УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ НА СПУТНИКЕ ОРБИТАЛЬНОГО КОСМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2016 года по МПК B64G1/22 H01Q1/28 B66F7/12 

Изобретение относится к области космической техники, в частности, к радиоастрономии, касается устройств, предназначенных для автоматического подъема, развертывания, пространственной ориентации и наведения на цель размещенных на спутнике различного вида и назначения орбитальных космических объектов (аппаратов, устройств), доставляемых на космическую орбиту в сложенном положении. Например, космических телескопов и радиотелескопов (интерферометров), лазерных, электромагнитных, электронных, нейтронных и всевозможных других излучателей и приемников излучения.

Космический объект, например, радиотелескоп, доставляемый на расчетную орбиту в сложенном положении, после занятия спутником на круговой орбите устойчивого равновесного состояния устанавливается в рабочее положение. То есть, космический объект в целом, или его рабочий орган (в радиотелескопе антенна с рефлектором и центральным узлом), имеющие собственный центр масс, поднимается (развертывается), стабилизируется и направляется (наводится) на цель. При этом равновесное состояние спутника на заданной орбите не должно быть нарушено, для чего центр тяжести поднимаемого объекта (или его рабочего органа) в процессе установки и после не должен отклоняться от общей гравитационной оси, проходящей через общий центр масс системы (спутник - объект) и центр масс планеты (Земли). В противном случае равновесное состояние будет нарушено и потребуется дополнительная корректировка положения спутника на расчетной орбите с помощью внешнего воздействия.

Известны устройства для установки (развертывания) орбитального космического объекта на спутнике - космического радиотелескопа, имеющего собственный центр тяжести (масс), расположенный в поднимаемом рабочем органе - в центральном узле антенны, и доставляемого на орбиту в сложенном положении, включающие механизмы автоматического подъема, развертывания рефлектора, пространственной ориентации, стабилизации положения и наведения рабочего органа на цель (патенты RU 2214659, 2262784, 2382452). Наиболее близким к изобретению в функциональном отношении является устройство для установки (развертывания) космического радиотелескопа на спутнике, выполненное в виде телескопической мачты с изменяющейся длиной /1/. В транспортируемом положении эта мачта должна быть минимально короткой, а при развертывании рефлектора достаточно длинной (не менее диаметра рефлектора). При этом телескопическая мачта при установке не должна нарушать равновесного положения спутника, быть достаточно жесткой и устойчивой, чтобы исключить отклонения, прогибы и колебания и обеспечить надежность и качество работы.

Недостаток известного устройства в виде телескопической мачты заключается в том, что она состоит из множества отдельных соединенных друг с другом элементов, например, вставленных друг в друга патрубков. При подъеме достаточно высокой мачты, например, для установки радиотелескопа большого диаметра сложно без дополнительных конструкций и компенсирующих отклонения устройств обеспечить необходимую жесткость и динамическую устойчивость конструкции под действием массовых гравитационных, центробежных и прочих инерционных сил /2/. Тем самым избежать смещения центра масс от общей со спутником гравитационной оси и не нарушить равновесного состояния. Кроме того, от неравномерного нагрева и охлаждения мачта может периодически (а при большой длине значительно) искривляться, нарушая равновесие, стабильность положения, точность наведения на цель. От этих недостатков снижаются надежность и качество работы самого космического объекта, например, из-за искривления рефлектора радиотелескопа.

С целью сохранения равновесия на орбите при установке на спутнике космического объекта (например, радиотелескопа), или его рабочего органа (в радиотелескопе - антенны с радиометром и рефлектором), исключением при подъеме смещения центра масс от общей гравитационной оси, и повышения при этом надежности (устойчивости, стабилизации положения) и качества (расширения обзора, точности пространственной ориентации и наведения на цель) работы, и предлагается данное изобретение.

