BG3915U1

BG3915U1 - Система за разгъване на соларни панели за наносателити

Info

Publication number: BG3915U1
Application number: BG5098U
Authority: BG
Inventors: Захари Захариев; Илиев Захариев Захари
Original assignee: "Ендуросат" Ад
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2020-10-30

Abstract

Настоящият полезен модел се отнася до система за разгъване на соларни панели за наносателити, който ще намери приложение в науката, в космическите изследвания, и по-специално при оборудването на наносателити от вида CubeSats. Създадената система за разгъване на соларни панели за наносателити е съставена от фиксираща връзка (11) за задържане на соларни панели в сгънато състояние и шарнирна връзка (10) за формиране на соларните панели в обща платформа. Шарнирната връзка (10) е оформена като панта, включваща централна двустенна ос (9), на която централно е установена първична торсионна пружина (4), към която централна двустенна ос (9) са последователно присъединени второ рамо (8) и първо рамо (7). В единия край на централната двустенна ос (9) са изработени канали за фиксиране чрез осигурителни пръстени (6) на храпово зъбно колело (1), постоянно контактуващо с опорен палец (5) под въздействие на вторична торсионна пружина (3), установена на ос (2), която е монтирана към първото рамо (7).

Description

(54) СИСТЕМА ЗА РАЗГЪВАНЕ НА СОЛАРНИ ПАНЕЛИ ЗА НАНОСАТЕЛИТИ

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до система за разгъване на соларни панели за наносателити, който ще намери приложение в науката, в космическите изследвания, в развитието на комуникационните системи и по-специално при оборудването на наносателити от вида CubeSats.

Предшестващо състояние на техниката

Сателит, често наричан изкуствен сателит, е машина създадена от хора и оперираща в орбита около Земята. Сателитите се използват в много различни области, включително комуникации, наблюдение на Земята, научни и технологични експерименти, метеорология и др. Сателитите са от решаващо значение за съвременните комуникационни системи. Сателитите имат и стратегическа роля в навигацията - за определяне на местоположението на обекти по земната повърхност. Навигационните спътникови услуги намират приложение и в смартфоните.

Сателитите могат да бъдат класифицирани на база на тяхната маса. В зависимост от своите размери и тегло, сателитите могат да бъдат големи сателити, наносателити, пикосателити и други. Помалките и по-леки сателити позволяват по-опростен дизайн, използват съвременни методи за масово производство и изискват по-малък обем на борда ракетите-носители. Към момента наносателити използват преди всичко университети, научни и изследователски центрове и частни компании.

Сред най-популярните наносателити са моделите CubeSats, които нашумяха преди няколко години поради изключително достъпната си цена за единична мисия, на фона на по-големите сателити. Концепцията за този тип апарати се базира на идеята, че човечеството може да научи много повече за космоса, ако използва мрежи от миниатюрни спътници, вместо единични големи и сложни орбитални апарати.

Основните технически предизвикателства при създаването на малки сателити включват липсата на достатъчно мощна захранваща система и система за генериране и съхранение на енергия.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде система за разгъване на соларни панели за наносателити, която да осигурява възможността за обединяване на единични соларни панели в обща платформа, тяхното задържане в прибрано състояние и последваща възможност за разгъване и използване на соларните панели като едно цяло върху структура на сателитно тяло.

Задачата е решена, като е създадена система за разгъване на соларни панели за наносателити, която е съставена от фиксираща връзка за задържане на соларни панели в сгънато състояние и от шарнирна връзка за формиране на соларните панели в обща платформа. Шарнирната връзка е оформена като панта, включваща централна двустенна ос, на която централно е установена първична торсионна пружина, към която централна двустенна ос са последователно присъединени второ рамо и първо рамо. В единият край на централната двустенна ос са изработени канали за фиксиране чрез осигурителни пръстени на храпово зъбно колело. Храповото зъбно колело е контактуващо с опорен палец под въздействие на вторична торсионна пружина, която е установена на ос, монтирана към първото рамо.

Възможно е вариантно изпълнение на пантата, което включва допълнителна торсионна пружина, разположена срещу първичната торсионна пружина, монтирана към второто рамо.

BG 3915 UI

Предимство на създадената система е осигурената възможност посредством конструираната панта поредица соларни панели да бъдат свързани в соларен масив, свързан към сателитното тяло. Освен това, пантата позволява постигане на максимална площ след разгръщане на соларните панели в крайно работно положение, при минимално заета площ в затворено състояние, което е от изключително важно значение при наносателитите.

Пояснение на приложените фигури

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложените фигури, където:

Фигура 1 представлява общ вид на разположени в сгънато състояние соларни панели върху сателитно тяло;

Фигури 2а и 26 представляват соларни панели в разгънато състояние;

Фигура За представлява общ вид с частичен разрез на шарнирната връзка, оформена като панта от системата за разгъване на соларни панели за наносателити;

Фигура 36 представлява поглед отгоре на пантата от фигура За;

Фигура 4 представлява поглед отстрани на пантата от фигура За;

Фигура 5 представлява завъртяно изображение на разрез С-С от фигура За и

Фигура 6 представлява аксонометрично изображение на пантата с допълнителна торсионна пружина.

