Устройство раскрытия батареи солнечной космического аппарата

Полезная модель относится к космической технике, а именно к конструкциям солнечных батарей (СБ), и может быть использована при создании космического аппарата (КА).
Из существующего уровня техники известно устройство раскрытия батареи солнечной космического аппарата, описанное в изобретении «Солнечная батарея для спутниковых транспортных средств» (патент US6423895B1, B64G1/44), заключающееся в том, что между двумя панелями размещены гармоникообразно сложенные батареи солнечные, закрепленные на гибкой подложке, концы которых соединены с соответствующей панелью. Панели между собой соединены механизмом раздвижения друг относительно друга, выполненным в виде пантографа, состоящего из перекрещивающихся штанг, и обеспечивающим разворачивание батареи солнечной в плоскость.
Из существующего уровня техники известно изобретение «Солнечная батарея для космического аппарата» (патент WO 99/07017, B64G1/44). Данный аналог представляет собой контейнер, в котором размещены гармоникообразно сложенные створки фотопреобразователей (ФП). Раскрытие СБ происходит с помощью механизма, выполненного в виде пантографа, состоящего из перекрещивающихся штанг, на концах которых крепятся створки ФП.
Недостатком описанных выше устройств является отсутствие штанги, обеспечивающей необходимое расстояние от корпуса космического аппарата для исключения затенения площади батареи солнечной элементами конструкции КА и как следствие снижение максимальной мощности батареи солнечной. Так же недостатком конструкций является то, что при разворачивании батареи солнечной большой площади в плоскость, центр масс батареи солнечной смещается в направлении от аппарата, что ужесточает требования к жесткости и прочности конструкции и, как следствие, к росту габаритов и массы конструкции.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является устройство раскрытия батареи солнечной космического аппарата, описанное в статье: "The qualification test program of the envisat solar array mechanism" под авторством R. Zwanenburg, компании "Fokker Space & Systems, P.O.Box 32070, 2303 DB Leiden, The Netherlands", заключающееся в том, что конструкция содержащая штангу,
корневой шарнирный узел которой соединен с космическим аппаратом, а концевой шарнирный узел соединен с первой панелью из пакета гармоникообразно сложенных панелей, соединенных между собой шарнирными узлами. При этом каждая панель пакета соединена шарнирным узлом с соответствующим звеном гармоникобразно сложенного пантографа, таким образом, что при раскрытии панели и звенья пантографа образуют две перпендикулярные плоскости, а в раскрытом положении остаются под углом друг к другу, обеспечивая заданную жесткость конструкции.
Недостатком описанного выше устройства является то, что панели в раскрытом положении не лежат в одной плоскости, что приводит к снижению максимальной мощности батареи солнечной, так как панели расположены не перпендикулярно световому потоку.
Для заявленной полезной модели выявлены основные общие существенные признаки такие, как: гармоникобразно сложенные панели СБ, соединенные между собой и со звеньями гармоникобразно сложенного пантографа, соединенного со штангой, корневой шарнирный узел которой соединен с космическим аппаратом, все соединения реализованы в виде шарнирных узлов.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является недостаточная максимальная мощность СБ.
Техническая проблема решается за счет того, что устройство раскрытия батареи солнечной космического аппарата содержит пантограф, состоящий из звеньев с возможностью гармоникообразного сложения, пантограф соединен со штангой, корневой шарнирный узел которой соединен с космическим аппаратом, все соединения реализованы в виде шарнирных узлов,штанга является многозвенной конструкцией, звенья которой соединены между собой шарнирным узлом, крайнее звено штанги соединено с пакетом панелей БС и центральным звеном пантографа шарнирными узлами; шарнирные узлы, соединяющие панели СБ между собой и шарнирные узлы, соединяющие панели СБ со звеньями пантографа и расположенные в центре каждого звена, имеют каждый по две оси вращения, обеспечивающие противоположно направленное  вращения соседних панелей и соседних звеньев пантографа; на каждое звено пантографа при раскрытии приходится несколько раскрываемых им панелей БС; корневой шарнир штанги, промежуточный шарнир штанги и шарнир между штангой и центральным звеном пантографа  соединены тросовой передачей; устройство снабжено приводом раскрытия штанги и пантографа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1,2 представлено механическое устройство батареи солнечной в сложенном положении.
