Имитатор транспортно-пускового контейнера для спутников стандарта CubeSat 6U, предназначенный для использования в составе поворотных устройств Российский патент 2024 года по МПК B64G99/00 B64G7/00 G01M7/00 

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам, закрепляемым на поворотных устройствах вибростендов при проведении вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat 6U.

Вибродинамические испытания являются одним из основных видов наземных испытаний осуществляемых в отношении спутников. Для реализации такого рода испытаний используются различные варианты оснастки. Из уровня техники известны статически закрепляемая на столе вибростенда оснастка в виде имитаторов транспортно-пускового контейнера (ИТПК), представленная, например, в RU 2758161 C1 и RU 211 274 U1. Общими элементами для данных устройств являются: основание, адаптируемое к поверхности стола вибростенда; боковые стенки с верхней крышкой с отверстиями, угловые направляющие, по которым спутник задвигается внутрь имитатора транспортно-пускового контейнера; передняя и задняя крышки с пружинным толкателем, последний из которых имитирует воздействие на спутник толкателя реального транспортно-пускового контейнера (ТПК). Такая оснастка, реализованная в виде ИТПК, позволяет надежно удерживать спутники на вибростендах, поддерживая имитацию условий их транспортировки. При имеющихся достоинствах, представленные статически закрепляемые ИТПК на столах вибростендов с однонаправленным воздействием не позволяют непосредственно в процессе вибродинамического испытания менять угол воздействия на спутник. Переориентация спутника требует остановки тестирования, что приводит в свою очередь к увеличению трудозатрат на проведение испытаний.

В настоящее время для тестирования спутников на вибростендах с односторонним воздействием применяют оснастку, входящую в состав поворотных устройств, например, представленную в RU 2796 176 C1. Целью данных устройств является обеспечение поворота ИТПК на заданный угол непосредственно в процессе испытаний. Возможность изменять ориентацию ИТПК позволяет проводить испытания в трех плоскостях на вибростендах, создающих вибрацию только в одном направлении. Конструкция, представленная в RU 2796 176 C1, включает в себя поворотное устройство, закрепляемое на столе вибростенда, и ИТПК, входящий в состав этого устройства. Основные отличия ИТПК, входящего в состав поворотного устройства, от статически закрепляемых ИТПК заключаются в измененном основании, геометрические размеры которого равны размерам верхней крышки, наличии системы балансировки центра масс, присутствии креплений для полуосей, являющихся осью вращения ИТПК. Поворотные устройства позволяют сокращать трудозатраты при проведении виброиспытаний (ГОСТ 30630.0.0-99).

Ближайшим аналогом предлагаемого нами изобретения является ИТПК, представленный в изобретении RU 2796 176 C1. Это устройство закрепляется на поворотном основании и состоит из вертикальной передней крышки, боковых стенок и верхней крышки с окнами для доступа к спутнику, верхних и нижних направляющих, пружинного механизма с толкателем, установленным на заднюю крышку. Основание в рассматриваемой конструкции ИТПК состоит из плиты с зажимами полуосей, фиксатора основания и системы балансировки, состоящей из двух горизонтальных балансиров и одного вертикального. Исходя из конструктивных особенностей вышеописанного устройства, его достоинствами являются надежная фиксация спутника внутри ИТПК в процессе испытаний, безопасная установка спутника внутрь ИТПК в процессе подготовки к испытаниям, возможность балансировки спутника относительно оси вращения путем перемещения балансиров, наличие пружинного механизма, позволяющего имитировать воздействие на спутник оказываемого толкателем ТПК. К недостаткам устройства можно отнести то, что при использовании ИТПК в составе поворотного устройства, представленного в RU 2796 176 C1, ось вращения размещается под основанием ИТПК, что вызывает необходимость использования массивного вертикального балансира и вспомогательных балансиров, расположенных перпендикулярно вертикальному. Данные балансиры заметно утяжеляют конструкцию ИТПК и требуют повышенного запаса прочности поворотного устройства.

