RU2337438C1 - Large-scale construction transformable into flat state - Google Patents

Large-scale construction transformable into flat state Download PDF

Info

Publication number
RU2337438C1
RU2337438C1 RU2007135586/09A RU2007135586A RU2337438C1 RU 2337438 C1 RU2337438 C1 RU 2337438C1 RU 2007135586/09 A RU2007135586/09 A RU 2007135586/09A RU 2007135586 A RU2007135586 A RU 2007135586A RU 2337438 C1 RU2337438 C1 RU 2337438C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deployment
cell
cells
deployment unit
torsion
Prior art date
Application number
RU2007135586/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Иванович Фролов (RU)
Леонид Иванович Фролов
Олег Алексеевич Сапрыкин (RU)
Олег Алексеевич Сапрыкин
Андрей Евгеньевич Пучков (RU)
Андрей Евгеньевич Пучков
Валентина Ивановна Привалова (RU)
Валентина Ивановна Привалова
Original Assignee
Леонид Иванович Фролов
Олег Алексеевич Сапрыкин
Андрей Евгеньевич Пучков
Валентина Ивановна Привалова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Иванович Фролов, Олег Алексеевич Сапрыкин, Андрей Евгеньевич Пучков, Валентина Ивановна Привалова filed Critical Леонид Иванович Фролов
Priority to RU2007135586/09A priority Critical patent/RU2337438C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2337438C1 publication Critical patent/RU2337438C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: large-scale construction transformable to flat state includes working surface made of equilateral n-facet cells (n=3, 4, 6) of equal form, adjoining each other along the facets. Each cell features deployment unit and latch, and the first cell is additionally equipped with initial deployment impulse generator. Deployment unit and latch are placed between cell facets, one of facets borders upon a facet of next cell, and geometrical axis of deployment unit is perpendicular to the working surface. Deployment unit can be implemented in the form of torsion-pressure spring mounted on guide bush in hinges fixed to respective cells by screw joint. Deployment unit can be also made in the form of two pairs of kinematical gear elements mounted in hinges.
EFFECT: reduced dynamic load during unfolding of large-scale construction transformable to flat state, enhanced operational efficiency of construction.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам космической техники, используемым в антеннах, солнечных батареях, а также для изучения космических лучей, выводимых на целевую орбиту в ограниченном объеме обтекателя ракеты-носителя, затем развертываемых до больших размеров. Такие развертываемые в плоскость крупногабаритные конструкции (КК), имеющие рабочую поверхность в виде набора многогранных ячеек могут также использоваться и в системах, предназначенных для астрофизических исследований, а также как прикладные элементы космических программ различного назначения. При этом отличительная особенность такой КК заключается в том, что рабочая поверхность КК может легко масштабироваться за счет введения конечного числа многогранных ячеек.The invention relates to instrumentation, in particular to space technology devices used in antennas, solar panels, as well as for the study of cosmic rays brought into the target orbit in a limited volume of the fairing of the launch vehicle, then deployed to large sizes. Such large-sized structures (SCs) deployed in the plane, having a working surface in the form of a set of multifaceted cells, can also be used in systems intended for astrophysical research, as well as as applied elements of space programs for various purposes. Moreover, a distinctive feature of such a QC is that the working surface of the QC can be easily scaled by introducing a finite number of polyhedral cells.

Известны зеркальные отражатели [1], в которых имеются механизмы поворота зеркальных элементов. Однако такие конструкции невозможно с помощью существующих ракет-носителей вывести на целевую орбиту, в связи с большими габаритно-массовыми характеристиками.Known mirror reflectors [1], in which there are mechanisms of rotation of the mirror elements. However, such structures cannot be brought into the target orbit with the help of existing launch vehicles, due to the large overall mass characteristics.

