КОМПЛЕКС ДЛЯ СТЫКОВКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Российский патент 1997 года по МПК B64G1/64 

Изобретение относится к устройствам для соединения космических аппаратов для образования комплекса и может быть использовано для различных космических объектов, которые по программе должны соединяться в условиях полета на орбите.

Известны космические объекты, которые включают в себя корпус с системой жизнеобеспечения, бортовые двигатели и взаимодействующие стыковочные узлы, которые размещены на соединяемых космических аппаратах, выполненные, например, в виде сопрягаемых между собой элементов штырь-конус (БСЭ, т. 25, с. 186 187. Стыковка космических аппаратов СОЮЗ 34, 35, 11-Апполон).

Однако сложные пространственные маневры при ограниченности энергоресурсов приводят к необходимости проведения повторных попыток, которые не всегда могут привести к благополучному соединению их.

Известен комплекс для стыковки космических объектов, содержащий узел стыковки, элемент, конус которого расположен на одном космическом аппарате, элемент, штырь которого расположен на другом космическом аппарате, основную систему ориентации и сближения, включающую бортовые двигатели, и дополнительную систему сближения, включающую захват с тросом, размещенным на безинерционной катушке, и метательную установку, закрепленную на одном из космических аппаратов (патент США N 4722753, B 64 G 1/64, 1987).

Этот комплекс имеет следующие недостатки:
для ориентации космического аппарата включаются бортовые двигатели и сам космический аппарат ориентируется на возвращаемый космический спутник, что требует дополнительных и нерегламентируемых энергозатрат;
захват выполнен в виде тела с клеющим веществом, свойства которого в космическом пространстве меняются;
метательная установка не имеет независимой системы ориентации, что требует ориентации всего космического аппарата относительно удаляемого спутника, что также требует неопределенных энергозатрат;
совпадение возможного соединения захвата на тросе требует угловой ориентации всего космического аппарата.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Цель достигается тем, что дополнительная система сближения снабжена независимым прицельным приспособлением, закрепленным на пиротехнической метательной установке, соединенной с корпусом космического аппарата посредством шарового шарнира и снабженной приводом поворота, при этом захват снабжен магнитом, а прицельное приспособление оснащено видеокамерой.

На фиг. 1 представлена схема расположения космических аппаратов в неблагоприятном относительном расположении, когда узлы соединения их не совпадают по траектории; на фиг. 2 разрез A-A дополнительной системы ориентации, которая утоплена за поверхность корпуса космического аппарата в процессе движения и выдвигается только при необходимости сближения и стыковки космических аппаратов. Соединяемые космические аппараты 1, 2 снабжены узлом стыковки с конусом и штырем 3, которые размещены на соединяемых аппаратах и оснащены средствами гашения скорости, а также соединительными устройствами внутренних герметичных полостей. Дополнительная система сближения, которая представлена на фиг. 2, содержит захват с магнитом 4 и пиротехническое метательное устройство 5 с зарядом 6 и устройством его подрыва 7 в виде электрического сопротивления, подключенного к источнику питания 8 через ключ 9. К захвату с магнитом 4 присоединен трос 10, который намотан на безинерционной катушке 11, соединенной с приводом 12 через муфту 13. Дополнительная система сближения снабжена видеокамерой с прицельным приспособлением 14, закрепленным на пиротехнической метательной установке 5, которая соединена посредством шарового шарнира 15 с выдвижной платформой 16. Сама выдвижная платформа 16 герметизирована с помощью сильфона. Пиротехническая метательная установка снабжена приводом, состоящим из ручки управления 18 со штангой 19 с сильфоном 17 на ней, при этом штанга 19 подвижно соединена с пиротехнической метательной установкой 5.

Действует комплекс для стыковки космических аппаратов следующим образом.

При неблагоприятном взаимном расположении космических аппаратов с помощью ручки 18 привода и штанги 19 поворачивают пиротехническое метательное устройство 5 до совпадения прицельного приспособления с видеокамерой 14 с меткой на втором космическом аппарате 2, подрывают заряд 7 посредством включения ключа 9 и захват с магнитом 4 под воздействием давления перемещения к метке на космическом аппарате 2, разматывая трос 10 с безинерционной катушки 11 при отключенной муфте 13. После соединения захвата с магнитом 4 с космическим аппаратом 2 включают муфту 13 и привод 12 и происходит подтягивание космических аппаратов 1, 2 до их соединения при угловой ориентации тросом 10 с использованием табельных операций в ручном или автоматическом режиме.

Необходимо сделать следующие замечания.

В вакууме взаимодействие магнита с металлической поверхностью резко возрастает, что позволяет снизить массу захвата с магнитом 4. Вместо металлической поверхности может быть и магнит. Это эквивалентное техническое решение.

Возможно эквивалентное техническое решение, когда вместо заряда 7 используется пружина с управляемой защелкой.

Вместо постоянного магнита на захвате 4 может быть использован электромагнит, питание которого осуществляется от линий троса 10.

Платформа 16 позволяет обеспечить выдвижение дополнительной системы сближения за поверхность аппарата 1. Это широко используется для выдвижения антенны.

Усилие сближения космических аппаратов может быть отрегулировано как приводом 12, так и муфтой 13.

Таким образом, повышается надежность соединения космических аппаратов при снижении энергозатрат, а также достигается взаимная ориентация космических аппаратов при неблагоприятном взаимном расположении.

Изобретение относится к оборудованию космических кораблей. Сущность изобретения: комплекс содержит узел стыковки типа конус-штырь, бортовые двигатели основной системы сближения и захват с магнитом 4 метательного устройства 5, установленного посредством шарнира 15 на выдвижной платформе 16, образующей дополнительную систему сближения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комплекс для стыковки космических аппаратов, содержащий узел стыковки, элемент конус которого расположен на одном космическом аппарате, а элемент штырь которого расположен на другом космическом аппарате, основную систему ориентации и сближения, включающую бортовые двигатели, и дополнительную систему сближения, включающую захват с тросом, размещенным на безинерционной катушке, и метательную установку, закрепленную на одном из космических аппаратов, отличающийся тем, что дополнительная система сближения снабжена независимым прицельным приспособлением, закрепленным на пиротехнической метательной установке, установленной на корпусе космического аппарата посредством шарового шарнира и снабженной приводом поворота, при этом захват снабжен магнитом. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что прицельное приспособление снабжено видеокамерой.