Техническая задача, решаемая предлагаемым нами изобретением, заключается в создании имитатора транспортно-пускового контейнера для спутника стандарта CubeSat 6U, позволяющего использовать его в составе поворотного устройства, закрепляемого на вибростенде. При этом ИТПК должен включать в себя зажимы полуосей, расположенные в геометрических центрах боковых поверхностей (для исключения из конструкции массивного балансира), ножничные механизмы, обеспечивающие равномерную фиксацию спутника, полуавтоматическое устройство управления фиксацией (для синхронизации работы левого и правого ножничных механизмов), двигающуюся каретку для установки и балансировки спутника внутри ИТПК.

Необходимость решения вышеописанной технической задачи связана с необходимостью уменьшения массы оснастки, устанавливаемой на вибростенд, для повышения точности проведения виброиспытаний на вибростендах с однонаправленным воздействием. В свою очередь снижение массы ИТПК (в отсутствии балансиров), помимо увеличения точности измерений, снизит требования к прочностным характеристикам конструкции поворотного основания.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что предлагаемое нами устройство состоит из боковых стенок, содержащих зажимы полуосей. Данные элементы расположены в геометрических центрах каждой из боковых поверхностей. Перемещение спутника внутри ИТПК с целью его балансировки в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью двигающейся каретки. Фиксация продольных плоскостей спутника в ИТПК осуществляется с помощью устройств фиксации, выполненных в виде ножничных механизмов. Для синхронизации работы ножничных механизмов, конструкция снабжена съемным полуавтоматическим устройством управления фиксацией спутника.

Отличия от ближайшего аналога заключаются:

в возможности реализации устройства без вертикального балансира, благодаря наличию зажимов полуосей, расположенных в геометрических центрах каждой из боковых поверхностей;

в возможности горизонтальной балансировки спутника, путем его перемещения внутри ИТПК (относительно оси вращения), благодаря наличию двигающейся каретки;

в возможности фиксации спутника внутри ИТПК, путем зажима его продольных плоскостей, благодаря наличию ножничных механизмов;

в возможности синхронизации работы ножничных механизмов, благодаря съемному полуавтоматическому устройству управления фиксацией спутника.

Имитатор транспортно-пускового контейнера для спутника стандарта CubeSat 6U, предназначенный для использования в составе поворотного устройства, представлен на следующих чертежах:

фиг. 1 - Общий вид ИТПК для спутников стандарта CubeSat 6U, установленного на поворотное основание в составе вибростенда;

фиг. 2 - Вид ИТПК в сборе с присоединенным полуавтоматическим устройством управления фиксацией спутника;

фиг. 3 - Вид ИТПК в сборе с выдвинутой кареткой;

фиг. 4 - Вид полуавтоматического устройства управления фиксацией спутника;

фиг. 5 - Вид ножничного механизма фиксации спутника.

Изобретение представляет собой имитатор транспортно-пускового контейнера 4 для спутника стандарта CubeSat 6U 6, устанавливающийся на вибростенд 1, с помощью поворотного устройства 2, включающего в себя фиксатор 8, используемый только в момент установки спутника. ИТПК 4 состоит из основания 9 с нижними направляющими каретки 17; верхней крышки 18 с угловыми направляющими 20; боковых стенок, состоящих из пластин 15; рам ножничных механизмов 19; зажимов полуосей 11 и полуосей 10. Пластины боковых стенок 15 и рамы ножничных механизмов 19 связанны между собой вертикальными направляющими 16 и ножничными механизмами 5. Ножничный механизм состоит из двух половин продольно разрезанной квадратной профильной трубы 28 с креплениями 34. Данные части скрепляются между собой с помощью четырех ножек 33 и пяти валов 30, в двух из которых присутствуют отверстия для установки шпильки 32. На каждой шпильке 32 присутствуют, с одной стороны - ручка с накаткой 31, а с другой стороны на шпильку 32 устанавливается часть переходной муфты 29 съемного полуавтоматического устройства управления фиксацией 7. Съемное полуавтоматическое устройство управления фиксацией 7 состоит из пластины 22 с цилиндрическими направляющими 25 и отверстиями 26, в которые устанавливаются шестерни 22 с валами 23. К центральной шестерне прикреплена ручка 24. Передача крутящего момента от ведущей шестерни на шпильку 32 происходит с помощью ответной части переходной муфты 27. Также в конструкцию ИТПК 4 входит двигающаяся каретка 3, состоящая из угловых направляющих 14, скрепленных пластинами 12, к одной из которых прикручен упор 13.

