УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ АНТЕНН СПУСКАЕМЫХ АППАРАТОВ Советский патент 1995 года по МПК H01Q3/02 

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к ракетам для исследований в верхних слоях атмосферы Земли, содержащим спасаемые объекты, и может быть использовано для спасения диагностической аппаратуры после воздействия на нее среды в верхних слоях атмосферы Земли.

Известно устройство для ориентации антенны независимо по двум координатам, содержащее установленный на основании карданный подвес в виде вилки, на котором закреплен посредством полуосей корпус с антенной, стержнем и парой клиньев.

Известное устройство сложно и не обеспечивает автономного удержания антенн в вертикальном положении при изменении положений основания.

Известно устройство стабилизации антенны, содержащее узел крепления в виде аэродинамического компенсатора и упругого элемента, прикрепленные к шарниру.

Данное устройство позволяет уменьшить отклонение антенны под действием ветровых нагрузок, но не обеспечивает вертикального положения антенны при произвольном движении основания.

В НПО "Тайфун" разработан спасаемый модуль в составе головной части исследовательской ракеты МР-12. Известное устройство содержит корпус с диагностической и служебной аппаратурой, устройство торможения и стабилизации и радиопередачи с устройством крепления антенны передатчика на корпусе модуля. Недостатком указанного устройства является неподвижное жесткое крепление передающей антенны к корпусу модуля, поскольку при падении модуля на Землю возможно его произвольно направленное опрокидывание и качение по грунту. В результате антенна радиоответчика может касаться земли или находиться в горизонтальном положении, что значительно сужает зону работы передатчика, а следовательно, и зону обнаружения спасаемого модуля.

Целью изобретения является обеспечение автоматического срабатывания при ударе спускаемого аппарата при приземлении.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ориентации антенны спускаемых аппаратов, содержащем антенну с противовесом, вилку, закрепленную с возможностью вращения на неподвижном основании и установленную между проушинами, в которых выполнены пpорези переменного сечения, в верхних узких частях которых установлены концы оси, которая жестко соединена с антенной и диаметр которой больше ширины узкой части прорези, на оси выполнены лыски, обеспечивающие возможность ее перемещения вдоль прорези, кроме того, введены две плоские пружины, консольно закрепленные на пружинах с возможностью опирания на консоль плоских пружин концов оси, на неподвижном основании установлен упор, свободный конец которого отогнут в сторону противовеса и в нем выполнена прорезь, а на противовесе установлен выступ, который размещен в прорези упора.

Такая конструкция позволяет увеличить надежность обнаружения спасаемого модуля, сократить расходы на поиски модуля и значительно упростить изготовление устройства.

На фиг.1 изображен отделяемый модуль, общий вид; на фиг.2 устройство ориентации передающей антенны спасаемого модуля; на фиг.3 схема воздействия упора удержания на корпус с противовесом антенны сразу после опрокидывания модуля в горизонтальное положение, когда противовес с антенной находится в крайнем верхнем положении; на фиг.4 положение модуля после падения его на поверхность Земли.

Спасаемый модуль ракеты состоит из корпуса 1 (фиг.1), модуля с диагностической и служебной аппаратурой 2, устройства торможения и стабилизации 3, радиопередатчика 4 с антенной передатчика 5 и с устройством крепления антенны в виде вилки 6, снабженной подшипниковым узлом 7, закрепленным на корпусе 1. Антенна 5 (см. фиг.2) закреплена в корпусе 8 с противовесом 9. Корпус 8 содержит ось 10, на которой выполнены лыски 11. Ось 10 размещена в прорези 12 проушин вилки 6. Прорезь 12 суженная, а ниже прорези 12 расположена прорезь 13 расширенная. В исходном положении ось 10 удерживают в верхней прорези 12 с боковыми поверхностями 14 посредством концов пластинчатых пружин 15. Противовес 9 снабжен цилиндрической поверхностью 16 (см. фиг.3), выступом 17 в виде вилки, в котором размещен упор удержания 18, закрепленный на корпусе 1.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении антенна 5 установлена под створками в вертикальном положении. В момент старта ракеты МР-12 на корпус 8 антенны 5 с противовесом 9 действуют перегрузки N_ст 14, которые воспринимаются пластинчатыми пружинами 15 и удерживают ось 10 антенн в верхней части прорези 12.

