CS253168B1

CS253168B1 - Two-coordinate guidance device for cosmic station's scientific equipment in cosmic space

Info

Publication number: CS253168B1
Application number: CS859327A
Authority: CS
Inventors: Jiri Recek; Petr Sidak; Ladislav Martis
Original assignee: Jiri Recek; Petr Sidak; Ladislav Martis
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS932785A1

Abstract

Zařízení je určeno k přímému navádění vědecké aparatury ve výškovém i azimutálním úhlu na zkoumaný objekt v kosmickém prostoru. Naváděcí zařízení je uspořádáno tak, že první rotor je na svém obvodu opatřen vnější kruhovou prizmatickou drážkou, zapadající do trojice vodicích kladek, které jsou uloženy na obvodu kruhové části prvního statoru, přičemž druhý rotor má na svém kruhovém obvodu umístěnou další trojici vodicích kladek, které zapadají do vnitřní kruhové prizmatické drážky druhého statoru pevně spojeného s pryním rotorem.The device is designed for direct guidance scientific apparatus in height and azimuthal angle to the object under investigation in cosmic space. The guidance device is arranged so that the first rotor is on its circumference provided with an outer circular prismatic groove that fits into the three guides pulleys that are placed on the perimeter a circular portion of the first stator, wherein the second rotor has on its circular circumference placed another trio of guide rollers that fit into the inner circular prismatic the second stator groove firmly connected with a rubber rotor.

Description

Vynález se týká dvousouřadnicového naváděcího zařízení v kosmickém prostoru, určeného k přímému navádění vědecké aparatury na zkoumaný kosmický objekt, při průletu kosmické stanice kolem tohoto objektu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a two-coordinate space guidance device for directing a scientific apparatus to a space object under investigation as the space station passes through the space object.

Dosud známá naváděcí zařízeni vědecké aparatury kosmické stanice v kosmickém prostoru sestávají v podstatě z připojovacího rámu se sklopným uzlem a dvojice statorů a rotorů.The previously known space station scientific equipment guidance devices consist essentially of a hinged node connection frame and a pair of stators and rotors.

První rotor je otočný okolo azimutální osy 0-beta, která je rovnoběžná s podélnou osou kosmické stanice. Druhý rotor je otočný okolo výěkové osy 0-alfa, která je kolmá na azimutální osu O-beta. Dále je součástí naváděcího zařízení dvojice rotorových servopohonů a vlastní upevňovací rám pro vědeckou aparaturu, který je upraven na druhém rotoru. Dosud používaná naváděcí zařízení vědecké aparatury mají rotační osy rotorů provedeny klasickým způsobem, to znamená, že základní částí rotoru je hřídel uložený ve valivých lpžisekách. Z hlediska minimalisace rozměrů kosmických zařízení je nutno volit velmi malou délku hřídele.The first rotor is rotatable about an azimuthal axis 0-beta that is parallel to the longitudinal axis of the space station. The second rotor is rotatable about a vertical axis O-alpha that is perpendicular to the azimuthal O-beta axis. Furthermore, the guide device is a pair of rotor servo drives and its own mounting frame for scientific equipment, which is provided on the second rotor. The scientific apparatus guiding devices used hitherto have rotational axes of the rotors in the classical manner, that is to say, the main part of the rotor is a shaft mounted in rolling bearings. In order to minimize the dimensions of space equipment, it is necessary to select a very small shaft length.

Nepřesnosti výroby rotačního uložení krátkého hřídele v souvislosti s několikrát větší délkou vyložení ramene upevňovacího rámu pro vědecké přístroje způsobuje značnou chybu navádění při rotaci kolem osy hřídele. Mechanismus hřídele s ložisky, včetně servopohonů, spotřebují převážnou část vnitřního prostoru naváděcího zařízení, který není možno využít pro jiné konstrukční bloky, jako jsou polohová čidla, nebo bloky elektronického ovládání.The inaccuracies of manufacturing the rotary bearing of the short shaft in connection with several times the overhang length of the arm of the mounting frame for scientific instruments causes a considerable guidance error when rotating about the shaft axis. The bearing shaft mechanism, including the actuators, consumes the bulk of the interior of the guidance device, which cannot be used for other structural blocks such as position sensors or electronic control blocks.

