Универсальный имитатор транспортно-пускового контейнера для поведения вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat Российский патент 2021 года по МПК B64G7/00 F16B45/00 G01M7/00 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам, используемым на этапе наземного тестирования космических аппаратов и может быть использовано для проведении вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat формата от 1U до 12U.

Из уровня техники известно, что размещение спутника на рабочем столе вибрационного стенда осуществляется либо посредством имитатора транспортно-пускового контейнера (ИТПК), либо в адаптированном к столу транспортно-пусковом контейнере (ТПК). Известны транспортно-пусковые контейнеры для спутников стандарта CubeSat: RU 2658401 C1, RU 2631360 C1, RU 2541617 C1.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является ТПК RU 2658401 C1. Это универсальный транспортно-пусковой контейнер для спутников стандарта CubeSat. В универсальном транспортно-пусковом контейнере, имеющем корпус с направляющими, толкатель по меньшей мере с одной подвижной платформой и по меньшей мере одну поворотную крышку и ее устройство расфиксации, каждая направляющая съемная и выполнена в виде ступенчатого профиля, ступени которого неравнозначны. На одной из боковых поверхностей направляющих выполнены паз и угловая выборка, взаимодействующие при переустановке направляющих с ответными частями конкретного запускаемого спутника. На подвижной платформе толкателя смонтированы кронштейны, установленные на направляющих с возможностью перемещения. Спутник взаимодействует с подвижной платформой толкателя либо через кронштейны, либо через съемные дистанционные втулки, установленные на кронштейнах, либо через торцевую пластину, закрепленную на подвижной платформе толкателя, и кронштейны с фиксаторами, взаимодействующими с пазами направляющих. Транспортно-пусковой контейнер предназначен для запуска спутников стандарта CubeSat форматом от 1U до 6U.

Поскольку спутники стандарта CubeSat являются «студенческим» проектом и создаются преимущественно университетами в образовательных целях, стоит задача удешевления процесса их изготовления и наземного тестирования. Предлагаемые зарубежными фирмами имитаторы ТПК имеют немалую стоимость и не дают возможность тестировать спутники CubeSat широкого диапазона форматов. Использование для испытаний спутника адаптированного к вибро-столу транспортно-пускового контейнера тем более экономически не целесообразно и ограничено узким набором форматов тестируемых спутников.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании универсального имитатора транспортно-пускового контейнера для проведения вибро-динамических испытаний спутников стандарта CubeSat в диапазоне форматов от 1U до 12U, при этом легко адаптируемого к рабочему столу вибростендов разных производителей, с возможностью доступа к спутникам для установки на них датчиков. Для снижения стоимости ИТПК и обеспечения простоты конструкции применены широко используемые в промышленности конструкционные элементы (швеллер, лист, пруток).

Необходимость решения такой технической задачи вызвана увеличением количества запусков во всем мире спутников стандарта CubeSat попутной полезной нагрузкой или ракетами легкого класса. Для допуска к запуску каждый спутник должен пройти обязательные тестовые вибро-динамические испытания, поэтому остро стоит вопрос о доступности и низкой стоимости проведения таких испытаний.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом нами ИТПК используется основание в виде плиты с набором отверстий разного диаметра, расстояние между центрами отверстий выдержаны в метрической и в дюймовой системах для адаптации устройства к рабочему столу разных типов вибродинамических стендов, боковые и торцевые вертикальные стенки корпуса ИТПК выполнены из швеллера, скрепляемого болтами; внутри корпуса к боковым стенкам крепятся угловые направляющие, которые используются для удержания спутников стандарта CubeSat 12U; при установке внутрь ИТПК дополнительных элементов, выполненных также из швеллера с угловыми направляющими, появляется возможность загрузки в ИТПК спутников стандарта CubeSat 3U и 6U; установка в корпус специальных проставок дает возможность испытывать в ИТПК спутники стандарта CubeSat от 1U до 2U. Верхняя горизонтальная крышка имеет отверстия для подключения к тестируемому спутнику датчика виброметра и других измерительных устройств. Фиксирующая съемная вертикальная крышка может быть установлена без перекоса.

Конструкция универсального имитатора транспортно-пускового контейнера поясняется чертежами:

Фиг. 1 - общий вид ИТПК с устанавливаемым в него спутником стандарта CubeSat 12U;

Фиг. 2 - основание ИТПК;

Фиг. 3 - общий вид ИТПК в сборе без верхней крышки;

Фиг. 4 - общий вид ИТПК: конфигурация для тестирования CubeSat 12U;

Фиг. 5 - общий вид ИТПК: конфигурация для тестирования CubeSat 6U;

Фиг. 6 - общий вид ИТПК: конфигурация для тестирования CubeSat 3U;

Фиг. 7 - проставки, используемые при тестировании CubeSat 1U и 2U.

