Безимпульсное устройство расфиксации подвижных элементов космического аппарата
Владельцы патента RU 2518137:
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") (RU)
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для закрепления и расфиксации подвижных элементов конструкции (ПЭК) космических аппаратов (КА) без воздействия ударных импульсов. Безымпульсное устройство расфиксации ПЭК КА содержит корпус с основным и дублирующим исполнительным элементами в виде подвижных цилиндров с возможностью возвратно-поступательного движения, подпружиненную собачку с собственной осью. На подвижных цилиндрах насажены диски из изолирующего материала, в которых с двух сторон выполнены прорези под намотку проволок из материала с эффектом памяти формы, на которые периодически подается напряжение и концы которых зафиксированы на крайних дисках каждого цилиндра, при этом один из крайних дисков закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра, а другой неподвижно относительно корпуса, причем внутри каждого подвижного цилиндра установлена возвратная пружина, одним концом закрепленная на корпусе, а другим взаимодействует с подвижным цилиндром, при этом в корпусе и в хомутах, охватывающих корпус с двух сторон, выполнены соосные отверстия под шарики, а в цилиндрах выполнены вырезы со смещением относительно соосных отверстий, при этом качалка шарнирно закреплена на подпружиненной собачке, которая своими концами взаимодействует с выступами, выполненными на хомутах, причем между корпусом и хомутами с двух сторон установлена пружина. Изобретение позволяет исключить ударный импульс при срабатывании пиросредств. 10 ил.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для закрепления и расфиксации подвижных элементов конструкции (ПЭК), в которых не допускается воздействие ударных импульсов.
Применяемые ранее и в настоящее время устройства для закрепления (ПЭК) на участке выведения космического аппарата и расфиксации на орбитальном участке разработаны на основе пиротехнических средств. В зависимости от назначения это могут быть пироболты, пирозамки, пирорезаки, пирочеки и т.д., в которых исполнительным элементом являются пиропатрон, а для увеличения-надежности ставили по два пиропатрона. При правильной эксплуатации они показали высокую надежность и в дальнейших разработках (КА) они будут являться основным средством для закрепления и расфиксации (ПЭК), разделения ступеней ракет и отделения спутников. Но все они обладают существенным недостатком - большим импульсом при срабатывании пиросредсв. Причем возмущения на конструкцию возникают не в момент взрыва пирозаряда, а вследствие перемещения и мгновенной остановки поршня или откидных прижимающих элементов, обязательных деталей всех пиротехнических средств.
В процессе разработок КА постоянно искались способы уменьшения возмущений при помощи прокладок, установкой амортизаторов или ставили пироустройства в максимальном удалении от чувствительной аппаратуры. Но исключить ударный импульс не удалось. Кроме того к разрабатываемым современным космическим аппаратам (КА) предъявляются дополнительные требования при транспортировании КА, в которых не допускается наличие пиротехнических средств.
Известно устройство для соединения разделяемых в полете элементов летательного аппарата (патент RU №2096275), содержащее корпус, жестко связанный с носителем, в котором размещены болт, рычаг, поршень с уплотнителем, пиропатрон, причем на стяжной болт навернута гайка, а втулка, установленная на отделяемом элементе, взаимодействует со стяжным болтом, при этом поршень связан с рычагом.
Известно также устройство расфиксации подвижного элемента КА (патент RU №2207307 - прототип), которое содержит корпус основного и дублирующего пироэлементов, расположенных в корпусе устройства, подпружиненную собачку, имеющую собственную ось, установленную в корпусе и поджимающий подвижный элемент КА, при этом устройство снабжено боковыми осями и рычагом, который взаимодействует с подпружиненным толкателем, установленным в корпусе устройства.
Недостатками известного устройства, а также вышеописанного являются значительные ударные импульсы при срабатывании пирозарядов, а также являются источником пожара или взрыва при транспортировании.
Задачами заявленного технического решения является исключение ударного импульса при срабатывании пиросредств и пожароопасности при транспортировании за счет исключения пиросредств.
Поставленная задача достигается тем, что в безымпульсном устройстве расфиксации подвижных элементов конструкции космического аппарата (БУР ПЭ КА), состоящем из корпуса, основного и дублирующего исполнительных элементов, расположенных в корпусе, подпружиненной собачки, имеющей собственную ось, которая установлена в корпусе замка, при этом исполнительные элементы выполнены в виде подвижных цилиндров с возможностью возвратно-поступательного вращения, на которые насажены диски из изолирующего материала, в которых с двух сторон выполнены прорези под намотку проволок из материала с эффектом памяти формы, на которые периодически подается напряжение и концы которых зафиксированы на крайних дисках каждого цилиндра, при этом один из крайних дисков закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра, а другой неподвижно относительно корпуса, причем внутри каждого цилиндра установлена возвратная пружина, одним концом закрепленная на корпусе, а другим взаимодействует с подвижным цилиндром, при этом в корпусе и в хомутах, охватывающих корпус с двух сторон, выполнены соосные отверстия под шарики, а в цилиндрах выполнены вырезы со смещением относительно соосных отверстий, при этом качалка шарнирно закреплена на подпружиненной собачке, которая своими концами взаимодействует с выступами, выполненными на хомутах, причем между корпусом и хомутами с двух сторон установлена пружина.
