Шторное устройство для регулирования светового потока, проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля Российский патент 2022 года по МПК B64G1/22 G01N21/15 

Изобретение относится к устройствам регулирования светового потока и микрометеоритной защиты иллюминаторов летательных аппаратов и космических кораблей [B64G 1/22, G01N 21/15, G03B 9/06].

Из уровня техники известна ДИАФРАГМА ДЛЯ ФОТОАППАРАТОВ КЛАСС 57А, 30 №141750

Недостатками аналога являются:

- наличие большого центрального отверстия при закрытии диафрагмы;

Наиболее близкой по технической сущности является ДИАФРАГМА [SU 1150605 F, опубл. 10.06.1983], содержащая кольцевую оправу, коронку и лепестки с осевыми и ведомыми штифтами, соответственно установленными с возможностью вращения в отверстиях кольцевой оправы и радиального перемещения в пазах коронки, отличающаяся тем, что с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения работоспособности диафрагмы больших размеров в условиях высокого вакуума, на кольцевой оправе под равными углами установлены как минимум три фиксирующие упругие опоры, выполненных в виде подпружиненных валов с ребрами, опоры нижней части диафрагмы крепятся жестко, а верхней подпружинены, осевые и ведомые штифты лепестков снабжены подшипниками качения, при этом коронка установлена с возможностью вращения в подпружиненных валах, а между лепестками расположены прокладки из антифрикционного материала.

Основной технической проблемой прототипа является наличие большого зазора в центральной части диафрагмы, при этом зазор представляет из себя отверстие в виде окружности, диаметр, который увеличивается с увеличением размера диафрагмы и толщины сегментов и наличием дополнительных элементов, антифрикционных прокладок. Наличие большого зазора является недопустимым при воздействии прямого солнечного излучения в иллюминатор космического или летательного аппарата, в связи с пагубным воздействием на органы зрения человека и элементы интерьера космического аппарата, а наличие антифрикционных прокладок усложняет конструкцию шторного устройства

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение зазора в центральной части шторного устройства, а вместо антифрикционных прокладок на сегменты наносится тефлоновое покрытие или порошковая краска, которые дополнительно не дают световых бликов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что шторное для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля, состоит из внутреннего поворотного кольца, закреплено в наружном неподвижном кольце при помощи профильных подшипников, при этом между наружным неподвижным кольцом и внутренним поворотным кольцом расположены серпообразные сегменты, выполненные с возможностью движения к центральной части внутреннего пространства устройства, центральные части оснований трех сегментов расположены под углом 120° относительно друг друга и образуют перекрытие центральной части шторного устройства, остальные сегменты в центральной части имеют дугообразные вырезы, отличающиеся размером и формой, и образуют перекрытие оставшегося внутреннего пространства между сегментами.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен общий вид шторного устройства для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля.

На фиг. 2 представлен общий вид шторного устройства для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля в открытом положении, защитное стекло не показано.

На фиг. 3 предоставлен общий вид шторного устройства для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля в закрытом положении, защитное стекло не показано.

На фиг. 4 показано сечение А-А на фиг. 1

На фиг. 5 показано сечение Б-Б на фиг. 1

На фиг. 6 показано сечение В-В на фиг. 1

На фиг. 7 показано сечение Г-Г на фиг. 4

На фиг. 8 показано сечение Д-Д на фиг. 2

На фиг. 9 показано сечение Е-Е на фиг. 3

На фигурах обозначено:

1 - наружное неподвижное кольцо; 2 - внутренне поворотное кольцо; 3 - профилированные подшипники; 4 - винты; 5 - канавка; 6 - сегменты; 7 - поводки крепления к неподвижному кольцу; 8 - отверстия; 9 - поводки крепления к подвижному кольцу; 10 - пазы; 11 - крылышки; 12 - защитное съемное стекло; 13 - замки; 14 - вырез; 15 - ручка; 16 - упор для внутреннего кольца; 17 - первый регулируемый упор; 18 - второй регулируемый упор; 19 - тормоз; 20 - отверстия для болтов; 21 - кронштейны.

Осуществление изобретения.

