УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ГИБКИ
IMPROVED AUXILIARY BENDING DEVICE

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Область изобретения - это область космических телескопов с мембранным зеркалом.
1
1
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ - Заявка Франции на патент 0903440 описывает усовершенствованную многоцелевую пресс-форму, позволяющую изготавливать вспомогательное устройство гибки, полностью адаптированное к мембранному зеркалу и к его контрольной мембране ( - Примеч. переводчика: здесь и далее термин «membrane of control», означающий«мембрана для регулировки и контроля» записывается для краткости как «контрольная мембрана»), это вспомогательное устройство гибки описывается во французском патенте FR-A 2744244 от 01/08/1997.
2
2
е
ОТВЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ НА ПОСТАВЛЕННЫЕ ВОПРОСЫ - Накрутка ( - Примеч. переводчика: здесь и далее термин «rolling up», означающий «закатывание», «свртывание в рулон», записывается для краткости как «накрутка») на самого себя устройства гибки, несущего мембранное зеркало и его контрольную мембрану, схематично описывается во французском патенте №2744244, но остается неясность в отношении точных методов этой накрутки, которая может выполняться двумя способами: или путем единственной накрутки на цилиндр, или путем накрутки на два параллельных цилиндра. До описания многоцелевой пресс-формы в заявке FR 0903440, управление вспомогательным устройством гибки могло показаться трудным и ненадежным, особенно его накрутка.
В этом описании вспомогательное устройство гибки представлено в форме осадка, отложения на поверхности с жестко заданной формой, на которой были предварительно размещены или осаждены мембранное зеркало и контрольная мембрана, и, следовательно, оно находится непосредственно в контакте с этой контрольной мембраной, или с этим мембранным зеркалом, если оно единственное.
В соответствии с известным уровнем техники, текстильный слой вспомогательного устройства гибки может иметь прямоугольную структуру, например, чтобы обеспечить распределение направления нагрузок при выводе на орбиту. Проблема накрутки вспомогательного устройства гибки в этой ситуации решается настоящим изобретением, которое описывает накрутку вспомогательного устройства гибки 1, поддерживающего мембранное зеркало 2 и такую же контрольную мембрану 3, вокруг одной или двух оправок-бобин 4, представленных в форме одного или двух линейных цилиндров, длина которых, по крайней мере, равна диаметру вспомогательного устройства гибки 1, или его длине в направлении вывода на орбиту, если его текстильный слой 1а является прямоугольным, и их диаметр соответствует высоте полного размаха волнистостей вспомогательного устройства гибки, и пространственным, габаритным ограничениям колпака ракеты-носителя (фиг.1 и 2).
Эти бобины 4 представляют собой текстильные тубы под давлением, заканчивающиеся двумя текстильными полусферами, обеспечивающими большую легкость и большую прочность. По изобретению, эта или эти бобины 4 соединены с двумя параллельными прямолинейными краями 1 с текстильного слоя вспомогательного устройства гибки, и при этом сворачивание указанного вспомогательного устройства гибки происходит перпендикулярно радиусу этого устройства. Во время накрутки вспомогательного устройства гибки на самого себя и, следовательно, на мембранное зеркало 2 возникает проблема возможного повреждения этого мембранного зеркала. Эта трудность упоминается во французской заявке 0903440.
Эта проблема решается, по изобретению, путем выполнения поверхностного слоя 1d вспомогательного устройства гибки из материала, не способного повредить материал, составляющий мембранное зеркало, и путем придания части этого поверхностного слоя 1d негативного профиля зеркала 2, что обеспечит его подгонку к волнистостям зеркала, то есть практически к волнистостям поверхностного слоя многоцелевой пресс-формы, учитывая соответствие их относительного положения во время накрутки вспомогательного устройства гибки вокруг бобины и для каждого витка накрутки. На радиусе накрутки вспомогательного устройства гибки 1 профиль 1d многоцелевой пресс-формы начнется на расстоянии от края вспомогательного устройства гибки, соответствующем одному обороту бобины 4, так как именно от начала второго оборота, зеркало 2, находящееся на нижней стороне вспомогательного устройства гибки 1, будет в контакте с верхней поверхностью 1d этого вспомогательного устройства гибки (фиг.3 и 4).
