Солнечная батарея космического аппарата



Солнечная батарея космического аппарата
Солнечная батарея космического аппарата
Солнечная батарея космического аппарата
Солнечная батарея космического аппарата
Солнечная батарея космического аппарата
Солнечная батарея космического аппарата

 


Владельцы патента RU 2619158:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в системах энергоснабжения космических аппаратов (КА). Батарея солнечная (БС) содержит панели и раму, многократно раскрываемые и складываемые синхронно. КА, рама и панели соединены между собой посредством шарнирных соединений (ШС). Все ШС соединены последовательно тросовой передачей со шкивами. Для многоразового перевода БС в раскрытое и сложенное положение предусмотрен двигатель, установленный в одном из ШС. Каждый ШС содержит приводные пружины, обеспечивающие полное раскрытие или складывание батареи солнечной, и запорное устройство, фиксирующее раскрытое положение БС, выполненное в виде подпружиненного крючка. Для управления запорными устройствами каждый крючок кинематически связан со шкивом системы синхронизации, установленным в соответствующем ШС. Техническим результатом изобретения является обеспечение многоразового раскрытия и складывания БС и ее фиксации в крайних положениях с заданной жесткостью. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к космической технике, а именно к конструкциям солнечных батарей, и может быть использовано в системах энергосбережения космических аппаратов (КА).

Известно устройство отделения и раскрытия створок батареи солнечной космического аппарата (патент RU №24418170, B64G 1/44), содержащее раму, жестко закрепленную на валу электропривода и два пакета створок. Пакеты нижними створками закреплены на раме неподвижно, а средние створки связаны с нижней створкой и с верхней створкой шарнирно. В осях шарниров установлены взведенные пружины (торсионы), раскрывающие створки в рабочее положение.

Известна батарея солнечная космического аппарата (патент RU №2460676 С2, B64G 1/44). В состав батареи солнечной входят две панели, каждая из которых состоит из двух полупанелей, включающих шарнирно связанные между собой и последовательно собранные в пакет корневую, среднюю и крайнюю створки. Полупанели соединены между собой с одной стороны при помощи четырех подпружиненных прижимов, а с другой - четырьмя стяжками в опорных узлах. На створках попарно установлено по два кронштейна. Кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными на кронштейнах, установленных на корневой створке. Этим обеспечивается раскрытие панелей «рулонным» способом, при котором происходит отвод створок, исключающий возможность их соударения при раскрытии с аппаратурой КА.

Известна солнечная батарея (патент RU №2485026 С2, B64G 1/44), содержащая раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых закреплены торсионы, на других концах которых установлены кронштейны, в которых размещены механизмы взведения торсионов, кронштейны закреплены на торсионах с возможностью вращения и установлены в исходном положении симметрично оси торсионов, расположение которых обеспечивает механизмами взведения закручивание торсионов только в одну сторону, обеспечивая раскрытие солнечной батареи.

Наиболее близкой к заявленной конструкции (прототипом) является солнечная батарея (патент RU №2258640 C1, B64G 1/44), содержащая панели, складываемые по схеме «гармошка», и раму с приводным механизмом. Панели связаны между собой через раму с КА посредством приводных пружин и тросовой передачи со шкивами. Приводной механизм имеет двигатель и шкив, соединенный тросовой передачей с промежуточным шкивом. Двигатель и шкив закреплены на космическом аппарате при помощи кронштейна. Подвижный элемент двигателя скреплен с рамой.

Недостатками вышеперечисленных конструкций являются:

- неспособность конструкции многократно принимать раскрытое и сложенное положение;

- многократно фиксировать панели и раму в сложенном и раскрытом положении и снимать фиксацию для перевода в раскрытое и сложенное положение.

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков известных аналогов.

