Пассивное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля

Изобретение относится к стыковочным средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Устройство содержит корпус (1), закрепленный на внешней поверхности космического корабля, с кольцом (2), имеющим направляющие выступы (3) и датчики касания (4) с взаимодействующим активным устройством (АУ). В корпусе установлен диск (5) с приемным узлом (6). Диаметр его цилиндрической части (8) соответствует диаметру АУ. Внутренняя коническая поверхность (9) образует упор для элементов АУ при создании жесткого механического интерфейса. Перемещения диска (5) вверх-вниз обеспечиваются стаканом (10) в направляющем узле (11). На диске (5) установлены части электросоединителей, датчики (13) положения диска и штоки (14) блока пружин (15). Под действием этих пружин диск (5) находится в нижнем исходном положении. Тарельчатые пружины (17) обеспечивают усилие стяжки пассивного устройства с АУ. Мишень (18) служит для наведения манипулятора с АУ. Техническим результатом изобретения является автоматическая (без использования ручных операций) электромеханическая стыковка полезного груза с элементами космического корабля. 2 ил.

 

Изобретение относится к космической технике и более конкретно к устройствам крепления полезного груза (приборов, научной аппаратуры, сменных узлов и т.п.), устанавливаемого с помощью манипулятора в процессе внекорабельной деятельности на внешней поверхности космического корабля.

В настоящее время перемещение полезного груза, его механическое закрепление и стыковка кабельной сети к грузу производится космонавтом вручную с большими физическими и временными затратами. С целью уменьшения этих затрат предусматривается использование манипулятора с созданием на поверхности космического объекта устройств, обеспечивающих механический и электрический интерфейсы с помощью манипулятора под управлением космонавта без его выхода на поверхность объекта.

Известна кисть манипулятора (см. патент США №4955654, 1990 [1]) в системе дистанционного управления для захвата объекта, включающая средства захвата объекта со средствами центровки, средства контроля момента, прилагаемого к средствам центровки, средства управления выходным сигналом привода.

Однако указанное средство не позволяет в автоматическом режиме, например при помощи манипулятора, стыковать полезные грузы, закрепленные на устанавливаемом узле, с приемным узлом или использовать его для закрепления одного из оконечных узлов манипулятора в процессе перемещения («шагания») манипулятора по поверхности космического объекта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению прототипом является устройство фиксации полезного груза (см. патент RU 2193995 [2]), содержащее приемный и устанавливаемый узлы, замки и рычажные механизмы. При этом приемный узел выполнен в виде полого цилиндра, на днище которого по окружности меньшего диаметра равномерно размещены направляющие элементы (штыри), а по окружности большего диаметра - шаровые упоры. На внешней поверхности приемного узла закреплена мишень для стыковки полезного груза. Устанавливаемый узел снабжен рукояткой фиксации и выполнен в виде корпуса с полым цилиндром, имеющим на днище заходные конусы под направляющие штыри для грубой юстировки и гнезда под шаровые упоры для точной юстировки.

Недостатком известного устройства является необходимость ручной работы оператора в условиях открытого космоса при каждой операции с переустановкой полезного груза, особенно для обеспечении электрических связей с полезным грузом при стыковке-расстыковке электросоединителей.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемого изобретения, является автоматическая стыковка механического и электрического интерфейсов (без использования ручного труда) между полезным грузом, например солнечной батареи или научной аппаратуры, с корпусом или выносной фермой космического корабля.

Технический результат достигается тем, что в пассивном устройстве фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля, содержащем корпус в виде полого цилиндра, на днище которого по окружности равномерно размещены направляющие элементы, взаимодействующие с приемными узлами устанавливаемого полезного груза, а также мишень на внешней его поверхности корпуса, в отличие от известного в него введено кольцо на переднем фланце корпуса и на кольце выполнены профилированные направляющие выступы, а также расположены датчики контроля закрытия стыка, внутри корпуса установлен диск, на внешней поверхности которого размещены розетки электросоединителей, датчики положения диска и соосно с корпусом приемный узел, выполненный в виде стакана с цилиндрическим отверстием, диаметр которого соответствует диаметру головки взаимодействующего механизма, а цилиндрическое отверстие заканчивается коническими расточками на внешней и внутренней поверхностях приемного узла, при этом диск связан с узлом возврата диска в исходное положение, выполненным в виде штока, установленного на внешней стороне диска, и пружин сжатия, размещенных во втулке и опирающихся одним концом на хвостовик штока, а другим концом - в дно втулки, которая прикреплена к основанию корпуса.

