СВЕТОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
SPACECRAFT LIGHT PROTECTION DEVICE

Изобретение относится к космической технике и используется для защиты оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов от воздействия внешних тепловых и световых факторов.
Известно светозащитное устройство (СЗУ) космического аппарата (КА) по патенту RU №2128134 С1, содержащее раму, крышку, механизм раскрытия крышки, электропривод (ЭП), выполненный из двух автономных секций, на общем выходном валу которых закреплен кулачок, взаимодействующий с командными контактными датчиками положения крышки.
Недостатком данного СЗУ является низкая надежность, обусловленная тем, что при заклинивании общего выходного вала и отсутствии в конструкции механизма аварийного открытия крышки происходит отказ СЗУ. Кроме того, командные контактные датчики, установленные вне ЭП, содержат пару трения скольжения, что при большом количестве циклов «Открытия-Закрытия» крышки (n≥1×105) значительно снижает надежность СЗУ.
Известно также СЗУ КА 17Ф12 1310-0, разработанное ЦСКБ, г.Куйбышев, 1981 г. (см. фиг.1-4), в состав которого входят:
- рама 1, жестко закрепленная на КА;
- крышка 2, состоящая из двух створок, связанных с узлами вращения, установленными на раме 1;
- два механизма фиксации 3, обеспечивающих прижатие створок крышки 2 к раме 1 через подпружиненный открывающийся щиток 4;
- неподвижный щиток 5, образующий совместно со щитком 4 и створками крышки 2 (после их открытия) бленду;
- электропривод 6 (ЭП) с установленным в нем датчиком угла поворота 7, обеспечивающим выдачу сигналов: в систему управления (СУ) - на отключение ЭП после поворота вала ЭП на заданный угол и в телеметрическую систему измерения (СИ) - о факте открытия (закрытия) створок крышки 2;
- шарнирно-рычажный механизм (ШРМ), обеспечивающий кинематическую связь створок крышки 2 с ЭП 6 и состоящий из центрального двуплечего рычага 8, связанного через механизм аварийного открытия створок (МАО) 9 с валом ЭП 6, двух тяг 10 с пружинными компенсаторами 11 и управляющих рычагов 12, взаимодействующих с упорами-ограничителями 13 их крайних положений;
- МАО 9, состоящий из вала 14, связанного одним концом с валом ЭП 6, а другим - с двуплечим рычагом 8 ШРМ, приводным элементом МАО является взведенная пружина кручения 15, которая одним концом связана с валом 14, а другим опирается на двуплечий рычаг 8 и при штатной работе СЗУ поворачивается совместно с ними, а при заклинивании вала ЭП 6 (вала 14) пирочека 16 при срабатывании разрушает связь двуплечего рычага 8 с валом 14, под действием освобожденной пружины 15 створки крышки 2 отводятся в положение «Открыто», контроль срабатывания МАО обеспечивает телеметрический датчик 17;
- два пружинных компенсатора 11, обеспечивающих компенсацию погрешностей, связанных с неточностями отработки ЭП 6 заданного значения угла поворота створок крышки 2 и с температурными деформациями элементов ШРМ, каждый из которых состоит из корпуса 18, пружин 19, 20 и соединительных элементов, один из которых 21 закреплен в корпусе 18 и снабжен шарниром для соединения с управляющим рычагом 12, а другой 22 одним концом связан с тягой 10, а вторым - с втулкой 23, перемещающейся в корпусе 18 и взаимодействующей с подпружиненными шайбами 24.
К недостаткам известного СЗУ следует отнести низкую надежность, обусловленную:
- сложностью ЭП из-за наличия в его конструкции датчика угла поворота;
- сложностью процесса подготовки КА к эксплуатации из-за невозможности настройки СЗУ без установки ЭП;
- возможностью отказа СЗУ из-за заклинивания шарнирных узлов ШРМ, так как в этом случае МАО не может произвести аварийное открытие створок крышки;
- наличием в пружинных компенсаторах пар трения скольжения, возможность заклинивания которых в СЗУ КА с большой длительностью активного существования (Т≥5 лет) и большим количеством циклов «Открытия- Закрытия» створок крышки (n≥1×105) весьма реальна;
- взаимодействием управляющих рычагов ШРМ с упорами-ограничителями, что не обеспечивает при больших размерах крышки (диаметр ≥ 2 м) необходимой точности позиционирования створок в крайних положениях из-за влияния на нее жесткостных характеристик конструкции.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности СЗУ КА.