Поставленная цель - сохранение равновесного состояния на орбите исключением смещения центра масс от оси гравитационного притяжения, при повышении надежности и качества работы достигается тем, что устройство для установки на спутнике орбитального космического объекта, (например, космического радиотелескопа), доставляемого на орбиту в сложенном положении, и включающее механизмы автоматического подъема, пространственной ориентации, стабилизации положения и наведения на цель, выполнено состоящим из пары расположенных в одной вертикальной плоскости идентичных по конструкции и сбалансированных по массе, и установленных симметрично относительно оси гравитационного притяжения прямолинейно-направляющих механизмов, имеющих закрепленную на спутнике общую горизонтальную траверсу и подвижные консоли, соединенные серединами шарнирно рычагами половинной длины консоли с установленной на траверсе по оси гравитационного притяжения общей опорой. При этом верхними концами консоли соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, а нижними концами - шарнирно с установленными подвижно на общей траверсе по обе стороны от общей опоры ползунами, связанными с приводным устройством, с возможностью их одновременного и синхронного, но, во взаимно противоположных направлениях перемещения по траверсе.

При этом приводное устройство, обеспечивающее одновременное синхронное (в общем случае, возвратно-поступательное) перемещение ползунов и тем самым подъем и опускание консолей прямолинейно-направляющих механизмов, а вместе с ними космического объекта (или его рабочего органа), состоит из одинаковых связанных с согласовательным устройством электродвигателей, закрепленных на ползунах неподвижными роторами, на подвижных статорах которых надеты шестерни, установленные в зацеплении с выполненной с зубчатой поверхностью траверсой.

Положительный технический результат - исключение при установке (подъеме-опускании) космического объекта возможности отклонения (смещения) центра масс от общей со спутником оси гравитации, обеспечивается геометрическим свойством конструкции собственно прямолинейно-направляющего механизма, в которой конец консоли (соединенный с местом расположения центра масс космического объекта) перемещается строго по прямолинейной траектории. А также уравновешенностью устройства в целом, обеспечиваемой использованием, именно, пары идентичных по конструкции и сбалансированных по массе прямолинейно-направляющих механизмов, и симметричностью их взаимного расположения в одной вертикальной плоскости относительно общей прямолинейной траектории, совпадающей с общей со спутником осью гравитации.

В другом варианте, с целью повышения надежности и качества работы за счет увеличения жесткости и устойчивости конструкции, описываемое устройство выполнено состоящим из двух идентичных по конструкции и взаимно сбалансированных по массе пар прямолинейно-направляющих механизмов, установленных взаимно параллельно в вертикальных плоскостях прямо напротив друг друга и симметрично относительно оси гравитационного притяжения. Причем каждая из этих взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов состоит из пары расположенных в одной вертикальной плоскости идентичных по конструкции и сбалансированных по массе, и установленных симметрично относительно оси гравитационного притяжения прямолинейно-направляющих механизмов, имеющих закрепленную на спутнике общую горизонтальную траверсу и подвижные консоли, соединенные серединами шарнирно рычагами половинной длины консоли с установленной на траверсе по оси гравитационного притяжения общей опоре. При этом находящиеся друг против друга консоли взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов верхними концами соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, а нижними концами консоли в каждой паре прямолинейно-направляющих механизмов с общей траверсой соединены шарнирно с установленными подвижно на траверсе по обе стороны от общей опоры ползунами, связанными с приводным устройством с возможностью одновременного и синхронного, но во взаимно противоположных направлениях парного перемещения по траверсам находящихся друг против друга ползунов взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов.

Увеличение жесткости и устойчивости (статической и динамической), а потому более стабильное состояние обеспечиваются сдвоенностью и пространственной симметричностью и разнесенностью конструкции, увеличением площади опоры.

При этом приводное устройство, обеспечивающее одновременное синхронное возвратно-поступательное перемещение ползунов и тем самым подъем (при сдвигании) и опускание (при раздвигании) консолей прямолинейно-направляющих механизмов, а вместе с ними, соответственно, подъем и опускание космического объекта, состоит из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных на ползунах прямолинейно-направляющих механизмов неподвижными статорами, на противоположных концах вала роторов которых надеты шестерни, установленные в зацеплении с выполненными с зубчатой поверхностью траверсами.