Поставленная задача решается тем, что солнечная батарея космического аппарата, содержащая панели и раму, соединенные между собой через раму с космическим аппаратом, с расположенными по краям соосными шарнирными соединениями со шкивами, попарно соединенными тросовой передачей, согласно заявляемому изобретению имеет двигатель, установленный в одном из шарнирных соединений, способный многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с постоянной скоростью движения, и приводные пружины, входящие в состав каждого шарнирного соединения, способные вращать панели и раму как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания солнечной батареи, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания солнечной батареи приводные пружины создают вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя, а вторую половину пути - создают вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной в крайних ее положениях, причем в каждом шарнирном соединении, соединяющем панели между собой, а также панель с рамой, установлены запорные устройства, выполненные в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый элемент в раскрытом положении, который вводится в зацепление или выводится из зацепления, взаимодействуя со шкивом системы синхронизации, установленным в том же шарнирном соединении, в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом положении, в свою очередь в шарнирном соединении, соединяющем раму и космический аппарат, установлено запорное устройство, выполненное в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый (складываемый) элемент, как в сложенном положении, так и в раскрытом положении батареи солнечной, который выводится из зацепления или вводится в зацепление, взаимодействуя с подвижным элементом двигателя в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом или сложенном положении.

Конструкция батареи солнечной поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена батарея солнечная в сложенном положении, установленная на космическом аппарате. На фиг. 2 изображена батарея солнечная в раскрытом положении, установленная на космическом аппарате. На фиг. 3 и фиг. 4 показаны увеличенные виды раскрытой батареи солнечной по стрелке В и Г. На фиг. 5 показаны увеличенные выносные элементы Д и Е.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение многоразового раскрытия и складывания батареи солнечной и ее фиксации в крайних положениях с заданной жесткостью.

Указанный технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что:

- солнечная батарея, содержащая панели 1 и раму 2, раскрываемые (складываемые) синхронно и соединенные между собой через раму с космическим аппаратом 3, имеет расположенные по краям соосные шарнирные соединения 4 со шкивами 5, соединенными тросовой передачей 6, снабжена двигателем 7, который имеет кинематическую связь со шкивами 5 и способен многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с заданной скоростью движения, а также закрепленный с помощью кронштейна 10 неподвижно относительно космического аппарата, причем подвижный элемент двигателя 8 скреплен с рамой 2 с зазором, дающим возможность холостого поворота подвижного элемента двигателя относительно рамы на угол α;

- приводные пружины 9, входящие в состав каждого шарнирного соединения 4, способны вращать панели 1 и раму 2 как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания батареи солнечной, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания приводная пружина 9 создает вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя 8, а вторую половину пути - создает вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя 8, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной;

- запорные устройства, установленные в каждом шарнирном соединении, соединяющем между собой панели 1 и/или панель 1 с рамой 2, выполнены в виде подпружиненного крючка 11, поворачивающегося вокруг оси 12, установленной неподвижно относительно панели 1 (рамы 2), который взаимодействует со шкивом 5, установленным в том же шарнирном соединении 4, соосно с ним, с возможностью холостого вращения относительно присоединяемой панели 1 (рамы 2) на угол β, и зацепляется за ось 13, установленную неподвижно относительно присоединяемой панели 1 (рамы 2);

- запорное устройство, установленное в шарнирном соединении 4, соединяющем раму 2 и космический аппарат 3, выполнено в виде подпружиненного крючка 14, который поворачивается вокруг оси 15, установленной неподвижно относительно космического аппарата 3, и взаимодействует с подвижным элементом двигателя 8, зацепляясь за ось 16, установленную неподвижно относительно панели 1, соединяемой с рамой 2, в сложенном положении батареи солнечной и за ось 17, установленную неподвижно относительно рамы 2 в раскрытом положении батареи солнечной.

Процесс многоразового раскрытия и складывания батареи солнечной представляет собой следующее:

1. Раскрытие - синхронное, участвует как двигатель 7, так и приводные пружины 9, установленные в каждом шарнирном соединении 4.

