Устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата Российский патент 2024 года по МПК B64G1/44 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в многосекционных конструкциях штанг антенн, батарей солнечных и других механических систем космических аппаратов (КА).

Из существующего уровня техники известно устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, описанное в изобретении «Устройство развертывания панелей» (патент US 5319905A, E04H 12/18), заключающееся в том, что устройство содержит защелку, представляющую собой подпружиненный рычаг, установленный на панели, зацепленный за ось, установленную на следующей панели. Защелка освобождается подпружиненным упором, установленным на предыдущей панели в момент полного ее раскрытия, выводя рычаг из зацепления с осью и освобождая следующую панель для раскрытия.

Из существующего уровня техники известно устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, описанное в изобретении «Устройство раскрытия элементов конструкции» (патент RU 2729925C1, B64G 1/22), заключающееся в том, что устройство содержит подпружиненный рычаг, одно из плеч которого представляет собой захват, удерживающий одну из секций от раскрытия за ось, установленную на этой секции. К другому плечу рычага шарнирно крепится жесткая тяга, второй конец тяги шарнирно крепится к, установленному на той же секции, что и рычаг кронштейну, который при наваливании на упор перемещается и через тягу перемещает рычаг, освобождая удерживаемую секцию.

Недостатком описанных выше устройств, является то, что рычаг и ось не имеют настроек взаимного расположения. Таким образом, собираемость и функционирование устройства, в составе космического аппарата должна обеспечиваться за счет точности изготовления элементов конструкции устройства и космического аппарата, обеспечивающей однозначное положение элементов устройства друг относительно друга. Это приводит к использованию более сложного технологического оборудования и технологических процессов, а, следовательно, к высокой трудоемкости и увеличивает время изготовления элементов конструкции, что может снизить темп производства космических аппаратов. Кроме того не выполнение заданных требований точности изготовления, в обеспечение повышения темпа производства космического аппарата, может привести к необходимости доработки элементов конструкции устройства и космического аппарата или изменения их конструкции для обеспечения собираемости и функционирования устройства, что также приводит к высокой трудоемкости и увеличивает время изготовления элементов конструкции.

Из существующего уровня техники известно устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, описанное в изобретении «Устройство сдерживания и определяющее порядок развертывания» (патент US 6010096A, B64G 1/44), заключающееся в том, что в шарнирном соединении второй панели расположены два устройства раскрытия элементов конструкции двух боковых панелей. Боковые панели прикреплены к боковым кромкам второй панели посредством шарнирных соединений и сложены на ней. Каждое из устройств раскрытия элементов конструкции представляет собой рычаг, выполненный заодно с фиксатором шарнирного соединения второй панели в ее развернутом положении, и ось, за которую он зацепляется, установленную на соответствующей боковой панели. Рычаг отпускает ось в момент перемещения фиксатора шарнирного соединения, когда вторая панель полностью раскрыта и освобождает боковую панель, после чего происходит ее раскрытие. При этом ось имеет возможность регулировки своего положения относительно кронштейна, на котором она установлена, вдоль плеча рычага.

Недостатком описанного выше устройства является то, что у оси нет возможности регулировки своего положения относительно кронштейна, на котором она установлена, поперёк плеча рычага. Таким образом, собираемость и функционирование устройства, в составе космического аппарата должна обеспечиваться за счет точности изготовления элементов конструкции устройства и космического аппарата, обеспечивающей однозначное положение элементов устройства друг относительно друга. Это приводит к использованию более сложного технологического оборудования и технологических процессов, а, следовательно, к высокой трудоемкости и увеличивает время изготовления элементов конструкции, что может снизить темп производства космических аппаратов. Кроме того не выполнение заданных требований точности изготовления, в обеспечение повышения темпа производства космического аппарата, может привести к необходимости доработки элементов конструкции устройства и космического аппарата или изменения их конструкции для обеспечения собираемости и функционирования устройства, что также приводит к высокой трудоемкости и увеличивает время изготовления элементов конструкции.

Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному решению (прототипом) является устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, описанное в изобретении «Устройство для удержания и освобождения трансформируемой конструкции космического аппарата» (патент RU 215702U1, B64G 1/44, B64G 1/64), заключающееся в том, что устройство содержит выступающую ось с роликом на подвижном элементе и крючок, взаимодействующий с этим роликом, при этом крючок закреплен подвижно на кронштейне, установленном на корпусе космического аппарата, при этом кронштейн упирается в ось ролика, а ролик упирается в V-образную впадину фитинга неподвижного элемента, ограничивая перемещения в продольном и поперечном направление. Ролик выполнен с радиусом на периферии. При этом устройство содержит предохранительную чеку. Кронштейн выполнен с возможностью регулировки в продольном направлении с помощью регулировочных винтов. Также устройство регулируется в поперечном направлении с помощью нескольких регулировочных винтов.

