УСТРОЙСТВО РАСКРЫТИЯ МНОГОСЕКЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2023 года по МПК B64G1/44 

Известен аналог: «Замок зачековки» («Основы конструирования механических устройств космических аппаратов. Конструктивные решения, динамические характеристики», Учебное пособие Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т, 2006. - 84 с., автор А.К. Шатров). Замок зачековки содержит пластину, шарнирно соединенную через звено с крючком, а пластину, под действием пружины, от поворота удерживает тяга. Крючок, воздействуя на упор с крючком, на который в свою очередь воздействуют две пружины, предотвращает от проворачивания, и освобождения панелей от закрепления.

Недостатком известного технического решения является обязательное наличие дополнительной конструкции, которая будет освобождать тягу.

Также известен аналог: «Устройство расфиксации подвижного элемента космического аппарата» (патент RU 2207307 С2, B64G 1/44, 11/07/2001). Устройство расфиксации подвижного элемента космического аппарата (КА) состоит из корпуса, расположенных в корпусе устройства, подпружиненной собачки, имеющей собственную ось, установленной в корпусе устройства и поджимающей подвижный элемент КА к корпусу КА. Устройство снабжено боковыми осями и рычагом, в котором выполнено отверстие под собственную ось подпружиненной собачки и под боковые оси, расположенные симметрично относительно собственной оси собачки. Собственная ось собачки взаимодействует с фигурным пазом, выполненным в корпусе устройства, причем первая из боковых осей шарнирно соединена с корпусом устройства, а другая соединяет собачку, корпус устройства и рычаг, который взаимодействует с подпружиненным толкателем, установленным в корпусе устройства.

Недостатком известного технического решения является обязательное наличие дополнительной конструкции, которая будет освобождать рычаг.

Наиболее близким аналогом-прототипом является устройство раскрытия, описанное в изобретении «Способ развертывания многосекционных конструкций и многосекционная конструкция для его реализации» (патент RU 2123875 C1, B64G 1/44 27.12.1998). Способ заключается в снятии основных связей, обеспечивающих жесткое кинематическое крепление компактно сложенных секций с опорным основанием, развороте секций по программной траектории при помощи пружинных приводов и дополнительных связей, ограничивающих взаимовращение секций, и фиксации секций в заданном конечном положении.

Примером реализации раскрытия служит многосекционная батарея солнечная (далее - БС), содержащая опорное основание, раму и секции, связанные шарнирами, держатели, обеспечивающие наложение и снятие жесткой фиксации компактно сложенных секций с опорным основанием, в которой шарниры снабжены фиксаторами взаимоположения секций. Солнечная батарея состоит из рамы, прикрепленной к космическому аппарату, и двух или более секций, которые удерживаются жестко основными держателями с аппаратом и дополнительно между собой фиксаторами. Один фиксатор удерживает попарно первую и вторую секции, второй фиксатор удерживает попарно вторую и третью секции и т.д. Секции соединены между собой и с рамой при помощи шарниров с раскрывающими элементами, например пружинными приводами. Держатели удерживают конструкцию солнечных батарей в сложенном положении на опорном основании. Фиксаторы удерживают секции в сложенном положении при развороте в шарнире по направлению, после снятия держателей.

Фиксатор выполнен в виде двух опорных элементов, которые принадлежат смежным секциям и удерживаются в состоянии контакта рычагом с помощью пружины, один конец которой соединен с опорным элементом, а другой - с рычагом. Рычаг имеет опорную площадку, которая предназначена для взаимодействия с упором, принадлежащим раме, и установленного так, что при повороте на заданный угол в шарнире, например, в момент фиксации первой секции в рабочем положении, опорная площадка наваливается на упор и отводит рычаг, освобождая следующую секцию для дальнейшего разворота.

Недостатком прототипа является то, что невозможно гарантировать удержание рычага в состоянии контакта с опорным элементом смежной секции с помощью пружины в сложенном положении секций.

Технической проблемой является невозможность гарантированного удержания рычага в состоянии контакта с опорным элементом смежной секции в сложенном положении секций, что влечет за собой низкую надежность конструкции.

Техническая проблема решается за счет того, что устройство раскрытия многосекционных конструкций содержит раму и секции с опорными элементами, связанные шарнирами, оснащенными приводами; фиксаторы, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного рычага, одно из плеч которого представляет захват, а другое плечо выполнено в виде опорной площадки; пружина рычага соединена одним концом с опорным элементом секции, расположенной первой от рамы, а другим - с рычагом; рама выполнена с упором; опорные элементы секций содержат оси, при этом ось средней секции служит для зацепления с захватом, а на оси опорного элемента первой от рамы секции закреплен рычаг; рама содержит второй упор; упоры расположены таким образом, что в сложенном положении секций опорная площадка рычага упирается в первый упор, а во время раскрытия перемещается от первого упора ко второму.

В качестве примера устройства раскрытия служит многосекционная конструкция батареи солнечной (далее - БС), состоящая из рамы, и двух или более секций, связанных шарнирными приводами. Шарниры снабжены фиксаторами взаимоположения секций. Конструкция снабжена так же дополнительным упором, который предотвращает преждевременное раскрытие секций.

Техническая сущность устройства поясняется чертежами:

На фиг. 1 показано положение секций батареи солнечной после снятия основных связей.

На фиг. 2 показано положение секций батареи солнечной в момент срабатывания фиксатора после поворота на заданный угол в первом шарнире.

На фиг. 3 показано положение фиксатора, которое соответствует положению секций батареи солнечной на фиг. 1.

На фиг. 4 показано положение фиксатора, которое соответствует положению секций батареи солнечной фиг. 2.

На фиг. 5 показано положение фиксатора, которое соответствует положению секций батареи солнечной фиг. 2.

