СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2003 года по МПК B64G1/44 

Изобретение относится к космической технике и может использоваться при проектировании различных космичеких аппаратов (КА).

Известна солнечная батарея (СБ), патент RU 2167793 от 17.06.98г., состоящая из рамы, балки, верхних и нижних створок, попарно связанных между собой фиксаторами и установленных на раме и балке, которые закреплены на корпусе КА с помощью шести пиросредств.

Таким образом, для отделения панели солнечной батареи от корпуса КА необходимо срабатывание шести пиросредств, содержащих по два пироэлемента (пиропатрона).

Недостатком описанной конструкции является низкая надежность отделения от корпуса КА и последующее раскрытие створок СБ. Наличие большого количества пироэлементов снижает надежность функционирования СБ.

В связи с тем, что в корпусе пиросредства установлены два независимых механизма, срабатывающих от основного и дублирующего пироэлементов, вероятность безотказного срабатывания одного пиросредства составляет Р=0,999999, а системы из шести пиросредств
Рсистемы=0,999999⁶=0,999994
Это примерно шесть отказов на 1000 000 изделий.

Технической задачей изобретения является повышение надежности отделения и раскрытия створок СБ путем уменьшения количества пироэлементов.

Задача решается тем, что на солнечных батареях космического аппарата, состоящих из рамы, жестко закрепленной на приводе, верхних и нижних створок, попарно связанных между собой шарнирами, а рама с помощью пиросредств закреплена на корпусе космического аппарата, причем на внутренних торцах верхних створок установлены кронштейны, связанные со стяжными лентами, проходящими через пиросредства, жестко закрепленные на раме СБ, а на внешних торцах створок установлены крюки, поверхности которых взаимодействуют с осями подпружиненных стяжных элементов, шарнирно закрепленных на корпусе КА, причем оси стяжных элементов смещены наружу относительно осей шарниров, а на внутренних створках жестко закреплены шаровые опоры, взаимодействующие с корпусом КА.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечной батареи; на фиг.2,3 изображено типовое крепление створок солнечной батареи к корпусу 1.

К приводу 2 жестко закреплена силовая рама 3, а в связи с тем, что панели СБ имеют значительную длину (до 5 м), для их закрепления на корпусе КА используется балка 4.

На раме 3 и балке 4 жестко закреплены нижние створки 5 (фиг.2), которые с помощью шарниров 6 (фиг.3) связаны с верхними створками 7. В осях шарниров 6 установлены взведенные торсионы, раскрывающие створки в рабочее положение. На створках 5 и 7 установлены фотоэлектрические преобразователи 8.

На внутренних торцах верхних створок 7 (фиг. 2) жестко закреплены кронштейны 9, связанные со стяжной лентой 10, один конец которой жестко закреплен на раме 3 СБ (фиг.2), а другой заканчивается резьбовым элементом. Натяжение ленты осуществляется гайкой 11. Стяжная лента 10 проходит через дублирующий пиронож 12 и основной пиронож 13, срабатывание которых осуществляется от пиропатронов 14 (пироэлементов).

Пироножи 12 и 13 образуют пиросредство, которое закрепляется через кронштейн 15 на раме СБ.

В тех же силовых сечениях на внешних торцах створок 7 установлены крюки 16 (фиг 3), поверхности которых взаимодействуют с осями 17 стяжных элементов 18 одним концом, другим концом стяжной элемент 18 шарнирно закреплен в кронштейне 19 корпуса KA 1. В оси кронштейна 19 установлена пружина кручения 20 стяжного элемента 18. На створках 5 жестко установлены шаровые опоры 21, взаимодействующие с корпусом КА 1. Обязательным условием отделения от корпуса КА 1 является наличие эксцентриситета "е", причем центр оси 17 должен быть смещен наружу относительно центра оси шарнира 6.

Раскрытие СБ происходит в следующей последовательности.

После сброса головного обтекателя подается команда на срабатывание пиропатрона 14 (фиг.2) основного пироножа 13. Стяжная лента 10 перерезается. Под действием торсиона створки 7 разворачиваются в осях шарниров 6 (фиг.3). В связи с тем, что ось 17 эксцентрична относительно оси шарнира 6, то на определенном угле поворота крюк 16 выходит из зацепления с осью 17.

Взведенная пружина кручения 20 поворачивает стяжной элемент 18 в направлении стрелки "Г".

Створки 7 и 5 (фиг.3) с рамой 3 и балкой 4 и закрепленными на них пироножами 12 и 13 отделяются от корпуса КА 1 и приводом 2 переводятся в рабочее положение.

Без анализа результатов срабатывания пироножа 13 подается дублирующая команда на срабатывание пиропатрона пироножа 12.

В связи с тем, что при соблюдении принципов дублирования задача отделения от корпуса КА и последующего перевода створок СБ в рабочее положение решается с использованием пиросредств, содержащих основной и дублирующий пироэлемент, надежность системы увеличивается.

В соответствии с технической документацией надежность одного пироножа составляет
Рп/ножа= 0,999, а надежность пиросредства, состоящего из основного и дублирующего пироножей
Pпиpocpeдcтвa=1-(1-0,999)²=0,999999
Вероятность безотказного срабатывания системы, состоящей из 3-х пиросредств, составляет
Рсистемы -0.999999³=0,999997
Это примерно три отказа на 1000000 изделий.

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить вероятность отказов при отделении СБ от КА и последующее раскрытие створок в рабочее положение примерно в два раза, что повышает надежность функционирования солнечной батареи.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей. Предлагаемая солнечная батарея включает в себя раму, жестко закрепленную на приводе, верхние и нижние створки. Створки попарно связаны между собой шарнирами, а рама с помощью пиросредств закреплена на корпусе космического аппарата. При этом на внутренних торцах верхних створок установлены кронштейны, связанные со стяжными лентами. Ленты проходят через пиросредства, жестко закрепленные на раме солнечной батареи. На внешних торцах верхних створок установлены крюки, поверхности которых взаимодействуют с осями подпружиненных стяжных элементов, шарнирно закрепленных на корпусе космического аппарата. Оси стяжных элементов смещены наружу относительно осей шарниров, связывающих верхние и нижние створки. На нижних створках жестко закреплены шаровые опоры, взаимодействующие с корпусом космического аппарата. Изобретение направлено на повышение надежности отделения и раскрытия створок СБ путем сокращения числа потребных для этого пиросредств. 3 ил.

Солнечная батарея космического аппарата, состоящая из рамы, жестко закрепленной на приводе, верхних и нижних створок, попарно связанных между собой шарнирами, причем рама с помощью пиросредств закреплена на корпусе космического аппарата, отличающаяся тем, что на внутренних торцах верхних створок установлены кронштейны, связанные со стяжными лентами, проходящими через пиросредства, жестко закрепленные на раме солнечной батареи, а на внешних торцах верхних створок установлены крюки, поверхности которых взаимодействуют с осями подпружиненных стяжных элементов, шарнирно закрепленных на корпусе космического аппарата, причем оси стяжных элементов смещены наружу относительно осей шарниров, связывающих верхние и нижние створки, а на нижних створках жестко закреплены шаровые опоры, взаимодействующие с корпусом космического аппарата.