При этом направляющие выступы позволяют произвести выбор погрешностей подвода устанавливаемого манипулятором полезным грузом как по тангажу и рысканию, так и по крену, а наличие датчиков стыка обеспечить точное совмещение плоскостей стыка двух взаимодействующих устройств для последующего процесса соединения-разъединения элементов электросоединителей пассивного и активного устройств фиксации приводом манипулятора.

Заявляемое устройство фиксации является пассивным, т.к. не имеет собственного привода.

Реализацию устройства рассмотрим на примере конструкции, представленной на фиг. 1-2.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, закрепленный заранее на внешней поверхности космического корабля, с кольцом 2, имеющим направляющие профилированные выступы 3. На кольце имеются датчики касания 4 плоскости стыка устройства с плоскостью стыка взаимодействующего активного устройства.

Внутри корпуса установлен диск 5, на верхней поверхности которого соосно с корпусом установлен приемный узел 6, выполненный в виде приемного гнезда с коническим заходом 7, переходящим в цилиндрическую поверхность 8, диаметр которой соответствует диаметру активного взаимодействующего устройства, далее цилиндрическая поверхность переходит во внутреннюю коническую поверхность 9, образуя, таким образом, конический упор для элементов конструкции активного взаимодействующего устройства, используемый при создании жесткого механического интерфейса (Фиг. 1).

Приемный узел 6 в нижней своей части заканчивается стаканом 10, имеющим возможность перемещаться в направляющем узле 11, закрепленном в нижней части корпуса 1, что обеспечивает перемещения диска 5 вверх-вниз. На верхней поверхности диска установлены части электросоединителей 12 (Фиг. 2), датчики положения диска 13 и блока пружин, состоящего из прикрепленного к диску 5 штока 14, подпружиненного пружиной сжатия 15, которая размещена во втулке, закрепленной к основанию корпуса 1.

В исходном положении под действием блока пружин диск находится в нижнем положении относительно корпуса.

Электрические связи с электросоединителей 12 для подключения к бортовой сети выведены на плату электросоединителей 16, расположенную на внешней поверхности корпуса.

Для обеспечения гарантированного усилия затяжки настоящего устройства с взаимодействующим устройством в нижней части платформы установлен узел обеспечения силы затяжки стыка в виде тарельчатых пружин 17 с возможностью регулировки усилия затяжки.

На корпусе 1 установлена мишень 18 для наведения манипулятора с активным устройством фиксации на пассивное устройство фиксации.

Пассивное устройство фиксации работает следующим образом.

При вводе в отверстие приемного узла взаимодействующего выдвинутого механизма активного устройства фиксации происходит предварительная сцепка указанного выше механизма с внутренним конусом приемного узла при помощи защелок активного механизма.

После включения активного механизма на его втягивание начинается выравнивание стыковочных плоскостей устройства фиксации и взаимодействующего механизма с одновременной ориентацией их относительно вертикальной оси за счет профилированных направляющих выступов на силовом кольце обоих устройств.

Окончание взаимной ориентации и плоскостей стыков контролируется датчиками касания стыка.

После выравнивания взаимного положения плоскостей стыка пассивного и активного устройств фиксации за счет привода втягивания активного взаимодействующего устройства приходит в движение диск с розетками электросоединителей вверх, при этом блоки пружин сжимаются.

Окончание процесса (стыковка электросоединителей) контролируется датчиками положения диска и соответствующими контрольными контактами электросоединителей.

Для компенсации неточностей при изготовлении и регулировки в пассивном устройстве фиксации имеется узел в виде блока тарельчатых пружин, одновременно обеспечивающий заданную величину усилия затяжки.

Освобождение диска происходит при обратном движении взаимодействующего механизма, при этом за счет энергии блока сжатых пружин происходит расстыковка элементов электросоединителей взаимодействующего механизма и устройства фиксации пассивного.

Литература

1. Патент США №4955654, 1990.

2. Патент RU 2193995 - прототип.

