РАСФИКСАТОР Российский патент 2013 года по МПК B64G1/64 

Изобретение относится к космической технике (КТ), а более конкретно - к устройствам расчековки элементов КТ.

Известны устройства соединения (фиксации, зачековки) и разделения (разъединения, расфиксации, расчековки) элементов КТ, использующие для своей работы различные конструктивные решения и источники энергии (в том числе пиротехнику, сжатый газ, деформацию пружин, химические реакции соответствующим образом подобранных компонентов, электроэнергию и т.д.) - см., например, А.В. Туманов, В.В. Зеленцов, Г.А. Щеглов «Основы компоновки бортового оборудования космических аппаратов». М., издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010, стр.265-287. Известны также механические и термомеханические автоматические устройства прямого действия (без обратных связей), включающие различные виды рабочих подвижных элементов (ПЭ), стопоров (фиксаторов) ПЭ, источников энергии для перемещения ПЭ, рабочих тяг, освобождаемых при расфиксации и перемещении ПЭ, корпусов и т.п. - см., например, А.В. Алферов «В мире умных машин». М., «Радио и связь», 1989, стр.10-18.

Известны технические решения механических автоматов прямого действия, стопор ПЭ которых изменяет свои удерживающие свойства (например, в связи с переходом в другое агрегатное состояние, изменением уровня вязкости, сил поверхностного натяжения и т.п.) при внесении (перемещении, погружении) данного механического автомата в штатную для его функционирования рабочую среду. При этом снятие заданного уровня фиксации со стороны стопора приводит к перемещению подвижного элемента под действием, например, предварительно взведенной пружины. Ближайшим устройством - аналогом может в данном случае выступать автомат взведения в воде гальваноударных колпаков морской мины, зафиксированных до установки в штатную рабочую среду (воду) посредством сахарного стопора (тающего предохранителя) - см., например, Ю.Л. Коршунов, Б.К. Лямин «Мины ВМФ СССР». С.-Пб, издательство «Гангут», 1998, стр.16-17.

Однако устройства-аналоги фиксации/расфиксации принципиально неработоспособны в специфических условиях космического пространства (и в этой связи не могут без изменений применяться в КТ).

Целью предлагаемого изобретения является создание устройства-расфиксатора, автоматически срабатывающего в условиях космического пространства при воздействии на его корпус лучистого потока Солнца.

Указанная цель достигается тем, что в расфиксаторе (включающем линейно перемещаемый силовым воздействием предварительно сжатой пружины подвижный элемент, удерживаемый стопором, фиксирующие механические свойства которого изменяются под воздействием факторов «рабочей» внешней среды) стопор выполнен в виде термопластичной вставки внутри перфорированного теплопроводящего цилиндрического корпуса, нагреваемого лучистым потоком Солнца выше температуры плавления термопластичной вставки, подвижный элемент выполнен в виде подпружиненного поршня внутри корпуса, снабжен зубом для зацепления чеки и размещен в зафиксированном положении напротив направляющей (вдоль которой перемещается чека), при этом рабочий ход подвижного элемента превышает размер направляющей вдоль корпуса, а чека установлена с возможностью линейного перемещения только вдоль направляющей. Допускается выполнение стопора в виде двух термопластичных вставок с обеих сторон ПЭ (по линейному рабочему ходу и против рабочего хода), при этом корпус снабжается перфорацией в зонах размещения термопластичных вставок, а пружина и ближайшая к ней термопластичная вставка (расположенная против рабочего хода ПЭ) разделяются оголовком.

Принципиальная схема вариантов расфиксатора по предлагаемому техническому решению представлена на фиг.1, 2. Сработавший расфиксатор показан на фиг.3. Приняты обозначения:

1 - корпус,

2 - отверстие перфорации корпуса,

3 - крышка,

4 - направляющая,

5 - подвижный элемент,

6 - зуб ПЭ,

7 - пружина,

8 - термопластичная вставка (стопор),

9 - чека (рабочая тяга),

10 - оголовок пружины.

Автоматическая работа расфиксатора в качестве элемента КТ при его перемещении (выведении) в штатную «рабочую» среду (космическое пространство) осуществляется следующим образом.

После сброса защитного обтекателя (снятия в заданный момент космического полета теплозащитного экрана) с корпуса поз.1 расфиксатора на него начинает действовать солнечный лучистый поток. Наружная поверхность корпуса поз.1 имеет такие значения коэффициента поглощения As и степени черноты ε, при которых корпус поз.1 принимает равновесную температуру, гарантированно превосходящую температуру плавления термопластичной вставки-стопора поз.8.

