УСТРОЙСТВО ВЫДВИЖЕНИЯ И ОТДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ
DEVICE FOR DRAWING OUT AND SEPARATION OF PAYLOAD

Изобретение относится к космической технике, в частности к устройствам отделения на орбите космических аппаратов, переходных отсеков ракет-носителей (РН) и иных объектов, выдвигаемых по направляющим.
Известно устройство для транспортировки и отделения полезной нагрузки по патенту РФ 2151086 С, кл. B64G 1/64, 1/22 от 1999 г., в котором механизм перемещения по направляющим выполнен в виде реверсивного электропривода с редуктором и цепной передачей.
Недостатком этого устройства является конструктивная сложность и недостаточная надежность, связанная с необходимостью иметь на борту сопутствующее оборудование, как-то: агрегаты управления электроприводами, дублирующие системы, силовые кабели и т.д.
Наиболее близким техническим решением является взятое за прототип устройство для выдвижения и отделения полезной нагрузки (см. патент США 5253827 от 1993 г., кл. B64G 1/64), содержащее три направляющие, закрепленные на одном отсеке, три опоры (каретки) в двух поясах на другом и механизм перемещения с устройством синхронизации. Недостатком устройства, по мнению авторов, является конструктивная сложность, приводящая к снижению выводимой на орбиту полезной нагрузки, и снижение надежности из-за большого количества составных элементов и необходимости удлинения направляющих рельсов для второго пояса опор (кареток).
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства выдвижения и отделения с техническим результатом: повышение надежности отделения полезной нагрузки путем синхронизации приводных элементов на всех направляющих, упрощение конструкции приводных элементов и уменьшение длины направляющих и, как следствие, снижение массы.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом устройстве выдвижения и отделения полезной нагрузки, содержащем три направляющие на одном отсеке, три опоры (каретки) на другом и механизм перемещения с устройством синхронизации, механизм перемещения выполнен в виде автономных приводов, смонтированных на каждой направляющей и состоящих из упругого элемента, канатного барабана, каната и блок-роликов, один из которых закреплен на конце направляющей, при этом упругий элемент выполнен в виде торсионов, закрепленных одними концами в направляющей, другими - в находящихся между собой в зацеплении зубчатых колесах, одно из которых сопряжено с шестерней, установленной жестко на одном валу с канатным барабаном, а канат одним концом закреплен на барабане, другим - с огибанием блок-роликов - упирается посредством заделанной на нем пластины в корпус опоры (каретки), в котором для этого выполнен сквозной паз шириной, превышающей ширину блок-ролика, при этом устройство синхронизации выполнено в виде цепной передачи, охватывающей звездочки с одинаковым числом зубьев, жестко закрепленные на валах канатных барабанов.
При этом опоры (каретки) в минимальном количестве (три шт., по числу направляющих) располагаются только в одном поясе отсека.
Техническим результатом подобного конструктивного решения предлагаемого устройства является:
- уменьшение длины направляющих из-за отсутствия второго пояса опор (кареток) и, как следствие, снижения их массы и надежности схода полезной нагрузки с направляющих;
- повышение надежности приводных элементов из-за исключения электрооборудования;
- простота предполетной регулировки энергии торсионов (угла закрутки) и, соответственно, скорости отделения полезных нагрузок с различными массами;
- повышение надежности схода объекта с направляющих, достигаемой путем синхронизации приводных элементов на всех направляющих.
В качестве примера реализации предлагаемого изобретения представлены чертежи устройства выдвижения и отделения отсека, накрывающего космический аппарат, расположенный «тандемом» с верхним аппаратом.
На фиг.1 изображен общий вид устройства в исходном положении;
на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1. Изображены три направляющие и кинематическая гибкая связь, синхронизирующая приводы;
на фиг.3 - в сечении Б-Б показана направляющая с размещенным в ней торсионным приводом, канатной системой и опорой (кареткой) на отделяемом отсеке, Т - плоскость разделения;
на фиг.4 - вид В на крепление торсионов к направляющей посредством рычагов, изображена опора (каретка) с открытым пазом;
на фиг.5 - вид в сечении Г-Г на блок-ролик, размещенный на конце направляющей, ограничитель и пластину, заделанную на канате;
на фиг.6 - вид в сечении Е-Е на торсион и его крепление в направляющей;
на фиг.7 - вид в сечении Д-Д на зубчатые колеса и канатный барабан с закрепленным на нем канатом.
Устройство выдвижения и отделения отсека 1 включает в себя узел центрирования в виде трех направляющих 2, закрепленных на проставке 3 ракеты-носителя. В каждой из направляющих установлено по одной опоре (каретке) 4, закрепленной на отделяемом отсеке в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения. На каждой направляющей смонтированы торсионы 5 и в подшипниках установлены шестерни 6, 7 и канатный барабан 8. На канатном барабане закреплен канат 9, который, огибая блок-ролики 10 и 11, упирается в корпус опоры (каретки) 4 посредством заделанной на нем пластины 12.
На конце направляющей перед блок-роликом 11 закреплен ограничитель 13, причем ширина ограничителя и ширина блок-ролика существенно меньше ширины паза «П», выполненного в корпусе опоры (каретки) 4. Торсионы 5 в количестве двух штук закреплены одним концом в направляющей посредством рычагов 14, удерживаясь при закрутке валиками 15, другим - соединены с зубчатыми колесами 6 для передачи крутящего момента. Зубчатые колеса 6 находятся между собой в зацеплении. Одно из них сопряжено с шестерней 7, жестко закрепленной на оси канатного барабана 8. Таким образом, крутящие моменты обоих торсионов передаются на канатный барабан и, соответственно, передается усилие на канат 9.
На оси канатного барабана неподвижно закреплена звездочка 16 для приводной цепи. Все звездочки в количестве трех штук по числу направляющих охвачены приводной цепью 17. Приводная цепь в промежутках между звездочками удерживается роликами 18 и снабжена натяжителями (не показаны).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
После выхода на орбиту и отделения «верхнего» космического аппарата срабатывают замки крепления отсека к проставке РН (не показаны). Отсек 1 под действием приложенного к нему через опоры (каретки) 4 усилия от трех канатов 9 перемещается по направляющим 2. При этом перекос (неперпендикулярность плоскости роликовых опор к направлению движения) отсутствует, поскольку все три каната наматываются на одну и ту же величину (длину) на канатные барабаны 8, синхронизированные цепной передачей. В конце хода отсека пластины 12, заделанные на канатах 9, упираются в ограничители 13 перед блок-роликами 11, и отсек по инерции беспрепятственно сходит с направляющих, поскольку в корпусах опор (кареток) 4 имеются достаточно широкие пазы, через которые свободно проходят как ограничители, так и блок-ролики.
Таким образом, предлагаемое устройство выдвижения и отделения позволяет выполнять надежное, без перекосов и заклинивания, перемещение отсека под усилием почти на всем ходе. При этом длина направляющих минимальна из-за отсутствия второго пояса опор (кареток), что, кроме снижения их массы, упрощает отделение нижнего космического аппарата. Привода на основе торсионных пружин достаточно надежны, просты в исполнении, компактны и допускают простую регулировку угла закрутки и, следовательно, энергии.