Пассивное устройство фиксации полезного груза преимущественно к корпусу находящегося на орбите космического корабля, содержащее корпус, выполненный в виде полого цилиндра, на днище которого по окружности равномерно размещены направляющие элементы, взаимодействующие с приемными узлами устанавливаемого полезного груза, а также мишень на внешней поверхности корпуса устройства, отличающееся тем, что в него введено кольцо на переднем фланце корпуса устройства и на кольце выполнены профилированные направляющие выступы, а также расположены датчики контроля закрытия стыка, внутри корпуса установлен диск, на внешней поверхности которого размещены розетки электросоединителей, датчики положения диска и, соосно с корпусом, приемный узел, выполненный в виде стакана с цилиндрическим отверстием, диаметр которого соответствует диаметру головки взаимодействующего механизма, а цилиндрическое отверстие заканчивается коническими расточками на внешней и внутренней поверхностях приемного узла, при этом диск связан с узлом возврата диска в исходное положение, выполненным в виде штока, установленного на внешней стороне диска, и пружин сжатия, размещенных во втулке и опирающихся одним концом на хвостовик штока, а другим концом - в дно втулки, которая прикреплена к основанию корпуса устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для защиты Земли и космических аппаратов (КА) от астероидно-кометной опасности (АКО). Выводят на орбиту КА со средствами аппаратуры наблюдения (АН) на базе телескопов, первичной обработки изображений и непрерывной прямой двусторонней радиосвязи, устанавливают АН на Луне, синхронизируют КА-телескопы по шкале единого времени, размещают главную оптическую ось АН каждого КА в точках Лагранжа, поочередно сканируют и получают изображения участков небесной сферы, определяют координаты и блеск наблюдаемых небесных объектов (НО), принимают и обрабатывают на наземном пункте управления изображения с зафиксированными новыми НО, с помощью информационно-аналитического центра мониторинга АКО собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию об объектах АКО, строят динамику перемещений НО во времени и пространстве, вычисляют орбиты НО, регулярно обновляют и передают потребителям информацию об уточненных параметрах НО, оценивают степень угрозы математическим методом, основанным на критерии минимума среднего риска и зависящим от стоимости ложной тревоги, вероятности отсутствия столкновения, условной вероятности ложной тревоги, весового множителя, стоимости ущерба при столкновении, вероятности столкновения, условной вероятности пропуска столкновения, плотности вероятности положения КА или Земли в пространстве, отношения правдоподобия, плотности вероятности положения опасных космических объектов в пространстве, принимают решения о дальнейших действиях.

Группа изобретений относится к защите космического объекта (КО) от высокоскоростных микрометеороидных или техногенных частиц. Способ включает определение предполагаемого места пробоя гермооболочки пилотируемого КО указанными частицами.

Изобретение относится к области микроробототехники, в которой основными подвижными элементами конструкции являются устройства микросистемной техники, выполненные по технологиям микрообработки кремния.

Изобретение относится к способу установки крепежного приспособления, такого как кронштейн, на конструкцию корпуса транспортного средства для монтажа или крепления предметов или систем к конструкции.
Изобретение относится к способу калибровки элементов внутреннего ориентирования съемочной аппаратуры космического базирования, которая включает в себя мультиспектральный и монохроматический каналы.

Изобретение относится к газоразрядным (плазменным) приборам для проверки изделий, в т.ч. космических аппаратов (КА), на герметичность.

Изобретение относится преимущественно к инструментам, используемым космонавтом в открытом космосе. Устройство содержит корпус из химически, термически, механически устойчивого и γ-проницаемого материала.

Изобретение относится к защитным средствам при транспортировке и стыковке/отделении изделий ракетно-космической техники и их частей, в частности применительно к аппаратуре (пикоспутнику - ПС) типа CubeSat.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для разворота и фиксации оборудования, размещенного на КА. Устройство разворота и фиксации гермоконтейнера научной аппаратуры содержит подвижную раму с упорами, основание с опорной площадкой для гермоконтейнера, привод разворота подвижной рамы, дублирующий привод, зубчатое колесо, кривошип, подпружиненную тягу, шестерню, гермоконтейнер со сферическими опорами, кронштейны, зубчатый сектор.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для доставки сферических объектов экипажем пилотируемого космического аппарата (КА) из рабочего отсека КА на внешнюю поверхность КА и далее на целевую орбиту объекта.