Поставленная задача решается тем, что в СЗУ КА, содержащем раму, крышку, состоящую из двух створок, связанных с узлами вращения, два механизма фиксации, электропривод, датчик угла поворота, шарнирно-рычажный механизм с пружинными компенсаторами, механизм аварийного открытия створок и упоры-ограничители крайних положений створок крышки, датчик угла поворота выполнен в виде шарнирно установленного в экранированном корпусе, закрепленном на раме, ротора, вал которого одним концом состыкован с валом электропривода, а другим - с двуплечим рычагом шарнирно-рычажного механизма, при этом ротор содержит магниты и установлен с зазором по отношению к экранированному корпусу, содержащему герметичные контакты, взаимодействующие дистанционно с магнитами, пружина пружинного компенсатора расположена между двумя конусными наконечниками, при этом конусные поверхности одного из них взаимодействуют с одной стороны с корпусом компенсатора, а с другой - с соединительным элементом, конусные поверхности другого наконечника взаимодействуют с ответными конусами, выполненными в крепежных элементах, один из которых установлен в корпусе компенсатора, а другой - на соединительном элементе, кроме того, каждая створка крышки снабжена своим механизмом аварийного открытия, выполненным заодно с узлом вращения створки, валы механизмов аварийного открытия створок одним концом состыкованы с выходными валами шарнирно-рычажного механизма, а другим взаимодействуют с активными рычагами, которыми снабжены створки крышки для связи с узлами вращения, взаимодействующими, в свою очередь, с упорами-ограничителями, входящими в состав данных узлов вращения, а с упорами-ограничителями, входящими в состав других узлов вращения, взаимодействуют пассивные рычаги, которыми снабжены створки крышки для связи створок с этими узлами вращения.
Заявляемая конструкция поясняется чертежами:
- фиг.1, 2 - общий вид СЗУ КА;
- фиг.3 - датчик угла поворота;
- фиг.4 - пружинный компенсатор;
- фиг.5, 6 - механизм аварийного открытия створок крышки.
Светозащитное устройство космического аппарата содержит раму (основание) 1, установленную на бленде КА, крышку 2, состоящую из двух створок, связанных с узлами вращения 3 и 4, два механизма фиксации 5, обеспечивающие прижатие створок крышки 2 к раме 1 при транспортировании КА и выведении его на орбиту, электропривод (ЭП) 6, датчик угла поворота (ДУП) 7, обеспечивающий выдачу сигналов в СУ и СИ КА и выполненный в виде шарнирно установленного в экранированном корпусе 8, закрепленном на раме 1, ротор 9, вал 10 которого одним концом взаимодействует с валом 11 ЭП 6, а другим - с двуплечим рычагом 12 шарнирно-рычажного механизма (ШРМ), который обеспечивает кинематическую связь створок крышки 2 с ЭП 6, содержащим также тяги 13, пружинные компенсаторы 14, управляющие рычаги 15, выходные валы 16, восемь упоров-ограничителей 17, четыре из которых установлены на раме 1, а четыре входят в состав узлов вращения 3 и 4. Ротор 9 содержит магниты 18 и установлен с зазором 19 по отношению к экранированному корпусу 8, содержащему герметичные контакты 20, взаимодействующие дистанционно с магнитами 18. Пружина 21 пружинного компенсатора 14 размещена между двумя конусными наконечниками 22 и 23, при этом конусные поверхности наконечника 22 взаимодействуют с одной стороны с корпусом 24 пружинного компенсатора 14, а с другой - с соединительным элементом 25.