Известный уровень техники только поверхностно рассматривал проблему транспортировки вспомогательного устройства гибки, несущего зеркало и контрольную мембрану.
Настоящее изобретение описывает накрутку и средства транспортировки вспомогательного устройства гибки, изготовленного формованием на многоцелевой пресс-форме по французской заявке 0903440, при этом средством транспортировки является бобина или бобины, обеспечивающие накрутку.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Первая цель изобретения заключается в том, чтобы облегчить накрутку вспомогательного устройства гибки само на себя и избежать повреждения мембранного зеркала в ходе этой накрутки и вывода на орбиту.
Вторая цель изобретения заключается в том, чтобы способствовать размещению вспомогательного устройства гибки 1 в процессе его намотки на одну или две бобины 4.
Третья цель изобретения заключается в том, чтобы улучшить плоскостность вспомогательного устройства гибки 1 после его развертывания в космическом пространстве с удержанием при этом бобин 4 на расстоянии друг от друга.
Дополнительной целью изобретения является его продвижение (на рынок), поэтому, чтобы сделать многоцелевую пресс-форму доходной, изготовление которой является долгим, тонким и, следовательно, дорогостоящим (процессом), используются оттиски или отпечатки с оттисков, которые будут использоваться так же, как указанная многоцелевая пресс-форма, или непосредственно использоваться, как вспомогательное устройство гибки и накручиваться на прямые цилиндры по настоящему изобретению, при этом во время фаз разработки не требуется использование безупречной многоцелевой пресс-формы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Главные цели изобретения достигаются путем использования одной или двух жестких прямолинейных цилиндрических бобин 4, удерживающих на себе вспомогательное устройство гибки 1 и вовлекающих это вспомогательное устройство в механизм накрутки, при этом заворачивающих на саму себя или на самих себя указанное вспомогательное устройство гибки, от его краев к его центру.
К тому же, цель изобретения достигается путем максимального редуцирования этого вспомогательного устройства гибки, путем использования легких и мягких материалов, которые должны быть осаждены на контрольную мембрану, или на зеркало, если оно одно на многоцелевой пресс-форме, прежде чем будет осажден верхний текстильный слой.
Бобина накрутки будет соприкасаться с текстильным слоем 1а вспомогательного устройства гибки 1 по всей длине первого витка накрутки (фиг.3 и 4).
Чтобы избежать скачка толщины, начиная с первого витка, между вспомогательным устройством гибки, свернутым по окружности, и оставшейся частью прямоугольной поверхности текстильного слоя 1а, существует компенсационный слой 1b, обеспечивающий непрерывность толщины кругового вспомогательного устройства гибки под прямоугольным текстильным слоем.
По изобретению этот слой является пленочной оболочкой 1b из достаточно прочного вспененного материала, на которую будет наложен текстильный слой 1а, расположенный снаружи от кольцеобразной поверхности вспомогательного устройства гибки 1.
Чтобы избежать скачка толщины в накрутке, начиная со второго витка, поверхность бобины 4 по контуру периферии покрывается дополнительным слоем - припуском по толщине 4а, который сводит толщину вспомогательного устройства гибки 1 до нуля в некоторой точке окружности бобины или бобин, например, на первой четверти витка, образуя эллиптический касательный переход (фиг.3 и 4).
Таким образом, накрутка второго витка начнется на поверхности, не имеющей скачка толщины, то же самое и для следующих витков.
Закрепление вспомогательного устройства гибки на бобине на конце радиуса накрутки является достаточным действием, чтобы запустить накрутку вспомогательного устройства гибки вокруг бобины.