При этом с целью повышения надежности за счет большей синхронизации перемещений, а также сокращения образующих приводное устройство количества электродвигателей, находящиеся друг против друга ползуны взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов попарно жестко соединены (скреплены) между собой или общим корпусом, или перемычками с возможностью совместного их парного перемещения по траверсам.

В другом варианте, приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между траверсами взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых и с однонаправленными винтовыми линиями соосных винтовых стержней, одни концы которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре, расположенной в середине между траверсами по оси гравитационного притяжения, а противоположные концы механически связаны с валами роторов вышеуказанных электродвигателей. При этом на винтовых стержнях установлены гаечные элементы, закрепленные на соединяющих попарно ползуны перемычках, с возможностью при одновременном разнонаправленном вращении совместно с валами роторов электродвигателей винтовых стержней синхронного, но во взаимно противоположных направлениях перемещения совместно с гаечными элементами пар ползунов.

В следующем варианте приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между траверсами взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых, но с разнонаправленными (правой и левой) винтовыми линиями соосных винтовых стержней, одни концы каждого из которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре, расположенной в середине между траверсами по оси гравитационного притяжения, а противоположные концы механически связаны с валами роторов вышеуказанных электродвигателей. При этом на винтовых стержнях установлены гаечные элементы, закрепленные на соединяющих попарно ползуны перемычках, с возможностью при одновременном однонаправленном вращении совместно с валами роторов электродвигателей винтовых стержней синхронного, но во взаимно противоположных направлениях возвратно-поступательного перемещения совместно с гаечными элементами пар ползунов.

В обоих вышеописанных вариантах выполнения привода с использованием винтовых элементов обеспечивается единство и большая жесткость конструкции устройства в целом, а также возможность более точного, фиксируемого шаговым поворотом винта регулирования перемещений ползунов и тем самым перемещения (подъема-опускания) устанавливаемого космического объекта, в том числе, для наведения на цель.

При всем при этом с целью повышения качества работы возможностью поворота космического объекта в вертикальной плоскости при его установке (подъеме-опускании), в описываемом устройстве верхние концы консолей одних расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов из взаимно параллельных пар соединены с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта шарнирно, а верхние концы консолей двух других расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов из этих взаимно параллельных пар соединены (скреплены) жестко. Это дает возможность космическому объекту при его подъеме-опускании совершать совместно с этой парой консолей и поворот в вертикальной плоскости.

Положительный эффект при этом состоит в том, что для поворота космического объекта и наведения на цель не требуется отдельного привода. Наведение на цель может производиться путем подъема-опускания космического объекта на соответствующую высоту.

Недостаток такого технического решения - односторонность (не более 90 градусов) наведения, и необходимость для наведения производить регулируемые подъем-опускание консолей, что усложняет работу и точность наведения и не позволяет осуществлять круговой обзор.

Поэтому в другом варианте, с целью повышения качества работы точностью наведения и расширением обзора за счет управляемого поворота космического объекта в вертикальной плоскости до 180 градусов, в описываемом устройстве концы консолей расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов взаимно параллельных пар соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, которые механически связаны с валами роторов одинаковых управляющих электродвигателей, установленных на концевых участках консолей с возможностью сохранения неподвижности их статоров. Для чего, например, на статорах закреплены пластины с дуговыми пазами, а на концевых участках вышеупомянутых консолей выполнены пальцы с возможностью при повороте консолей их свободного перемещения в этих пазах.

Изобретение поясняется на следующих чертежах.

На фиг. 1 показана принципиальная конструктивная схема описываемого устройства.

На фиг. 2 показан вариант конструкции описываемого устройства с одной парой прямолинейно-направляющих механизмов с зубчатым приводным устройством.

На фиг. 3 показан вариант конструкции описываемого устройства с двумя взаимно параллельными парами прямолинейно-направляющих механизмов с зубчатым приводным устройством.

На фиг. 4 показан вариант конструкции описываемого устройства с двумя взаимно параллельными парами прямолинейно-направляющих механизмов с винтовым приводным устройством и устройством для управляемого поворота космического объекта в вертикальной плоскости.

На фиг. 5а, б показаны варианты конструкции винтового приводного устройства.

