая и вторая секция соедини между собой шарнирно. На первой и второй секции соединены ряд полужестких или гибких секций. Для перевода этой батареи из стартового положения в развернутое положение используются механизмы привода. Жесткие секции раскрываются синхронно, а полужесткие или гибкие секции раскрываются поочередно.
Недостатком данного устройства является то, что при раскрытии компактно сложенных секций в шарнирном соединении между опорным основанием и первой секцией возникает наибольший изгибающий момент, так как боковые секции раскрываются последними, также создавая крутящий момент в опорном основании. В результате это накладываются дополнительные требования к прочности и жесткости шарнира и конструкции космического аппарата, увеличивая их размеры, массу и усложняя конструкцию, для исключения разрушения ее элементов. Конструкция устройства усложнена тем, что введены  дополнительные шарнирные узлы на боковых секциях.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является многосекционная батарея солнечная описанная в изобретении «Солнечная батарея для обеспечения питания спутника» (патент US Space Systems/Loral US 6008448). Батарея солнечная состоит из серии плоских панелей, которые конструктивно соединены друг с другом шарнирами, а с КА рамой через шарниры и механизм развертывания. Шарнирные соединения позволяют складывать панели в безопасном и компактном положении для запуска КА. Как только КА выходит на орбиту, панели развертываются, чтобы раскрыть солнечную батарею. Каждая панель спроектирована с уменьшающейся толщиной от рамы до последней панели, для получения постоянного распределения напряжений.
Недостатками прототипа являются недостаточное использование объема полезного груза в гармоникообразном сложенном положении на КА при запуске, а также относительно удаленное положение центра масс в раскрытом положении многосекционной батареи.
Недостатком описанных выше устройств является то, что в раскрытом положении многосекционной батареи солнечной существенно удаляется центр масс последней. При этом возникает наибольший изгибающий момент в первой секции, в результате этого накладываются дополнительные требование к жесткости шарниров и панелей, что приводит к повышению массы изделия. А также недостаточная компактность расположения в гармоникообразном сложенном положении на КА при запуске.
Для заявленной полезной модели выявлены следующие общие существенные признаки: Многосекционная батарея солнечная КА, содержащая гармоникообразно сложенные раму и панели, соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их. Причем толщина каждой последующей панели уменьшается на заранее установленную величину относительно первой.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является относительно удаленное положения центра масс конструкции батареи солнечной в развернутом положении, а также недостаточно компактное расположение в гармоникообразном сложенном положении на КА при запуске.
Поставленная техническая проблема решается тем, что многосекционная батарея солнечная космического аппарата, содержащая гармоникообразно сложенные раму и панели, соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством шарнирных соединений, снабженных приводными пружинами, раскрывающими их, отличается от прототипа тем, что площадь каждой последующей прямоугольной панели, начиная со второй, меньше предыдущей за счет ступенчато уменьшающейся ширины упомянутых панелей.
На фиг. 1 представлено механическое устройство батареи солнечной в сложенном положении.
На фиг. 2 представлено механическое устройство батареи солнечной в сложенном положении вид А фиг. 1.
На фиг. 3 представлено механическое устройство батареи солнечной в сложенном положении вид Б фиг. 2.
На фиг. 4 представлено механическое устройство батареи солнечной в раскрытом положении.
На фиг. 5 представлено механическое устройство батареи солнечной в раскрытом положении вид В фиг. 4.
Многосекционная батарея солнечная 2 космического аппарата 1, содержит гармоникообразно сложенные раму 11 и панели (секции) 3, 4, 5 (например, три панели в батарее солнечной), соединенные между собой и через раму с космическим аппаратом посредством  шарнирных соединений 7, 8, 9 и 10. И закреплены на КА замками зачековки (например, четырьмя замками зачековки). Панели 3, 4, 5 обеспечивают подложку для монтажа солнечных элементов и связанных с ними систем. Шарнирные соединения 7, 8, 9, и 10 снабжены приводными пружинами (например, пружинами часового типа).
Панели 3, 4, 5 спроектированы таким образом, что площадь первой панели подбирается максимально допустимой за счет ее ширины, в зависимости от расположения КА под обтекателем, не превышая размеров зоны полезного груза (см. фиг. 3). Каждая последующая панель отличается от предыдущей ее шириной h1>h2>h3 и т.д. (см. фиг. 1 и фиг. 5), причем ширина каждой последующей панели будет уменьшаться на заданную величину, представляя собой ступенчатую конусность с углом α (см. фиг. 5), что зависит от положения панелей на КА в сложенном положении и зоны полезного груза (см. фиг. 3). В результате этого сохраняется полезная площадь каркасов створок панелей и уменьшается длина L (см. фиг. 5), а створки компактно расположены в стартовой конфигурации, максимально используя полезную площадь под обтекателем. А за счет уменьшение длины солнечной батареи в раскрытом положении, сосредоточение массы становится ближе к КА, что влияет на снижение массы конструкции батареи солнечной, а также уменьшается нагрузка, приходящая на шарнирное соединение 7 в момент разрытия и в раскрытом положении батареи солнечной при орбитальном функционирование КА.
Многосекционная батарея солнечная работает следующим образом:
После освобождения сложенных на корпусе космического аппарата 1 рамы 11 и панелей 3, 4 и 5 происходит синхронное раскрытие рамы 11 и панели 3 за счет тросовой передачи под действием приводных пружин в шарнирных соединениях 7, 8, 9 и 10, при этом скорость раскрытия определяется приводом, установленным в шарнирном соединении 8 (тросовая передача, приводные пружины и привод на фигуре не показаны). После раскрытия панели 3 последовательно раскрываются панели 4 и 5.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение размера положения центра масс по длине конструкции в развернутом положении, снижение массы конструкции, а также компактное расположение батареи солнечной в гармоникообразном сложенном положении на КА при запуске под обтекателем ракетоносителя.