Если текстильный слой 1а вспомогательного устройства гибки является прямоугольным, бобина 4 соединяется, по изобретению, с текстильным слоем по линии на всю свою длину со стороной 1с этого вспомогательного устройства, или с обеими сторонами 1с, если имеется две бобины.
По изобретению, линейные цилиндрические бобины 4 пропитываются смолой, полимеризующейся, например, под действием газа или ультрафиолетового излучения, из известного уровня техники.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 - Вспомогательное устройство гибки.
1а - Текстильный слой вспомогательного устройства гибки 1.
1b - Легкий слой наполнителя для обеспечения непрерывности толщины под прямоугольным текстильным слоем 1а, снаружи от свернутой по окружности части вспомогательного устройства гибки.
1с - Прямолинейный край текстильного слоя 1а вспомогательного устройства гибки 1.
1d - Самый верхний слой вспомогательного устройства гибки, имеющий волнистости многоцелевой пресс-формы.
1е - Центральное отверстие вспомогательного устройства гибки, зеркала и контрольной мембраны.
1f - Схематично изображенные волнистости вспомогательного устройства гибки.
2 - Мембранное зеркало.
3 - Контрольная мембрана.
4 - Бобина.
4а - Выравнивающий припуск бобины или бобин 4.
4b - Средство для циркуляции газа.
4с - Устройство скрепления замком бобины 4 и текстильного слоя 1а.
4d - Распорка, поддерживающая бобины 4 на расстоянии друг от друга.
5 - Многоцелевая пресс-форма.
6 - Плита, несущая многоцелевую пресс-форму.
7 - Головки, содействующие накрутке.
КРАТКИЕ ОБЪЯСНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ
F1 - Вид в плане вспомогательного устройства гибки 1, двух его бобин 4, верхнего нанесенного слоя 1d и текстильного прямоугольного слоя 1а.
F2 - Вид в разрезе вспомогательного устройства гибки 1, двух его бобин 4, верхнего нанесенного слоя 1d, слоя наполнения 1b и текстильного слоя 1а.
F3 - Вид в разрезе бобины 4 и ее выравнивающего припуска (по толщине) 4а, вспомогательного устройства гибки 1, слоя наполнителя 1b, многоцелевой пресс-формы 5, опорной плиты 6 и головки 7, содействующей накрутке, в начале накрутки.
F4 - Вид в разрезе бобины 4 и ее дополнительного слоя - припуска по толщине 4а, вспомогательного устройства гибки 1, внешнего слоя 1d, слоя наполнения 1b и головки 7, содействующей накрутке, в начале второго витка.
F5 - Запирающий механизм 4 с бобины 4 и текстильного слоя 1а.
F6 - Две бобины 4 в конце процесса накрутки и их сцепление распоркой 4d.
F7 - Единственная накрутка.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ, ОБРАБОТАННОЙ НА МНОГОЦЕЛЕВОЙ ПРЕСС-ФОРМЕ - Для возможности запуска в действие линейных ровных бобин, позволяющих накручивать вспомогательное устройство гибки, необходимо иметь возможность перемещать линейную структуру, обработанную на многоцелевой пресс-форме, в соответствии с известным уровнем техники.
С этой целью, по изобретению, обработанная структура выполняется подвижной на двух направляющих, параллельных радиусу накрутки линейных бобин, причем эти две направляющие могут использоваться для перемещения бобин накрутки.
По изобретению, линейная обрабатываемая структура по известному уровню техники, двигающаяся по своим двум параллельным направляющим, снабжена определенным количеством головок 7, содействующих накрутке, толкающих бобину, используя вращающиеся ведущие колеса, расположенные на конце рукоятки, чтобы помочь ее вращению.
ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ - Именно на уровне центрального отверстия мембранное зеркало, контрольная мембрана и вспомогательное устройство гибки будут согласованно соединяться с рамой телескопа.
С этой точки зрения, кромки их центральных отверстий будут сделаны более толстыми и более прочными в виде колец с толщиной большей, чем толщина мембран, порядка толщины вспомогательного устройства гибки для комплекта из зеркала и контрольной мембраны, и в размерах выполнены максимально точно, чтобы не вносить дефекты.