На фиг. 6 показана конструкция механизма поворота поднимаемого космического объекта в вертикальной плоскости.

На фиг. 7 показана конструкция устройства для управляемого поворота устанавливаемого космического объекта в вертикальной плоскости.

На фиг. 1 показана принципиальная конструктивная схема описываемого устройства 1 для установки на спутнике 2 орбитального космического объекта 3, который на чертеже (здесь и далее) показан в условном обобщенном изображении.

В качестве такого космического объекта 3 может иметься в виду любое генерирующее, излучающее и принимающее различного вида (типа) излучение (световое и электромагнитное, нейтронное и гамма частиц, рентгеновское, лазерное и т.д.) устройство, доставляемое на орбиту на спутнике 2 в сложенном (фиг. 1а) положении. В частности, таким объектом может быть космический радиотелескоп.

После занятия спутником 2 устойчивого равновесного состояния на орбите космический объект 3 (например, радиотелескоп) устанавливается в рабочее положение (фиг. 1б). То есть, космический объект 3 в целом или его рабочий орган (в радиотелескопе антенна с центральным узлом и рефлектором), имеющие собственный центр тяжести (масс) 4, поднимается (стрелка 5), стабилизируется и направляется (наводится) на цель. (Промежуточное положение на фиг. 1 показано пунктиром). Для этого описываемое устройство 1 содержит механизм автоматического подъема, пространственной ориентации, стабилизации положения и наведения объекта 3 (его рабочего органа) на цель. При этом равновесное состояние спутника 2 на заданной орбите не должно быть нарушено, для чего центр масс 4 устанавливаемого объекта 3, в процессе подъема и после установки не должен отклоняться от общей оси гравитационного притяжения 6, проходящей через центр масс (условно 7) спутника 2 (системы спутник - объект) и центр масс (условно 8) планеты 9 (Земли). В противном случае равновесное состояние будет нарушено и потребуется дополнительная корректировка положения спутника 2 на расчетной орбите с помощью внешнего воздействия.

Для сохранения орбитального равновесия при подъеме (стрелка 5) на спутнике 2 космического объекта 3 (или его рабочего органа) исключением смещения его центра масс 4 от общей гравитационной оси 6, описываемое устройство 1 выполнено состоящим из пары (10-11) идентичных по конструкции и сбалансированных по массе прямолинейно-направляющих механизмов, соответственно, 10 и 11, расположенных в одной вертикальной плоскости и установленных симметрично относительно оси гравитационного притяжения 6 (фиг. 2).

Прямолинейно-направляющие механизмы 10 и 11 содержат закрепленную на спутнике 2 общую горизонтальную траверсу 12 и подвижные консоли, соответственно, 13 и 14, соединенные своими серединами шарнирно рычагами 15 и 16 половинной длины консоли с закрепленной на траверсе 12 по оси гравитационного притяжения 6 общей опоре 17. При этом верхними концами консоли 13 и 14 соединены подвижно с местом нахождения центра масс 4 поднимаемого космического объекта 3 (или его рабочего органа). В данной конструкции - с концами 18 и 19 опорного элемента места нахождения центра масс 4, выполненного в виде двух полуосей. А нижними концами консоли 13 и 14 соединены шарнирно с установленными подвижно на траверсе 12 по обе стороны от общей опоры 17 ползунами, соответственно, 20 и 21, связанными с приводным устройством с возможностью их одновременного синхронного, но во взаимно противоположных направлениях (стрелки 22 и 23) перемещения по общей траверсе 12.

24 - здесь и далее шарнирные соединения.

Положительный технический результат достигается исключением отклонения (смещения) центра масс 4 поднимаемого объекта 3 или его рабочего органа (антенны с рефлектором радиотелескопа) от общей со спутником 2 оси гравитационного притяжения 6. Это обеспечивается известным геометрическим свойством собственно конструкции каждого из пары (10-11) прямолинейно-направляющих механизмов, в которых концы консолей 13 и 14 (совместно с центром масс 4 поднимаемого объекта 3) перемещаются (стрелка 5) строго по прямолинейной траектории, совпадающей с общей со спутником 2 осью гравитационного притяжения 6. А уравновешенность в целом обеспечивается идентичностью по конструкции и сбалансированностью по массе образующих эту пару прямолинейно-направляющих механизмов 10 и 11, а также симметричностью их взаимного и относительно общей прямолинейной траектории перемещения расположения в одной вертикальной плоскости.