Батарея солнечная находится в сложенном положении. Панели 1 и рама 2 сложены и закреплены на космическом аппарате 3 с помощью замков 18. После срабатывания спускового устройства 19 замки 18 освобождают панели 1 и раму 2, которые остаются в исходном положении и продолжают удерживаться приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, работающими на складывание батареи солнечной, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 между космическим аппаратом 3 и рамой 2. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в направлении раскрытия, при этом подпружиненный крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. После того, как подвижный элемент двигателя 8 выбирает зазор холостого хода, и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой 2, и конструкция начинает синхронно раскрываться под действием двигателя 7 и тросовой передачи. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента, созданного приводными пружинами 9. Во время раскрытия шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и обеспечивают возможность крючкам 14 во всех запорных устройствах в раскрытом положении войти в зацепление за ось.

2. Складывание (повторное складывание) - синхронное, учувствует как двигатель 7, так и приводные пружины 9.

Батарея солнечная находится в раскрытом положении и удерживается приводными пружинами 9 и запорными устройствами, установленными в каждом шарнирном соединении 4. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в сторону складывания, при этом крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной неподвижно относительно рамы 2. После того как подвижный элемент 8 двигателя выбирает зазор холостого хода и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой и конструкция начинает синхронно складываться под действием двигателя 7 и тросовой передачи. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента созданного приводными пружинами 9. Во время складывания шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и взаимодействуя с крючками 14 запорных механизмов панелей 1 и рамы 2, выводят их из зацепления с осью. Сложившись панели 1, упираются в замки на корпуса космического аппарата 3 и удерживаются приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4. В этот момент подвижный элемент 8 двигателя поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, при этом крючок 14 запорного устройства входит в зацепление с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. Батарея солнечная находится в сложенном положении и удерживается приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 между КА 3 и рамой 2.

Повторное раскрытие - синхронное, участвует как двигатель 7, так и приводные пружины 9, установленные в шарнирных соединениях 4.

Батарея солнечная находится в сложенном положении и, упираясь на замки, установленные на космическом аппарате 3, удерживается приводными пружинами 9, установленными в каждом шарнирном соединении 4, работающими на складывание батареи солнечной, и запорным устройством, установленным в шарнирном соединении 4 космического аппарата 3 и рамы 2. После начала работы двигателя 7 его подвижный элемент 8 поворачивается в зазорах, обеспечивающих холостой ход относительно рамы 2, в сторону раскрытия, при этом крючок 14 запорного устройства выходит из зацепления с осью, установленной на панели 1, связанной с рамой 2. После того как подвижный элемент 8 двигателя выбирает зазор холостого хода и крючок 14 полностью освобождает ось, он входит в зацепление с рамой 2, и конструкция начинает синхронно раскрываться под действием двигателя 7 и системы синхронизации. При этом двигатель 7 половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, преодолевая момент сопротивления приводных пружин 9, а вторую половину пути обеспечивает постоянную скорость раскрытия, сдерживая батарею солнечную, раскрываемую под действием момента, созданного приводными пружинами 9. Во время раскрытия шкивы 5, установленные с возможностью холостого хода и связанные с крючками 14 запорных устройств, установленных в шарнирных соединениях 4 между панелями 1, панелью 1 и рамой 2, последовательно поворачиваются относительно панелей 1 и рамы 2, на которых они установлены, и обеспечивают возможность крючкам 14 во всех запорных устройствах в раскрытом положении войти в зацепление за ось.

Во время работы в составе космического аппарата батарея солнечная может принимать следующие конфигурации:

- конфигурация в транспортировочном положении:

все панели батареи солнечной сложены и удерживаются на космическом аппарате с помощью замков;

- конфигурация в раскрытом положении (многократно):

все панели батареи солнечной раскрыты и удерживаются с помощью приводных пружин и запорных устройств.;

- конфигурация в сложенном положении (многократно):

все панели батареи солнечной сложены и удерживаются с помощью приводных пружин и запорных устройств.