Эти кольца, в случае единственной накрутки, будут иметь эластичность, позволяющую им накручиваться вокруг единственной бобины.
В случае двух параллельных накруток эти кольца могут быть твердыми и иметь неустановленную толщину.
В таком виде они затем участвуют в процессе жесткого соединения мембранного зеркала, контрольной мембраны и вспомогательного устройства гибки с рамой телескопа.
ЕДИНСТВЕННАЯ НАКРУТКА - На фиг. 7 показана единственная накрутка вокруг единственной бобины, опорные площадки для мембранного зеркала и контрольной мембраны, имеющие общую толщину, равную толщине вспомогательного устройства гибки, и заданные механические параметры, позволяющие составить из них единое целое в этой накрутке.
Согласованное крепление мембранного зеркала и контрольной мембраны к раме телескопа будет выполняться после разворачивания вспомогательного устройства гибки в космическом пространстве.
ДВЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ НАКРУТКИ - Когда обе бобины накручивают параллельно одна к другой на поверхности вспомогательного устройства гибки, их одинаковые диаметры должны соответствовать, по порядку, диаметру усиленных центральных колец так, чтобы к концу обеих накруток эти бобины, покрытые практически каждая половиной вспомогательного устройства гибки, не соприкасались бы друг с другом.
РЕЛЬЕФ БОБИН - Чтобы сделать поверхность, на которой вспомогательное устройство гибки будет сворачиваться, исключительно однородной от начала первого витка до конца последнего, поверхность бобин надо будет покрыть, по изобретению, припуском 4а, толщина которого уменьшается, начиная от толщины вспомогательного устройства гибки до нуля, в конце первого витка или раньше.
На фиг. 3 и 4 показан припуск по толщине 4а бобины и его уменьшение, устраняющее любую прерывистость толщины во время перехода на второй виток накрутки.
Припуск по толщине 4а представлен в виде четверти эллипса, центрированного с бобиной 4.
СОГЛАСОВАННОЕ КРЕПЛЕНИЕ БОБИН - Чтобы обеспечить размещение бобин, в том случае, когда их две, они должны будут согласованно скрепляться своими концами при помощи структур 4d типа распорки, из надувного или жесткого текстильного элемента, из известного уровня техники, и так, чтобы центральный уровень соединялся бы с конструкцией телескопа.
АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ОБОЛОЧКИ БОБИН - Для обеспечения наилучших условий передачи усилий вращения текстильных бобин, в соответствии с изобретением, они (бобины) будут иметь, начиная со своих концов, винтообразно накрученные нити.
Для обеспечения неизменности геометрических размеров в направлении длины нити не будут переплетаться в направлении длины, и для обеспечения неизменности геометрических размеров по окружности не будет переплетения нитей, накрученных вокруг бобин.
ПРИСОЕДИНЕНИЕ ТЕКСТИЛЬНОГО СЛОЯ 1а К БОБИНЕ 4 - По изобретению, текстильный слой 1а вставляют в подходящую полость 4с с добавочной толщиной 4а (фиг.5).
В первом варианте изобретения, соединение выполняется склеиванием.
Во втором варианте изобретения, соединение выполняется плоским устройством сцепления, состоящим из ряда свободных мест сцепления по известному уровню техники, в которые проникает ряд плоских крючков, которые запирают относительное перемещение бобины 4 и текстильного слоя 1а (фиг.3 и 5).
ГАЗ, НАПОЛНЯЮЩИЙ БОБИНЫ - В ходе использования бобин, им потребуется иметь различную массу.
Действительно, в ходе накрутки вспомогательного устройства гибки желательно, чтобы бобины крепко свертывались на вспомогательном устройстве гибки, но для транспортировки этого накрученного вспомогательного устройства гибки и его бобин, желательно, чтобы комплекс был легким, причем механические свойства в обоих случаях обеспечиваются давлением внутреннего газа.