В процессе разгона ракеты ракету одновременно раскручивают до скорости вращения ω 300 об/мин. При раскрутке корпуса 1 модуля вместе с ракетой упор удержания 18, воздействуя на выступ 17, исключает относительное проворачивание вилки 6 и корпуса 1. Одновременно в процессе раскрутки ракеты на противовес 9 действует центробежная сила, стремящаяся повернуть антенну на оси в горизонтальное положение. Боковые поверхности 14 прорези 12 взаимодействуют с лысками 11 оси 10 и исключают ее проворачивание.

После проведения научного эксперимента и отделения торможения и стабилизации модуль опускают на Землю с падением на грунт. В момент удара о землю на противовес 9 действуют перегрузки, под действием которых концы пластинчатых пружин 15 прогибаются и ось 10 проскакивает в расширенные части прорези 13, а пружины 15 возвращаются в исходное положение, исключая возврат оси 10 в исходное положение. При этом упор 18 выходит из выступа 17 и входит в контакт с поверхностью 16.

При опрокидывании модуля в горизонтальное положение вилка 6 устанавливается в положение, когда ось 10 расположится ниже оси поворота вилки 6, а противовес 9 повернет антенну 5 на оси 10 в вертикальное положение. В случае, если при опрокидывании модуля, вилка 6 займет верхнее "мертвое" положение, как изображено на фиг.3, под действием силы реакции упора удержания 18 на поверхность 16 противовес 9 проворачивает вилку 6 и выводит ее из верхнего "мертвого" положения.

Сила, поворачивающая вилку F M sinα сила трения в точке воздействия F Mf.

Для поворота вилки необходимо F > F_тр, т.е. M sin α > N˙ f или α > ρ где α угол воздействия упора 18 на противовес 9 к плоскости оси вращения вилки и центра масс антенны 5 с противовесом 9;
f коэффициент трения упор 18 поверхность 16;
М сила реакции;
ρ угол трения.

В случае конкретного исполнения масса противовеса 9 m 180 г; N_ст= 14. Для того, чтобы ось 10 отклонила концы пластинчатых пружин на 5 мм вниз (расстояние, необходимое для прохода оси 10 в часть прорези 13), необходимо приложить к оси усилие Q 8 кГс. При старте ракеты Q_ст mgN_ст 180˙ 9,8 ˙14 2,5 кг.

При ударе о землю возникают перегрузки N_уд. Модуль опускается со скоростью до V 20 м/с. При падении на песчаный грунт он углубится на l 10 см.

Тогда
= N_уд·g·ml или
N_уд= 200 Усилие воздействия на концы пружин при этом
Q_уд N_уд ˙g˙ m 36 кг > 8 кГс.

Следовательно, ось пройдет в расширенную часть прорези 13, где может свободно проворачиваться.

Использование: автоматическое срабатывание и автономное удержание штыревой антенны в вертикальном положении при любом положении спускаемого аппарата исследовательской ракеты после приземления. Сущность изобретения: при ударе о землю ось 10 проходит через пластинчатые пружины 15 в расширенную прорезь 13. Вертикальное положение антенны 5 обеспечивается возможностью вращения оси 10 в расширенной прорези 13 и вращением вилки 6 под действием противовеса 9. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ АНТЕНН СПУСКАЕМЫХ АППАРАТОВ, содержащее антенну с противовесом, установленную посредством оси между проушинами вилки, закрепленной с возможностью вращения на неподвижном основании, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического срабатывания при ударе спускаемого аппарата при приземлении, в проушинах вилки выполнены прорези переменного сечения, в верхних узких частях которых установлены концы оси, которая жестко соединена с антенной и диаметр которой больше ширины узкой части прорези, на оси выполнены лыски, обеспечивающие возможность ее перемещения вдоль прорези, кроме того, введены две плоские пружины, консольно закрепленные на проушинах с возможностью опирания на консоль плоских пружин концом оси, на неподвижном основании установлен упор, свободный конец которого отогнут в сторону противовеса, и в нем выполнена прорезь, а на противовесе установлен выступ, который размещен в прорези упора.