СПУСКАЕМЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОСАДКИ НА ПОВЕРХНОСТЬ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ, ИМЕЮЩИХ АТМОСФЕРУ Российский патент 1998 года по МПК B64G1/62 

Изобретение относится к космической технике.

Известна конструкция космического аппарата, предназначенного для посадки на поверхность небесного тела, включающего сбрасываемую теплозащитную аэродинамическую силовую оболочку, парашютную систему, посадочную платформу с комплексом научных приборов и посадочное устройство, обеспечивающее заданное значение перегрузок при ударе посадочной платформы о поверхность небесного тела (Космонавтика, Советская энциклопедия, 1985, КА Венера, с.56).

Ближайшим аналогом является спускаемый аппарат, содержащий посадочную платформу, снабженную посадочными устройствами стержневой ферменной конструкции, каждое из которых содержит опорный узел, снабженный опорной пятой, парашютную систему, лобовой экран, снабженный шпангоутом, и задний защитный кожух, связанный с парашютной системой (Гэтланд К. Космическая техника.-М.: Мир, 1986, с. 130).

В указанном аппарате силовая схема выполнена таким образом, что любой аэродинамический экран связан с парашютным отсеком силовым поясом, принадлежащим грузовой посадочной платформе, на котором размещены три посадочных устройства и по периметру между ними тормозные двигатели мягкой посадки. Такая конструкция не позволяет изменить компоновку спускаемого аппарата без изменения его силовой схемы. Посадочные устройства указанного спускаемого аппарата работают только при посадке, а до этого момента являются бесполезным грузом, требующим затрат энергии для их доставки к месту посадки, к тому же они занимают полезный объем, так как при старте находятся в сложенном положении, что исключает размещение полезной нагрузки в зоне их движения при переводе в рабочее положение, например, двигателей торможения на конечном участке посадки.

Целью изобретения является улучшение габаритно-массовых характеристик спускаемого аппарата.

Для достижения этой цели опорный узел каждого посадочного устройства закреплен с возможностью разделения на шпангоуте лобового экрана и связан с задним защитным кожухом посредством разрушаемой тяги регулируемой длины, а опорная пята связана с опорным узлом посредством направляющей и снабжена приводом перемещения. Кроме того, посадочное устройство содержит неподвижную часть, подвижную часть и телескопический стержень. Неподвижная часть состоит из четырех стержней, с одной стороны закрепленных попарно-симметрично на верхнем и нижнем шпангоутах посадочной платформы, а с другой стороны сведенных в узел, шарнирно связанный с концом телескопического стержня. Подвижная часть выполнена в виде У-образного подкоса, концы которого шарнирно связаны с посадочной платформой, а узел шарнирно связан с другим концом телескопического стержня и является опорным узлом посадочного устройства.

На фиг. 1 представлен общий вид спускаемого аппарата; на фиг. 2 - посадочное устройство в рабочем положении.

Спускаемый аппарат содержит парашютную систему, задний защитный кожух 2, лобовой аэродинамический экран 3, шпангоут лобового аэродинамического экрана 4, грузовую посадочную платформу 5, двигатель мягкой посадки 6, полезный груз 7, регулируемую тягу 8, опорную пяту 9, ложемент 10, фиксирующий пяту в положении для транспортировки, неподвижную часть фермы 11 с силовым узлом 12, У-образный подкос 13 с силовым узлом 14, телескопический стержень 15, механизм перемещения опорной пяты 16.

Посадочные устройства, равнорасположенные по периметру грузовой посадочной платформы 5, состоят из двух выполненных в виде пространственных ферм, неподвижная часть 11 которых закреплена на посадочной платформе 5, а подвижная, являющаяся продолжением первой, несет на себе опорную пяту 9, в состав подвижной части посадочного устройства входит телескопический стержень 15. Неподвижная часть посадочного устройства 11 состоит из четырех стержней, которые одним концом попарно-симметрично крепятся к верхнему и нижнему шпангоутам грузовой посадочной платформы 5, а другие концы сведены в силовой узел 12, на котором крепится телескопический стержень 15 подвижной части фермы посадочного устройства.

Подвижная часть посадочного устройства является частью фермы изменяемой геометрии и состоит из трех стержней, два из которых жесткие, неизменяемой длины образуют У-образный подкос 13, а третий - телескопический 15 является амортизатором. Все три стержня сведены в один силовой узел 14, где два жестких стержня соединены неразъемно, а третий - телескопический через ось вращения. Противоположные концы всех трех стержней крепятся шарнирно к неподвижной части фермы посадочного устройства, подкоса - к нижним концам стержней неподвижной части 11, телескопического - к ее силовому узлу.

Опорная пята 9 посадочного устройства, выполненная в виде полого диска с жесткой центральной частью, имеет возможность перемещения по направляющим с помощью механизма перемещения 16 из положения для транспортировки в рабочее посадочное положение к силовому узлу подвижной части посадочного устройства.

