Модель космической станции Советский патент 1985 года по МПК A63H27/00 A63H27/14 B64G7/00 

2,М(5де:11. кoc : ;чecкoй станции гк5 и, 1 5 о т л и ч л ;о ill а я с я теь, что KUJJIiyC МОДелЛ станции 1)Ы;К:: :с-И i-iT дпук (K;C pa:i4b X ()(и5лс1че с, сп{диисииы:; с iк)i(5l:Ьin oxiiaiT)H)a 0 uef; iieGecHoio тела э.час гичшти ui;jini:minческой Бстаики, с К(.)тород соедл;н(М1 электродроио/ипции З1(;яс, пзаимс;г;ействугощий с . иидукторог,. ус:гановлегиым па маке:ч небесного тола, ирич(;м В Ка/КДО Л оболочек рГ13МС ЦС110 до одюму колг,це1зому сердечнику. 3.K(Vic:ib кoc a ЧOCKo/ станции по п, 1 о I -I и ч а ы к а i с ; ICN;, что Kopiiyc модеди с-ч-анняи с ь;:П:а Io:-: нсбссдого тода с дом)) з.:дк гдчаь:х ., дрдсс;м-1Д 1ОНм;,:х сд;Д:м1; кон11,а;-1 к кодгмддкл: надра ;д ; о:11:м; :.кда:дд1 И-Дкчлдд-п т.-да о моДМ:.-лмд;1 ь;о А. () ;;(и.д1ПДс:дд1 О1ан1дд до ,;;ДДД1 ор:м:Дд)аа;д-г..-: ьдд) дмдо:. 1:одс. ;дпм:ддг;с;м1: ; мvaiд;,мд ид дд. 1 li /. , о Т Д Д Д а м ; м ; мм ТСМ( д1о с;кмгома д;;с:;:яа IMIHOMIMM; исд1имсдд кордусдг ;д дормамг амамд/ммк содл;-,, .)ЫД(1,|ДиДНоо д г-мдсато нмДчд:-ного 1ада , 6,М );;етД) дсдд;ДДД(ядЛ1 смД1н;д1И и, i . от л и д а Д : а я о я , что корпус .11)Д(Д1Д д1мадДС;: i:; iipoapa ;нoдo матордада. 7,,с:дь к(дд-1дч(дддд: оданмдн iro и. 1 , о .4 и ч а м iM а д с я дм: , что ко1)гд.ч: - ддсДИ оиаС) or-ai )(Д-5 едс-|-о ;:-: cjo иаку диро;:а чдд д ддд.о труо о1м/ад1д: и о:1ямдя ;м;д о :дддзссд, па:Д-:с;1:о}д;ы 1 на дмр ДуСД; 8, кс)(;--;1:чгч:ко:л ( по i, , с v /: ;i ч а ю ;i: а F; с и тем, UllVlili ;.;;;.:( ;а HiUCCl: ) Ti.Mia ii uiiijiiur;-; М1Д: с и:--л jiiaHJiian iiiviviiiapHji г-1аксгП; а :;м LTCI - ::1..:лова5 а: ра;г о:::а,ч, (ч ь::.;;-):ус г-мдс-ли ставший а:::;)с:::л;.а; иа JMmi.;i.|x mryj гг-дпплх толосдд-лщк/сли:-; С;.5и:;1тей()И5 .in и5 ;:о гормх ;р;1му::П/н )3 ча;Ера ля:о;1;у:о,, c:;,4CJ:i:(i); aojuiinnПИглЛЦМч Kai--U: 1 Г: Mi J iii;; И1-:ОД Cii С ГЛ VK)- i:ufM с ; адра; ля:о1: с;1, и ус.та;;п}г-1сн своим кордон.:-.; j -:enoM ;;а ric; с ,ю .побод;;: гп лраглмд ;; отноC3iipjii,;;o iiOi/, дри .:.с.---: ди. даждо: да мм-; la 1:;;а с:нч-;д-д Д1-:дду с . . .-: д : д д -о-м/д, „:-: мгм, ;:.i о:а;-ддд дг) дд, ; ; , - ; д д ; а -.. : : ; с я -;-да }, ;.;i-с-, а/; ум ; ;i:;: л - д ;:а м-:; мам-;:,;-)-- м рд-м: ,,;... 5 мдД ; ;:ая од мд-дм- о . дм : :м .д м-дммддд м ij - - м д : я од, м; :- ,i-: у, ; :;,; ..М; м дм ДМ;/:-; .-д.ммммд.: м ,, v м,д ;-м ддях MMMMI L: JMM/: м . -м/:/ /;;/: :;млдмдх

