УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к космическим аппаратам (КА), имеющим в своем составе различные разворачивающие конструкции, например, солнечные батареи, антенны и т.п.
Известно устройство, обеспечивающее разворачивание конструкций, в частности, развертывающийся каркас рефлектора [RU 2480386, С2, B64G 1/22, 27.04.2013], содержащий формообразующие стержневые элементы, каждый из которых выполнен из двух частей, соединенных шарниром стержневого элемента и взаимно подпружиненных, шарнирные узлы, соединяющие концы формообразующих стержневых элементов с образованием каркасов двух противолежащих поверхностей, и диагональные стержневые элементы, концы которых шарнирно присоединены к шарнирным узлам каркасов противолежащих поверхностей, при этом, указанные шарниры стержневых элементов выполнены с возможностью обеспечения при развернутом каркасе расположения двух частей формообразующих стержневых элементов под заданным углом между их осями, меньшим развернутого и определяемым кривизной рефлектора и длиной формообразующего стержневого элемента.
Особенностью этого технического решения является то, что шарнир стержневого элемента содержит корпус с осями, на которых установлены подпружиненные относительно корпуса части формообразующего стержневого элемента с возможностью поворота, а корпус снабжен двумя опорными поверхностями, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия при развернутом каркасе с соответствующей частью формообразующего стержневого элемента.
Кроме того, части формообразующего стержневого элемента выполнены полыми, каждая часть формообразующего стержневого элемента снабжена размещенными в ее полости пружиной сжатия, установленной с возможностью взаимодействия с этой частью одним своим концом, и гибкой тягой, прикрепленной одним концом к другому концу пружины, причем другой конец гибкой тяги прикреплен к корпусу в месте, обеспечивающем возможность возникновения плеча силы упругости пружины относительно оси, на которой эта часть формообразующего стержневого элемента установлена.
Недостатком этого технического решения является его относительно высокая сложность.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство, представляющее собой разворачивающую ось, на которой закреплены элементы разворачивающейся конструкции, соединенные упругим элементом в виде винтовой пружины, размещенной на разворачивающей оси [Основы проектирования информационно-управляющих и механических систем космического аппарата: Учеб. / А.В. Романов, Н.А. Тостоедов. - СПб.: ФГУП КБ «Арсенал» им. М.В. Фрунзе, БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, СПб. Отд. Российской акад. Космонавтики им. К.Э. Циолковского, ОАО «Информационные спутниковые системы» им акад. М.Ф. Решетнева, АНО ЛА «Профессионал», 2015. - 82, 84 с].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность и относительно большие массо-габаритные характеристики.
Задачей изобретения является создание устройства трансформирования, отличающееся сниженной массой и упрощенной конструкцией.
Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства и снижении его массы.
Этот результат достигается тем, что в устройстве, содержащем несущую трубку, выполненную из упруго-гибкого конструкционного углепластика с возможностью жесткого крепления к ее концам элементов конструкции космического аппарата, предназначенных для разворачивания, при этом, в несущей трубке выполнен круглый вырез в стенке ее средней части, согласно полезной модели, диаметр круглого выреза в стенке несущей трубки составляет четверть ее внешнего диаметра, а внутри несущей трубки параллельно ее продольной оси размещена связка тонких стержней из упруго-гибкого углеродного материала и две заправочные трубки, размещенные по разные стороны от круглого выреза с возможностью перемещения внутри несущей трубки, причем, одни концы тонких стержней связки жестко закреплены внутри одной заправочной трубки, а другие концы тонких стержней связки свободно размещены внутри другой заправочной трубки.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что несущая и заправочные трубки и упруго-гибкие углеродные стержни связки выполнены из конструкционного углепластика типа ВКУ.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что трубки имеют диаметр 5-15 мм и толщину стенок 1-2 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что тонкие стержни в связке выполнены круглыми с диаметром 0,1 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что для удержания концов несущей трубки в свернутом положении используют фиксатор концов несущей трубки, выполненный с возможностью расфиксации в момент разворачивания конструкции.
На чертеже представлено устройство трансформирования космического аппарата совместно с элементами конструкций космического аппарата, предназначенных для разворачивания:
на фиг. 1 - в исходном неразвернутом (стартовом) положении;
на фиг. 2 - в развернутом (орбитальном) положении.
Устройство трансформирования конструкций космического аппарата содержит несущую трубку 1, выполненную из упруго-гибкого конструкционного углепластика с возможностью жесткого крепления к ее концам элементов 2, 3 конструкции космического аппарата, предназначенных для разворачивания.
В несущей трубке 1 выполнен круглый вырез 4 в стенке ее средней части, диаметр которого составляет четверть ее внешнего диаметра. Рекомендуемые размеры выреза в четверть диаметра получены в результате эксперимента с различными материалами устройства и различными диаметрами вырезов. Среднестатистически такое соотношение размеров обеспечивает наилучшую гибкость несущей трубки при максимальной стойкости на разрушение в месте сгиба.
Внутри несущей трубки 1 размещены две заправочные трубки 5 и, 6, размещенные по разные стороны от круглого выреза 4 с возможностью перемещения внутри несущей трубки 1.
Кроме того, внутри несущей трубки 1 параллельно ее продольной оси размещена связка 7 тонких стержней из упруго-гибкого углеродного материала причем, одни концы связки 7 тонких стержней жестко закреплены внутри одной из заправочных трубок, а другие концы связки тонких стержней свободно размещены внутри другой заправочной трубки.
Несущая и заправочные трубки и упруго-гибкие углеродные стержни связки могут быть выполнены из конструкционного углепластика типа ВКУ, трубки могут иметь диаметр 5-15 мм и толщину стенок 1-2 мм, а тонкие стержни в связке могут быть выполнены круглыми с диаметром 0,1 мм.
Кроме того для удержания концов несущей трубки в свернутом положении используют фиксатор концов несущей трубки, выполненный с возможностью расфиксации в момент разворачивания конструкции.
Устройство трансформирования конструкции космического аппарата функционирует следующим образом.
Элементы 2, 3 разворачивающихся конструкций, соединенные несущей трубкой 1, допускают за счет выреза 4 в трубе их складывание относительно друг друга, т.е. перевод конструкции в исходное стартовое положение. Согнутая в этом положении связка 7 стержней стремится разогнуться под энергии сжатия каждого из них. Набранная из тонких упругих стержней связка 7 одновременно позволяет ей сгибаться на необходимый угол без разрушения создавать необходимое усилие разворота. Помещение концов связки 7 в заправочные трубки 5, 6 придают ей требуемую геометрическую фиксацию на разворачивающих элементах КА. Свободное крепление связки 7 упругих стержней в одной из заправочных трубок позволяет исключить при развороте ее дополнительную нагрузку из-за изменения расстояния между заправочными трубками. Перевод из стартового положения разворачивающих элементов в орбитальное происходит по команде на открытие фиксатора 8, приводящее в действие устройство трансформирования конструкций КА.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении надежности.