Устройство вывода тралов для сбора космического мусора малых размеров

Полезная модель относится к космической технике, а именно к устройствам для сбора космического мусора и дальнейшего его уничтожения в слоях земной атмосферы.
Известно устройство для увода с орбиты отработанных крупногабаритных космических объектов /Патент РФ №146299/, установленное на крупногабаритном объекте и снабженное выполненным в виде пусковой трубы одним или несколькими пусковыми контейнерами, в зависимости от особенностей объекта, в которых размещены оболочка, расположенная в раскрывающемся стакане, узел крепления оболочки к стакану и узел крепления стакана на объекте, при этом между задней стенкой контейнера и стаканом размещена пружина, прижимающая стакан к крышке контейнера, снабженной электромагнитным замком, подключенным к источнику тока, который размещен на объекте вместе с командным устройством, связанным с выключателем электромагнитного замка. Недостатками данного устройства является: создание импульса при его срабатывании, приводящее к изменению траектории движения, а так же возможность размещения системы лишь на крупногабаритных космических объектах.
Техническая проблема, решаемая данной полезной моделью, состоит в создании устройства, позволяющего сохранять траекторию движения во время срабатывания системы выброса тралов для захвата мусора и дальнейшего уничтожения космического мусора малых размеров.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство вывода тралов для сбора космического мусора, включающее пусковую трубу с закрепленным в ней тралом, установленную в спутнике, дополнительно содержит вторую трубу с закрепленным в ней тралом, соосно установленную с первой, в каждой из которых расположен поршень со штоком, имеющий на конце выступ с отверстием, и направленные друг навстречу другу, при этом наружный конец труб закрыт перфорированной калькой, каждый шток проходит через втулку, фланец которой прикреплен к боковой пластине между наружной поверхностью поршня и боковой пластиной, с установленной на ней пружиной, центральное отверстие соответствующей боковой пластины, и дополнительно выступ одного из штоков проходит через центральное отверстие центральной пластины, закрепленной между двумя боковыми, до упора шляпки винта в торце штока с выступом, крепящего трос штока, в направляющую соленоида, закрепленную на центральной пластине таким образом, что ее отверстие соосно и симметрично расположено между отверстиями выступов концов штоков, с возможностью прохождения через них до упора сердечников соленоидов, установленных на центральной пластине симметрично относительно штоков, а вторые концы тросов штоков закреплены на соответствующих боковых пластинах.
Полезная модель представлена на следующих чертежах: фиг. 1 - общий вид устройства, фиг. 2 - втулка, фиг. 3 - направляющая соленоидов, фиг. 4 - шток, фиг. 5 - крепление троса штока, фиг. 6 - соединение штоков с соленоидами.
Устройство установлено на наноспутник CubeSat 3U и расположено симметрично, включая две полые трубы 2, соосно расположенные друг напротив друга. Наружные отверстия труб полностью закрыты перфорированной калькой 12, а в отверстия труб, лежащих друг напротив друга, установлены поршни 11 со штоками 7. Свободный конец каждого штока заканчивается вертикальным выступом, являющимся продолжением штока с краю. В выступе расположено отверстие, ось которого перпендикулярна выступу, таким образом, что отверстия в выступах штоков находятся друг напротив друга. Вся конструкция установлена в корпусе 1 спутника, внутренняя часть которого разделена на 4 секции посредством двух одинаковых боковых пластин 6 и одной центральной пластины 8, расположенной между боковыми пластинами. Все пластины выполнены квадратной формы одного размера, с отверстием в центре для свободного прохождения через них штоков. Пластины крепятся к корпусу спутника при помощи расположенных перпендикулярно поверхности пластин полочек, отверстия в которых соответствуют отверстиям в корпусе спутника. На боковых пластинах две полочки, расположенные на противоположных сторонах, а на центральной пластине - 4 полочки, по одной на каждой стороне. Между наружной поверхностью поршня и поверхностью боковой пластины расположена пружина 4, упирающаяся в наружную поверхность поршня и во фланец втулки 5, который прикреплен к боковой пластине. Высота втулки соответствует высоте пружины в сжатом состоянии. Каждый шток поршня проходит через соответствующую втулку, затем через центральное отверстие соответствующей боковой пластины, а один из штоков дополнительно выступом проходит через центральную пластину до упора головки винта, крепящего к штоку трос 14, в направляющую соленоидов 10. На центральной пластине установлены два соленоида 9 таким образом, чтобы сердечник каждого соленоида мог войти в отверстие выступа соответствующего штока и в отверстие направляющей соленоидов 10, до упора со вторым сердечником. Соленоиды связаны с микросхемами, через которые на них подаются команды. Внутри труб расположены тралы 3, которые прикреплены к корпусу спутника через крепления для тралов 13. Трос 14 штока одним концом крепится винтом в центральное резьбовое отверстие торца штока с выступом, а другим концом - к соответствующей боковой пластине. Длина троса достаточна для хода поршня с возможностью прорыва перфорированной кальки и выталкивания трапа наружу. Втулки и центральные отверстия боковых пластин, а так же центральное отверстие центральной пластины позволяют штокам свободно передвигаться через них вдоль центральной оси. Полые трубы установлены в корпусе спутника и прикрыты перфорированной калькой, т.е. наружные поверхности кальки и спутника находятся в космосе.
Устройство работает следующим образом.
При обнаружении космического мусора спутник выводится в космос. Подается команда на микросхемы, связанные с соленоидами 9, и соленоиды срабатывают на размыкание, т.е. каждый из сердечников выходит из отверстия направляющей соленоида 10 и отверстия выступа, высвобождая штоки 7. Пружина 4 толкает поршень 11, который, в свою очередь, выталкивает трал 3 через отверстие с рвущейся перфорированной калькой 12. Каждый шток поршня снабжен тросом 14, не дающим ему покинуть пределы труб 2 спутника. Вторые концы тросов закреплены на соответствующих боковых пластинах 6. Тросы прикреплены к боковым пластинам и к штокам при помощи винтов. У штока имеется центральное отверстие с резьбой рядом с выступом. Трал расправляется и собирает мусор по траектории движения спутника. После этого, спутник снижает высоту, вследствие чего мусор и трал попадают в атмосферу Земли, где уже сгорают вместе со спутником.
Не смотря на то, что данный механизм изначально задумывался для вывода тралов, его можно успешно применять для вывода другой полезной нагрузки, например, космических парусов, фемтоспутников, определенной конструкции антенн связи и др.
Свободное пространство, оставшееся после размещения механизма вывода тралов, может быть использовано под штатные системы космического аппарата (бортовой компьютер, системы навигации, маневровые двигатели и пр.). Для спуска каждой из пружин, приводящего к выталкиванию поршнем из трубы трала, использованы соленоиды. Применение двух соленоидов позволяет, в зависимости от программы работы спутника, производить как одновременный спуск, при необходимости гасить возникающий импульс, так и поочередный, если нет необходимости гасить импульс.
Технический результат использования полезной модели состоит в том, что спутник устойчиво двигается по траектории сбора мусора, так как импульсы, возникающие во время выброса тралов, гасятся ввиду того, что силы, обусловленные данной симметричной конструкцией, направлены в разные стороны.