На фиг.1 изображен главный вид БУР ПЭ КА и положение деталей в исходном положении до срабатывания.
На фиг.2 изображен БУР ПЭ КА сверху и показано положение качалки до его срабатывания.
На фиг.3 изображен БУР ПЭ КА слева и видны электросоединители.
На фиг.4 показан общий вид БУР ПЭ КА с разрезом деталей.
На фиг.5, 6, 7 показан процесс поворота цилиндров с дисками, перемещение (вдавливание) шариков в каналы и повернутое положение хомутов.
На фиг.8 показан один из подвижных дисков и размещение электросоединителей.
На фиг.9 показано устройство после срабатывания с откинутой собачкой.
На фиг.10 показан способ закрепления концов проволоки из ЭПФ.
Безымпульсное устройство расфиксации подвижныхэлементов космического аппарата (БУР ПЭ КА) состоит из корпуса 1 с основным и дублирующим исполнительными элементами, в виде подвижных цилиндров 2, на которых насажены диски 3 из изолирующего материала. На корпусе 1 закреплена подпружиненная собачка 4, ось 5 которой закреплена в корпусе 1. В дисках 3 с двух сторон выполнены прорези 6 под намотку проволок 7 из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ), на которые периодически подается напряжение, при этом концы проволок 7 закреплены на крайних дисках каждого подвижного цилиндра 2, причем один из крайних дисков 3 закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра 2, а другой неподвижно относительно корпуса 1. Внутри каждого подвижного цилиндра 2 установлены возвратные пружины 8, концы которых связаны с корпусом 1 и подвижным цилиндром 2. В хомутах 9, охватывающих корпус 1, а также в самом корпусе 1 выполнены соосные отверстия 10 под шарики 11, удерживаемые от выпадания пробками 12. В подвижных цилиндрах 2 выполнены вырезы 13 со смещением относительно соосных отверстий 10. На подпружиненной собачке 4 шарнирно закреплена качалка14, концы которой упираются в выступы 15 хомутов 9. Между корпусом 1 и хомутами 9 установлена пружина 16. Концы проволок 7 зафиксированы на крайних дисках подвижных цилиндров 2 и подключены к электросоединителям 17.
Для расфиксации и раскрытия, например, БС по команде от системы управления КА подается питание на все проволоки 7 из металла ЭПФ, которые начинают греться и сжиматься, поворачивая подвижный цилиндр 2, преодолевая сопротивление возвратных пружин 8, сопротивление трения между шариками 11 и подвижным цилиндром 2, (фиг 5, 6 и 7). В процессе вращения подвижного цилиндра 2 все шарики 11 постоянно подавливаются хомутом 9 усилиями пружины 16 (фиг.4) до совмещения с вырезами 13 (гнездами) в подвижном цилиндре 2, причем перемещение шариков 11 происходит медленно в связи с тем, что нагревается проволока 7 из ЭПФ за время большее 5 с, и, следовательно, исключается мгновенное откидывание подпружиненной собачки 4 и ее удар в конце вращения. Если происходит отказ при повороте одного из подвижных цилиндров 2, его заклинивание или непрохождение команды для нагревания проволоки 7, то в этом случае может сработать второй подвижный цилиндр, т.к. шарнирная качалка 14 обеспечивает свободное откидывание подпружиненной собачки 4.
Таким образом, при укорачивании нагреваемой проволоки каждый диск поворачивается на определенный угол Δα, и конечный подвижный диск повернется на угол α=ΣΔα. Величина конечного угла может быть задана и зависит от длины проволоки.
В данной конструкции заложены две проволоки, для того чтобы исключить потери на трение при вращении дисков, т.е. усилие сдавливания диска от натяжения проволоки и противодействия возвратной пружины находятся на противоположных сторонах диска и воспринимаются самим диском.
Предложенная конструкция безымпульсного устройства расфиксации подвижных элементов космического аппарата позволит исключить ударный импульс, влияющий на работу чувствительной аппаратуры КА и пожароопасность при транспортировании изделия, за счет исключения из конструкции пиросредств, а также позволит проводить проверочные испытания при комплексных предстартовых испытаниях КА.
Безымпульсное устройство расфиксации подвижных элементов конструкции космического аппарата (КА), состоящее из корпуса, основного и дублирующего исполнительных элементов, расположенных в корпусе, подпружиненной собачки, имеющей собственную ось, которая установлена в корпусе, отличающееся тем, что исполнительные элементы выполнены в виде подвижных цилиндров с возможностью возвратно-поступательного вращения, на которых насажены диски из изолирующего материала, в которых с двух сторон выполнены прорези под намотку проволок из материала с эффектом памяти формы, на которые периодически подается напряжение и концы которых зафиксированы на крайних дисках каждого цилиндра, при этом один из крайних дисков закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра, а другой неподвижно относительно корпуса, причем внутри каждого подвижного цилиндра установлена возвратная пружина, одним концом закрепленная на корпусе, а другим взаимодействует с подвижным цилиндром, при этом в корпусе и в хомутах, охватывающих корпус с двух сторон, выполнены соосные отверстия под шарики, а в цилиндрах выполнены вырезы со смещением относительно соосных отверстий, при этом качалка шарнирно закреплена на подпружиненной собачке, которая своими концами взаимодействует с выступами, выполненными на хомутах, причем между корпусом и хомутами с двух сторон установлена пружина.