Конструкция универсального имитатора транспортно-пускового контейнера состоит из основания 1 в виде плиты с отверстиями; выполненных из швеллера вертикальных боковых стенок 2, имеющих угловые направляющие 3, предназначенные для удержания внутри ИТПК корпуса 4 спутника CubeSat 12U; вертикальной стенки 6, изготовленной из швеллера; закрепленных на ней пружин толкателя 5, создающих давление на спутник через толкатель 7. Вертикальные боковые стенки 2 корпуса ИТПК имеют окна 8, предназначенные для доступа к элементам спутника установленного внутрь ИТПК. Верхняя крышка 9 корпуса ИТПК имеет окна 10, предназначенные для установки датчика виброметра и других приборов на корпус тестируемого спутника при вибродинамических испытаниях. В конструкцию ИТПК могут входить: перегородка из швеллера 11 с угловыми направляющими 3 для установки и испытания спутников CubeSat 6U и перегородка из швеллера 12 с угловыми направляющими 3 для установки и испытания спутников CubeSat 3U, проставки 13 и 14 для испытания спутников CubeSat 1U и 2U соответственно. Фиксируются тестируемые спутники внутри ИТПК выполненной из швеллера съемной фиксирующей вертикальной крышкой 15 с цилиндрическими направляющими 16, которые входят в пазы держателей цилиндрических направляющих 17. Крышка 15 фиксируется гайками 18 накручиваемыми на шпильки 19 в процессе установки спутника. Дополнительно вертикальная крышка 15 фиксируется к верхней крышке 9 с помощью болтов с шестигранной головкой и к основанию 1 винтами 21 с внутренней шестигранной головкой.

Устройство используется следующим образом. ИТПК закрепляется на рабочем столе вибростенда путем прикручивания его основания к поверхности стола. Далее задается нужная внутренняя конфигурация ИТПК в зависимости от формата тестируемого спутника стандарта CubeSat. Затем по угловым направляющим спутник устанавливается внутрь ИТПК и фиксируется в нем съемной вертикальной крышкой с цилиндрическими направляющими, удерживаемой на этапе установки гайками на шпильках, а затем дополнительно крышка прикручивается к основанию и к верхней крышке. После этого через имеющиеся в верхней крышке ИТПК окна к тестируемому спутнику подключаются датчики виброметра, запускается вибростенд и проводятся вибродинамические испытания. При необходимости через окна верхней крышки могут подключаться датчики других измерительных приборов.

Технический результат использования изобретения заключается в том, что универсальный имитатор транспортно-пускового контейнера позволяет тестировать спутники стандарта CubeSat в широком диапазоне форматов от 1U до 12U, при этом само устройство легко адаптируется к рабочему столу вибростендов различных производителей за счет использования в его основании отверстий разного диаметра расположенных на расстояниях выдержанных в метрических и дюймовых системах, в ИТПК предусмотрена возможность подключения датчиков измерительных приборов к спутникам через окна верхней крышки, а установка съемной фиксирующей вертикальной крышки возможна без ее перекоса.

Список использованных источников:

1. Патент №2658401.

2. Патент №2631360.

3. Патент №2541617.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам, применяемым при наземном тестировании. Универсальный имитатор транспортно-пускового контейнера состоит из корпуса с основанием в виде плиты, верхней горизонтальной крышки, вертикальных боковых стенок с окнами и с угловыми направляющими, толкателя и его пружин. Плита основания имеет отверстия разного диаметра с расстояниями между их центрами, выдержанными в метрической и дюймовой системах с возможностью крепления плиты к рабочему столу вибростендов разных производителей. Достигается расширение диапазона типоразмеров испытываемых спутников. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Универсальный имитатор транспортно-пускового контейнера, состоящий из корпуса с основанием в виде плиты, верхней горизонтальной крышки, вертикальных боковых стенок с окнами и с угловыми направляющими, толкателя и его пружин, закреплённых на задней вертикальной стенке, отличающийся тем, что плита основания имеет отверстия разного диаметра с расстояниями между их центрами, выдержанными в метрической и дюймовой системах с возможностью крепления плиты к рабочему столу вибростендов разных производителей.

2. Имитатор контейнера по п. 1, отличающийся тем, что верхняя крышка имеет окна для датчиков.

3. Имитатор контейнера по п. 1, отличающийся тем, что вертикальные боковые стенки, задняя стенка и съемная вертикальная крышка выполнены из швеллера.

4. Имитатор контейнера по п. 1, отличающийся тем, что съемная фиксирующая вертикальная крышка имеет цилиндрические направляющие с возможностью установки в корпус при помощи шпилек и гаек и отверстия с возможностью крепления к основанию и верхней горизонтальной крышке.

5. Имитатор контейнера по п. 1, отличающийся тем, что корпус имеет дополнительные съемные перегородки с угловыми направляющими для спутников CubeSat 6U и 3U, а также проставки с угловыми направляющими для установки спутников CubeSat 1U и 2U.