По изобретению, во время фазы накрутки инертный газ будет тяжелее, чем воздух, или его явная плотность окажется более высокой под действием его давления, и на фазе транспортировки газ наполнения будет легче, чем воздух, например гелий или водород, при этом его давление достаточно для механических требований этой транспортировки.
Циркуляция и замена газов будет обеспечиваться кранами известного уровня техники, при этом газ входит через один конец бобины и выходит через другой.
В этих условиях транспортировки комплекс сможет плавать в воздухе по закону Архимеда и перемещаться без усилий, независимо от его длины, на очень маленькие или очень большие расстояния.
Это позволит перемещение без большого затруднения зеркала со 100-метровым диаметром или гораздо большего, а также его установку в приспособленный наконечник ракеты-носителя.
Можно даже рассматривать транспортировку воздушным квазиавтономным путем.
РЕЛЬЕФНАЯ СТРУКТУРА ВЕРХНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ГИБКИ - С самого начала второго витка накрутки мембранное зеркало, находящееся на нижней поверхности вспомогательного устройства гибки, будет соприкасаться с его верхней поверхностью из устойчивого текстиля, на которую оно будет накручиваться.
Чтобы избежать повреждения зеркала этой верхней текстильной поверхностью вспомогательного устройства гибки, с начала второго витка, эта верхняя поверхность будет состоять, по изобретению, из слоя 1d мягкого и гибкого материала, имеющего отрицательные волнистости, отражающие волнистости мембранного зеркала, перед которым она будет устанавливаться во время накрутки (фиг.4), таким образом, чтобы эти волнистости взаимно проникали друг в друга, как зубчатое зацепление.
На соответствующей длине при первом витке накрутки верхняя поверхность вспомогательного устройства будет иметь профиль одинаковый с профилем поверхности бобины, возможно ровный, или с рельефом, предназначенным для улучшения соединения вспомогательного устройства гибки и бобины.
Эта верхняя поверхность вспомогательного устройства гибки, находящаяся над текстильным слоем, механически устойчивая к воздействиям и является неотъемлемой основной частью этого вспомогательного устройства гибки, не потребует большой точности, а всего лишь достаточного примыкания к этому основному текстильному слою.
Она сможет, по изобретению, состоять из ранее существующей пленки 1d, установленной на вспомогательное устройство гибки 1, после закрепления указанного вспомогательного устройства гибки на многоцелевой пресс-форме.
Эта пленка 1d, по изобретению, будет изготавливаться путем оттиска волнистостей многоцелевой пресс-формы с помощью ранее существующей ровной пленки, текстильной или нет, покрытой веществом, пригодным принять этот оттиск.
После того как оттиск сделан, пленка, несущая оттиск, будет снята с многоцелевой пресс-формы при помощи накрутки вокруг приспособленной бобины и используемая копия оттиска 1d будет изготовлена, на текстильной пленке или нет, которая будет осаждена на обратную сторону вспомогательного устройства гибки при помощи той же самой приспособленной бобины, или по-другому, после выполнения этого вспомогательного устройства гибки, при этом соблюдая смещение по радиусу накрутки, равное длине окружности бобины.
В случае двух бобин, эта пленка 1d, несущая оттиск, будет делиться на две части, и каждая часть будет устанавливаться только на те части вспомогательного устройства гибки, которые будут покрытыми, начиная со вторых витков накрутки бобин (фиг.1).
На фиг.4 показана фаза, предшествующая началу второго витка; схематично видны волнистости, представленные в виде схемы 1f вспомогательного устройства гибки, несущего мембранное зеркало и контрольную мембрану и верхнюю пленку 1d, несущую копию оттиска многоцелевой пресс-формы, которые будут взаимно проникать друг в друга в ходе накрутки второго витка.
Таким образом, профиль верхней поверхности вспомогательного устройства гибки будет точно соответствовать обратному отражению профиля поверхности зеркала, когда оно будет находиться на верхней поверхности указанного вспомогательного устройства гибки в начале второго витка накрутки, на каждой получасти указанного вспомогательного устройства гибки (фиг.3 и 4).