Шторное устройство для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля состоит из наружного неподвижного кольца 1 и внутреннего поворотного кольца 2. При этом внутренне поворотное кольцо 2 скреплено с наружным неподвижным кольцом 1 посредством восьми профилированных подшипников 3, которые крепятся к наружному неподвижному кольцу 1 винтами 4. Внутренне поворотное кольцо 2 выполнено с возможностью свободного вращения, относительно наружного неподвижного кольца 1. Шарики профилированных подшипников 3 располагаются в канавке 5 во внутреннем поворотном кольце 2. Между наружным неподвижным кольцом 1 и внутренним поворотным кольцом 2 расположены титановые сегменты 6, с одной стороны которых расположены поводки крепления к неподвижному кольцу 7, выполненные с возможностью шарнирного крепления к наружному неподвижному кольцу 1 через отверстия 8; с другой стороны которых расположены поводки крепления к подвижному кольцу 9, выполненные с возможностью крепления к внутреннему поворотному кольцу 2, посредством пазов 10, расположенных на внутреннем поворотном кольце 2. Сегменты 6 условно, можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся три опорных сегмента участвующие в перекрытии центральной части, которые в раскрытом состоянии имеют серпообразную форму без вырезов в центральной части сегментов, при этом центральные части оснований трех сегментов 6 расположены под углом 120° относительно друг друга и выполнены с возможностью плавного изгибания в пространстве при закрытии шторного устройства не вызывая дополнительного сопротивления и образуют перекрытие центральной части шторного устройства с углами основания секторов в 120° вогнутых граней. Ко второй, третьей и четвертой групп сегментов 6 относятся те сегменты, которые в центральной части имеют дугообразные вырезы, отличающиеся размером и формой, и не учувствуют в перекрытии центральной части, а учувствуют в перекрытии оставшегося внутреннего пространства, между секторами 6 первой группы. Таким образом в полностью раскрытом состоянии совокупность сегментов 6 образует конструкцию их плотно прилегающих друг к другу сегментов 6, без образования зазоров. На поводках 9 расположены крылышки 11, выполненные с возможностью предотвращения выпадения поводков крепления к подвижному кольцу 9 из пазов 10. Поверх наружного неподвижного кольца 1 располагается защитное съемное стекло 12, которое фиксируется к внутреннему поворотному кольцу 2 тремя замками 13. Между внешней поверхностью внутреннего поворотного кольца 2 и краем защитного съемного стекла 12 расположен вырез 14 для пальцев. Также на внешней поверхности выпирающей кромки внутреннего поворотного кольца 2 закреплена ручка 15, в нижней части которой расположен упор для внутреннего кольца 16. На внешней боковой поверхности наружного неподвижного кольца 1 расположены первый регулируемый упор 17, второй регулируемый упор 18 и тормоз 19. Первый регулируемый упор 17 выполнен с возможностью ограничения усилия при закрытии сегментов 6. Второй регулируемый упор 18, выполнен с возможностью обеспечения гарантированного зазора между сегментами 6 и наружным неподвижным кольцом 1. Тормоз 19 выполнен с возможностью фиксации сегментов 6 в промежуточном положении (между открытым и закрытым положением). Также на наружном неподвижном кольце 1 располагаются кронштейны 21 с отверстиями для болтов 20, выполненные с возможностью крепления шторного устройства к иллюминатору летательного аппарата или космического корабля, посредством четырех болтов. На внутреннем поворотном кольце 2 расположена информационная надпись на русском и английском языках.

Шторное устройство для регулирования светового потока проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля функционирует следующим образом.

При необходимости зашторивания вращают внутренне поворотное кольцо 2, в ходе чего осуществляют перемещение сегментов 6, которые в ходе движения перекрывают внутренне пространство шторного устройства и перекрывают тем самым внешний световой поток. Перемещение сегментов 6 осуществляют посредством восьми профилированных подшипников 3. При этом, благодаря наличию поводков крепления к неподвижному кольцу 7 и поводков крепления к подвижному кольцу 9 обеспечивают надежное крепление сегментов 6. А благодаря наличию крылышек 11 обеспечивают исключение возможности выпадения сегментов из пазов 10 внутреннего поворотного кольца 2. Благодаря тому, что все сегменты 6, делятся на четыре группы (с вышеописанной геометрической формой), опорные сегменты 6 при движении к центру полностью перекрывают (без образования зазоров) центральную часть внутреннего пространства устройства, а оставшиеся сегменты, в тоже самое время, перекрывают оставшееся внутренне пространство между секторами 6 первой группы. При этом, при зашторивании, происходит плавное перекрытие внутреннего пространства, с плавным изгибанием сегментов из-за вырезов в других группах сегментов, благодаря чему не создается сопротивление движению внутреннего поворотного кольца, что позволяет осуществить перекрытие с минимальным отверстием в центральной части. В вариантах реализации процесс зашторивания осуществляют при помощи дистанционного ручного или электрического привода расположенного на иллюминаторе снаружи космического корабля или летательного аппарата.

