УЗЕЛ КРЫШКИ СВЕТОЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2021 года по МПК B64G1/52 

Изобретение относится к космической технике и используется для открытия отверстия в бленде оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов (КА) при ее работе и последующего закрытия отверстия, с целью защиты аппаратуры от воздействия внешних тепловых и световых факторов.

Известно светозащитное устройство (СЗУ) космического аппарата (КА) по патенту RU №2391264 - прототип, содержащее основание с электроприводом, крышку, состоящую из двух створок, два механизма фиксации, датчик угла поворота, шарнирно-рычажный механизм поворота створок, пружинные компенсаторы, упоры-ограничители. В данной конструкции узла крышки СЗУ точные положения створок крышки в открытом или закрытом положениях обеспечиваются за счет их прижатия к упорам-ограничителям с определенным усилием, создаваемым пружинными компенсаторами, установленными непосредственно в шатунах. Пружины пружинных компенсаторов создают осевое усилие, которое преобразуется в крутящий момент, направленный в противоположную сторону момента прижатия к упорам-ограничителям. После выключения электропривода, в виду отсутствия вращающего момента, его выходной вал поворачивается, в результате чего усилие прижатия створок к упорам-ограничителям снижается и в конечном итоге становится равным нулю. Под действием эксплуатационных нагрузок при орбитальном полете КА возможно самопроизвольное перемещения створок крышки, что недопустимо. Поэтому, в конструкции электропривода использовался вентильный электродвигатель, у которого блок управления сам определяет угловое положение выходного вала после прекращения вращения. Если угол поворота выходного вала электродвигателя превышает допустимое значение, блок управления дает команду на его возврат в прежнее положение. В результате чего электропривод находится постоянно во включенном состоянии, постоянно отслеживает то ли «Открытое», то ли «Закрытое» положение створок и работает в пусковом режиме.

Недостатком данного устройства является то, что постоянная работа электродвигателя в пусковом режиме приводит к его перегреву и перегреву электронных блоков блока управления, что значительно снижает надежность как самого электропривода, так и всего узла крышки СЗУ космического аппарата.

Задачей заявленного устройства является повышение надежности узла крышки светозащитного устройства (УК СЗУ).

Поставленная задача решается тем, что в узле крышки светозащитного устройства космического аппарата, содержащим раму, крышку, состоящую из двух створок с узлами вращения, шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения, взаимодействующий с валом электропривода и со створками, пружинные компенсаторы, два механизма фиксации, датчик конечного положения и упоры ограничители, согласно изобретению, шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения выполнен в виде двойного кривошипно-коромыслового механизма, кривошипы которого взаимодействуют с шатунами Г-образной формы, причем в закрытом и открытом положениях створок шарниры кривошипов, шатунов и коромысел находятся на одной прямой, «нулевой» линии, а упоры ограничители установлены с зазором к кривошипам при повороте последних за «нулевую» линию на 3° в крайних положениях, при этом компенсаторы установлены на раме и взаимодействуют со створками только в их закрытом положении.

Изобретение поясняется чертежами:

- фиг. 1 - общий вид УК СЗУ;

- фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;

- фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1 (створки крышки в положении «Закрыто» на «нулевой» линии);

- фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1 (створки крышки в положении «Открыто» на «нулевой» линии);

- фиг. 5 - выносной элемент В на фиг. 3 (створки крышки в положении «Закрыто» за «нулевой» линией);

- фиг. 6 - выносной элемент Г на фиг. 3 (створки крышки в положении «Открыто» за «нулевой» линией);

- фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 1 (створки крышки в положении «Закрыто»);

- фиг. 8 - сечение Д-Д на фиг. 1 (створки крышки в положении «Открыто»).

Узел крышки светозащитного устройства космического аппарата содержит: раму 1 с электроприводом 2, крышку 3, состоящую из двух створок 4 с узлами вращения 5, два механизма фиксации 6, обеспечивающие прижатие створок 4 к раме 1 при транспортировании космического аппарата (КА) и выведении его на орбиту, датчик конечного положения 7 (ДКП), двойной четырехзвенный кривошипно - коромысловый механизм 8, в состав которого входят кривошипы 9 в виде двуплечего рычага, соединенного с валом электропривода 2, шатуны Г-образной формы 10 и коромысла 11 соединенные со створками 4, в осях вращения кривошипов 9, шатунов 10 и коромысел 11 стоят шарниры 12, упоры-ограничители 13 открытого положения створок 4 и упоры-ограничители 14 закрытого положения створок 4, взаимодействующие с кривошипами 9 с зазором 5 в крайних положения при повороте их на 3° за «нулевую» линию («мертвую точку»), а после выключения электропривода между кривошипами и упорами-ограничителями в открытом и закрытом положениях створок остается зазор, необходимый для обеспечения выбега выходного вала электропривода, компенсаторы 15, установленные на раме 1, взаимодействуют со створками 4 только в их закрытом положении.

УК СЗУ работает следующим образом.

