Устройство для стыковки космических аппаратов Российский патент 2020 года по МПК B64G1/64 

Описание изобретения устройство для стыковки космических аппаратов.

Область применения.

Устройство для стыковки космических аппаратов относится к области космических кораблей и их оборудования, системам стыковки и расстыковки космических кораблей или их частей.

Уровень техники.

Стыковка космических кораблей и их частей в космическом пространстве является наиболее сложным и опасным процессом на этапе рабочей фазы полета. Сближение, контакт, захват, стягивание. В каждом из этих этапов заключено множество сложностей. Сближение выполняется по законам баллистики с постоянной коррекцией двигателями ориентации с интенсивным расходованием рабочего тела.

Особенно сложным является заключительный этап, когда необходимо попасть в стыковочное устройство, имеющее небольшие габариты, обусловленные тем, что узел со стыковочным устройством после стыковки входит внутрь корабля, открывая проем входного люка.

Контакт – очень опасная фаза так, как масса стыкующихся объектов достигает значительных величин и погасить инерцию больших масс особенно на современных многозвенных объектах крайне сложно. Захват и стягивание операции ввиду конструктивных особенностей, применяемых устройств стыковки выполняются с помощью центрального (штыревого) элемента несущего на себе всю нагрузку и не имеющего дублирующих деталей.

В качестве аналогов известны:

Стыковочное устройство патент US 4722753 B 64G1/64 1987г.

Комплекс, содержащий узел стыковки, конус которого расположен на одном корабле, а штырь на другом, включает захват с тросом и метательную установку, закрепленную на одном аппарате.

Надувное устройство захвата патент РФ 2503593 B64G 1/64 10.01.2014г.

Состоит из надувного корпуса конической формы надуваемого вокруг входного-выходного шлюза, с целью направлять движение космического объекта к шлюзу или от него.

Способ стыковки космических аппаратов патент РФ 2521082 B64 G1/64 27.06.2014г.

Включающий использование самонаводящегося буксира для доставки троса, оснащенного стыковочным узлом для последующего сближения методом стягивания.

Наиболее близким аналогом по мнению заявителя является способ стыковки космических аппаратов патент РФ 2521082 B64G1/64 27.06.2014г.

Цель изобретения:

Целью изобретения – устройство для стыковки космических аппаратов является поиск конструктивных принципов, позволяющий приблизиться к решению проблем, возникающих в ходе процессов стыковки космических аппаратов.

Основные задачи:

Разделив процесс стыковки на два основных этапа сближения, контакт, захват – первый этап, происходящий на определенном удалении аппаратов, второй этап – стягивание, максимально снизить отрицательные последствия соударения значительных масс, обладающих моментом инерции, и за счет конструкции обеспечить дублирование основных рабочих функций.

Устройство для стыковки космических аппаратов, состоящее из стыковочного узла, включающего гибкую связь с аппаратом-носителем отличается тем, что стыковочный узел 1 фиг.1 имеет кольцевую коническую форму, большой диаметр, механизмы фиксации 2 фиг.1, расположенные на наружном периметре узла и среднюю часть свободную от стыковочных механизмов, облегчающую доступ к входным-выходным люкам. Стыковочный узел предназначен для промежуточной стыковки и подвижно закреплен на аппарате носителе 3 фиг.1 при помощи 4-х, 6-ти, 8-ми пневматических модулей, состоящих из гофрированных надувных рукавов 4 фиг.1, 4 фиг.2 с проходящим внутри рукавов кабель-тросом 5 фиг.1, 5 фиг. 2 закрепленным одним концом на основании рукава в стыковочном узле 1 фиг.1, 1 фиг.2, а другим к лебедке сервопривода 6 фиг.2, которым оснащен каждый пневматический модуль.

Пневматические модули с гофрированными рукавами 4 фиг.1, 4 фиг.2 кабель-тросами 5 фиг.2 и сервоприводами 6 фиг.2 расположены по окружности вокруг входного-выходного люка 7 фиг.1 в шахтах корпуса стыковочного отсека космического аппарата носителя 3 фиг.1.

Подавая рабочее тело (воздух или инертный газ) в пневматические модули можно выдвигать стыковочный узел на заданное удаление от космического аппарата, управлять положением стыковочного узла меняя давление и длину кабель-троса.

При промежуточной стыковке космического аппарата 8 фиг.1 со стыковочным узлом 1 фиг.1 остаточные инерционные моменты гасятся управляемо-амортизированной структурой из гофрированных рукавов. Регулировка давления в рукавах может осуществляется перемещением рабочего тела в резервные емкости, по принципам работы пневматических амортизаторов или в случае необходимости сбросом давления через реактивные сопла 9 фиг.1 по принципу дульного тормоза.

Стягивание аппаратов производится наматыванием кабель троса сервоприводом и контролируется противодавлением пневмоэлемента. Таким образом скорость стягивания можно контролировать очень точно.

Для обеспечения надежности функционирования устройства для стыковки космических аппаратов пневматические модули 10 фиг.3 должны быть выполнены легко заменяемыми. Замена пневматических модулей может происходить когда аппараты состыкованы, либо стыковочный узел 1 фиг.3 находится в транспортном положении и шахты пневматических модулей 10 фиг.3 закрыты и загерметизированы кольцевым корпусом стыковочного узла 1 фиг.3

При открывании крышки 11 фиг.3 шахты, пневматические модули меняются на запасные, расположенные в стыковочном отсеке. Крепление основания модуля к корпусу стыковочного узла и корпусу шахты осуществляется выступами-защелками 11 фиг.2 поворотом корпуса пневматического модуля. После соединения клемм электропитания и трассы пневмопривода крышка шахты закрывается и модуль готов к работе.

Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно к системам стыковки и расстыковки космических кораблей и их частей. Устройство для стыковки космических аппаратов для двухступенчатого процесса стыковки состоит из выдвигаемого стыковочного узла. Стыковочный узел представляет структуру с элементами-фиксаторами на внешней стороне. Выполнен с возможностью выдвижения с аппарата носителя при помощи управляемых пневматических элементов. Элементы состоят из гофрированного рукава с проходящим внутри кабель-тросом. Кабель-трос закреплен одним концом на основании пневматического элемента на стыковочном узле, а другим на сервоприводе в корпусе пневматического элемента, регулирующем его длину. Достигается повышение надежности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для стыковки космических аппаратов для двухступенчатого процесса стыковки, состоящее из выдвигаемого стыковочного узла, отличающееся тем, что стыковочный узел представляет структуру с элементами-фиксаторами на внешней стороне, выполнен с возможностью выдвижения с аппарата носителя при помощи управляемых пневматических элементов, состоящих из гофрированного рукава с проходящим внутри кабель-тросом, закрепленным одним концом на основании пневматического элемента на стыковочном узле, а другим на сервоприводе в корпусе пневматического элемента, регулирующем его длину.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочее тело подается внутрь гофрированных рукавов пневматических элементов, стыковочный узел выполнен с возможностью выдвижения на заданное расстояние, контролируемое кабель-тросами, давление и длина кабель-тросов имеют возможности регулирования и управления положением стыковочного узла.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при промежуточной стыковке космического аппарата с выдвигаемым стыковочным узлом остаточные инерционные моменты движущихся навстречу друг другу масс имеют возможность гаситься пневмоэлементами по принципу амортизатора, перемещением рабочего тела, или выпуском реактивных тормозящих потоков.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пневмоэлементы являются самостоятельными, автономными, взаимозаменяемыми узлами и могут быть заменены запасными, когда шахты пневмоэлементов загерметизированы корпусом стыковочного узла.