ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО С ТРОСОБЛОЧНОЙ СИСТЕМОЙ ДЛЯ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ РАСКРЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
ROTARY DEVICE WITH A BLOCK AND TACKLE SYSTEM FOR WEIGHLESSING OPEN STRUCTURES OF A SPACECRAFT

Изобретение относится к испытательной технике, используемой при наземной экспериментальной отработке для компенсации веса (обезвешивания, имитации невесомости) раскрываемых конструкций космического аппарата, например, рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе проверки функционирования из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.
Известен испытательный стенд для раскрытия батареи солнечной (патент RU №2468969 C2, B64G7/00). Система состоит из фермы (опоры), установленной на основании стенда, технологической рамы (имитирующей борт изделия) с балансировочным грузом и со штатными посадочными местами, панели батареи солнечной, установленной соосно с технологической рамой и балансировочным грузом. На ферме неподвижно закреплена балка, на которой установлены шарнирные рычаги со схемой раскрытия и количеством шарнирных рычагов аналогично панели батареи солнечной. Причем к каждому шарнирному рычагу подвешена соответствующая створка батареи солнечной при помощи троса с демпфером, оттарированным под вес соответствующей створки батареи солнечной.
Недостатком указанного аналога является необходимость сборки силовых конструкций системы имитации невесомости (фермы) в зоне движения обезвешиваемого объекта, что является достаточно трудоемким и дорогим процессом, а также накладывает определенные требования к помещению, в котором проводятся испытания.
В качестве прототипа выбран стенд для моделирования невесомости двухзвенных механизмов (авторское свидетельство СССР №1467418 A1). Стенд содержит основание с двумя параллельными прямолинейными направляющими, четыре каретки с роликами, шкивы, установленные по два на каждой каретке, два основных гибких элемента, охватывающих шкивы кареток с образованием петли, подвижные блоки и соединительные элементы для присоединения к центру масс звеньев испытываемого механизма.
Недостатком выбранного в качестве прототипа стенда для моделирования невесомости двухзвенных механизмов является необходимость сборки силовых конструкций системы имитации невесомости в зоне движения обезвешиваемого объекта, что является достаточно трудоемким и дорогим процессом, а также накладывает определенные требования к помещению, в котором проводятся испытания, и ограничивает мобильность при необходимости проведения испытаний в другом помещении. Также недостатком является то, что данный стенд может использоваться для обезвешивания механизмов, совершающих движение только в одной вертикальной плоскости (вращательное движение относительно одной оси или линейное движение по двум осям в вертикальной плоскости), что ограничивает его применимость.
Наземная отработка космического аппарата, включающая проверку функционирования раскрываемых конструкций, должна проводиться в условиях, близких к условиям эксплуатации (невесомость), и обеспечивать все собственные степени свободы испытываемых конструкций. Конструкции, работающие в условиях открытого космоса, имеют малую жесткость и прочность, приводы раскрывающихся элементов обладают минимальной необходимой мощностью. Эти условия не позволяют производить экспериментальную отработку в поле действия силы тяжести без применения систем обезвешивания.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей (возможность обезвешивания раскрываемых конструкций, совершающих вращение относительно нескольких осей), повышение мобильности (возможность быстрой сборки и дальнейшего перемещения собранного устройства в пределах практически любого помещения) устройства для обезвешивания прецизионных раскрываемых конструкций космического аппарата.
Указанная задача достигается тем, что поворотное устройство состоит из прямолинейной направляющей с кареткой, содержащей четыре ролика и два шкива, гибкого элемента с подвижным блоком, соединительного элемента для крепления к центру масс звена испытываемого механизма и противовеса для создания обезвешивающего усилия. При этом поворотное устройство снабжено валом, обеспечивающим одну вращательную степень свободы, с элементами крепления к потолку или силовой конструкции, имеющейся в испытательном помещении, профильной конструкцией для крепления прямолинейной направляющей и крепления двух регулируемых по длине растяжек, соединенных с прямолинейной направляющей для уменьшения ее деформаций под рабочей нагрузкой, кронштейном с закрепленным на нем роликом для гибкого элемента, балкой с кронштейном для заделки гибкого элемента.
Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на трех фигурах:
Фиг. 1 - вид спереди поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата.
Фиг. 2 - вид А, показывающий каретку на направляющей.
Фиг. 3 - общий вид поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата в изометрии.
Поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата состоит из вала 1, с элементами крепления 2 к стационарной силовой конструкции 3, профильной конструкции  4 крепления прямолинейной направляющей 5 и крепления двух регулируемых по длине растяжек 6, каретки 7, содержащей четыре ролика 8 и два шкива 9, гибкого элемента 10, подвижного блока 11, соединительного элемента 12 для крепления к центру масс звена испытываемого механизма, балки 13 с кронштейном 14 для заделки гибкого элемента 10, противовеса 15 для создания обезвешивающего усилия, кронштейна 16 с роликом 17 для гибкого элемента 10.
Предлагаемое поворотное устройство работает следующим образом: перед началом испытаний проводится выставка оси вращения  вала 1 вертикально, затем после сборки балки 14 и профильной конструкции 4 с двумя растяжками 6 производится установка прямолинейной направляющей 5 с последующей выставкой ее горизонтально.
После установки на прямолинейную направляющую 5 каретки 7 и кронштейна 16 с роликом 17 производится крепление гибкого элемента 10 с противовесом 15, подвижным блоком 11 и соединительным элементом 12, который крепится к центру масс.
Возможность универсального крепления вала 1 к стационарной силовой конструкции 3, имеющейся в испытательном помещении, повышает мобильность и область применения предлагаемого поворотного устройства.
Наличие вала 1 обеспечивает вращение прямолинейной направляющей 5 с кареткой 7, что позволяет проводить обезвешивание рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе движения из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.
Наличие регулируемых растяжек 6 уменьшает деформации прямолинейной направляющей 5 под рабочей нагрузкой в процессе испытаний, что обеспечивает качественное обезвешивание в процессе функционирования испытываемого объекта.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность проводить более  качественную наземную экспериментальную отработку широкого перечня раскрываемых механических систем космического аппарата, в том числе рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе проверки функционирования из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.