На фиг. 6 показано положение секций батареи солнечной после срабатывания фиксатора фиг. 5

Батарея солнечная состоит из рамы 1, которая крепится на опорное основание и, например, трех секций 2, 3 и 4, которые удерживаются замками зачековки (держатели в прототипе) с космическим аппаратом (замки зачековки на чертежах не показаны, так как не содержат признаков новизны) и дополнительно между секциями - фиксатором 5, который удерживает попарно секции 2 и 3, и фиксатором 6, который удерживает попарно секции 3 и 4. Секции соединены между собой и с рамой при помощи шарниров 7, 8 и 9, содержащих пружинные приводы (приводы на чертежах не показаны). Замки зачековки удерживают конструкцию батареи солнечной в сложенном положении на опорном основании на этапе транспортирования. Фиксатор 5 удерживает секции 2 и 3 в сложенном положении до определенного угла при раскрытии в шарнире 7 по направлению А после срабатывания замков зачековки и освобождения конструкции от удержания. Фиксатор 6 удерживает секции 3 и 4 в сложенном положении до определенного угла при раскрытии в шарнире 8 по направлению Б.

Фиксатор 5 выполнен в виде подпружиненного рычага 12 (см. фиг. 3), контактирующего с опорными элементами секций и упорами на раме БС, и закрепленного подвижно на оси 11 опорного элемента 17 секции 2 (ближней к раме). Одно из плеч рычага 12 представляет собой крючок 18, который находится в зацеплении с осью 10 опорного элемента 19 секции 3 (средняя секция БС), и удерживается в состоянии контакта с секцией 3 с помощью пружины 16. Один конец пружины 16 соединен с опорным элементом 17 секции 2, а другой - с крючком 18 рычага 12. Второе плечо рычага 12 выполнено в виде опорной площадки 14, которая до раскрытия навалена на упор 13, а после раскрытия - на упор 15. Рама 1 содержит два упора: основной 15 и дополнительный 13. В сложенном положении секций с опорной площадкой 14 рычага 12 взаимодействует дополнительный упор 13, предотвращающий преждевременное раскрытие секции 3. В развернутом положении с опорной площадкой 14 взаимодействует основной упор 15. Устройство и работа фиксатора 6 (см. фиг. 1 и фиг. 2) аналогична описанию фиксатора 5, с тем отличием, что фиксатор 6 удерживает секции 3 и 4 в сложенном положении, вначале, при развороте в шарнире 8 (см. фиг. 5), а затем после разворота и фиксации секции 3, при развороте в шарнире 8 по направлению Б до заданного угла (см. фиг 2). При этом упоры фиксатора 6, расположенные на секции 2, аналогичны упорам 13 и 15 (фиксатора 5), которые размещены на раме.

Устройство раскрытия многосекционных конструкций работает следующим образом:

В сложенном состоянии секций БС дополнительный упор 13 взаимодействует с опорной площадкой 14 рычага 12, предотвращая преждевременное раскрытие секций. В момент раскрытия секции 2 в направлении траектории А, в шарнире 7 опорная площадка 14 отходит от дополнительного упора 13 в сторону основного упора 15. В момент фиксации секции 2 в рабочем положении (см. фиг. 4), опорная площадка 14 наваливается на упор 15, рычаг 12 поворачивается на оси 11, преодолевая усилие пружины 16, освобождая от зацепления крючок 18 с осью 10 средней секции 3, освобождая секцию 3 для дальнейшего разворота по траектории Б в шарнире 8. После разворота и фиксации секции 2 в рабочем положении в работу включается фиксатор 6, и работает по алгоритму, аналогичному действию фиксатора 5. Разворот в шарнире 8 происходит в направлении траектории Б до заданного угла. При развороте шарнира 8 опорная площадка 14 фиксатора 6 отходит от дополнительного упора 13 и наваливается на упор 15, освобождая секцию 4 для разворота по траектории В (см. фиг. 6).

Техническим результатом изобретения является обеспечение жесткого кинематического крепления компактно сложенных секций с опорным основанием, ограничение взаимовращения секций и возможность фиксации их в заданном конечном положении.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к многосекционным конструкциям. Устройство раскрытия многосекционных конструкций содержит раму и секции с опорными элементами, связанные шарнирами, оснащенными приводами. Имеются фиксаторы, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного рычага. Одно из плеч рычага представляет захват, а другое плечо выполнено в виде опорной площадки. Пружина рычага соединена одним концом с опорным элементом секции, расположенной первой от рамы, а другим - с рычагом. Рама выполнена с упором. Опорные элементы секций содержат оси. Ось средней секции служит для зацепления с захватом. На оси опорного элемента первой от рамы секции закреплен рычаг. Рама содержит второй упор. Упоры расположены таким образом, что в сложенном положении секций опорная площадка рычага упирается в первый упор, а во время раскрытия перемещается от первого упора ко второму. Достигается повышение надежности конструкции. 6 ил.

Устройство раскрытия многосекционных конструкций, содержащее раму и секции с опорными элементами, связанные шарнирами, оснащенными приводами; фиксаторы, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного рычага, одно из плеч которого представляет захват, а другое плечо выполнено в виде опорной площадки; пружина рычага соединена одним концом с опорным элементом секции, расположенной первой от рамы, а другим - с рычагом; рама выполнена с упором, отличающееся тем, что опорные элементы секций содержат оси, при этом ось средней секции служит для зацепления с захватом, а на оси опорного элемента первой от рамы секции закреплен рычаг; рама содержит второй упор; упоры расположены таким образом, что в сложенном положении секций опорная площадка рычага упирается в первый упор, а во время раскрытия перемещается от первого упора ко второму.