ШАРНИР РАЗВЕРТЫВАЕМОЙ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к шарнирным соединениям и преимущественно может быть использована в стержневых форменных трансформируемых конструкциях, применяемых, например, в космической технике.
Известен полюсный шарнир, который использован в конструкции раскрывающегося сферического отражателя излучения (RU 2396649 С1, 2010, фиг.8 и 9). Указанный шарнир содержит корпус в виде диска с радиально расположенными шестнадцатью пазами, в которых радиально установлены на осях с возможностью поворота петли для присоединения шестнадцати меридианных стержней. Корпус также снабжен крышкой, закрепленной винтами и предохраняющей оси от выпадения.
Недостатком этого полюсного шарнира является возможность его использования в каркасах стержневых трансформируемых конструкций, образующих только одну поверхность, в данном частном случае сферическую.
Известен шарнир развертываемого крупногабаритного космического рефлектора (RU 2214659 С2, 2003, фиг.6), который использован для соединения подкосов и стержней силового кольца с телескопической стойкой. Указанный известный шарнир содержит цилиндрический корпус, выполненный с возможностью установки на телескопической стойке, установленные на корпусе вилки с осями и охватываемые вилками проушины, установленные на осях с возможностью поворота. Данный известный шарнир использован для формирования каркаса развертываемого крупногабаритного космического рефлектора с отражающей и тыльной поверхностями, связанными с помощью телескопических стоек.
Вместе с тем, отсутствие в конструкции этого шарнира, как и в конструкции указанного выше аналога, упругих элементов, силы упругости которых могли бы быть использованы для развертывания трансформируемых конструкций, приводит к необходимости применения предназначенных для этого приводов.
Наиболее близким по конструкции к настоящей полезной модели является экваториальный шарнир раскрывающегося сферического космического отражателя (RU 94767 U1, 2010, фиг.5), который служит для соединения стержневых элементов меридианных ребер и стержневых элементов экваториального пояса. Экваториальный шарнир, являющийся ближайшим аналогом, содержит корпус с четырьмя вилками и четыре вилки для крепления стержневых элементов, охватываемые вилками корпуса, установленные в них с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса размещенными на осях пружинами кручения.
В результате складывания раскрывающегося сферического космического отражателя при подготовке его к запуску пружины экваториальных шарниров скручиваются, что позволяет использовать их силы упругости для последующего развертывания отражателя на орбите и поэтому не требует применения привода.
Вместе с тем, недостатком экваториального шарнира является возможность его использования в стержневых трансформируемых конструкциях, образующих только одну поверхность, в данном частном случае сферическую. Шарнир, являющийся ближайшим аналогом, не позволяет использовать его в вантовых или форменных стержневых трансформируемых конструкциях каркасов развертываемых рефлекторов, которые обладают отражающей и тыльной поверхностями, каркасы которых соединены так называемыми диагональными стержнями, поскольку его конструкцией не предусмотрена возможность шарнирного присоединения к нему упомянутых диагональных стержней.
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала используемых технических средств за счет создания шарнира развертываемой стержневой конструкции, который позволяет обеспечить, во-первых, соединение диагональными стержнями каркасов двух поверхностей развертываемой стержневой конструкции, а, во-вторых, как и при использовании ближайшего аналога, развертывание стержневой конструкции за счет сил упругости входящих в его состав упругих элементов.
Поставленная задача решена, согласно настоящей полезной модели, тем, что шарнир развертываемой стержневой конструкции, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус с вилками и вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях.
При этом вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях, подпружинены относительно корпуса размещенными на осях пружинами кручения. В этом случае шарнир развертываемой стержневой конструкции снабжен цилиндрическими вкладышами из полимерного материала, установленными на осях внутри пружин кручения.
В случае наилучшего осуществления настоящей полезной модели вилки корпуса с установленными на них вилками для крепления стержневых элементов и дополнительные вилки с охватываемыми ими проушинами для крепления стержневых элементов размещены на корпусе в положении, обеспечивающем при развернутом положении стержневой конструкции пересечение осей прикрепленных стержневых элементов в одной точке.
