Раскладная конструкция для систем сверхмалого космического аппарата

Настоящая полезная модель относится к области космической техники, в частности, к раскрывающимся элементам конструкции антенн, солнечных батарей (БС) и прочих устройств работающих на периферии сверхмалого космического аппарата (СМКА).
Существенная сложность, при проектировании выносных элементов конструкции спутников сверхмалого размера, часто вызвана ограниченным пространством между транспортно-пусковым контейнером, предназначенным для запуска СМКА и корпусом аппарата. Размещение шарнирных соединений, раскладных элементов СМКА, в таких случаях, затруднено или не представляется возможным.
Известны способы раскрытия элементов конструкции спутника на основе шарнирных соединений, состоящих из десятка деталей, для изготовления которых применяется немало разнообразных технологических операций. Такие системы имеют ряд недостатков: электрическое соединение между подвижными панелями выполнено при помощи отдельно припаянных проводов, шарниры имеют сравнительно большую массу и отнимают значительный объем СМКА.
В качестве примера можно рассмотреть устройство развертывания трансформируемых механических систем космического аппарата (см. патент RU 2636207).
К недостаткам механизма можно отнести следующее:
1. Массогабаритные характеристики механизма слишком велики для применения его на спутниках сверхмалого размера;
2. Неосуществимость совмещения функции шарнирного соединения и электрического проводника в одном механизме.
Известно устройство развертывания и свертывания гибкой конструкции КА, которое содержит упруго трансформируемые ленты («рулетки»), согнутые U-образно и закрепленные на гибкой пленке или полотне, (см. патент RU 2641398).
К недостаткам устройства можно отнести следующее:
1. Неконтролируемая кинематика, что обусловлено применением в качестве гибких связей гибких лент U-образного сечения;
2. Ненадежность заявленного устройства, что обусловлено применением большого количество разнообразных деталей технологически сложных в производстве;
3. Массогабаритные характеристики, устройство не предназначено для размещения на корпусе спутника сверх малого размера, в частности класса CUBESAT.
Задачей, на решение которой направленно данное техническое решение, является создание конструкции, при использовании которой достигается следующий технический результат:
1. Увеличение жесткости конструкции в раскрытом положении без использования дополнительных узлов;
2. Повышение надежности, за счет минимизации комплектующих, обеспечения динамической гибкости электрических соединений и использования типовых технологических процессов при производстве деталей.
3. Уменьшение массогабаритных характеристик.
Поставленная задача решается за счет применения многослойной гибко-жесткой печатной платы, совмещающей в себе функции шарнирного соединения и электрического проводника между жесткими частями раскладных элементов. Один или несколько слоев такой многослойной платы изготовлен из полиамида, который обеспечивает динамическую гибкость соединений. В качестве привода может быть использована пружина кручения, размещенная в месте изгиба и концами жестко закрепленная в печатной плате. Фиксация в крайнем положении, подвижной части раскладного элемента, достигается конфигурацией пружины. Количество деталей, такой конструкции, сводится к минимуму и возможность применение типовых технологических операций, по производству печатных плат, в совокупности гарантирует повышение надежности системы и уменьшения массогабаритных характеристик.
Описание полезной модели поясняется рисунками 1-3.
На рисунке 1 изображена гибко жесткая печатная плата сложенная «гармошкой» в сложенном состоянии.
На рисунках 2, 3 изображен фрагмент многослойной гибко жесткой печатной платы в разрезе.
На рисунках:
1. Многослойная гибко-жесткая печатная плата;
2. Пружина кручения;
3. Гибкая часть печатной платы;
4. Жесткая часть печатной платы.
Устройство работает следующим образом.
Размещенная в месте изгиба пружина кручения 2, за счет сил упругой деформации, переводит жесткие части 4 многослойной гибко-жесткой печатной платы 1 с размещенными на них, например солнечными батареями, из сложенного положения в развернутое, при этом угол между жесткими частями 4 обусловлен конфигурацией пружины 2, а шарнирное соединение обеспечивается гибкой частью 3 многослойной гибко-жесткой печатной платы 1.