Недостатком описанного выше устройства, является то, что настройка взаимного положения на оси рычага и ролика, установленных на кронштейне с помощью нескольких регулировочных винтов, предполагает дополнительные технологические операции по изготовлению, настройке и контролю установки каждого регулировочного винта устройства, независимо от точности изготовления элементов устройства и космического аппарата, что повышает трудоемкость и увеличивает время изготовления устройства и космического аппарата соответственно, что может снизить темп производства космических аппаратов.

Для заявленного устройства выявлены следующие основные общие существенные признаки: крючок, закрепленный подвижно на кронштейне, удерживающий секцию трансформируемой конструкции от раскрытия.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является:

1. Использование сложного технологического оборудования и технологических процессов для изготовление высокоточных элементов узла удержания секции трансформируемой конструкции и элементов космического аппарата, для обеспечения собираемости без регулировок и функционирования узла удержания секции трансформируемой конструкции;

2. Одновременное использование сразу нескольких конфигураций элементов конструкции узла удержания секции трансформируемой конструкции, устанавливаемые подбором нужного, для обеспечения собираемости без регулировок и функционирования узла удержания секции трансформируемой конструкции для конкретной конструкции космического аппарата. При этом для изготовления каждого из элементов будет затрачено время и ресурсы не зависимо от того будет ли он использован в конструкции КА;

3. Использование множества регулировочных винтов, установка каждого из которых является отдельной операцией требующей исполнения и контроля, для позиционирования элементов конструкции узла удержания для обеспечения собираемости и его функционирования, что увеличивает время изготовления космического аппарата в целом;

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости изготовления элементов узла удержания секции трансформируемой конструкции и космического аппарата, уменьшение времени изготовления конструкции космического аппарата, в обеспечение высокого темпа его производства.

Поставленная техническая проблема решается тем, что устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, содержит крючок, закрепленный подвижно на кронштейне, удерживающий секцию трансформируемой конструкции от раскрытия. Кронштейн имеет коническую лунку, а крючок имеет плоский захват, удерживающей в пределах этой конической лунки сферический элемент с эксцентрическим отверстием. Сферический элемент установлен с возможностью свободного вращения на среднем участке ступенчатой оси, выполненном с эксцентриситетом относительно ее концов, равным эксцентриситету отверстия сферического элемента, а осевое перемещение сферического элемента ограничено стопорными кольцами, установленными на среднем участке ступенчатой оси по обе стороны от сферического элемента. При этом ступенчатая ось установлена на кронштейне удерживаемой секции, через втулки, установленные на концах ступенчатой оси, обеспечивающие ее свободное вращение и осевое перемещение относительно кронштейна удерживаемой секции. На концах ступенчатой оси, выступающих за пределы кронштейна удерживаемой секции, организована резьба, на которую устанавливаются гайки, фиксирующие осевое положение ступенчатой оси. Также организованы по одному отверстию с каждого конца ступенчатой оси, которые соединены с отдельным отверстием кронштейна удерживаемой секции с помощью скрутки проволоки таким образом, что каждая скрутка проволоки создает крутящий момент на ступенчатой оси в противоположном друг другу направлении, фиксируя ее радиальное положение.

Благодаря использованию сферического элемента самоустанавливающегося в конической лунке кронштейна и удерживаемого в пределах этой конической лунки крючком с плоским захватом решается проблема необходимости регулировки позиционирования, а также необходимости изготовления высокоточных элементов или набора элементов узла удержания секции трансформируемой конструкции и элементов космического аппарата для обеспечения собираемости и функционирования узла удержания секции трансформируемой конструкции.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата.

На фиг. 2 представлено установка ступенчатой оси устройства удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата.

На фиг. 3 представлено установка сферического элемента устройства удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, содержит крючок 1, закрепленный подвижно на кронштейне 2, удерживающий секцию трансформируемой конструкции 3 от раскрытия. Кронштейн имеет коническую лунку, а крючок имеет плоский захват, удерживающей в пределах этой конической лунки сферический элемент 4 с отверстием эксцентриситет которого равен Е. Сферический элемент установлен с возможностью свободного вращения на среднем участке ступенчатой оси 5, выполненном с эксцентриситетом Д относительно ее концов, равным эксцентриситету Е отверстия сферического элемента, а осевое перемещение сферического элемента ограничено стопорными кольцами 6, установленными на среднем участке ступенчатой оси по обе стороны от сферического элемента. При этом ступенчатая ось установлена на кронштейне удерживаемой секции 7, через втулки 8, установленные на концах ступенчатой оси, обеспечивающие ее свободное вращение и осевое перемещение относительно кронштейна удерживаемой секции в любом направлении в пределах зазоров Ж и М. На концах ступенчатой оси, выступающих за пределы кронштейна удерживаемой секции, организована резьба, на которую устанавливаются гайки 9, фиксирующие осевое положение ступенчатой оси. Гайки 9 организованы по одному отверстию с каждого конца ступенчатой оси, которые соединены с отдельным отверстием кронштейна удерживаемой секции с помощью скрутки проволоки 10 таким образом, что каждая скрутка проволоки создает крутящий момент на ступенчатой оси в противоположном друг другу направлении, фиксируя ее радиальное положение.