1. МОДЕЛЬ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, содержащая связанный с макетом небесного тела торообразный корпус изменяемой длины с размещенными внутри него подвижными массами и закрепленными в корпусе устройствами для перемещения масс вдоль продольной круговой оси тора, отличаю щаяся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации функционирования гипотетической кольцевой космической станции, опоясьшающей небесное тело, за счет уменьшения тангенциальных составляющих реакций связей корпуса макетом небесного тела и обеспечения возможности показа управляемого перераспределения кинетического момента между подвиж-. ными массами и корпусом модели станции, в ней подвижные массы выполненц в виде нескольких кольцевых растягиваемых сердечников, а устройства для перемещения масс - в виде электромагнитных приводов вращения каждого из сердечников в двух противоположных (Л направлениях. о О1 4

Изобретение отдос1;тоя к )нстрац1 онльгм ;oдeдя : тсхгддду, а бодее ко крепди) де :ст;5ую:циг. ;/о;.;е.;ддriepcпeк ИIiHьDl целсддмх чосмич(ддад; об-зскточ, (1)ункдиодиру10 |:1Д-: н о,Д1Ло- i планетном, п частдости О;;о;д)зе;-п;ом5 щюстранстве, Наиболее близко ; к изобретению (тангДьд OVM;M ,;;;ммча ; (до :;a;;ifbi; с макс ом мгодммо о -дммд ;3е:-:;гд) тооопбда-ммд ь: и:д;м дддчод д,-мд:м; с разг-с-мддм.г-м: дгу:д;д 1дто д.мд,дд:1дм,:ми д:мм-Д1Д м м-дд)адмсдд;ь:м;1 а коммтусс ;,дД1Мм : Д1:--мадд ;мм-; ДД)е:-:о::;е;д я масс мд/:;дм дтл/додднои -дд,ддтдои oci: тора. 1од зижа1ле :acci:; мьаддадлчь д ддде которых изготовлена из магнитоизоля ционного материала. Устройства для перемещения шариков выполнены в вид соосных тору соленоидных катушек, связанных с источником их питания через коммутационную систему, а шарики установлены в круговых направляющих, параллельных продольной оси корпуса и пропущенных сквозь катупжи Л , Недостаткаки известной модели кольцевой космической станции являются невозможность наглядной демонстрации режима перераспределения кинетического момента между корпусо и подвижными массами станции, а также наличие тангенциальных состав ляюпщх реакций связей, искажающих имитируемую картину силового нагружения станции и вызывающих крутильHBie колебания, снижающие качество демонстрации функционирования станции. Цель изобретения - повышение наглядности демонстрации функционирования гипотетической кольцевой ко мической станции, опоясывающей небе ное тело, за счет уменьшения танген циальных составляюи;их реакций связе корпуса с макетом небесного тела и обеспечения возможности показа упра ляемого перераспределения кинетического момента между подвижными массами и корпусом модели станции. Указанная цель достигается тем, что в модели космической станции подвижные массы выполнены в виде нескольких кольцевых растягиваемых с дечников, а устройства для перемещени масс - в виде электромагнитных привод вращения каждого из сердечников в дву противоположных направлениях. При этом корпус моделистанции может быть выполнен из двух торообразных оболочек, соединенных с помо щью охватьюающей макет небесного тела эластичной цилиндрической вста ки, с которой соединен электропрово дящий пояс, взаимодействующий с индуктором, установленным на макете небесного тела, причем в каждой из оболочек размещено по одному кольце вому сердечнику. Корпус модели станции может быть также связан с макетом небесного тела с помощью эластичных расчалок, присоединенных своими концами к кол цевой направляющей макета с возможностью скольжения вдоль этой направляющей. Модель космической станции может быть снабжена системой пневматической подвески торообразного корпуса модели, охватывающего макет небесного тела. При этом система пневматической подвески корпуса содержит кольцевое сопло, выполненное в макете небесного тела. Корпус модели станции может быть выполнен из прозрачного материала и снабжен имитатором системы его вакуумирования в виде труб откачки воздуха и связанных с ними насосов, размещенным на корпусе. Внутри макета небесного тела может быть выполнена ось, связьгоающая полушария макета, а по его экватору - щелевая направляющая, причем корпус модели станции закреплен на концевых звеньях двухзвенных телескопических кронштейнов, каждый из которых пропущен сквозь направляющую, снабжен подшипниковым элементом, взаимодействующим с направляющей, и установлен своим корневым звеном на оси с возможностью свобод ного вращения относительно н.