СВЕТОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 1997 года по МПК B64G1/52 

Изобретение относится к космической технике и предназначено для защиты оптико-электронных приборов от воздействия внешних тепловых и световых потоков.

Ближайшим аналогом является оптическая жесткая бленда, состоящая из корпуса и плоских внутренних диафрагм, установленных перпендикулярно продольной оси бленды (Луканцев В.Н. Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. М. Радио и связь, N 5, рис.6.3).

Недостатками такой бленды является низкое качество получения информации в связи с тем, что такая конструкция не обеспечивает защиту оптической системы от тепловых воздействий, а также не создает условий (замкнутого светонепроницаемого объема) для фокусировки (юстировки) зеркала оптической системы.

Технической задачей изобретения является повышение качества информации, получаемой космическим аппаратом при оптимальной производительности путем исключения влияния тепловых и световых потоков на работоспособность оптической системы и исключения ее переохлаждение.

Задача решается тем, что в светозащитном устройстве, состоящем из силовой рамы и створок, электропривода, кинематически связанного с крышкой с подвижными створками и механизмом раскрытия, кинематическая связь выполнена в виде кривошипно-коромыслового механизма, состоящего из жестко установленного на валу привода, кривошипа, шарнирно связанного с одним концом шатуна, другой конец которого шарнирно связан с коромыслом, жестко закрепленным на оси крышки, причем длина шатуна определяется по формуле:

а длина коромысла определяется из:

где L расстояние между осями крышки и вала привода;
r радиус кривошипа привода;
Φ_кр рабочий угол поворота крышки;
l длина шатуна;
γ угол исходного положения кривошипа при закрытой крышке;
R радиус коромысла крышки.

На фиг. 1 изображено светозащитное устройство космического аппарата; на фиг. 2 кинематическая схема работы кривошипно-коромыслового механизма с наложенным графиком изменения момента инерции крышки (I_кр), приведенного к оси вала привода в зависимости от угла его поворота.

На корпусе космического аппарата 1 жестко закреплена силовая рама 2, на которой установлен электромеханический привод 3, связанный с помощью кривошипно-коромыслового механизма 4 с крышкой 5, имеющей боковые створки 6.

На корпусе 1 в двухступенчатом кардане установлено зеркало 7, которое может поворачиваться на расчетные углы.

Снаружи зеркало 7 закрывается от солнечных лучей раскрывающейся блендой
куполом 8. Внутри корпуса 1 размещена оптическая система 9.

На выходном валу привода 3 жестко установлен кривошип 10, шарнирно связанный с одним концом шатуна 11, другой конец которого шарнирно связан с коромыслом 12 крышки 5, образуя кривошипно-коромысловый механизм 4.

После вывода космического аппарата на орбиту и отделения головного обтекателя створки бленды 8 раскрываются, образуя над зеркалом 7 конструкцию в виде купола.

Включается оптическая система 9. Зеркало 7 из транспортного положения поворачивается в положение "фокусировка". Крышка 5 с боковыми створками 6 находится в положении "закрыто". Зеркало 7 совместно с оптической системой 8 защищены от воздействия фоновых излучений Солнца и от отраженного от Земли теплового потока.

В таком положении крышки 5 сигнал, сформированный оптической системой 9, отразившись от зеркала 7, возвращается на приемники оптической системы 9. Электронно-вычислительная машина оптической системы запоминает величину рассогласования сигнала (угловое и/или линейное смещение между исходным и отраженным) и учитывает погрешность при обработке информации по определению координат фотографируемого объекта.

При этом кривошипно-коромысловый механизм 4 находится в "мертвом" положении, т.е. точка "1", продольная ось шатуна 11, точка "3", продольная ось кривошипа 10 и точка 0₂ (ось вращения привода) находятся на одной прямой.

После окончания режима "фокусировка" включается привод 3, крышка 5 со створками 6 переводится в положение "открыто" (за время от 6 до 13 с). При этом элементы конструкции крышки 5 не препятствуют оптическому обзору в любых рабочих положениях зеркала 7.

После включения привода 3 точка "3" кривошипа 10 поворачивается относительно точки 0₂. Причем в момент трогания (включения) привода инерционная нагрузка на его выходной вал равна нулю. (график на фиг.2).

После выхода электродвигателя привода 3 на режим (через 0,2-0,5 с) инерционная нагрузка на вал привода начинает плавно нарастать, достигнет максимальной величины и также плавно снижается до нулевого значения (в крайнем положении крышки).

Крышка 5 открывается на угол v_кр, а механизм 4 занимает второе "мертвое" положение, при котором точка "2", продольная ось шатуна 11, точка "4", продольная ось кривошипа 10 и ось вращения привода (точка 0₂) находятся на одной прямой линии. При этом инерционная нагрузка от крышки 5 на вал привода 3 и угловая скорость крышки 5 в крайних положениях равны нулю.

Этим обеспечивается отсутствие движения крышки по инерции после выключения привода и удержания привода крышки в расчетном положении с высокой степенью точности при эволюции космического аппарата. Космический аппарат проводит сеанс съемки, после чего крышка 5 закрывается, предохраняя оптическую систему 9 от переохлаждения.

Для перевода крышки 5 в закрытое положение включается привод 3 (в том же направлении), точка "4" перемещается по окружности до совпадения с точкой "3" и цикл повторяется.

При этом во время спуска и остановки инерционные нагрузки на вал привода 3 от поворота крышки 5 (длиной около 3,4 м) равны нулю.

Рассчитанные по приведенным формулам длины звеньев механизма и их взаимное расположение позволяет повысить качество информации, получаемой космическим аппаратом при заданной производительности, путем исключения влияния тепловых и световых потоков на работоспособность оптической системы.

Использование: в космической отрасли для защиты оптико-электронных приборов от воздействия внешних тепловых и световых потоков. Сущность изобретения: светозащитное устройство космического аппарата состоит из силовой рамы и створок, электропривода, кинематически связанного с крышкой с подвижными створками и механизмом раскрытия. Кинематическая связь выполнена в виде кривошипно-коромыслового механизма, состоящего из жестко установленного на валу привода кривошипа, шарнирно связанного с одним концом шатуна, другой конец которого шарнирно связан с коромыслом, жестко закрепленным на оси крышки. 2 ил.

Светозащитное устройство космического аппарата, состоящее из силовой рамы и створок электропривода, кинематически связанного с крышкой с подвижными створками и механизмом раскрытия, отличающееся тем, что кинематическая связь выполнена в виде кривошипно-коромыслового механизма, состоящего из жестко установленного на валу привода, кривошипа, шарнирно связанного с одним концом шатуна, другой конец которого шарнирно связан с коромыслом, жестко закрепленным на оси крышки, причем длина шатуна определяется по формуле

а длина коромысла

где L расстояние между осями крышки и вала привода;
r радиус кривошипа привода;
Φ_кр- рабочий угол поворота крышки;
l длина шатуна;
γ - угол исходного положения кривошипа;
R радиус коромысла крышки.