Согласно первому варианту выполнения изобретения, обе части поверхности текстильного слоя 1а, соответствующие первому витку накрутки каждой из бобин, будут ровными, так как эти части будут соприкасаться не с зеркалом, а с бобинами накрутки вспомогательного устройства гибки.
Согласно второму варианту выполнения изобретения, поверхности бобин будут иметь рельефы в соответствии с их окружностями, и верхняя поверхность текстильного слоя 1а будет иметь обратные рельефы, которые проникнут в рельефы бобин, или наоборот, и усилят соединение этого вспомогательного устройства гибки с бобинами, в направлении динамических усилий вывода на орбиту.
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ГИБКИ, ОБРАЗОВАННОЕ С ПОМОЩЬЮ ОТТИСКА ИЛИ КОПИИ С ОТТИСКА МНОГОЦЕЛЕВОЙ ПРЕСС-ФОРМЫ - Поскольку многоцелевая пресс-форма является предметом трудного и дорогостоящего изготовления, с нее делается оттиск или копия с оттиска на ткани типа той, что покрывает мембранное зеркало и контрольную мембрану из заявки FR 0903440.
Эта сборка, состоящая из ткани и рельефа многоцелевой пресс-формы, изготовленная, как рассматривалось выше, для слоя 1d вспомогательного устройства гибки, после осаждения на плоскую поверхность, может рассматриваться как вспомогательное устройство гибки, способное принимать мембранное зеркало и контрольную мембрану.
Как рассматривалось ранее для мембранного зеркала, чтобы избежать повреждения контрольной мембраны при соприкосновении с обратной стороной устройства гибки, выполненной из устойчивого текстиля, волнистости контрольной мембраны покрываются легким и гибким наполнителем, принимающим оттиск волнистостей этой контрольной мембраны, при этом оттиск покрыт или не покрыт текстильной пленкой.
Таким образом, во время накрутки вспомогательного устройства гибки вокруг прямолинейных цилиндрических бобин, рассмотренных выше, контрольная мембрана будет защищена от опасного соприкосновения с обратной стороной устройства гибки, выполненной из устойчивого текстиля.
Это условие представляет неудобство в том, что нужно удалять вспомогательное устройство гибки после его раскрутки и нужно отделять защитный слой контрольной мембраны для того, чтобы эта контрольная мембрана смогла принять свою первоначальную форму. Это неудобство может быть вторичным на фазе разработки.
Указанный защитный слой имеет, по изобретению, множество электродов и интегральных схем, участвующих в электромагнитном управлении контрольной мембраной.
КВАДРАТНОЕ ИЛИ ПРЯМОУГОЛЬНОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ГИБКИ - Некруговая форма текстильного слоя вспомогательного устройства гибки упоминается в известном уровне техники, в частности, прямоугольная или квадратная форма, текстильная часть которой имеет анизотропию, придающую ей максимальную устойчивость в направлении ускорения вывода на орбиту.
Независимо от этой предыдущей формы, текстильная поверхность вспомогательного устройства гибки будет, по изобретению, прямоугольной в направлении накрутки бобин.
Это позволит, после раскрутки бобин в космическом пространстве, обеспечить возврат к плоскостности вспомогательного устройства гибки и освобождение мембранного зеркала и контрольной мембраны, улучшить устойчивость этой плоской формы вспомогательного устройства гибки с помощью бобин.
ИНДИФФЕРЕНТНОСТЬ ПРОЧНОСТИ БОБИН
Не таким важным является кругообразность прямолинейной цилиндрической бобины, как наружная округлая поверхность этой бобины, поскольку именно поверхность бобины будет соприкасаться со вспомогательным устройством гибки, при этом возможная неплоскостность этой бобины не имеет определяющего влияния на накрутку.
ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ БОБИН - Текстиль, составляющий стенки бобин, пропитывается смолой, полимеризующейся под воздействием газа или ультрафиолетового излучения.