Солнечная батарея космического аппарата, содержащая панели и раму, соединенные между собой через раму с космическим аппаратом, с расположенными по краям соосными шарнирными соединениями со шкивами, попарно соединенными тросовой передачей, отличающаяся тем, что солнечная батарея имеет двигатель, установленный в одном из шарнирных соединений, способный многократно переводить батарею солнечную из сложенного положения в раскрытое положение и обратно с постоянной скоростью движения, и приводные пружины, входящие в состав каждого шарнирного соединения, способные вращать панели и раму как в сторону раскрытия, так и в сторону складывания солнечной батареи, при этом первую половину пути в процессе раскрытия или складывания солнечной батареи приводные пружины создают вращение в противоположном направлении вращения подвижного элемента двигателя, а вторую половину пути - создают вращение в направлении вращения подвижного элемента двигателя, обеспечивая полное раскрытие или складывание батареи солнечной в крайних ее положениях, причем в каждом шарнирном соединении, соединяющем панели между собой, а также панель с рамой, установлены запорные устройства, выполненные в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый элемент в раскрытом положении, который вводится в зацепление или выводится из зацепления, взаимодействуя со шкивом системы синхронизации, установленным в том же шарнирном соединении, в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной, для обеспечения заданной жесткости в раскрытом положении, в свою очередь в шарнирном соединении, соединяющем раму и космический аппарат, установлено запорное устройство, выполненное в виде подпружиненного крючка, зацепляющегося за раскрываемый/складываемый элемент как в сложенном положении, так и в раскрытом положении батареи солнечной, который выводится из зацепления или вводится в зацепление, взаимодействуя с подвижным элементом двигателя в процессе раскрытия или складывания батареи солнечной для обеспечения заданной жесткости в раскрытом или сложенном положении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрогенерирующим системам космического аппарата (КА). Способ включает разворот панелей солнечных батарей (СБ) КА их рабочими поверхностями на Солнце.

Изобретение относится к управлению угловым движением космического аппарата (КА) с силовыми гироскопами (СГ) и солнечными батареями (СБ), установленными на взаимно противоположных сторонах КА.

Изобретение относится к управлению относительным движением космических аппаратов (КА), преимущественно с одноосно вращающимися панелями солнечных батарей (СБ). В процессе полета ориентированный по местной вертикали КА непрерывно вращается по курсу, а панели СБ синхронно и непрерывно поворачиваются нормалью к Солнцу.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии и её передачи наземным потребителям. Космическая электростанция содержит солнечный коллектор (1) лепесткового типа, корпус станции (2) и пучок (3) СВЧ-антенн.

Использование: в области электротехники для электроснабжения космических аппаратов от первичных источников разной мощности. Технический результат - повышение надежности электроснабжения.

Изобретение относится к определению массово-инерционных характеристик космических аппаратов (КА). Согласно способу при совпадении направления на Солнце с плоскостью орбиты КА совмещают строительную ось КА, отвечающую его максимальному моменту инерции, с этим направлением.

Изобретение относится к определению массово-инерционных характеристик космических аппаратов (КА). Способ включает измерение острого угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА.

Группа изобретений относится к области сбора, преобразования и передачи солнечной энергии потребителям. Система содержит, в качестве основных, такие элементы как первичное (2), промежуточные (4, 5) и передающее (10) зеркала, а также энергетический модуль (8).

Изобретение относится к межорбитальному маневрированию космического аппарата (КА). Способ включает выведение КА на переходную орбиту с нулевым наклонением двигателями большой тяги.

Изобретение относится к бортовым системам электропитания (СЭП), преимущественно низкоорбитальных космических аппаратов (КА) с трехосной ориентацией. СЭП содержит панели солнечной батареи с устройством изменения их ориентации, размещенные с внешней стороны боковых сотопанелей приборного контейнера.
Наверх