Известен развертываемый крупногабаритный космический рефлектор [2], в состав которого входит силовое кольцо, представляющее собой замкнутый в кольцо механизм пантографа с телескопическими стойками и радиальные опорные элементы. Принцип развертывания такой конструкции не позволяет создавать объект с масштабируемой рабочей поверхностью. При этом конструкция рефлектора в транспортировочном положении занимает значительное место и приводит к необходимости применения ракет-носителей тяжелого класса.A deployable large-sized space reflector is known [2], which includes a power ring, which is a pantograph mechanism closed in a ring with telescopic racks and radial support elements. The deployment principle of this design does not allow you to create an object with a scalable work surface. At the same time, the design of the reflector in the transport position occupies a significant place and leads to the necessity of using heavy-class launch vehicles.

Известен сегментированный развертываемый зеркальный отражатель (РЗО) [3], содержащий рабочую поверхность из одинаковой формы и примыкающих друг к другу по граням шестигранных ячеек, снабженный механизмами развертывания, шарнирами и фиксаторами и являющийся наиболее близким аналогом-прототипом. Рабочая поверхность такого РЗО образуется путем развертывания ячеек из транспортировочного положения в рабочее посредством последовательной работы системы механизмов развертывания. При этом ось каждого из механизмов развертывания параллельна рабочей плоскости РЗО, а траектория движения пакета из ячеек при развертывании осуществляет последовательный переход рабочей плоскости с углами разворота ±180°.Known segmented deployable mirror reflector (REO) [3], containing a working surface of the same shape and adjacent to each other along the faces of the hexagonal cells, equipped with deployment mechanisms, hinges and latches and which is the closest analogue of the prototype. The working surface of such a REO is formed by expanding the cells from the transport position to the working one through the sequential operation of the deployment mechanism system. In this case, the axis of each of the deployment mechanisms is parallel to the working plane of the REE, and the path of the package from the cells during deployment performs a sequential transition of the working plane with rotation angles of ± 180 °.

Развертывание РЗО по такому принципу приводит к возникновению повышенных динамических нагрузок влияющих на работу механизмов развертывания и РЗО в целом. Кроме того, при раскрытии большого количества ячеек, сложенных в большой пакет, в конструкции необходимо предусмотреть выделение дополнительного свободного места вблизи с рабочей поверхностью РЗО, а в худшем случае и изменение самой формы ячеек, для беспрепятственного прохода пакета вблизи уже раскрывшихся ячеек, что существенно снижает эффективность работы РЗО.The deployment of REEs on this principle leads to increased dynamic loads that affect the operation of deployment mechanisms and REEs in general. In addition, when revealing a large number of cells stacked in a large package, the design must provide for the allocation of additional free space close to the working surface of the REO, and in the worst case, change the shape of the cells to allow unhindered passage of the package near the already opened cells, which significantly reduces the effectiveness of the REE.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение динамических нагрузок при развертывании КК, повышение эффективности работы КК.The technical result of the invention is to reduce dynamic loads when deploying QC, increasing the efficiency of QC.

Указанный технический результат достигается тем, что в трансформируемой в плоскость крупногабаритной конструкции, содержащей рабочую поверхность из одинаковой формы и примыкающих друг к другу по граням равносторонних n-гранных ячеек (n=3, 4, 6), каждая из которых снабжена узлом развертывания и фиксатором, а первая ячейка и устройством формирования начального импульса развертывания, в отличие от известного узел развертывания и фиксатор размещены между гранями ячеек, одна из которых прилегает к грани последующей ячейки, при этом геометрическая ось узла развертывания перпендикулярна рабочей поверхности.The specified technical result is achieved by the fact that in a large-sized structure transforming into a plane, containing a working surface of the same shape and adjacent to each other along the faces of equilateral n-sided cells (n = 3, 4, 6), each of which is equipped with a deployment unit and a latch and the first cell and the device for generating the initial deployment pulse, in contrast to the known deployment unit and retainer, are placed between the faces of the cells, one of which is adjacent to the face of the subsequent cell, while the axis of the deployment unit is perpendicular to the working surface.