Используемый в конструкции так называемый прямолинейно-направляющий механизм с его свойством, сам по себе, хорошо известен из общей теории механизмов и машин (ТММ). В изобретении пара таких механизмов, интегрированная в единую конструкцию, дает качественно новый положительный эффект - сохранение при движении устойчивого равновесного состояния.

В другом варианте, с целью повышения надежности и точности работы за счет увеличения жесткости и устойчивости конструкции, описываемое устройство выполнено состоящим из двух идентичных по конструкции и взаимно сбалансированных по массе пар прямолинейно-направляющих механизмов, установленных взаимно параллельно в вертикальных плоскостях прямо напротив друг друга и симметрично относительно общей оси гравитационного притяжения 6 (фиг. 3). Каждая из этих взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов (по аналогии с конструкцией на фиг. 2) состоит из пары (26-27) и пары (28-29) расположенных в одной вертикальной плоскости идентичных по конструкции и сбалансированных по массе прямолинейно-направляющих механизмов, соответственно, 26, 27 и 28, 29. Причем каждая из этих взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов имеет закрепленную на спутнике общую горизонтальную траверсу, соответственно, 30 и 31, и подвижные консоли, 32, 33 - в паре, (26-27) и 34, 35 - в паре (28-29), соединенные серединами шарнирно соответствующими рычагами половинной длины консоли с установленными на траверсах 30 и 31 симметрично и параллельно оси гравитационного притяжения 6 общих для каждой из этих пар опорами, соответственно, 36 и 37. При этом находящиеся друг напротив друга консоли 32, 34 и 33, 35 взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов верхними концами соединены подвижно с концами опорного элемента 38 места нахождения центра масс 4 поднимаемого (стрелка 5) космического объекта 3. А нижними концами указанные консоли в каждой из этих пар прямолинейно-направляющих механизмов соединены шарнирно с установленными подвижно на общей для каждой пары траверсе 30 и 31, по обе стороны от опор 36 и 37 ползунами, соответственно, 39 и 40, связанными с приводами с возможностью одновременного и синхронного, но во взаимно противоположных направлениях их парного перемещения по этим траверсам (стрелки 41 и 42).

Увеличение жесткости и устойчивости (статической и динамической), а также более стабильное состояние обеспечиваются сдвоенностью и пространственной симметричностью и разнесенностью конструкции, увеличением площади опоры.

При этом с целью повышения надежности работы за счет большей синхронизации перемещений, находящиеся друг против друга ползуны взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов попарно жестко соединены перемычками в единые пары 39 и 40 с возможностью совместного парного перемещения (стрелки 41 и 42) по траверсам 30 и 31 (фиг. 3).

Как в варианте конструкции описываемого устройства с одной парой (10-11) прямолинейно-направляющих механизмов (фиг. 2), так и в варианте конструкции с двумя парами (26-27) и (28-29) прямолинейно-направляющих механизмов (фиг. 3), приводное устройство для перемещения ползунов прямолинейно-направляющих механизмов выполнено состоящим из связанных с автономным энергоисточником и органом управления (на чертежах не показано) взаимосогласованных электродвигателей, установленных непосредственно на (в) ползунах.

Позицией 43 (см. фиг. 1) условно обозначено имеющееся на спутнике 2 управляющее согласовательное устройство какой-либо известной конструкции, обеспечивающее взаимосогласованную и синхронную работу входящих в приводное устройство электродвигателей.