Конусные поверхности наконечника 23 взаимодействуют с ответными конусными поверхностями, выполненными в крепежных элементах, например в гайках 26 и 27, при этом гайка 26 установлена в корпусе 24, а гайка 27 - на соединительном элементе 25. Каждая створка крышки 2 снабжена своим механизмом аварийного открытия (МАО) 28, обеспечивающим перевод створки в положение «ОТКРЫТО» при заклинивании вала 11 ЭП 8, а также любого из шарнирных узлов ШРМ и выполненным заодно с узлом вращения 5. Валы 29 МАО 28 одним концом состыкованы с выходными валами 16 шарнирно-рычажного механизма, а другим взаимодействуют с активными рычагами 30, которыми снабжены створки крышки 2 для связи с узлами вращения 3, взаимодействующими, в свою очередь, с упорами-ограничителями 17, входящими в состав данных узлов вращения, а с упорами-ограничителями 17, входящими в состав узлов вращения 4, взаимодействуют пассивные рычаги 31, которыми снабжены створки крышки для связи створок с этими узлами вращения. МАО 28 снабжены пружинами кручения 32, пирочеками 33 и телеметрическими датчиками 34 СИ КА.
Работа СЗУ происходит следующим образом:
после выведения КА на орбиту по команде СУ КА производится срабатывание механизмов фиксации 5, при этом створки крышки 2 освобождаются от связи с рамой 1;
далее для обеспечения работы оптико-электронной аппаратуры СУ КА подает команду на включение ЭП 6, который переводит створки крышки 2 из положения «Закрыто» в положение «Открыто», при этом выдача ДУП 7 сигнала в СУ КА на отключение ЭП 6 производится только после того, как активные рычаги 30 и пассивные 31 дойдут до упоров-ограничителей 17, а пружины 21 пружинных компенсаторов 14 будут обжаты до усилия, достаточного для исключения «дребезга» створок при воздействии на них штатных перегрузок;
по окончании рабочего маршрута, определяемого программой работы оптико-электронной аппаратуры, СУ КА подачей напряжения обратной полярности включает ЭП 6 на перевод створок из положения «Открыто» в положение «Закрыто», при этом процесс закрытия створок происходит аналогично процессу открытия - ДУП 7 выдает сигнал в СУ КА на отключение ЭП 6 после контакта активных рычагов 30 и пассивных 31 с упорами-ограничителями 17 и обжатия пружин 21 пружинных компенсаторов 14;
при отказе штатной системы раскрытия створок из-за заклинивания вала 11 ЭП 6, а также любого из шарнирных узлов ШРМ СУ КА выдает команду на срабатывание пирочек 33, обеспечивающих разрыв связей между выходными валами 16 ШРМ и активными рычагами 30 створок крышки 2, и под действием пружин кручения 32 МАО 28 створки крышки 2 переводятся в положение «Открыто», при этом телеметрический датчик 34 выдает в СИ КА сигнал о факте срабатывания механизма аварийного открытия 28.
Использование предложенного технического решения позволяет повысить надежность СЗУ КА за счет:
- выполнения датчика угла поворота в виде отдельного, не входящего в состав ЭП узла, в котором отсутствуют пары трения-скольжения, что упрощает конструкцию ЭП и уменьшает вероятность отказа самого датчика,
- настройки СЗУ без установки ЭП, что упрощает процесс подготовки КА к эксплуатации;
- установки двух механизмов аварийного открытия, выполненных заодно с узлами вращения створок, что позволяет произвести аварийное открытие створок крышки не только в случае заклинивания вала ЭП, но и при заклинивании в любом из шарнирных узлов ШРМ;
- выполнения пружинных компенсаторов без пар трения скольжения, что позволяет уменьшить вероятность отказа пружинных компенсаторов;
- взаимодействия с упорами-ограничителями активных и пассивных рычагов створок, что позволяет обеспечить при настройке СЗУ высокую точность позиционирования створок в крайних положениях и, как следствие, улучшить качество работы КА.