При этом узел развертывания выполнен в виде пружины кручения-сжатия, установленной на направляющей втулке в петлях, закрепленных на соответствующих ячейках с помощью винтового соединения и размещенных вдоль одной оси развертывания, а продольная ось пружины кручения-сжатия совпадает и с геометрической осью развертывания, при этом пружина кручения-сжатия первой ячейки имеет связь с устройством формирования начального импульса развертывания.In this case, the deployment unit is made in the form of a torsion-compression spring installed on the guide sleeve in loops fixed to the corresponding cells with a screw connection and placed along one axis of deployment, and the longitudinal axis of the torsion-compression spring coincides with the geometric axis of the deployment, the torsion-compression spring of the first cell is connected to a device for generating an initial deployment pulse.

При этом узел развертывания выполнен в виде двух пар кинематических элементов зубчатых передач, размещенных в петлях, закрепленных на соответствующих ячейках с помощью винтового соединения и размещенных вдоль одной оси развертывания, причем одна из пар кинематических элементов зубчатых передач механически соединена посредством соединителей цилиндрической формы с соответствующей парой кинематических элементов зубчатой передачи последующей ячейки, а пара кинематических элементов зубчатой передачи первой ячейки и с устройством формирования начального импульса развертывания, при этом пары кинематических элементов зубчатой передачи соединены с ходовым винтом, установленным в одной из петель соосно геометрической оси развертывания.In this case, the deployment unit is made in the form of two pairs of kinematic elements of gears placed in loops fixed to the corresponding cells with a screw connection and placed along one axis of deployment, moreover, one of the pairs of kinematic elements of gears is mechanically connected by means of cylindrical connectors to the corresponding pair kinematic gear elements of the next cell, and a pair of kinematic gear elements of the first cell and with the device forms of the initial deployment pulse, while the pairs of kinematic elements of the gear transmission are connected to the lead screw installed in one of the loops coaxially to the geometric axis of the deployment.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - главный вид КК в развернутом положении;figure 1 is a main view of the spacecraft in an expanded position;

на фиг.2 - транспортировочное положение КК;figure 2 - transportation position QC;

на фиг.3 - первый вариант узла развертывания;figure 3 is a first embodiment of a deployment node;

на фиг.4 - второй вариант узла развертывания;figure 4 is a second variant of the deployment node;

на фиг.5 - схема развертывания КК.figure 5 is a deployment diagram of QC.

КК (фиг.1) содержит рабочую поверхность из одинаковой формы многогранных ячеек 1, 2, 3...N (N-количество элементов), примыкающих друг к другу по граням с образованием плоской рабочей поверхности КК. На ячейке 1 расположено устройство формирования начального импульса развертывания 4, закрепленное с помощью винтового соединения. Узлы развертывания 51...5N, а также фиксаторы 61...6N расположены между гранями ячеек, одна из которых прилегает к грани последующей ячейки. Фиксаторы 61...6N могут быть выполнены в виде механической (с пружинным элементом), электромагнитной или магнитной конструкции. Геометрическая ось каждого из узлов развертывания 51...5N направлена перпендикулярно рабочей плоскости КК.QC (figure 1) contains a working surface of the same shape of polyhedral cells 1, 2, 3 ... N (N-number of elements) adjacent to each other along the faces with the formation of a flat working surface QC. On cell 1 there is a device for generating an initial deployment pulse 4, fixed with a screw connection. The deployment nodes 5 1 ... 5 N , as well as the latches 6 1 ... 6 N are located between the faces of the cells, one of which is adjacent to the face of the subsequent cell. The latches 6 1 ... 6 N can be made in the form of a mechanical (with a spring element), electromagnetic or magnetic design. The geometric axis of each of the deployment nodes 5 1 ... 5 N is directed perpendicular to the working plane of the spacecraft.