В частности, приводное устройство для одновременного синхронного перемещения ползунов и тем самым согласованного подъема консолей прямолинейно-направляющих механизмов, а вместе с ними космического объекта или его рабочего органа (например, антенны радиотелескопа) может состоять из связанных с управляющим органом и согласовательным устройством 43 одинаковых электродвигателей 44, закрепленных, соответственно, на (в) ползунах 20 и 21 неподвижными валами 45 роторов, на подвижных статорах 46 которых надеты шестерни 47, установленные в зацеплении с выполненной с зубчатой поверхностью 48 траверсой 12 (см. фиг. 2 и выделенный фрагмент 2а).

В другом варианте (фиг. 3) приводное устройство состоит из связанных с общим управляющим органом и согласовательным устройством одинаковых электродвигателей 49, закрепленных неподвижными статорами 50 на сдвоенных парах ползунов 39 и 40 взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов. На противоположных концах вала 51 ротора этих электродвигателей 49 надеты шестерни 52, установленные в зацеплении с выполненными с зубчатой поверхностью 48 траверсами 30 и 31 (см. фиг. 3 и выделенный фрагмент 3а).

На фиг. 4 показана аналогичная фиг. 3 и с теми же обозначениями трубчатая конструкция описываемого устройства с единым винтовым приводным устройством и устройством для управляемого поворота устанавливаемого космического объекта 3 в вертикальной плоскости. А на фиг. 5а, б показаны возможные варианты конструкции этого единого винтового приводного устройства.

Винтовой привод выполнен состоящим из взаимосогласованных электродвигателей 53 и 54, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между выполненными трубчатыми траверсами 30 и 31 взаимно параллельных пар (26-27) и (28-29) прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых соосных с однонаправленными винтовыми линиями винтовых стержней 55 и 56, одни концы каждого из которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре 57, расположенной в середине между этими траверсами по оси гравитационного притяжения 6, а противоположные концы связаны напрямую, как показано на чертеже, или через какой-либо зубчатый передаточный механизм известной конструкции (на чертеже не показано) с валами роторов вышеуказанных электродвигателей (см. фиг. 4 и фиг. 5а). При этом на винтовых стержнях 55 и 56 установлены гаечные элементы, соответственно, 58 и 59, закрепленные на элементах (перемычках) 60, соединяющих пары 39 и 40 ползунов, с возможностью при одновременном разнонаправленном вращении совместно с валами роторов электродвигателей 53 и 54 этих винтовых стержней 55 и 56 одновременного синхронного, но, во взаимно противоположных направлениях (показано стрелками 61 и 62 перемещения (стрелки 40, 41) совместно с гаечными элементами 58 и 59 этих пар ползунов (фиг. 5а).

В другом варианте аналогичный винтовой привод выполнен состоящим из взаимосогласованных электродвигателей 53 и 54, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между траверсами 30 и 31 взаимно параллельных пар (26-27) и (28-29) прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых соосных, но с разнонаправленной (правой и левой) винтовыми линиями винтовых стержней 63 и 64, одни концы каждого из которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре 57, расположенной в середине между этими траверсами симметрично и параллельно оси гравитационного притяжения 6, а противоположные концы связаны напрямую или через какой-либо зубчатый передаточный механизм известной конструкции (на чертеже не показано) с валами роторов вышеуказанных электродвигателей (фиг. 5б). При этом на винтовых стержнях 63 и 64 установлены гаечные элементы, соответственно, 65 и 66, закрепленные на элементах (перемычках) 60, соединяющих пары 39 и 40 ползунов, с возможностью при одновременном однонаправленном (стрелки 67, 68) вращении совместно с валами роторов электродвигателей 53 и 54 этих винтовых стержней одновременного синхронного, но во взаимно противоположных направлениях (показано стрелками 41 и 42) перемещения совместно с гаечными элементами 65 и 66 этих пар ползунов.

При всем при этом во всех вариантах конструкции электродвигатели приводного устройства приводятся в действие от имеющегося на спутнике автономного энергоисточника, например, установленной на спутнике солнечной батареи (на чертеже не показано), а согласованное их взаимодействие обеспечивается согласователем (условно 43 фиг. 1), связанным с имеющимся на спутнике или с Земли органом управления (на чертеже не показано).