После выведения КА на орбиту по команде системы управления (СУ) КА производится срабатывание механизмов фиксации 6, при этом створки 4 крышки 3 освобождаются от связи с рамой 1 в местах фиксации. Для обеспечения работы оптико-электронной аппаратуры СУ КА подает команду на включение электропривода 2, который с помощью кривошипов 9, соединенных с выходным валом электропривода 2, шатунов 10 и коромысел 11, передает вращательное движение к створкам 4 крышки 3. Створки 4 крышки 3 переходят из положения «Закрыто» в положение «Открыто». После прохождения кривошипно-коромысловым механизмом 8 «нулевой» линии («мертвой точки») и достижения кривошипами 9 угла 3°, ДКП 8 выдает команду на выключение электропривода 2. При этом между кривошипом 9 и упором-ограничителем 13 открытого положения створок 4 остается зазор 5, необходимый для обеспечения выбега выходного вала электропривода 2 после его выключения.

По окончании рабочего маршрута, определяемого программой работы оптико-электронной аппаратуры, СУ КА включает электропривод 2 на перевод створок 4 крышки 3 из положения «Открыто» в положение «Закрыто». После прохождения кривошипно-коромысловым механизмом «нулевой» линии («мертвой точки») и достижения кривошипом 9 угла 3°, ДКП 7 выдает команду на выключение электропривода 2. При этом между кривошипом 9 и упором-ограничителем 14 закрытого положения створок 4 остается зазор δ, необходимый для обеспечения выбега выходного вала электропривода 2 после его выключения.

Створки 4 при закрытии обжимают пружинные компенсаторы 15, создавая необходимое усилие удержания створок 4 в закрытом положении.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность УК СЗУ за счет: выключения электропривода 2 после прохождения кривошипно-коромысловым механизмом 8 «нулевой» линии («мертвой точки») и достижения кривошипами 9 угла 3° после этой линии, что обеспечивает запирание створок 4 кривошипно-коромысловым механизмом 8 и делает невозможным поворот кривошипов 9, а соответственно и створок 4 в обратном направлении от действия вибрационных или ударных нагрузок, что позволяет полностью обесточить электропривод 2 и его блок управления; установки упоров-ограничителей 13 и 14 под кривошипами 9, что обеспечивает их удержание, а соответственно и створок 4 от перемещения в другом направлении.

Г-образная форма шатунов 10 в зоне кривошипов 9 позволяет повысить надежность кривошипно-коромыслового механизма 8 за счет симметричного расположения шарниров 12 шатунов 10 в осях кривошипов 9.

Использование компенсаторов 15, установленных на раме 1, позволяет повысить надежность УК СЗУ за счет использования в конструкции компенсаторов простых технических решений - отсутствуют конусные поверхности в корпусах и подвижные конусные наконечники, которые сложны в регулировке и не исключают возможности заклинивания на сопрягаемых поверхностях. Следует отметить, что в данной конструкции УК СЗУ удержание створок 4 в открытом положении не требуется в виду отсутствия на них внешних возмущающих факторов, при этом значительно снижаются нагрузки, как на шатуны 8, так и на выходной вал электропривода 2.

Установка компенсаторов 15 на раме 1 и исключение их из конструкции шатунов 10, позволяет упростить конструкцию шатунов 9 и тем самым повысить надежность работы кривошипно-коромыслового механизма 8. Следует отметить, что в данной конструкции УК СЗУ установки компенсаторов с целью прижатия створок 4 с определенным усилием в открытом положении для удержания их от «дребезга» не требуется в виду отсутствия воздействующих на них вибрационных или ударных нагрузок при работе оптико-электронной аппаратуры.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к работе оптико-электронной аппаратуры. Узел крышки светозащитного устройства космического аппарата содержит раму, крышку, шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения, пружинные компенсаторы. Кроме того, узел включает два механизма фиксации, датчик конечного положения и упоры ограничители. Шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения выполнен в виде двойного кривошипно-коромыслового механизма. Кривошипы взаимодействуют с шатунами Г-образной формы. В закрытом и открытом положениях створок шарниры кривошипов, шатунов и коромысел находятся на одной прямой, «нулевой» линии. Упоры ограничители установлены с зазором к кривошипам при повороте последних за «нулевую» линию на 3° в крайних положениях. Компенсаторы установлены на раме и взаимодействуют со створками только в их закрытом положении. Достигается повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Узел крышки светозащитного устройства космического аппарата, содержащий раму, крышку, состоящую из двух створок с узлами вращения, шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения, взаимодействующий с валом электропривода и со створками, пружинные компенсаторы, два механизма фиксации, датчик конечного положения и упоры ограничители, отличающийся тем, что шарнирно-рычажный механизм подвижного соединения выполнен в виде двойного кривошипно-коромыслового механизма, кривошипы которого взаимодействуют с шатунами Г-образной формы, причем в закрытом и открытом положениях створок шарниры кривошипов, шатунов и коромысел находятся на одной прямой, «нулевой» линии, а упоры-ограничители установлены с зазором к кривошипам при повороте последних за «нулевую» линию на 3°, в крайних положениях, при этом компенсаторы установлены на раме и взаимодействуют со створками только в их закрытом положении.

2. Узел крышки светозащитного устройства космического аппарата по п. 1, отличающийся тем, что кривошип кривошипно-коромыслового механизма выполнен в виде двуплечего рычага, соединенного с выходным валом электродвигателя, а шатуны и коромысла соединены со створками.