Снабжение шарнира развертываемой стержневой конструкции, являющегося предметом настоящей полезной модели, дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях, дает возможность использовать этот шарнир в качестве узлового при построении каркасов стержневых развертываемых конструкций, которые состоят из двух каркасов, соединенных между собой так называемыми диагональными стержнями и предназначенных для образования двух поверхностей, например, отражающей и тыльной поверхностей развертываемых рефлекторов. В результате этого обеспечивается расширение арсенала используемых технических средств, что свидетельствует о достижении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у шарнира развертываемой стержневой конструкции перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг.1 показан вид шарнира развертываемой стержневой конструкции со стороны дополнительных вилок при ее развернутом положении, где 1 - корпус, 2 - вилка корпуса, 3 - вилка, 4 - дополнительная вилка, 5 - проушина, 6 - пружина, 7 - ось вилки, 8 - ось проушины, 9 - стержневой элемент и 10 - отверстие.
На фиг.2 показан вид сзади фиг.1.
На фиг.3 показан разрез по А-А фиг.1, где 11 - вкладыш и 12 - заклепка.
Шарнир развертываемой стержневой конструкции содержит корпус 1 в виде диска, выполненный, например, из титана. На периферийных участках корпуса 1 выполнены радиально расположенные пазы (на чертежах не обозначены) с образованием, например, шести вилок 2 корпуса, расположенных, например, регулярно. Шарнир содержит снабженные цилиндрическими наконечниками вилки 3, которые установлены в охватывающих их вилках 2 корпуса с возможностью поворота на осях 7 вилки и подпружинены относительно корпуса 1 размещенными на осях 7 вилки пружинами 6 кручения. Концы осей 7 вилки, выступающие из вилок 2 корпуса, развальцованы. Для предотвращения поперечного изгиба пружин 6 кручения, диаметры которых существенно превышают диаметры осей 7 вилки, на осях 7 вилки установлены цилиндрические вкладыши 11 из полимерного материала, размещенные внутри пружин 6.
На одной стороне корпуса 1 выполнены, например, три дополнительные вилки 4, расположенные радиально и, например, регулярно. Шарнир развертываемой стержневой конструкции также содержит снабженные цилиндрическими наконечниками проушины 5, охватываемые дополнительными вилками 4 и установленные в них с возможностью поворота на осях 8 проушины. Концы осей 8 проушины, выступающие из дополнительных вилок 4, развальцованы. В центре корпуса 1 выполнено отверстие 10, которое используется для крепления вязаного полотна из металлических нитей, образующего отражающую поверхность развертываемого рефлектора.
При сборке развертываемой стержневой конструкции ее полые цилиндрические стержневые элементы 9 устанавливают на цилиндрические наконечники вилок 3 и проушин 5 и закрепляют с помощью заклепок 12.
При наилучшем осуществлении настоящей полезной модели вилки корпуса 2 с установленными на них вилками 3 и дополнительные вилки 4 с охватываемыми ими проушинами 5 размещены на корпусе 1 так, чтобы при развернутом положении стержневой конструкции и шарнира развертываемой стержневой конструкции оси прикрепленных стержневых элементов 9 пересекались в одной точке, как это видно на фиг.3. Такое техническое решение препятствует возникновению в стержневых элементах 9 развернутой конструкции напряжений изгиба, что повышает ее жесткость.
Развертываемая стержневая конструкция устанавливается на космический аппарат и выводится вместе с ним на орбиту в свернутом положении, когда вилки 3 и проушины 5 в вместе с прикрепленными к ним стержневыми элементами 9 конструкции повернуты относительно корпуса 1 на осях 7 вилки и осях 8 проушины, соответственно, до положения, близкого к перпендикулярному по отношению к поверхности корпуса 1, то есть занимают практически вертикальное положение на чертеже фиг.3. В результате такого поворота вилок 3 относительно корпуса 1 на осях 7 вилки пружины 6 кручения деформируются.
После вывода космического аппарата на орбиту, когда фиксирующие элементы освобождают свернутую стержневую конструкцию, под действием сил упругости пружин 6 вилки 3 со стержневыми элементами 9 поворачиваются относительно корпуса 1 на осях 7 вилки в развернутое положение, показанное на фиг.1-3, до упора в выступы (на чертежах не показаны), выполненные на корпусе 1. В результате взаимодействия поворачивающихся вилок 3 через стержневые элементы 9 и другие аналогичные шарниры, входящие в состав конструкции, с проушинами 5 последние также занимают развернутое положение, показанное на фиг.1-3. В итоге стержневая конструкция в целом переходит в развернутое положение, причем силы упругости пружин 6, находящихся при развернутом положении конструкции в деформированном состоянии, прижимают вилки 3 к выступам (на чертежах не показаны) корпуса 1 и препятствуют повороту относительно корпуса 1 вилок 3 со стержневыми элементами 9, обеспечивая жесткость стержневой конструкции.
Таким образом, полезная модель обеспечивает расширение арсенала используемых технических средств.