Для наведения на цель путем поворота поднимаемого космического объекта 3 (или его рабочего органа) в вертикальной плоскости, верхние концы расположенных друг напротив друга консолей 32 и 34 прямолинейно-направляющих механизмов из взаимно параллельных пар с опорными элементами места расположения центра масс 4 космического объекта 3, в данной конструкции с опорными полуосями 69 и 70, соединены подвижно, а верхние концы двух других 33 и 35 консолей, расположенных друг напротив друга прямолинейно-направляющих механизмов из этих пар соединены (скреплены) с этими опорными полуосями жестко, с возможностью совместного с консолями 33 и 35 поворота (стрелки 71) космического объекта 3 в вертикальной плоскости (фиг. 6).

Положительный эффект при этом состоит в том, что для наведения на цель не требуется отдельного привода для поворота космического объекта 3 (или его рабочего органа) в вертикальной плоскости. Такой поворот осуществляется за счет перемещения консолей 33 и 35 и подъема (или опускания) космического объекта 3 на соответствующую высоту.

Недостаток такого технического решения - односторонность и ограниченность (не более 90 градусов) обзора, и необходимость для наведения производить регулируемые подъем-опускание, что усложняет работу и снижает точность наведения.

Поэтому в другом варианте с целью повышения качества работы точностью наведения и расширением обзора за счет управления поворотом космического объекта 3 в вертикальной плоскости до 180 градусов, верхние концы консолей 32, 33 - в паре, (26-27) и 34,35 - в паре (28-29) прямолинейно-направляющих механизмов с помощью втулок 72 и 73 соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс 4 космического объекта 3, в данной конструкции - с опорными полуосями 69 и 70. А опорные полуоси 69 и 70 механически связаны с валами роторов управляющих электродвигателей 76 и 77, установленных на концевых участках консолей с возможностью сохранения неподвижности их статоров. В частности, валы 74 и 75 роторов электродвигателей 76 и 77 соосно закреплены по концам опорных полуосей 69 и 70. При этом на статорах каждого из электродвигателей для сохранения их неподвижности закреплены пластины 78 и 79 с дуговым пазом 80 в каждой из них, а на концевых участках каждой из вышеупомянутых консолей выполнены пальцы 81 и 82 с возможностью свободного перемещения в этих пазах при поворотах консолей, и опоры на них статоров управляющих электродвигателей 76 и 77.

83 - перемычки в каждом из пазов 80, фиксирующие неподвижное положение статоров электродвигателей.

Таким образом, содержащиеся в изобретении существенно новые технические решения, основанные на использовании конструкции с одной или двумя парами прямолинейно-направляющих механизмов, обеспечивают устойчивое равновесное орбитальное состояние спутника при установке на нем космического объекта, статическую, гравитационную и динамическую устойчивость предложенного устройства, высокие надежность и качество работы и его самого, и устанавливаемого им космического объекта.

Использованные источники информации

/1/ Патент RU 2382452, МПК H01Q 15/00.

/2/ В.В. Белецкий. Движение искусственного спутника относительно центра масс. М., Наука, 1965.

