Устройство фиксации поворотных платформ для крепления полезных нагрузок
Владельцы патента RU 2360852:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)
Изобретение относится к устройствам фиксации поворотных платформ для закрепления объектов, преимущественно космических аппаратов и других полезных нагрузок, на адаптерах или приборных отсеках ракет-носителей и может быть использовано в ракетно-космической технике при групповом запуске. Устройство фиксации поворотных платформ для крепления полезных нагрузок содержит механические замки, удерживающие поворотные платформы на несущей конструкции ракеты-носителя посредством пироузлов. Устройство снабжено тросовой системой, соединяющей механические замки каждой поворотной платформы с многолучевой звездочкой, количество лучей которой равно количеству поворотных платформ. Многолучевая звездочка закреплена на несущей конструкции посредством вала с возможностью поворота и удерживается от поворота пироузлом, взаимодействующим с рычагом, неподвижно закрепленным на указанном валу. Каждый трос, соединяющий своими концами механический замок поворотной платформы и соответствующий луч многолучевой звездочки, проложен по несущей конструкции посредством закрепленных на ней роликов и натянут тандером. Достигается обеспечение одновременного симметричного разворота группы поворотных платформ для их симметричного разворота одним пироузлом от аккумуляторной батареи малой мощности с минимальным воздействием на полезную нагрузку. 7 ил.
Изобретение относится к устройствам фиксации поворотных платформ, служащих для закрепления объектов, преимущественно космических аппаратов и других полезных нагрузок (ПН), на адаптерах или приборных отсеках ракет-носителей (РН) и может быть использовано в ракетно-космической технике при групповом (одновременном) запуске нескольких полезных нагрузок одной ракетой-носителем.
Поворотные платформы применяются для крепления ПН на несущих конструкциях (адаптерах, приборных отсеках, последних ступенях РН) и предназначены для размещения ПН в зоне подобтекательного пространства и для обеспечения безударности отделения ПН от РН. На участке выведения РН поворотные платформы с установленными на них ПН зафиксированы относительно несущих конструкций РН и удерживаются от разворота посредством различных устройств (механических, пиротехнических, пиромеханических и т.д.). Перед отделением ПН срабатывают устройства фиксации поворотных платформ, которые разворачиваются на определенный угол в наклонное положение для последующего отделения ПН от РН.
Известно техническое решение по патенту №2238888 от 27.04.2004 г. (заявка №2003106893 от 12.03.2003 г.) «Платформа поворотная для крепления полезной нагрузки», в котором описано устройство фиксации поворотной платформы относительно несущей конструкции РН, содержащее пиромеханический узел, состоящий из механического замка и пиросредства (пирочеки), непосредственно удерживающих поворотную платформу на несущей конструкции (см. фигуры 1 и 2 описания к патенту №2238888).
Устройство по патенту №2238888 позволяет при групповом запуске нескольких ПН производить поочередную (последовательную) расфиксацию поворотных платформ по отдельным командам на каждый пиромеханический узел для каждой поворотной платформы или подать один общий электрический импульс на все пиромеханические узлы одновременно для одновременного разворота всех поворотных платформ.
Недостатками известного устройства фиксации являются:
- отсутствие на РН аккумулятора большой мощности тока для одновременного подрыва нескольких пироузлов, т.к. существующее на РН электрообеспечение позволяет производить только поочередный подрыв пиросредств с большим интервалом времени между командами для восстановления мощности аккумулятора;
- уменьшение надежности срабатывания и разворота последних (по времени) поворотных платформ из-за понижения емкости аккумуляторной батареи и невозможности подрыва пироузлов данных платформ;
- необходимость установки на РН дополнительных источников электропитания, большое количество электрических цепей (с учетом дублирования команд на подрыв) как для поочередного, так и для одновременного подрыва отдельных пироузлов;
- многократное воздействие ударных нагрузок на ПН, установленные на поворотных платформах, разворачиваемых в последнюю очередь, от срабатывания пиросредств для разворота предыдущих платформ;
- при поочередном развороте поворотных платформ возникают значительные поперечные и закручивающие возмущения на РН (последнюю ступень РН) из-за несбалансированности (дисбаланса) и несимметричности распределения масс ПН и РН при неодновременном развороте платформ, что в дальнейшем может привести к погрешностям параметров траектории отделяемой ПН.