Также при необходимости вращения внутреннего поворотного кольца 2 в заданном диапазоне с минимальными усилиями, используют упор для внутреннего кольца 16, первый регулируемый упор 17 и второй регулируемый упор 18. В случае, когда требуется фиксация внутреннего поворотного кольца 2 в любом промежуточном положении (от полностью открытого, до полностью закрытого) используют тормоз 19.

При необходимости быстрой установки (или съема) защитного съемного стекла 12 (или светофильтров) осуществляют расфиксацию трех замков 13.

Технический результат изобретения уменьшение зазора в центральной части устройства для зашторивания достигается за счет того, что внутреннее поворотное кольцо 2, закреплено в наружном неподвижном кольце 1 при помощи восьми специальных профильных подшипников 3. Шарики профилированных подшипников 3 располагаются в канавке 5 во внутреннем поворотном кольце 2. Между наружным неподвижным кольцом 1 и внутренним поворотным кольцом 2 расположены титановые сегменты 6, выполненные с возможностью движения к центральной части внутреннего пространства устройства. При этом центральные части трех сегментов 6 имеют серпообразную форму и не имеют вырезов в центре сегмента, и расположены под углом 120° относительно друг друга, при этом в полностью закрытом состоянии шторного устройства образуют перекрытие центральной части шторного устройства. Остальные сегменты 6, также имеют серпообразную форму, с геометрией оконечных частей в виде элементов дуг окружностей. Таким образом обеспечивается уменьшения зазора в центральной части устройства для зашторивания в полностью раскрытом состоянии за счет геометрии трех опорных сегментов 6.

Также заявленная конструкция обеспечивает:

- повышение удобства ее сборки (из-за существенного упрощения конструкции);

- повышение удобства и скорости замены светофильтров и защитного съемного стекла 12;

- дополнительную микрометеоритную защиту наружных стекол иллюминатора космического корабля;

- повышение надежности устройства, из-за наличия в конструкции крылышек 11 выполненных с возможностью предотвращения выпадения поводков крепления к подвижному кольцу 9 из пазов 10.

Заявитель в 2021 году изготовил опытный образец заявленного устройства, опытная эксплуатация которого подтвердила заявленный технический результат. Величина зазора в центральной части устройства в варианте конструкции составила менее 1,5 мм.

Пример достижения технического результата.

В ходе опытной эксплуатации заявленного устройства было выявлено, что благодаря вышеописанному механизму выдвижения сегментов 6, а также их геометрии, обеспечивается плавное регулирование светового потока, проходящего через иллюминатор летательного аппарата и космического корабля от максимального (в варианте конструкции диаметр составил 450 мм) до минимального (менее 1,5 мм) (величина минимального зазора может варьироваться в зависимости от толщины сегментов 6), с возможностью фиксации в любом промежуточном положении и возможностью длительной работы (не менее 800000 циклов), как внутри космического аппарата, так и снаружи. При этом дополнительно обеспечивается:

- микрометеоритная защита стекол иллюминатора;

- повышение удобства использования из-за применения дистанционного привода (в различных вариантах реализации, как электрического, так и механического) и возможности быстрой замены (установки) различных светофильтров;

- обеспечивается работа в широком диапазоне температур от минус 150 градусов, до +150 градусов.

Изобретение относится к устройствам регулирования светового потока и микрометеоритной защиты иллюминаторов летательных аппаратов и космических кораблей. Шторное устройство для регулирования светового потока, проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля, состоит из внутреннего поворотного кольца, закрепленного в наружном неподвижном кольце при помощи профильных подшипников. При этом между наружным неподвижным кольцом и внутренним поворотным кольцом расположены серпообразные сегменты, выполненные с возможностью движения к центральной части внутреннего пространства устройства, центральные части оснований трех сегментов расположены под углом 120° относительно друг друга и образуют перекрытие центральной части шторного устройства, остальные сегменты в центральной части имеют дугообразные вырезы, отличающиеся размером и формой, и образуют перекрытие оставшегося внутреннего пространства между сегментами. Уменьшается зазор в центральной части устройства. 9 ил.

Шторное устройство для регулирования светового потока, проходящего через иллюминатор летательного аппарата или космического корабля, состоит из внутреннего поворотного кольца, закрепленного в наружном неподвижном кольце при помощи профильных подшипников, при этом между наружным неподвижным кольцом и внутренним поворотным кольцом расположены серпообразные сегменты, выполненные с возможностью движения к центральной части внутреннего пространства устройства, центральные части оснований трех сегментов расположены под углом 120° относительно друг друга и образуют перекрытие центральной части шторного устройства, остальные сегменты в центральной части имеют дугообразные вырезы, отличающиеся размером и формой, и образуют перекрытие оставшегося внутреннего пространства между сегментами.