Изобретение относится к оборудованию космических аппаратов (искусственных спутников) и средствам его развертывания на орбите. Устройство содержит две идентичные взаимно сбалансированные по массе пары прямолинейно-направляющих механизмов, установленных симметрично в вертикальных параллельных плоскостях. Каждая пара, в свою очередь, содержит пару плоских, зеркально симметричных и сбалансированных консольных механизмов с общей опорной горизонтальной траверсой. Верхними концами консоли соединены подвижно с развертываемым космическим объектом (КО) в районе его центра масс, а нижними концами - шарнирно с установленными на траверсе ползунами. Последние снабжены приводами их синхронного перемещения во взаимно противоположных направлениях. Устройство обеспечивает перемещение центра масс КО вдоль направления местной вертикали, отвечающей равновесному положению спутника на круговой рабочей орбите. Технический результат изобретения состоит в уменьшении возмущающих воздействий на спутник в процессе развёртывания КО на орбите. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для установки на спутнике орбитального космического объекта, доставляемого на орбиту в сложенном положении, включающее механизмы автоматического подъема, пространственной ориентации, стабилизации и наведения на цель, отличающееся тем, что выполнено состоящим из двух идентичных по конструкции и взаимно сбалансированных по массе пар прямолинейно-направляющих механизмов, установленных взаимно симметрично в вертикальных параллельных плоскостях прямо напротив друг друга, причем каждая пара из этих двух взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов выполнена состоящей из пары расположенных в одной вертикальной плоскости идентичных по конструкции и сбалансированных по массе прямолинейно-направляющих механизмов, имеющих закрепленную на спутнике общую горизонтальную траверсу и подвижные консоли, соединенные серединами шарнирно рычагами половинной длины консоли с установленной на траверсе общей опорой, при этом верхними концами консоли соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, а нижними концами - шарнирно с установленными подвижно на траверсе по обе стороны от общей опоры ползунами, связанными с приводным устройством, с возможностью их одновременного и синхронного, но во взаимно противоположных направлениях перемещения по траверсе, при этом находящиеся друг против друга консоли двух взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов верхними концами соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, а нижними концами консоли в каждой паре прямолинейно-направляющих механизмов с общей траверсой соединены шарнирно с установленными подвижно на траверсе по обе стороны от общей опоры ползунами, связанными с приводным устройством с возможностью одновременного и синхронного, но во взаимно противоположных направлениях парного перемещения по траверсам находящихся друг против друга ползунов взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние концы консолей одних расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов из взаимно параллельных пар соединены с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта шарнирно, а верхние концы консолей двух других расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов из этих взаимно параллельных пар соединены жестко.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы консолей расположенных напротив друг друга прямолинейно-направляющих механизмов из взаимно параллельных пар соединены подвижно с опорными элементами места нахождения центра масс космического объекта, которые механически связаны с валами роторов управляющих электродвигателей, установленных на концевых участках консолей с возможностью сохранения при этом неподвижности их статоров, для чего, например, на статорах закреплены пластины с дуговыми пазами, а на концевых участках вышеупомянутых консолей выполнены пальцы с возможностью их свободного перемещения в этих пазах при поворотах консолей.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что находящиеся друг против друга ползуны из взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов попарно жестко соединены перемычками с возможностью совместного парного перемещения по траверсам.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных на ползунах неподвижными роторами, на подвижных статорах которых надеты шестерни, установленные в зацеплении с выполненной с зубчатой поверхностью траверсой.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных на ползунах прямолинейно-направляющих механизмов неподвижными статорами, на противоположных концах вала роторов которых надеты шестерни, установленные в зацеплении с выполненными с зубчатой поверхностью траверсами.

7. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между траверсами взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых и с однонаправленными винтовыми линиями соосных винтовых стержней, одни концы которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре, расположенной в середине между траверсами по оси гравитационного притяжения, а противоположные концы механически связаны с валами роторов вышеуказанных электродвигателей, при этом на винтовых стержнях установлены гаечные элементы, закрепленные на соединяющих попарно ползуны перемычках, с возможностью при одновременном разнонаправленном вращении совместно с валами роторов электродвигателей винтовых стержней синхронного, но во взаимно противоположных направлениях перемещения совместно с гаечными элементами пар ползунов.

8. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что приводное устройство выполнено состоящим из связанных с согласовательным устройством одинаковых электродвигателей, закрепленных неподвижными статорами на спутнике, и установленных параллельно между траверсами взаимно параллельных пар прямолинейно-направляющих механизмов двух одинаковых, но с разнонаправленными, правой и левой, винтовыми линиями соосных винтовых стержней, одни концы каждого из которых шарнирно установлены в закрепленной на спутнике общей опоре, расположенной в середине между траверсами по оси гравитационного притяжения, а противоположные концы механически связаны с валами роторов вышеуказанных электродвигателей, при этом на винтовых стержнях установлены гаечные элементы, закрепленные на соединяющих попарно ползуны перемычках, с возможностью при одновременном однонаправленном вращении совместно с валами роторов электродвигателей винтовых стержней синхронного, но во взаимно противоположных направлениях перемещения совместно с гаечными элементами пар ползунов.