На время перелета к месту посадки опорная пята удерживается в положении для транспортировки специальным ложементом 10 или иным стопорным устройством, закрепленным на лобовом аэродинамическом экране 3, и при его отделении в конце перелета механизмом перемещения переводится в рабочее положение.

Посадка спускаемого аппарата осуществляется следующим образом. На время транспортировки спускаемого аппарата к месту посадки подвижные части посадочных устройства находятся в положении для транспортировки и являются жесткими элементами конструкции, посредством которых грузовая посадочная платформа крепится к аэродинамическому лобовому экрану 3 спускаемого аппарата. При этом объем, образованный фермами неподвижных частей посадочных устройств 11, позволяет разместить в них двигатели мягкой посадки 6, и они, таким образом, находятся в одной вертикальной плоскости с опорными пятами 9, а это в свою очередь позволяет наиболее правильно организовать выключение двигателей при контакте опорных пят с грунтом. При входе спускаемого аппарата в атмосферу исследуемого небесного тела происходит аэродинамическое торможение, вызывающее перегрузки. При этом сила с лобового аэродинамического экрана 3 передается на посадочную платформу 5 через фермы посадочных устройств. По достижении спускаемым аппаратом необходимой скорости снижения вводится в действие парашютная система 1. При последующем снижении спускаемого аппарата до расчетной высоты происходит отделение лобового аэродинамического экрана 3. Грузовая посадочная платформа 5 оснащается подвешенной к парашютной системе 1 посредством тяг 8, соединяющих посадочные устройства и задний защитный кожух 2. Зажатые на время перелета опорные пяты посадочных устройств 9 с отделением лобового экрана освобождаются от ложементов 10 и переводятся в рабочее положение механизмом перемещения 16.

Следующим этапом посадки является отделение тяг 8, соединяющих посадочные устройства с задним защитным кожухом 2 и включение тормозных двигателей мягкой посадки 6. При этом посадочная платформа 5 с полезным грузом 7 отделяется от заднего защитного кожуха, висящего на парашюте и продолжает снижение на двигателях мягкой посадки 6. Посадочные устройства, освобожденные от тяг 8, переводятся в рабочее положение.

Использование изобретения позволяет улучшить габаритно-массовые характеристики грузовой посадочной платформы, так как платформа исключена из силовой схемы спускаемого аппарата, она может быть без изменения конструкции использована для установки на ней полезного груза разнообразного вида: контейнеров различной формы, самоходных аппаратов. Наличие в конструкции посадочного устройства неподвижной части фермы позволяет разместить в ней двигатели мягкой посадки, не нарушая при этом возможности посадочных устройств занимать различные положения: сложенное - для транспортировки и выпущенное - рабочее. Так как вектор тяги двигателя мягкой посадки совпадает с направлением реакции от удара опоры посадочного устройства о поверхность небесного тела в момент посадки, а касание опор происходит неодновременно, возникает опрокидывающий момент. Выключение двигателя, установленного на опоре в момент ее касания с поверхностью небесного тела, существенно снижает опрокидывающий момент и повышает надежность посадки.

Использование: в спускаемых аппаратах, предназначенных для посадки на поверхность небесных тел, имеющих атмосферу. Сущность: опорный узел посадочного устройства спускаемого аппарата закреплен с возможностью разделения на шпангоуте лобового экрана и связан с задним защитным кожухом аппарата посредством разрушаемой тяги регулируемой длины. Кроме того, опорный узел посредством направляющей связан с опорной пятой, которая снабжена приводом перемещения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Спускаемый аппарат для посадки на поверхность небесных тел, имеющих атмосферу, содержащий посадочную платформу, снабженную посадочными устройствами стержневой ферменной конструкции, каждое из которых содержит опорный узел, снабженный опорной пятой, парашютную систему, лобовой экран, снабженный шпангаутом, и задний защитный кожух, связанный с парашютной системой, отличающийся тем, что, с целью улучшения габаритно-массовых характеристик аппарата, опорный узел каждого посадочного устройства закреплен с возможностью разделения на шпангоуте лобового экрана и связан с задним защитным кожухом посредством разрушаемой тяги регулируемой длины, а опорная пята связана с опорным узлом посредством направляющей и снабжена приводом перемещения. 2. Спускаемый аппарат по п.1, отличающийся тем, что посадочное устройство содержит неподвижную часть, подвижную часть и телескопический стержень, причем неподвижная часть выполнена из четырех стержней, одни концы которых закреплены на посадочной матформе, а другие концы сведены в узел, шарнирно связанный с концом телескопического стержня, подвижная часть выполнена в виде Y-образного подкоса, концы, которого шарнирно связаны с посадочной платформой, а узел шарнирно связан с другим концом телескопического стержня и является опорным узлом посадочного устройства.