Задачами (целями) предлагаемого устройства фиксации группы поворотных платформ для крепления ПН являются:
- обеспечение одновременной расфиксации поворотных платформ одним пироузлом от аккумуляторной батареи малой мощности с минимальными воздействиями на ПН;
- исключение поперечных возмущений и закручиваний несущей конструкции РН перед отделением ПН за счет обеспечения одновременного разворота всех поворотных платформ по симметричной схеме разворота (независимо от количества поворотных платформ с ПН).
Для достижения поставленных задач (целей) известное устройство фиксации поворотных платформ в исходном положении на несущей конструкции снабжено:
- тросовой системой, состоящей из группы тросов, соединяющих механические замки каждой поворотной платформы с многолучевой звездочкой с количеством лучей, равным количеству поворотных платформ;
- многолучевой звездочкой и рычагом, закрепленными на валу, установленном с возможностью поворота на несущей конструкции и удерживаемом от поворота через рычаг пироузлом;
- группой роликов, закрепленных на несущей конструкции с помощью кронштейнов, по которым проложен каждый трос, натянутый тандером (винтовой стяжкой) и связывающий своими концами механический замок каждой поворотной платформы и соответствующий луч фиксирующей звездочки.
Тросовая система, проложенная по несущей конструкции от механического замка каждой поворотной платформы к устройству удержания тросов, содержащему многолучевую звездочку, удерживаемую пироузлом, обеспечивает одновременность разворота всех поворотных платформ при срабатывании пироузла. Фиксация всех поворотных платформ с установленными ПН в исходном положении на несущей конструкции достигается за счет передачи удерживающих усилий на исполнительные элементы механических замков поворотных платформ через натянутые тросы, связанные с фиксирующей звездочкой. Звездочка и рычаг закреплены на валу без возможности разворота относительно друг друга и зафиксированы от поворота пироузлом.
Трасса прокладки каждого троса по несущей конструкции от фиксирующей звездочки к механическому замку поворотной платформы может быть различной для каждой поворотной платформы. Она зависит от места установки поворотной платформы на несущей конструкции, от расстояния между замком и звездочкой, от конструктивных особенностей несущей конструкции (адаптера, приборного отсека) PH. Схема размещения роликов, по которым проложены тросы, должна обеспечить приложение ко всем замкам удерживающих сил в исходном зафиксированном состоянии поворотных платформ и срабатывание каждого замка после поворота фиксирующей звездочки (при развороте поворотных платформ в рабочее положение для отделения ПН).
Регулировка натяжения тросов для создания необходимого усилия удержания замков осуществляется с помощью тандеров (винтовых стяжек), последовательно соединенных с тросом. Тандеры могут быть установлены на любом прямолинейном участке по трассе укладки тросов, но конструктивно более удобно стяжки устанавливать на конце троса, связанном с замком поворотной платформы, для необходимой регулировки и настройки элементов замка в исходное положение для удержания поворотной платформы.
На фигуре 1 изображено устройство фиксации для группы поворотных платформ, служащих для крепления пяти ПН, в исходном положении (вид сверху). Верхняя крышка несущей конструкции - адаптера не изображена.
На фигуре 2 изображено устройство фиксации поворотных платформ в исходном положении (сечение А-А на фигуре 1).
На фигуре 3 изображено устройство фиксации поворотных платформ после срабатывания пироузла и расфиксации устройства (сечение А-А на фигуре 1).
На фигуре 4 изображена схема удержания рычага устройства фиксации поворотных платформ пироузлом (вид Б на фигуре 2).
На фигуре 5 изображена многолучевая звездочка с закрепленными на ее лучах тросами (выносной элемент С на фигуре 1).
На фигуре 6 (в качестве примера) изображено устройство натяжения тросов к замку поворотной платформы (выносной элемент Д на фигуре 1).
На фигуре 7 изображено положение рычага после срабатывания пироузла и расфиксации устройства (вид В на фигуре 3).