Malá vzdálenost mezi ložisky hřídele, vzhledem k velkému vyložení upevňovacího rámu, způsobuje rovněž malou tuhost celé rotační soustavy zařízení. Klasický způsob uložení rotačních hřídelů neumožňuje umístit servomechanismy na společné těleso, což způsobuje větší nároky na jejich zapojení pohyblivou kabelovou smyčkou.The small distance between the shaft bearings, due to the large overhang of the mounting frame, also causes low rigidity of the entire rotary assembly of the device. The classical way of mounting rotary shafts does not allow the servomechanisms to be placed on a common body, which imposes greater demands on their connection by a moving cable loop.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny dvousouřadnicovým naváděcím zařízením vědecké aparatury podle vynýlezu, jehož podstata spočívá v tom, že první rotor je na svém obvodu opatřen vnější kruhovou prizmatickou drážkou, zapadající do trojice vodících kladek. Vodící kladky jsou uloženy na obvodu kruhové části prvního statoru a jedna z vodících kladek je k prlzmatické drážce přitlačena pružinou. Druhý rotor má na svém kruhovém obvodu umístěnou trojici kladek, které zapadají do vnitřní kruhové prlzmatické srážky druhého statoru pevně spojeného s prvním rotorem. Jedna z trojice kladek je do prizmatioké drážky přitlačena pružinou.The above-mentioned drawbacks are overcome by a two-coordinate guidance device of the scientific apparatus according to the invention, which is characterized in that the first rotor is provided on its periphery with an outer circular prismatic groove, which fits into the three guide rollers. The guide pulleys are mounted on the periphery of the circular portion of the first stator and one of the guide pulleys is pressed against the prismatic groove by a spring. The second rotor has on its circular periphery a triple of pulleys that engage an internal circular prismatic collision of the second stator fixedly coupled to the first rotor. One of the three pulleys is pressed into the prismatic groove by a spring.

Výhodné je uspořádání naváděcího zařízení podle vynálezu takové, že první servopohon, uchycený na prvním rotoru, zapadá svým ozubeným pastorkem do ozubeného věnce, upraveného na vnitřním kruhovém obvodu prvního statoru. Druhý servopohon, uchycený na druhém statoru, zapadá svým ozubeným pastorkem do ozubeného věnce, upraveného na vnějším kruhovém obvodu druhého rotoru. Rovněž je výhodné uspořádání naváděcího zařízení takové, že těleso druhého rotoru tvoří zároveň upevňovací rám pro vědeckou aparaturu.Advantageously, the arrangement of the guide device according to the invention is such that the first actuator mounted on the first rotor engages with its gear pinion a gear ring provided on the inner circular periphery of the first stator. The second actuator mounted on the second stator fits with its gear pinion into a gear ring provided on the outer circular periphery of the second rotor. It is also advantageous to arrange the guide device such that the body of the second rotor simultaneously forms a mounting frame for the scientific apparatus.

Relativně velký průměr rotorů s prizmatickýrai drážkami zaručuje větší tuhost uložení, než u klasického hřídelového provedení. Proto, že jedna z trojice vodících kladek je pružně dotlačována do prizmatické drážky, dojde spolehlivě k vymezení vůlí při natáčení rotorů.The relatively large rotor diameter with prismatic grooves ensures greater bearing rigidity than conventional shaft designs. Because one of the three guide rollers is flexibly pushed into the prismatic groove, the play is reliably limited when rotating the rotors.

Tím,že servopohony jsou uchyceny na jednom společném tělese, vytvořeném z prvního rotoru a druhého statoru, není nutné k jejich elektrickému propojení použít pohyblivou kabelovou smyčku a jejich propojení je pevnou kabelážl.Because the actuators are mounted on one common body formed from the first rotor and the second stator, it is not necessary to use a movable cable loop to electrically connect them and their connection is a fixed cable.

Velké průměry ozubených věnců umožňují velký výsledný převodový poměr, kterým je zabezpečena vysoká citlivost naváděcího zařízení. Rovněž velký průměr tělesa druhého rotoru s výhodou umožňuje využít bočních kruhových ploch ve funkci upevňovacího rámu pro vědeckou aparaturu. Tím se ušetří na celkové hmotnosti zařízení a přitom vnitřní prostory v obou rotorech je možno použít k umístění dalších konstrukčních bloků, jako například ovládací elektroniky, nebo polohových čidel.The large gear ring diameters allow for a large gear ratio resulting in high guidance sensitivity. Also, the large diameter of the second rotor body advantageously makes it possible to utilize the lateral circular surfaces as a fastening frame for the scientific apparatus. This saves on the total weight of the device, while the internal spaces in both rotors can be used to accommodate other structural blocks, such as control electronics or position sensors.

Přiklad provedení dvousouřadnicového naváděcího zařízení vědecké aparatury kosmické stanice aparatury kosmické stanice podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkrese, kde na obr. 1. je zařízení v bočním pohledu a na obr. 2. při pohledu shora.An example of an embodiment of a two-coordinate guidance device of the space station scientific apparatus of the space station apparatus according to the invention is schematically shown in the attached drawing, wherein Fig. 1 is a side view and Fig. 2 is a top view.

Naváděcí zařízení sestává z připojovacího rámu 2 se sklopným uzlem, který je upevněn na konstrukci kosmické stanice £. Sklopný uzel umožňuje složení rozměrného naváděcího zařízení do transportní polohy při startu kosmické stanice 1, ve které je pyrotechnicky zaaretováno. Na povel pozemního řídicího střediska se vysunou aretačni pyročepy a naváděcí zařízení se prostřednictvím torzní pružiny, která není na výkrese znázorněna, rozevře •do pracovní polohy, ve které je zajištěna aretací 3 sklopného uzlu.The guide device consists of a connecting frame 2 with a hinged knot which is fixed to the structure of the space station 6. The tilting knot allows the large guidance device to be folded into the transport position at the launch of space station 1, in which it is pyrotechnically locked. At the command of the ground control center, the locking pyro-strips are extended and the guidance device is opened by means of a torsion spring (not shown) in the working position in which it is secured by the locking 3 of the hinged knot.