ее, при этом звенья каждого кронштейна свя- . заны между собой упругим лементо 1. Кроме того, на оси макета небесного тела в местах установки на ней кронштейнов выполнены коллекторные устройства питания электромагнитных приводов сердечников, а питающая проводка закреплена на звеньях кронштейнов . Корпус модели выполняют из двух торообразных оболочек, соединенных одна с другой с помощью цилиндрической вставки, образованной набором поворотных пластин, установленных внахлест, на которых размещены макеты сооружений. , Модель позволяет демонстрировать функционирование гипотетической орбитальной станции, охватывающей планету по экватору, показывая взаимодействие гравитационных (имитируемых составляющими упругих сил эластичных связей, направленными к центру макета планеты) и центробежных сил, действующих на корпус станции со стороны подвижных масс, разгоняемых в.нутри корпуса по круговой траектории, Указанное взаимодействие позволяет кольцевой орбитальной станции, первоначальяо покоящейся на поверхности небесного тела, произвести подъем на задапиую высоту и удерживаться на ней случае движения масс внутри корпуса станции со сзерхорбитальнон скоростью Кольцевая станция представляет собой опорную конструкцию (секционированпую герметичную торообразнуга оболочку с компенсаторами ее удлинения, либо растягиваемую ферменную структуру), в которой (или на которой) мЪгут быть размещетгы различные жилые, производственные и научНые комгшексы, а также элементы инфраструктуры (коммуникации, транспортные линии и т.п.). Для обеспечения грузопотока мелсду станцией и плапетой предусмотрены подвесные дороги и лифты, а для удержания ее от сноса могут быть использованы расчалки, закрепленные на поверхности гитанеть и корпусе станции, Для уцравления высотой станции н гшанетой она снабжена замк 1утым кол цевым серд,еч}ц-п ом, размещенргьс- 1знутри специальной вакуумируемо трубы, установленной внутри (пли на) опорно коьСгрукции. Как серде пгик, так i: труба выполнены с изменяемой д;п-п1ой С целью разгона сердечника js труб и предотвращения контакта с ее стенками предусматриваются электромагнит ный привод II система электромагнитно подвески (смазки) сердечника. Питание этих устройств можно оСу1цеств1 ть от солнечных батаре или ядерных энергоисточников, размещеншлх на станции, а также - частичн или полностью - на поверхност - планет1 1, Сердечгик может быт1 в виде бесконечной ,тент1-,1 из маг1;иточувстБИтель пого (эле1стропроводного) материала либо может представлять собой магнит ную (электропроводную) зкидкость. Леп та может изготавливаться, в частности, композиционной, т,е, с эластичн оснойой и магпиточувствительным аполнителем, С целью расширения функциональных возможностей станции и улучшения силовой схемы восприятия нагрузок расчалками предусматриваются несколь ко кольцезых сердечников, которые могут вращаться в противоположных напраплею-шх, будучи размещены в од;1О1{ или нескольких отдельн 11х вакуум и р у е, мы х т р у rj ах. Через коммутирующую систему электромагнитного привода движение одних сердечников может передаваться другим или корпусу стан1;ии. В последнеь случае возможен, в частности, разгон корпуса станции, после ее подъема па некоторую высоту до орбиталь юй скорости. Перед началом подъема станции, в период разгона сердечников, последняя может закрепляться в специальном корпусе (ложементе) на поверхности планеты, а затем освобождаться от него для взлета. На фиг. 1 изображена модель косг- ической станции, вид сбоку; на фиг. 2 - сеченпе А-Л па фиг. 1; на фпз. 3 - модель с бесконтактной подвеской opnyeti; на фиг. 4 - крепjieiiiie расчалки к макету небесного тела; на фиг. 5 - г-юдель с пневматическо1Г подвеской корпуса; на фиг, 6 модель с подвеской па телескопических кронштейнах; на фиг. 7 - конструкция узла соединен1-;я корпуса модели с макетом небеСЮго тела. Модель космической станции содержит торообразиьп корпус 1, удерживаемый вблизи экватора макета 2 ебесного тела с помощью расчалок 3, выполненмьсч, например, из эластичного материала. Внутри корпуса 1 размещены кольцевые сердечники 4 и 5, а также установленные в корпусе приво,ды их враш,ен11Я, ка;Кдый из которых выполнен в виде, например, после дователыюсти электромагнитных обмоток 6, связанньк через систему их коммутации с источником пита}п-1я (не показаны) . KopiT : сташдии может быть выполнен секционированным с компенсаторами его удлинения в виде гофр 7, а сердечники - в виде лент с эластичной основой и электропроводным наполнителем. Корпус модели станции может быть выпол е1 из двух торообразных оболочек 8 и 9 (фиг, 3), объединенньк эластичной ц1-шиндрической вставкой 10, в которой выполнено электропроводное кольцо 115 взаимодействующее с индуктором 12, установленным в макете 2 небесного тела. При использовании для удержа 1ия коппуса модели с помощью эластичных

