Способ автоматической стыковки космических аппаратов и устройство для его осуществления
•• • •• /-•:::-//.-. -;,. -• , ;•;
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (в) SU (п) 67572О AI (я) вью оо
1 (21) 2418628/23 (22} 09.11.?6 (46) 15.1293 Бкщ Ия.45-46 (71) Институт кибернетики АН УССР; Харьковский авиационный институт (72) Алатырев АК„. Волков В.Г„Караваев ГА; Козо-2 рез В.В„Колодеев ИД; Крюков М.И„Лященко А.М„.
Рашкован В.М:, Чеборин О.Г; (54} СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТЫКОВКИ
KOCW Ea ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТНЛЕНИ (57) 675720 аппаратов источников питания электромаг- 20 нитных элементов, сложной радиотехничеувеличению веса аппаратов; а также слож- 25 веса. космических аппаратов и упрощение процесса сближения и причаливания. 30 Цель достигается техническим решени-. 40 Изобретение относится к космической технике, а чменно к устройствам и способам, обеспечивающим стыковку космических аппаратов на орбите. Наиболее близким техническим реше. нием к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматической стыковки космических аппаратов, включающий запуск аппаратов на орбиту, сближение и причаливание их за счет использования электромагнитных элементов. Способ осуществляют устройством для автоматической стыковки космических аппаратов, содержащим стыковочный узел и электромагнитные элементы. Недостатком указанного способа автоматической стыковки космических аппаратов являются наличие на борту космических ской аппаратуры и счетно-решающих устройств, необходимых при сближении и причаливании аппаратов, что приводит к ность управления космическими аппаратами на этапах сближения и причаливания. Целью изобретения является снижение ем, представляющим собой новый способ автоматической стыковки космических аппаратов, включающий запуск аппаратов на орбиту, сближение и причаливание их за счет электромагнитных элементов, . Предлагаемый способ отличается от известного тем, что до запуска на орбиту располагают аппараты в положении касания стыковочными узлами, возбуждают незатухающие токи в сверхпроводящих коротко- замкнутых электромагнитных элементах одного аппарата и кратковременно раэмыкают сверхпроводящие электромагнитные элементы другого аппарата Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции для автоматической стыковки космических аппаратов, содержащим стыковочный узел и электромагнитные элементы. Отличие устройства позврляющего осуществить новый способ, состоит в том, что электромагнитные элементы расположены в плоскости, перпендикулярной направлению причаливания и диаметрально противоположно относительно стыковочного узла. При этом электромагнитные элементы могут быть выполнены в виде тора. На фиг. 1 изображены стыкующиеся космические аппараты со сверхпроводящи5 15 ми электромагнитами на конечном этапе причаливания; на фиг. 2 — график зависимости силы магнитного взаимодействия от расстояния между космическими аппаратами, На космических аппаратах 1, 2 установлены по два одинаковых тороидальных сверхпроводящих короткозамкнутых электромагнита 3, 4 и 5, 6, расположенных на каждом аппарате в плоскости; перпендикулярной направлению причаливания, диаметрально противоположно относительно их стыковочных узлов 7 и 8. До запуска космические аппараты размещают в положении касания стыковочными узлами. В обмотки электромагнитов 3, 4 .заводят незатухающие токи противоположных направлений, а обмотки электромагнитов 5, 6 размыкают. В результате операции заведения незатухающих токов в обмотки 3, 4 при разомкнутых обмотках 5, 6 между электромагнитами аппаратов 1, 2 в направлении стыковки начинает действовать сила Р, закон изменения которой в зависимости от расстояния между электромагнитами д показан на фиг. 2. В положении заведения токов в обмотки электромагнитов 3, 4 (положение касания стыковочных узлов 7, 8) магнитная сила равна нулю (д =д> ). При увеличении расстояния между магнитами возникает притяжение (отрицательные ординаты на фиг. 2), при уменьшении — сталкивание (положительные ординаты на фиг, 2). После введения космических аппаратов на орбиту и их дальнего сближения до рас-. стояния 15 Ом существенную роль начинает играть взаимодействие сверхпроводящих электромагнитов, за счет которых осуществляется ориентирование и причаливание. Поскольку сверхпроводящие магниты притягивают при расстояниях д > д> (фиг. 2), они самопроизвольно сориентируются на направление стыковки и начнут сближаться (как любые магниты, стремящиеся сориентироваться разноименными полюсами друг к другу и притянуться), Кроме того, так как в диаметрально рас-. положенные магниты 3, 4 заведены токи противоположного направления, магнит 5 притягивается магнитом 3 (оси их совпадают): а магнит 6 — магнитом 4, т.е. стыкуемые космические аппараты сориентируются в направлении, перпендикулярном направлению стыкОВки. ПО мере сближения между космическими аппаратами, как это следует из графика фиг. 2, имеет место притяжение. Поэтому 675720 скорость сближения возрастает до тех пор, Работа сил отталкивания равна уменьпока зазор между космическими объектами . шению кинетической энергии, приобретенне станет равным д = д, 3а счет магнитно- ной эа счет магнитного притяженйя, Когда го притяжения космические объекты прйоб- по мере сближения. космических объектов ретут кинетическую энергию, равную 5 работа сил отталкивания станет равной всей работе сил притяжения.: ..; кинетической энергии (или всей работе сил B положейии д = до космические объ-: . притяжения), то при нулевом. начальном имекты эа счет магнитного взаймодействия со- .: пульсе сближения относительная скорость риентированы в направлении стыковки и в . космических объектов равн . нулю. Это понаправлении,перпендикулярном направле- 10 ложение соответствует нулевому зазору йию стыковки., ковки... между стыкующимися космическими обьек При сближении космйческих аппаратов :тами, при катаром космические аппараты . стоянии д <д между ними возника- . жестко соединяются известными приемами, ют силы отталкивания (фиг. 2), которые:: : " .(56) Патент США М 37942 О, кл. 244 — 1, уменьшают скорость относительного сбли- .15. 1974 жения. Формула изобретения Способ автоматической . стйковки .20 космических аппаратов; включающий эайуск аппаратов на орбиту, сближенйе и: . 2. УстРойство длЯ "автоматической стыпричаливание йх .за счет использования: —: ковки космических апйаРатов содержащее . электромагнитных элементов,;: отличаю- ..стыковочный узел и электромагнитные элещийся тем, что, с целью снижеййя веса an- 25 менты; отличающееся тем, что, с целью по- паратов и уйрощения процесса сближения .: .. вышениЯ ": точности : процесса и причаливания; до запуска на орби рас- . :- - пРичаливаниЯ, электРомагйитнь е элеменполагают аппараты в положении касания. : . ты Расположены в плоскости, перпенДикУстыковочными узлами возбуждают незату- . ;лярной: направленйю "причаливания, и хающие токи в сверхпроводящих коротко-. tдиаметрально противоположно относи30 замкнутых электромагнитных элементах . тельно стыковочйого узла. одного аппарата и кратковременно размы- -: 3, Устройство по п.2, отличающееся кают сверхпроводящие электромагнитные:тем, что электромагнйтйые элементы вы-. элементы другого аппарата., ":, полнейы s виде тора. 675720 PuzZ Составитель . Тех ред М. Моргентал Редактор О.Юрковэ Корректор М.Куль Тираж Г1олписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Заказ 3347 Производсгвенно издательский комбинат Т1ятент", г "..v.;;,:,"..:;..:: (:,и.:...". нп!