Устройство работает следующим образом:

1. Секция трансформируемой конструкции 3 с кронштейном 7 устанавливается в свое заданное положение относительно кронштейна с конической лункой 2.

2 Сферический элемент 4, устанавливают на дне конической лунки, посредством поворота ступенчатой оси 5 относительно втулок 8, поворотом сферического элемента относительно ступенчатой оси, и осевым смещением ступенчатой оси относительно кронштейна трансформируемой конструкции. При этом эксцентриситет Е сферического элемента и эксцентриситет Д ступенчатой оси обеспечивают перемещение сферического элемента в направлениях И и К, а зазоры Ж и М между торцом каждой втулки и соответствующей гайкой, установленной с каждого конца ступенчатой оси, обеспечивают перемещение сферического элемента в направлении Л. Величина размеров Е, Д, Ж и М выбирается при проектировании устройства исходя и возможной погрешности изготовления элементов КА и установки устройства на КА.

3. Крючком 1 закрывают сферический элемент на дне лунки.

4. Фиксируют осевое положение ступенчатой оси с помощью гаек 9.

5. Фиксируют радиальное положение ступенчатой оси с помощью скрутки проволоки 10 таким образом, что каждая скрутка проволоки создает крутящий момент на ступенчатой оси в противоположном друг другу направлении, фиксируя ее радиальное положение.

Удержание секции трансформируемой конструкции космического аппарат происходит крючком удерживающим сферический элемент в пределах конической лунки, до того момента пока крючок не повернется относительно кронштейна с лункой в направлении Г и не освободит сферический элемент. После чего секции может перемещаться в направлении В.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в многосекционных конструкциях штанг антенн, батарей солнечных и других механических систем космических аппаратов. Устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата содержит крючок, закрепленный подвижно на кронштейне, удерживающий секцию трансформируемой конструкции от раскрытия. Кронштейн имеет коническую лунку, а крючок имеет плоский захват, удерживающий в пределах этой конической лунки сферический элемент с эксцентрическим отверстием. Сферический элемент установлен с возможностью свободного вращения на среднем участке ступенчатой оси, выполненном с эксцентриситетом относительно ее концов, равным эксцентриситету отверстия сферического элемента, а осевое перемещение сферического элемента ограничено стопорными кольцами, установленными на среднем участке ступенчатой оси по обе стороны от сферического элемента. При этом ступенчатая ось установлена на кронштейне удерживаемой секции через втулки, установленные на концах ступенчатой оси, обеспечивающие ее свободное вращение и осевое перемещение относительно кронштейна удерживаемой секции. На концах ступенчатой оси, выступающих за пределы кронштейна удерживаемой секции, организована резьба, на которую устанавливаются гайки, фиксирующие осевое положение ступенчатой оси. Также организованы по одному отверстию с каждого конца ступенчатой оси, которые соединены с отдельным отверстием кронштейна удерживаемой секции с помощью скрутки проволоки таким образом, что каждая скрутка проволоки создает крутящий момент на ступенчатой оси в противоположном друг другу направлении, фиксируя ее радиальное положение. Достигается снижение трудоемкости изготовления элементов узла удержания секции трансформируемой конструкции и космического аппарата, уменьшение времени изготовления конструкции космического аппарата, обеспечение высокого темпа его производства. 3 ил.

Устройство удержания секции трансформируемой конструкции космического аппарата, содержащее крючок, закрепленный подвижно на кронштейне, удерживающий секцию трансформируемой конструкции от раскрытия, отличающееся тем, что кронштейн имеет коническую лунку, а крючок имеет плоский захват, удерживающий в пределах этой конической лунки сферический элемент с эксцентрическим отверстием, установленный с возможностью свободного вращения на среднем участке ступенчатой оси, выполненном с эксцентриситетом относительно ее концов, равным эксцентриситету отверстия сферического элемента, а осевое перемещение сферического элемента ограничено стопорными кольцами, установленными на среднем участке ступенчатой оси по обе стороны от сферического элемента, при этом ступенчатая ось установлена на кронштейне удерживаемой секции через втулки, установленные на концах ступенчатой оси, обеспечивающие ее свободное вращение и осевое перемещение относительно кронштейна удерживаемой секции, также на концах ступенчатой оси, выступающих за пределы кронштейна удерживаемой секции, организована резьба, на которую устанавливаются гайки, фиксирующие осевое положение ступенчатой оси, и организованы по одному отверстию с каждого конца ступенчатой оси, которые соединены с отдельным отверстием кронштейна удерживаемой секции с помощью скрутки проволоки таким образом, что каждая скрутка проволоки создает крутящий момент на ступенчатой оси в противоположном друг другу направлении, фиксируя ее радиальное положение.