СИСТЕМА ПОВОРОТА ДВУКРЫЛЫХ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
ROTATION SYSTEM OF DOUBLE-WING SOLAR PANELS

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании и использовании системы поворота солнечных батарей (СПСБ).
Настоящее изобретение предназначено для вращения двух крыльев солнечных батарей (СБ) и передачи электроэнергии с солнечных батарей на космический аппарат.
Известна система поворота солнечных батарей, патент US 4076191, состоящая из корпуса, вала с двумя фланцами для стыковки двух крыльев солнечных батарей, привода, токосъемного устройства. Силовые токосъемные устройства, передающие электрическую энергию, и телеметрические, передающие команды и телеметрическую информацию, расположены на валу, при этом привод поворачивает оба крыла СБ. Данное изобретение взято в качестве прототипа.
Недостатком этого устройства является массивная конструкция вала, обусловленная необходимой изгибной жесткостью. Кроме того, большой диаметр вала приводит к повышенному трению и износу контактов токосъемного устройства и небольшому ресурсу СПСБ.
Задачей изобретения является повышение надежности системы, снижение массы конструкции и повышение функциональных возможностей.
Поставленная задача достигается тем, что в системе поворота двукрылых солнечных батарей, содержащей корпус, выходной вал с фланцами для крепления крыльев солнечных батарей, привод их синхронного вращения, силовые и телеметрические токосъемные устройства, выходной вал выполнен из двух частей, жестко связанных между собой безлюфтовыми зубчатыми передачами с обратными передаточными отношениями. Привод с валом расположен в центре, а его корпус является опорой для каждой части вала, при этом телеметрические токосъемные устройства выполнены в виде двух блоков, размещенных внутри каждой части вала соответственно.
Суть изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид заявленного устройства.
Система ориентации солнечной батареи состоит из корпуса 1, крышек 2, выходного вала, состоящего из двух частей 3 и 4, на которых закреплены фланцы 5 и 6 для стыковки с СБ. В центре устройства установлен привод 7, который посредством зубчатых передач 8, 9 связан с обеими частями выходного вала. Две части выходного вала 3, 4 жестко связаны между собой этими же безлюфтовыми передачами 8, 9 с обратными передаточными отношениями. Безлюфтовые передачи при помощи люфтовыбирающих колес 20, 21 исключают люфт на кручение выходного вала в пределах рабочих нагрузок. Для исключения радиального люфта в подшипниках 10, 11 опор каждой части выходного вала на вал установлены тарельчатые пружины 12, выбирающие люфты путем создания осевой нагрузки на данные подшипники. Так как рабочие изгибающие моменты, действующие на выходной вал устройства поворотного, небольшие (не более 1 кгс·м), то осевая нагрузка не уменьшает работоспособность подшипников 10, 11.
На каждой части выходного вала 3, 4 установлены силовые токосъемные устройства 13, 14, передающие электроэнергию с каждого крыла СБ. Каждое токосъемное устройство выполнено по принципу подшипника с гибкими токопроводящими кольцами вместо шариков. Токосъемное устройство катящегося типа выбрано из условия обеспечения минимального трения, а значит, максимального ресурса устройства. Ресурс токосъемного устройства такой конструкции практически не ограничен. Внутри каждой части выходного вала установлены телеметрические токосъемные устройства 15, 16. Платы привода 17, 18 являются опорами вала устройства. Вал 19 привода 7 связан с обеими частями выходного вала 3, 4.
Устройство работает следующим образом.
При подаче сигнала на привод 7 его вал 19 начинает вращаться и передает вращение синхронно на обе части выходного вала 3, 4.
Люфтовыбирающие колеса 20, 21 обеспечивают жесткую в пределах рабочих крутящих моментов связь двух частей выходного вала 3, 4 между собой и с приводом 7, т.е. обе части выходного вала 3, 4 на кручение работают как цельный вал.
Силовые токосъемные устройства 13, 14 передают электроэнергию от вращающихся панелей СБ на корпус 1 устройства.
Телеметрические токосъемные устройства 15, 16 передают телеметрическую информацию и управляющие сигналы с вращающихся панелей СБ на неподвижный корпус 1 устройства.
Тарельчатые пружины 12 выбирают люфты в подшипниках 10, 11 выходного вала, кроме того, они компенсируют температурные деформации корпуса 1 устройства.
Изгибающие нагрузки, приходящиеся на выходной вал от СБ, воспринимают части выходного вала 3, 4, платы привода 17, 18 и цилиндрический корпус 1. За счет уменьшения длины частей выходного вала и передачи изгибающих нагрузок на корпус устройства существенно большего диаметра суммарная жесткость устройства существенно больше чем у прототипа.
Выходной вал, воспринимающий нагрузки, приходящие от СБ, имеет меньшую массу, чем у прототипа, т.к. не имеет ограничений на диаметр со стороны токосъемных устройств и поэтому выполнен оптимальным по массово-жесткостным характеристикам. Уменьшены массовые затраты и на осевые габариты системы поворота батарей солнечных за счет размещения телеметрических токосъемных устройств 15, 16 внутри частей выходного вала 3, 4.
Снижение массы достигается и за счет использования в качестве одной из опор выходного вала плат привода, расположенных в центре конструкции.
Таким образом, применение в СПСБ разрезного вала позволило уменьшить массу и габариты устройства, увеличить его ресурс, увеличить жесткость СПСБ.
В настоящее время на предприятии выпущена конструкторская документация на СПСБ заявленной конструкции и проведены ее испытания. Испытания показали существенное уменьшение массы системы, увеличение ресурса работы и повышение жесткостных характеристик системы.