7

расчалок 3 (фиг. 4) последние могут присоединяться своими концами через скользящие фиксаторы 13 к кольцевой направляющей 14, связанной с макетом 2 небесного тела.

При использовании пневматической подвески корпуса модели (фиг. 5) параллельно экватору макета небесного тела может быть выполнено щелевое сопло 15 с системой 16 подачи газа.

Б случае использова:ния полужесткой подвески макет небесного, тела выполнен из двух полушарий 17 и 18 (фиг. 6), между которыми образована щелевая направлякидая 19. Полушария фиксируются осью 20, на которо установлены коллектор 21 питания электромагнитных обмоток 6 и корнево звено 22 одного из телескопических кронштейнов, на котором выполнен подшипниковый элемент 23, взаимодействующий с направляющей 19 (фиг. 7),

Концевое звено 24 кронштейна связано с корневым звеном 22 упругим элементом 25, например пружиной раетяже НИЛ .

Торообразные оболочки 26 и 27 корпуса модели соединены цилиндрической вставкой 28, образованной набором поворотных пластин 29, закрепленных узлами 30 поворота на оболочках 26 и 27 и установленных внахлест.

Устройство работает следующим образом.

При запнтке через систему коммутации электромагнитных обмоток 6 сердечники 4 и 5 начинают раскручиваться, вызывая постепенное растяжение корпуса 1 модели и имитируя таким образом его подъем над небесным телом.

Если кинематические моменты сердечников 4 и 5 поддерживать равными один . другому, но противоположно направленными, то корпус 1, растягиваясь, не будет вращаться вокруг макета 2.

Осуществив перекоммутацию обмоток 6 для создания тормозящего действия на один из сердечников, приводят корпус модели во вращение вокруг макета небесного тела, демонстрируя перераспределение кинетического момента между сердечником и корпу178

сом станции. В зависимости от тормозимого сердечника 4 (или 5) вращение корпуса 1 может осуществляться в любом из двух направлений. При использовании расчалок 3

вращающийся корпус модели заставляет скользить их фиксаторы 13 вдоль направляющей 14 (фиг. 4).

Кинематика движения модели в

случае полужесткой подвески (фиг. 6) аналогична, но обеспечивается более устойчивое и равномерное движение. Подшипниковый элемент 23 обк,атывает направляющую 19, а концевое звено 24,

преодолевая сопротивление пружины 25, выдвигается на расстояние, зависящее от скорости вращения сердечников.

Пластины 29 (фиг., 7), скользя

одна по другой, обеспечивают сплошность кольца при его растяжении и сжатии.

После приведения корпуса 1 модели вновь в неподвижное положение путем

последующего синхронного торможения обоих сердечников 4 и 5 и отключения приводов от источника питания имитируют спуск станции на поверхность, небесного тела.

Если применяется бесконтактная или пневматическая подвеска корпуса модели, то перед запитко Г электромагнитных приводов сердечников задействуется индуктор 12 или производится подача сжатого газа в кольцевое сопло 15.При установке на корпусе модели станции имитатора системы его вакуумирования перед раскруткой сердечНИКОВ могут быть задействованы модели насосов и произведена частичная откачка воздуха из полостей, где размещены сердечники.

Предлагаемая модель космической

станции позволяет существенно повысить демонстрационный эффект, обеспечивая имитацию нескольких динамических режимов работы гипотетической станции, основанных на законах небесной механики и сохранения кинетического момента.

Модель может быть использована в школьном и вузовском учебном процессе, а также на выставках в целях

динамической рекламы.

.j

25

Фит. 6