Примери за изпълнение на полезния модел

Създадената система за разгъване на соларни панели за наносателити, показана на фигури 1,2а и 26, е съставена от фиксираща връзка 11 за задържане на соларни панели 14 в сгънато състояние и шарнирна връзка 10 за формиране на соларните панели 14 в обща платформа. Поредицата от соларни панели 14 са свързани като един цялостен соларен масив, като единият от соларните панели, който е свързан към сателитното тяло 12 е без възможност за разгъване и е наречен стационарен сателитен панел 15. Чрез фиксиращата връзка 11 и шарнирната връзка 10 се осигурява задържането на соларните панели 14 в сгънато положение с възможност за тяхното разгъване и използване като едно цяло. Така съчетани соларните панели 14 се присъединяват върху сателитно тяло 12 чрез винтове 13. Задържането на соларните панели 14 в сгънато положение се осъществява с помощта на фиксираща корда 11, като освобождаването им се осъществява чрез прекъсване или прогаряне на фиксиращата корда 11 с помощта на топлинен компонент, загряващ се до температура в границите от 80-250°С. След освобождаване на фиксиращата корда 11 се осъществява последващо разгъване на соларните панели 14 с помощта на шарнирната връзка 10 до достигане на зададената геометричната конфигурация от 90°/135°/180° за постигане на максимална ефективна площ.

Шарнирната връзка 10 е оформена като панта, показана на фигури За, 36, 4 и 5, включваща централна двустенна ос 9, на която централно е установена първична торсионна пружина 4. Централната ос 9 е с две успоредни стени, които еднозначно определят присъединяването на второ рамо 8 с последващо присъединяване и на първо рамо 7. В единият край на централната двустенна ос 9 са изработени канали за фиксиране чрез осигурителни пръстени 6 на храпово зъбно колело 1. При разтваряне на соларния панел 14 се осъществява едновременно завъртане на централната ос 9, с която едновременно се завърта и храповото зъбно колело 1, постоянно контактуващо с опорен палец 5 под въздействие на вторична торсионна пружина 3, установена на ос 2, която е монтирана към първото рамо 3

BG 3915 UI

7. Конструкцията на пантата 10 е такава, че при завъртане на второто рамо 8 на 45° едновременно се осъществява завъртане на опорния палец 5 с последващо предотвратяване на завъртането на второто рамо 8. Пантата 10 е проектирана като задвижващ механизъм, чрез който се осигурява постигане максимална ефективна площ след разгъване на слънчевия масив.

Заради състоянието на микрогравитация - безтегловност, при използването им в Космоса пружинните механизми създават характерни амплитудни колебания (осцилации) при освобождаването си, т. е. при задействането им в работно състояние, познати като ефект (jitter). Това се дължи на липсата на затихваща среда, каквато е въздуха на Земята.

Соларният панел и сателитът могат да се разглеждат като две отделни тела свързани с връзка (панта), които тела след активирането на пантата ще имат момент на импулс едно спрямо друго и ще се движат (осцилират) спрямо общия си център на масите. Макар подобни вибрации да затихват заради дисипация в самата пружина, нехомогенността в нея и външните въздействия, като налягане от слънчевата радиация, аеродинамично триене или влияние на Земното магнитно поле, могат продължително да подхранват тези вибрации. Всички тези ефекти, създават моменти на силата, които могат последователно да водят до допълнителни усилвания на амплитудата на осцилациите и да повлияват върху крайното насочване на сателита за цели като:

• наблюдение на Земята;

• прецизни астрономически наблюдения;

• други приложения, които изискват прецизност на насочване от порядък 0.01-0.1 градуса.

Възможно е вариантно изпълнение на пантата 10, показана на фигура 6, при което е включена и допълнителна торсионна пружина 16, разположена срещу първичната торсионна пружина 4, монтирана към второто рамо 8. Използването на два броя първични пружини - първична торсионна пружина 4 и допълнителна торсионна пружина 16, разположени една срещу друга и монтирани на второто рамо 8 с различни съпротивителни коефициенти, води до намаляване на ефективния коефициент на пружината, което е предпоставка за увеличаване на коефициента на затихване на механизма на пантата 10 и съответно соларните панели 14 ще се позиционират до зададената геометричната конфигурация от 90°/135°/180° без допълнителни осцилации.

Ефективността на създадената система се изразява във възможността на соларните панели да се използват като едно цяло, без да са обвързани с определена геометрия на основната структура, което предоставя възможността за постигане на максимална доставена или акумулирана мощност в разгънато състояние на масива, когато слънцето е ортогонално спрямо слънчевия масив.

Claims

Претенции

1. Система за разгъване на соларни панели за наносателити, характеризираща се с това, че е съставена от фиксираща връзка (11) за задържане на соларни панели в сгънато състояние и шарнирна връзка (10) за формиране на соларните панели в обща платформа, която шарнирна връзка (10) е оформена като панта, включваща централна двустенна ос (9), на която централно е установена първична торсионна пружина (4), към която централна двустенна ос (9) са последователно присъединени второ рамо (8) и първо рамо (7), като в единия край на централната двустенна ос (9) са изработени канали за фиксиране чрез осигурителни пръстени (6) на храпово зъбно колело (1), постоянно контактуващо с опорен палец (5) под въздействие на вторична торсионна пружина (3), установена на ос (2), която е монтирана към първото рамо (7).
2. Система за разгъване на соларни панели за наносателити, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че шарнирната връзка е оформена като панта (10) включва и допълнителна торсионна пружина (16), разположена срещу първичната торсионна пружина (4), монтирана към второто рамо (8).