Hlavní funkční součástí naváděcího zařízení je dvojice rotorů £, 10 z nichž první rotor £ je otočný okolo azimutální osy 0-beta, která je rovnoběžná s podélnou osou kosmické stanice. Druhý rotor 10 je otočný okolo výškové osy 0-alfa, která je kolmá na azimutální osu 0-beta. První rotor £ je na svém obvodu opatřen vnější kruhovou prizmatickou drážkou 16, která zapadá do trojice vodících kladek £, které jsou uloženy na obvodu kruhové části prvního statoru 4 upevněného na sklopném uzlu. Jedna z vodících kladek 6 je opatřena pružinou £, prostřednictvím které je pružině přitlačována k prizmatické drážce £6, čímž je zabezpečeno bezvůlové uložení prvního rotoru £. Druhý rotoru 10 má na svém kruhovém obvodu umístěnou trojici kladek ££, které zapadají do vnitřní kruhové prizmatické drážky 17 druhého statoruThe main functional part of the guidance device is a pair of rotors 8, 10 of which the first rotor 6 is rotatable about an azimuthal axis O-beta, which is parallel to the longitudinal axis of the space station. The second rotor 10 is rotatable about a height axis 0-alpha that is perpendicular to the azimuthal axis 0-beta. The first rotor 6 is provided on its periphery with an outer circular prismatic groove 16, which fits into a three guide rollers 6, which are mounted on the periphery of the circular part of the first stator 4 mounted on the hinged knot. One of the guide rollers 6 is provided with a spring 6 by means of which it is pressed against the prismatic groove 6, thereby ensuring a play free bearing of the first rotor 6. The second rotor 10 has on its circular periphery a triple of pulleys 60 which fit into the inner circular prismatic groove 17 of the second stator.

19. Jedna z kladek 11 je opatřena pružinou 20, prostřednictvím které je pružně přitlačována do prizmatické drážky 17, čímž je zabezpečeno bezvůlové uložení druhého rotoru £0. Přitom první rotor 5 společně s druhým statorem 19 tvoři jedno společné těleso.19. One of the pulleys 11 is provided with a spring 20 by means of which it is resiliently pressed into the prismatic groove 17, thereby ensuring a play free bearing of the second rotor 40. The first rotor 5 together with the second stator 19 forms a common body.

Na prvním rotoru £ je uchycena první servopohon £, jehož ozubený pastorek 12 zapadá do ozubeného věnce £ na vnitřním kruhovém obvodu prvního statoru £. Na druhém statoru 19 je uchycen druhý servopohon ££, jehož ozubený pastorek 18 zapadá do ozubeného věnce 14, který je upraven na vnějším kruhovém obvodu druhého rotoru £0. Těleso druhého rotoru 10 slouží zároveň jako upevňovací rám pro vědeckou aparaturu 15, která je tímto naváděcím zařízením zaměřována na sledovaný objekt v rozsahu výškového úhlu alfa i azimutálního úhlu beta.A first servo drive 6 is mounted on the first rotor 6, the toothed pinion 12 of which fits into the ring gear 6 on the inner circular periphery of the first stator. On the second stator 19 is mounted a second actuator 80 whose toothed pinion 18 engages a gear ring 14 which is provided on the outer circular periphery of the second rotor 40. The body of the second rotor 10 serves at the same time as a mounting frame for the scientific apparatus 15, which is directed by the guiding device to the object of interest in the range of the elevation angle alpha and the azimuthal angle beta.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A two-coordinate space guidance scientific space guidance device consisting of a hinged-space space station attachment frame and a pair of stators and rotors, the first rotor rotatable about an azimuthal axis that is in line with the longitudinal axis of the space station and the second rotor It is rotatable about a vertical axis perpendicular to the azimuthal axis, further from rotor servo drives and its own mounting frame for the scientific apparatus, which is provided on the second rotor, characterized in that the first rotor (5) has an outer circular prismatic on its periphery. a groove (16) engaging a traction of guide rollers (6) which are mounted on the periphery of the circular portion of the first stator (4) and one of the guide rollers (6) is pressed against the outer circular prismatic groove (16) by a spring (7); the rotor (10) has on its circular circumference located three pulleys (11), which on They fit into the inner circular prism groove (17) of the second stator (19) firmly connected to the first rotor (5) and one of the rollers (11) is pressed into the inner circular prism groove (17) by a spring (20).

2. A two-coordinate guidance device of the space station scientific apparatus according to claim 1, characterized in that the first actuator (8) mounted on the first rotor (5) fits with its gear pinion (12) into the gear ring (9) provided on the inner the ring of the first stator (4) and the second actuator (13) mounted on the second stator (19) fit with its pinion (18) into the ring gear (14) provided on the outer ring circumference of the rotor (10).

3. A two-coordinate guidance device of a space station scientific apparatus according to claim 1, wherein the second rotor housing (10) forms at the same time a mounting frame for the scientific apparatus (15).