На фиг. 3,7 представлены шарнирные соединения между звеном штанги, пантографом и панелями.
На фиг. 4, 6 представлено механическое устройство батареи солнечной в раскрытом положении.
На фиг. 5 представлено шарнирное соединение между пакетом панелей и звеном штанги.
На фиг. 8 представлена кинематическая схема процесса раскрытия пантографа и пакета панелей.
На фиг. 9, 10 представлен процесс раскрытия.
Устройство раскрытия батареи солнечной космического аппарата, содержит гармоникобразно сложенные панели 1, которые соединены между собой и через пантограф 2 со штангой 3, которая крепится к космическому аппарату (КА) посредством корневого шарнира 4 штанги. Панели расположены симметрично по обе стороны относительно штанги. Штанга 3 является многозвенной конструкцией, звенья которой соединены между собой промежуточным шарниром 5 штанги. При этом крайнее звено штанги соединено с пакетом панелей шарниром 6 и с центральным звеном пантографа шарнирным узлом 7.
Пантограф представляет собой гармоникообразно сложенные звенья, соединенные между собой шарнирными узлами 8 и с панелями СБ шарнирными узлами 9. Гармоникообразно сложенные панели соединены между собой шарнирными узлами 10. Корневой шарнир 4 штанги, промежуточный шарнир 5 штанги и шарнир 7 между штангой и центральным звеном пантографа 2 соединены тросовой передачей 11, обеспечивающей синхронное раскрытие звеньев штанги 3 и звеньев пантографа 2. Механическое устройство батареи солнечной закрепляется на корпусе космического аппарата (КА) и удерживается в транспортировочном положении с помощью замков 12. Шарнирные узлы 9, соединяющие звенья пантографа 2 с панелями 1, расположены в центре каждого звена пантографа 2. На каждое звено пантографа 2 при раскрытии приходится несколько раскрываемых им панелей СБ, например, два соседних ШУ 9 раскрывают четыре панелеи СБ. Шарнирные соединения, кроме соединений между панелями, снабжены приводными пружинами раскрытия солнечной батареи.
Особенностью конструкции шарнирных узлов 9 и 10, соединяющих панели СБ со звеньями пантографа 2 и панели БС между собой, является то, что в конструкции предусмотрено две оси вращения панелей СБ. Т.е. две соседних панели СБ, соединенные общим шарниром, имеют каждая свою ось вращения, вокруг которой происходит противоположно направленное вращение во время раскрытия. В отличие от аналогов, вращение панелей в которых происходит вокруг одной общей оси для двух панелей, применение конструкции шарнирного узла с двумя осями обеспечивает параллельность всех панелей в рабочем положении, при раскрытии их с помощью пантографа.
Устройство раскрытия батареи солнечной работает следующим образом:
После срабатывания замков 12 происходит синхронное раскрытие корневого и промежуточного шарнирных узлов штанги 3 и шарнира 7 между штангой и центральным звеном пантографа 2, связанных между собой тросовой передачей 11, при помощи привода, установленного в одном из этих шарнирных соединений.  Кинематическая схема конструкции построена таким образом, что при вращении центрального звена пантографа, происходит синхронное раскрытие всех остальных звеньев пантографа и связанных с ними панелями СБ в двух направлениях, симметрично по обе стороны относительно оси штанги. Таким образом, происходит раскрытие пакета панелей в рабочее положение.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение ориентации всех панелей в одной плоскости в рабочем положении солнечной батареи и минимизация перемещения центра масс всей конструкции во время раскрытия как за счет использования пакета жестких панелей СБ, расположенных симметрично по обе стороны от оси штанги, и шарнирно связанных между собой и через пантограф со штангой, которая крепится к космическому аппарату, так и за счет построения кинематической схемы и конструкции шарнирных узлов, позволяющих обеспечивать параллельность всех панелей в рабочем положении.