Устройство фиксации поворотных платформ для крепления ПН состоит из механических замков 1, удерживающих поворотные платформы 2 с установленными на них ПН 3 в исходном положении на несущей конструкции 4 PH. Фиксация механических замков осуществляется тросовой системой, состоящей из тросов 5, одними концами закрепленных к исполнительным элементам замков 1, а другими концами - к лучам 6 многолучевой звездочки. Звездочка 7 совместно с рычагом 8 закреплена без возможности взаимного разворота (выполнены за одно целое) на валу 9, имеющем возможность разворота в опорах скольжения 10, установленных на несущей конструкции 4. В исходном положении удержания платформ рычаг 8 зафиксирован от поворота пироузлом 11 (см. фигуру 4), закрепленным также на несущей конструкции 4. Каждый трос 5 проложен по несущей конструкции 4 от замка поворотной платформы 2 к соответствующему лучу 6 фиксирующей звездочки 7 с помощью роликов 12, закрепленных на несущей конструкции 4 посредством кронштейнов 13 и натянут, например, тандером 14, последовательно связанным (взаимодействующим с тросом со стороны замка 1) с тросом 5 (см. фигуру 6).
Предложенное устройство одновременно фиксирует группу поворотных платформ 2 с ПН 3 относительно несущей конструкции 4 РН с помощью многолучевой звездочки 7 и одного пироузла 11, т.к. количество лучей 6 звездочки 7 (соответственно и количество тросов 5 в системе удержания замков 1) равно количеству поворотных платформ 2.
В исходном (начальном) положении (см. фигуры 1 и 2) элементы устройства фиксации поворотных платформ занимают следующее положение:
- замки 1 удерживают (образуют механическую связь) поворотные платформы 2, на которых установлены ПН 3, относительно несущей конструкции 4;
- замки 1 зафиксированы от срабатывания (от нарушения механической связи и освобождения исполнительного элемента замка) тросами 5, проложенными по роликам 12 от замка 1 до многолучевой звездочки 7 и натянутыми тандерами 14;
- звездочка 7 совместно с валом 9 и рычагом 8 удерживается от поворота относительно несущей конструкции 4 пироузлом 11.
Устройство фиксации поворотных платформ для крепления ПН работает следующим образом.
При подаче команды (на разворот платформ) в виде электрического импульса на пироузел 11 освобождается рычаг 8 (см. фигуру 7). Т.к. в исходном (начальном) состоянии устройства все тросы 5 натянуты определенным усилием, необходимым для фиксации замков 1, то после освобождения рычага 8 звездочка 7 под действием усилий натяжения тросов 5 поворачивается совместно с валом 9 относительно опор скольжения 10, закрепленных на несущей конструкции 4. После поворота звездочки 7 усилия натяжения тросов 5 уменьшаются до нуля (натяжение тросов 5 полностью исчезает). Расфиксация (исключение) натяжения тросов 5 приводит к срабатыванию замков 1 (нарушается механическая удерживающая связь между поворотными платформами и несущей конструкцией). Поворотные платформы 2 под действием механизмов разворота одновременно поворачиваются из исходного положения в рабочее наклонное положение (см. фигуру 3) для последующего отделения ПН от несущей конструкции РН с помощью устройств отделения, установленных на поворотных платформах.
Расчеты, проведенные авторами, а также стендовые испытания устройства в составе отработочных изделий, показали значительную эффективность предложенного технического решения для фиксации и последующей одновременной расфиксации группы поворотных платформ для крепления ПН.
Заявленное устройство фиксации поворотных платформ по сравнению с прототипом обладает существенными отличиями и позволяет обеспечить одновременную расфиксацию группы поворотных платформ для их симметричного разворота одним пироузлом от аккумуляторной батареи малой мощности с минимальными воздействиями на ПН, установленные на поворотных платформах.
Устройство фиксации поворотных платформ для крепления полезных нагрузок, содержащее механические замки, удерживающие поворотные платформы на несущей конструкции ракеты-носителя посредством пироузлов, отличающееся тем, что устройство снабжено тросовой системой, соединяющей механические замки каждой поворотной платформы с многолучевой звездочкой, количество лучей которой равно количеству поворотных платформ, при этом многолучевая звездочка закреплена на несущей конструкции посредством вала с возможностью поворота и удерживается от поворота пироузлом, взаимодействующим с рычагом, неподвижно закрепленным на указанном валу, а каждый трос, соединяющий своими концами механический замок поворотной платформы и соответствующий луч многолучевой звездочки, проложен по несущей конструкции посредством закрепленных на ней роликов и натянут, например, тандером, взаимодействующим с тросом.
