СТЫКОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Российский патент 1997 года по МПК B64G1/64 

Изобретение относится к космической технике, более конкретно к стыковочным устройствам космических кораблей к орбитальным станциям, например метеорологических спутников, орбитальных навигационных маяков и т.п.

Известны стыковочные устройства космических аппаратов, применяемых в космических кораблях типа "Союз", состоящие из активного и пассивного агрегатов, установленных на стыкуемых кораблях. В центре активного установлен стыковочный механизм со штырем с защелками, который при стыковке входит в приемный конус пассивного агрегата. Приемный конус пассивного агрегата заканчивается гнездом с пазами, содержащими датчик сцепки.

В результате сближения космических аппаратов центральный штырь активного агрегата входит в приемный конус пассивного агрегата и, в конце концов, в гнездо. Защелки, попадая в ответные пазы гнезда, осуществляют сцепку стыкуемых космических аппаратов [1]
В связи с тем, что защелки выполнены с поступательным перемещением, сцепка и расцепка космических аппаратов сопровождается значительным трением защелок о стенки гнезда. Для расцепки требовалось использование амортизационных пружин, осуществляющих сведение защелок. Это усложняло работу стыковочного устройства.

Ближайшим аналогом является стыковочное устройство, в котором защелки выполнены поворотными, в результате этого исключается трение защелок о стенки гнезда во время движения штыря во время работы системы ориентации, выполнения маневров, коррекции орбиты на сцепленные космические аппараты действуют изгибающие моменты, что может привести к заеданию и даже к поломке защелок, то есть к понижению надежности эксплуатации стыковочного устройства [2]
Технической задачей является создание стыковочного устройства, позволяющего повысить надежность работы за счет увеличения площади механического контакта сцепленных космических аппаратов.

Задача решается тем, что в стыковочном устройстве космических аппаратов, содержащем активный агрегат, в центре которого установлен стреловидный штырь, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом, гнездо выполнено в виде заполненного легкоплавким металлом (например, галлием или ртутью), на дне стакана установлен нагреватель, соединенный с источником питания, корпус стакана состоит из двух оболочек, внутренняя оболочка выполнена из тугоплавкого, теплоизолирующего материала, внешняя -из ферромагнитного материала с пазами для кладки трехфазной винтовой обмотки, соединенной с источником питания.

На фиг. 1 изображена схема стыковочного устройства; на фиг. 2 - стыковочный стакан; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.

В центре активного агрегата 1 расположен стыковочный механизм со стреловидным штырем 2. Приемный конус 3 пассивного агрегата 4 заканчивается стаканом 5, который заполнен легкоплавким металлом 6 (например, галлием или ртутью). Внутренняя оболочка 7 стакана 5 выполнена из термостойкого, теплоизолирующего материала (например, эскапона или фторопласта 4). Внешняя оболочка 8, выполненная из ферромагнитного материала (например, электротехнической стали Э42,Э45), имеет пазы 9, в которых по винтовой схеме уложена трехфазная электрическая обмотка 10, соединенная с источником питания. На дне стакана 5 установлен электронагреватель 11, соединенный с источником питания. Начала фазных обмоток обозначены A, B, C и их концы X, Y, Z.

Работа предлагаемой системы стыковки проходит при нахождении стыкуемых кораблей на теневой части орбиты (по отношению к Солнцу).

Когда конец стреловидного штыря 2 активного агрегата 1 находится в приемном конусе 3 пассивного агрегата 4 в непосредственной близости от открытого торца стыковочного стакана 5, металл находится в твердом состоянии, так как его температура равна примерно -70 80^oC, включается нагреватель 11 и запитывается трехфазная электрическая обмотка 10. В металле под действием магнитного поля обмотки 10 индуцируются токи, взаимодействие которых с магнитным полем обмотки 10 выражается в появлении силы, действующей на металл. Благодаря винтовой схеме обмотки 10 эта сила имеет продольную составляющую , которая препятствует выходу металла из стакана 5. Под действием нагрева металл переходит в жидкое состояние (для галлия t_пл -29,78^oC, для ртути t_пл -38,84^oC). После этого стреловидный штырь 2 проникает в жидкий металл стакана 5, нагреватель 11 отключается и металл переходит в твердое состояние, тем самым обеспечивается жесткое сцепление активного 1 и пассивного 4 агрегатов космических аппаратов.

Механический контакт сцепляемых аппаратов осуществляется по всей поверхности стреловидного штыря, находящегося в легкоплавком металле, что приводит к повышению надежности эксплуатации стыковочного устройства.

Использование: для стыковки космических кораблей к орбитальным станциями. Сущность изобретения: при стыковке кораблей, находящихся на теневой части обиты /по отношению к Солнцу/, конец стреловидного штыря 2 активного агрегата 1 находится в приемном корпусе пассивного агрегата 4 другого космического аппарата в непосредственной близости от открытого торца стыковочного стакана 5, которым заканчивается приемный конус. Легкоплавкий металл 6, находящийся в стакане, с помощью электронагревателя 11 переводится в жидкое состояние. Одновременно с расплавлением металла запитывается трехфазная винтовая обмотка 10, которая расположена в пазах ферромагнитной оболочки 8 боковых стенок стакана. После проникновения стреловидного штыря в жидкий металл нагреватель обесточивается и металл переходит в твердое состояние. В результате полного обволакивания поверхности штыря металлом площадь механического контакта значительно увеличивается. 3 ил.

Стыковочное устройство космических аппаратов, содержащее активный агрегат, в центре которого установлен стреловидный штырь, и пассивный агрегат с ответным приемным конусом, который заканчивается гнездом, отличающееся тем, что гнездо выполнено в виде стакана, заполненного легкоплавным металлом, на дне стакана установлен нагреватель, соединенный с источником питания, корпус стакана состоит из двух оболочек, внутренняя оболочка выполнена из тугоплавкого теплоизолирующего материала, внешняя из феромагнитного материала с пазами для укладки трехфазной винтовой обмотки, соединенной с источником питания.