Устройство используется следующим образом. Перед установкой спутника ИТПК фиксируется от проворота с помощью фиксатора 8 основания поворотного устройства 2, далее верхняя подвижная крышка 18 поднимается с помощью присоединенного на время установки спутника полуавтоматического устройства управления фиксацией 7, путем вращения ручки на центральной шестерне 24. При вращении центральной шестерни крутящий момент передается на боковые шестерни, далее через переходные муфты 27 на шпильки 32. Вращение шпилек вызывает раздвижение ножек 33, вследствие чего верхняя крышка 18 поднимается. После упора верхней крышки в крайнее верхнее положение, из ИТПК выдвигается каретка 3, в которую устанавливается спутник. В каретке спутник фиксируется упором 13. После проделанных операций каретка задвигается в ИТПК по направляющим 17 и балансируется относительно оси вращения, путем перемещения каретки внутри ИТПК. После чего происходит фиксация спутника с помощью верхней подвижной крышки с прикрепленными угловыми направляющими, путем обратного вращения ручки 24 на центральной шестерне полуавтоматического устройства управления фиксацией спутника. Окончательным этапом установки спутника является проверка плотности фиксации крышки с помощью накаток 31 на шпильках, путем попеременного их вращения до необходимого усилия.

Список использованных источников:

1. Патент RU 2 758 161 C1.

2. Патент RU 211 274 U1.

3. Патент RU 2796 176 C1.

4. ГОСТ 30630.0.0-99.

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к устройствам, закрепляемым на поворотных устройствах вибростендов при проведении вибродинамических испытаний спутников стандарта CubeSat 6U. Имитатор транспортно-пускового контейнера (ИТПК) для спутников стандарта CubeSat 6U состоит из боковых стенок, содержащих зажимы полуосей. Данные элементы расположены в геометрических центрах каждой из боковых поверхностей. Перемещение спутника внутри ИТПК с целью его балансировки в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью двигающейся каретки. Фиксация продольных плоскостей спутника в ИТПК осуществляется с помощью устройств фиксации, выполненных в виде ножничных механизмов. Для фиксации спутника внутри ИТПК на шпильку устанавливается часть переходной муфты съемного полуавтоматического устройства управления фиксацией. При этом передача крутящего момента от ведущей шестерни на шпильку происходит с помощью ответной части переходной муфты. Зажимы полуосей расположены в геометрических центрах боковых стенок. Повышается точность проведения виброиспытаний на вибростендах с однонаправленным воздействием. 5 ил.

Имитатор транспортно-пускового контейнера (ИТПК) для спутников стандарта CubeSat 6U, предназначенный для использования в составе поворотного устройства, состоящий из основания с верхними и нижними направляющими, боковыми стенками и верхней крышкой с окнами для доступа к спутнику, зажимов полуосей, отличающийся тем, что содержит двигающуюся каретку, состоящую из угловых направляющих, скрепленных пластинами, к одной из которых прикручен упор, благодаря которой происходит установка и балансировка спутника в горизонтальной плоскости ИТПК; ножничные механизмы, состоящие из двух половин продольно разрезанной квадратной профильной трубы с креплениями, данные части скрепляются между собой с помощью четырех ножек и пяти валов, в двух из которых присутствуют отверстия для установки шпильки, на каждой шпильке присутствуют с одной стороны - ручка с накаткой, а с другой стороны на шпильку устанавливается часть переходной муфты съемного полуавтоматического устройства управления фиксацией, для фиксации спутника внутри ИТПК; съёмное полуавтоматическое устройство управления фиксацией спутника, состоящее из пластины с цилиндрическими направляющими и отверстиями, в которые устанавливаются шестерни с валами, при этом передача крутящего момента от ведущей шестерни на шпильку происходит с помощью ответной части переходной муфты, зажимы полуосей расположены в геометрических центрах боковых стенок.