Под действием усилия взведенной пружины поз.7 (упертой с одной стороны в крышку поз.3, а с другой стороны - в подвижный элемент поз.5, выполненный в виде поршня - см. фиг.1) образовавшийся при нагреве корпуса поз.1 расплав термопластичной вставки поз.8 начинает выдавливаться через отверстия перфорации поз.2 наружу. Объем, занимаемый внутри корпуса поз.1 термопластичной вставкой поз.8, уменьшается - при этом ПЭ поз.5 линейно перемещается относительно направляющей поз.4 под действием пружины поз.7 таким образом, что зуб поз.6 выходит из зацепления с фиксированной в направляющей поз.4 чекой поз.9. Чека поз.9 освобождается и может теперь свободно двигаться в направлении расфиксации (см. фиг.3).

Следует отметить, что относительно мягкая термопластичная вставка-стопор поз.8 является прекрасным амортизатором вибраций, возникающих на активном участке выведения КТ на рабочую орбиту.

В этой связи может быть предложен вариант расфиксатора с двумя - по обе стороны от подвижного элемента поз.5, по линейному рабочему ходу и против рабочего хода ПЭ - термопластичными вставками поз.8 и, соответственно, двумя зонами (либо сплошной по всей боковой поверхности зоной) перфорации поз.2 корпуса поз.1 (см. фиг.2). При этом функцию разделения дополнительной термопластичной вставки поз.8 («нижней» на фиг.2) и пружины поз.7 выполняет специализированный оголовок поз.10.

В качестве примера материала термопластичной вставки поз.8 могут выступать различные мастики (в том числе, например, обыкновенный пластилин, который «не боится» вибраций и широко применяется для крепления датчиков на вибростендах). При этом заданное для нагрева лучистым потоком соотношение As/ε наружной (внешней) поверхности корпуса поз.1 может достигаться, например, путем ее полирования (нанесения соответствующего «теплого» покрытия). Размер отверстий перфорации поз.2 корпуса поз.1 определяется вязкостью и силами поверхностного натяжения материала расплава термопластичной вставки поз.8 (для расчетного диапазона силового давления пружины поз.7 и требуемой динамики срабатывания). Следует также отметить, что корпус поз.1 и крышки поз.3 «замыкают» все силовые воздействия «внутри» расфиксатора, освобождая прочие элементы КТ от функции силовой опоры.

Применение предложенного технического решения целесообразно на удаленных (неудобных) с точки зрения проводки электрических связей (либо механических тяг) элементах-трансформерах КТ, на космических аппаратах с однократно раскладываемыми пассивными системами ориентации/стабилизации, в качестве резервных (дублирующих, аварийных) устройств с использованием альтернативных принципов работы автоматов расчековки развертываемых элементов.

Изобретение относится к космической технике (КТ) и может быть использовано для расчековки элементов КТ. Расфиксатор содержит перфорированный теплопроводящий цилиндрический корпус, крышку, линейно перемещаемый подвижный элемент в виде подпружиненного поршня, стопор из двух термопластичных вставок, пружину, направляющую, подвижный элемент (ПЭ), зуб ПЭ, чеку с возможностью линейного перемещения вдоль направляющей. Пружина и термопластичная вставка разделены оголовком, рабочий ход ПЭ превышает размер направляющей. Изобретение позволяет использовать альтернативные принципы работы автоматов расчековки в условиях космического пространства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Расфиксатор, включающий линейно перемещаемый силовым воздействием предварительно сжатой пружины подвижный элемент, удерживаемый стопором, механические свойства которого изменяются под воздействием факторов внешней среды, отличающийся тем, что стопор выполнен в виде термопластичной вставки внутри перфорированного теплопроводящего цилиндрического корпуса, нагреваемого лучистым потоком Солнца выше температуры плавления термопластичной вставки, подвижный элемент выполнен в виде подпружиненного поршня внутри корпуса, снабжен зубом для зацепления чеки и размещен в зафиксированном положении напротив направляющей, при этом рабочий ход подвижного элемента превышает размер направляющей вдоль корпуса, а чека установлена с возможностью линейного перемещения вдоль направляющей.

2. Расфиксатор по п.1, отличающийся тем, что стопор выполнен в виде двух термопластичных вставок, размещенных в корпусе с противоположных сторон подвижного элемента по его рабочему ходу и против рабочего хода, при этом пружина и термопластичная вставка, расположенная против рабочего хода подвижного элемента, разделены оголовком.