УСТРОЙСТВО УДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
SPACECRAFT MOVABLE STRUCTURAL ELEMENTS RETENTION DEVICE

Настоящее изобретение относится к области механизмов для удержания и дистанционного разделения трансформируемых механических систем или отделяемых (подвижных) элементов конструкции космического аппарата (КА).
Из существующего уровня техники известен держатель (патент RU 2558960 С2, B64G 1/64, F16B 21/20, 09.07.2015) на основе болтового соединения, содержащий в себе корпус, штырь, удерживаемый рычажным редуцирующим механизмом, который освобождается поворотным основанием.
Недостатками данного изобретения являются большие габаритные размеры, масса и высокая трудоемкость, обусловленная большим количеством деталей.
Так же известен пирозамок с пирогазовой амортизацией (патент RU 2354923 С1, F42B 15/36, 20.09.2007), содержащий корпус, с установленными в одну часть патронником с пиропатронами и мембрану с хвостовиком, а в другую часть корпуса штоком, выступы которого контактируют с выступами вкладышей, проточки которых взаимодействуют с проточками частей корпуса, объединяя их.
К недостаткам данного изобретения можно отнести высокую массу и наличие пиротехнических средств, что приводит к предъявлению дополнительных требований по электробезопасности и созданию ударных импульсов при срабатывании пирозамка.
Кроме этого известно устройство для разделения элементов конструкции (RU 2455205 C1, B64G 1/64, F42B 15/36, 01.11.2010), основанное на болтовом соединении и содержащее в себе корпус, в одной части которого располагаются патронник с пиропатронами, установленными в стакан с мембранным дном, на котором жестко закреплен шток с проточками, а на другой части закрепляется отделяемый элемент. Две части корпуса соединены между собой сегментами посредством резьбы, выполненной на их наружной поверхности.
К недостаткам данного изобретения можно отнести высокую массу и наличие пиротехнических средств, что приводит к предъявлению дополнительных требований по электробезопасности и созданию ударных импульсов при срабатывании пирозамка.
Наиболее близким из существующего уровня техники является устройство для разделения элементов конструкции (патент RU 2455205 С1), содержащее составной корпус, установленные в одну часть корпуса патронник с пиропатронами и мембрану с жестко закрепленным штоком, один конец которого установлен во вторую часть корпуса в виде гильзы посредством вкладышей. На внешней стороне вкладышей, так же как и на внутренней стороне второй части корпуса, имеются проточки. На внутренней стороне вкладышей и на штоке имеются опорные буртики, взаимодействующие между собой. Одна часть корпуса контактирует со второй частью корпуса в виде гильзы по линии разделения. Второй конец штока, соединенный с мембраной, установлен в корпус через проточки. Данное устройство принято за прототип. Прототип имеет ряд недостатков, а именно:
- отсутствие механизма для срабатывания датчика, подтверждающего факт срабатывания устройства;
- элементы механизма удержания при срабатывании мгновенно снимают нагрузку со стыковочной поверхности и перемещаются с большой скоростью с последующей остановкой за счет соударения с другими элементами конструкции, что приводит к созданию ударных воздействий;
Задача, на решение которой направленно заявляемое изобретение заключается в реализации устройства удержания подвижных элементов конструкции КА, обеспечивающего:
- возможность контролепригодности (подтверждения факта срабатывания);
- применение механизма удержания, элементы которого не создают высоких значений ударных воздействий.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве удержания подвижных элементов конструкции космического аппарата, содержащем корпус, включающий в себя механизм удержания и освобождения, спусковое устройство, а так же воронку, закрепляемую на удерживаемом элементе конструкции, стягиваемые между собой по плоскости разделения, согласно заявленному изобретению механизм удержания и освобождения выполнен в виде гайки, установленной на упорный подшипник, и штыря с выполненной на одном его конце резьбой, обеспечивающей свинчивание гайки со штыря под действием осевой нагрузки. Корпус и воронка имеют в своей конструкции элементы, обеспечивающие ограничение вращения штыря под действием осевой нагрузки, а осевая нагрузка на штырь создается гайкой, навинчиваемой на второй конец штыря. В корпус дополнительно установлен кронштейн, подпружиненный шток и пластина, что позволяет обеспечить срабатывание датчика при выходе штыря из зацепления с гайкой. Изобретение поясняется чертежами:
- на фиг. 1 показан общий вид устройства;
- на фиг. 2 показан общий вид устройства;
- на фиг. 3 показан общий вид устройства;
- на фиг. 4 показан общий вид устройства до срабатывания;
- на фиг. 5 показан общий вид устройства после срабатывания.
Устройство удержания состоит из корпуса 1, воронки 2, датчика 3 и устройства спускового 4.
Корпус 1 включает в себя гайку 6, упорный подшипник 7, кронштейн 8, кронштейн 9, шток 10, пластину 11, упоры 12.
Воронка 2 включает в себя, упоры 13, втулку 14, пружину 15, сферическую шайбу 16, штырь 17, шайбу 18, винт 19, гайку 20.
Корпус 1 предназначен для закрепления механизма удержания штыря 17 на корпусе КА, размещения датчика 3 и устройства спускового 4, а воронка 2 предназначена для закрепления на отделяемой или трансформируемой части КА и размещения элементов для обеспечения вытягивания штыря 17 и фиксации, за элементы (упор 12 и упор 13), обеспечивающие ограничение вращения штыря 17 под действием осевой нагрузки. Корпус 1 и воронка 2 устройства стягиваются между собой по плоскости разделения гайкой 20 через штырь 17.
Воронка 2 предназначена для закрепления на отделяемом элементе КА и вытягивания штыря 17 из корпуса 1.
Устройство удержания представляет собой гайку 6, с выполненной в ней многозаходной резьбой, установленную на упорном подшипнике 7 в корпусе 5.
Срабатывание устройства происходит следующим образом, после подачи управляющего сигнала на устройство спусковое 4 происходит освобождение гайки 6, которая, под действием нагрузки в плоскости разделения корпуса 1 и воронки 2, а так же пружины 15, вращается, свинчиваясь со штыря 17 и тем самым освобождая штырь 17. Саморазвинчивание гайки 6 под действием осевой нагрузки возможно благодаря тому, что угол подъема профиля резьбы больше угла трения. После того как штырь 17 полностью вышел из гайки 6 происходит разделение по плоскости разделения корпуса и воронки 1 и 2 устройства. В это же время шток 10, ранее ограничиваемый в перемещении штырем 17, под действием силы от пружины 21 отгибает пластину 11, залавливающую шток датчика 3, за счет чего происходит освобождение штока датчика 3 и его срабатывание. Технический результат заключается в применении:
- механизма обеспечивающего срабатывание датчика в момент выхода штыря 19 из зацепления с гайкой 6;
- механизма удержания, выполненного в виде гайки и штыря с резьбой обеспечивающей свинчивание гайки со штыря под действием осевой нагрузки, элементы которого не соударяются с другими элементами конструкции двигаясь с большой скоростью, после срабатывания. Данный эффект достигается за счет постепенного свинчивания гайки со штыря, что плавно снимает нагрузку со стыковочной поверхности и снижает скорость перемещения соударяющихся элементов механизма удержания;