Изобретение относится к способам создания в космосе связки космического аппарата (КА) с космическим объектом (КО). Контролируют положение в пространстве троса (2), развернутого с борта КА (1), используя датчики видеонаблюдения (4) на КА и/или датчики положения (5) на тросе.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в головных обтекателях (ГО) ракет космического назначения (РКН). ГО для РКН представляет собой трехслойную конструкцию из полимерных композиционных материалов в виде двухстворчатой оболочки переменной кривизны, содержит внешний несущий слой из углепластика, внутренний несущий слой, металлический сотовый заполнитель в виде одинаковых по массе и размеру пластин с термитно-зажигающей смесью (ТЗС) с окислителем, которым является хлорат калия или перхлорат калия, порошкообразным металлом, которым является магний, или алюминий, или титан, или сплав, и связующим, которым является коллоксилин.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в устройствах разделения элементов ракет. Безимпульсный делитель, установленный на разделяемой оболочке пространственной формы, содержит детонирующий удлиненный заряд (ДУЗ), инициатор ДУЗа, вставку в виде выступа П-образной формы с завулканизированным эластомером, Г-образную разрезную пластмассовую втулку.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для разделения силовых конструкций космических аппаратов. Система разделения (СР) содержит силовые узлы в виде двух силовых элементов, охватывающих шпангоуты разделяемых конструкций с обеспечением направления вектора нагрузки через нейтральные оси шпангоутов разделяемых конструкций, бандаж в виде каната из свитых между собой проволок, пироузлы, толкатели отделения.

Изобретение относится к малым космическим аппаратам, выводимым на орбиту из транспортно-пускового контейнера (ТПК) (напр., при возвращении грузового корабля после его расстыковки с МКС).

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для разделения и сброса головного обтекателя (ГО) ракеты-носителя (РН). Устройство разделения и сброса ГО РН содержит створки с возможностью вращения, толкатели, опирающиеся на фитинги РН, хвостовик со сферическими законцовками, пружины с противоположным направлением навивки и установленные одна в другую.

Изобретение относится к управлению движением космического объекта (КО), например пилотируемого КО, после его отделения от другого КО, например ракеты-носителя (РН).

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам отделения космического аппарата. Устройство отделения КА содержит разъединяемое удерживающее устройство между несущей конструкцией с отверстием и КА с отверстием с выступами для фиксации упора, механические замки со стержнем с шайбой и гайкой, упором и отверстием со смещением относительно оси стержня, фиксирующее звено, удерживающее звено с выемкой на оси вращения.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для крепления пиротехнических узлов с остаточной деформацией после их срабатывания, преимущественно пироножей.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для соединения и разъединения частей космического аппарата. Механический рычажный замок содержит кронштейн, закрепленный на первом отделяемом элементе, коромысло с возможностью поворота на оси и зафиксированное по цилиндрической поверхности второго отделяемого элемента или накладки, рычаг с возможностью поворота на кронштейне, штырь с резьбовой частью, гайкой, пружиной и опорой, контактирующей с кронштейном, пружину, расположенную на оси соединения рычага с кронштейном, с концами, выведенными наружу или внутрь и упруго поджимающими поверхности рычага и кронштейна, опору замка, контактирующую с первым отделяемым элементом.

Изобретение относится к средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Предлагаемое активное устройство фиксации использует привод инструмента манипулятора. На переднем торце корпуса устройства выполнены профилированные направляющие выступы. Выдвижная штанга выполнена в виде головки и самотормозящейся пары, взаимодействующей с указанным инструментом. Управляемые защелки головки снабжены элементами фиксации. В кинематической цепи привода установлена тормозная муфта для фиксации полезного груза. На заднем торце корпуса выполнен такелажный элемент с профилированными выступами и мишень для наведения манипулятора. Техническим результатом изобретения является создание механизма для многоразовой стыковки, управляемого с помощью одного привода манипулятора. 2 ил.

Изобретение относится к стыковочным средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Устройство содержит корпус, закрепленный на внешней поверхности космического корабля, с кольцом, имеющим направляющие выступы и датчики касания с взаимодействующим активным устройством. В корпусе установлен диск с приемным узлом. Диаметр его цилиндрической части соответствует диаметру АУ. Внутренняя коническая поверхность образует упор для элементов АУ при создании жесткого механического интерфейса. Перемещения диска вверх-вниз обеспечиваются стаканом в направляющем узле. На диске установлены части электросоединителей, датчики положения диска и штоки блока пружин. Под действием этих пружин диск находится в нижнем исходном положении. Тарельчатые пружины обеспечивают усилие стяжки пассивного устройства с АУ. Мишень служит для наведения манипулятора с АУ. Техническим результатом изобретения является автоматическая электромеханическая стыковка полезного груза с элементами космического корабля. 2 ил.

Наверх