На фиг.2 изображено транспортировочное положение КК, в котором ячейки 1, 2, 3...N располагаются последовательно одна над другой в порядке их развертывания.Figure 2 shows the transport position of the spacecraft, in which the cells 1, 2, 3 ... N are arranged sequentially one above the other in the order of their deployment.

На фиг.3 изображен первый вариант узла развертывания. При этом варианте устройство формирования начального импульса развертывания 4 выполнено в виде электромеханического толкателя, в котором установлены соосно электромагнит и фиксирующий шток, а между ними пружина сжатия. При этом в исходном положении фиксирующий шток под действием пружины сжатия электромеханического толкателя выдвинут, а в конечном положении, за счет включения электромагнита, - поджат. Причем усилие, развиваемое электромагнитом электромеханического толкателя при включении, больше, чем усилие растяжения пружины сжатия электромеханического толкателя. Петли 7 и 8 закреплены своими основаниями на соответствующих ячейках КК с помощью винтового соединения. Внутри петель 7 и 8 на направляющей втулке установлена пружина кручения-сжатия 9, которая зафиксирована, свободными концами пружины, в посадочных местах на соответствующей петле 7 или 8. Посадочные места выполнены в виде конструктивных выточек. Кроме того, продольная ось пружины 9 совпадает с осью развертывания ячеек КК.Figure 3 shows the first embodiment of the deployment node. In this embodiment, the device for generating the initial deployment pulse 4 is made in the form of an electromechanical pusher, in which an electromagnet and a fixing rod are installed coaxially, and a compression spring is installed between them. In this case, in the initial position, the locking rod is extended under the action of the compression spring of the electromechanical pusher, and in the final position, due to the inclusion of the electromagnet, it is preloaded. Moreover, the force developed by the electromechanical pusher electromagnet when turned on is greater than the tensile force of the compression spring of the electromechanical pusher. Loops 7 and 8 are fixed with their bases on the corresponding cells of the spacecraft using a screw connection. Inside the loops 7 and 8, a torsion-compression spring 9 is installed on the guide sleeve, which is fixed by the free ends of the spring in the seats on the corresponding loop 7 or 8. The seats are made in the form of structural grooves. In addition, the longitudinal axis of the spring 9 coincides with the axis of deployment of cells KK.

Для КК, имеющих повышенные массовые характеристики и габаритные размеры и при условии, что одна пружина кручения-сжатия 9 не обеспечивает заданных моментных характеристик при развертывании конструкции, вместо одной пружины кручения-сжатия 9 устанавливается набор пружин кручения и сжатия, при этом обязательно условие, что продольная ось пружины кручения совпадает с ось развертывания КК.For spacecraft with increased mass characteristics and overall dimensions and provided that one torsion-compression spring 9 does not provide the specified moment characteristics when deploying the structure, instead of one torsion-compression spring 9, a set of torsion and compression springs is established, with the condition that the longitudinal axis of the torsion spring coincides with the axis of deployment of QC.

На фиг.4 изображен узел развертывания второго варианта. При этом варианте устройство формирования начального импульса 4 выполнено в виде дублированного электромеханического привода. Петли 7 и 8 закреплены своими основаниями на соответствующих ячейках КК с помощью винтового соединения. Кроме того, петли 7 и 8 содержат взаимно расположенные конструктивный элемент В, выполненный в виде выступа, и продольный оси развертывания паз. Петля 7 также имеет конструктивный выступ Б. На петле 7 узлов развертывания 52...5N размещен механический соединитель цилиндрической формы 11 с установленным на нем коническим зубчатым колесом 10. При этом для узла развертывания 51 коническое зубчатое колесо 10 является выходным зубчатым колесом указанного выше электромеханического привода. Коническое зубчатое колесо 10 имеет кинематическое зацепление с коническим зубчатым колесом 12, внутри которого устанавливается направляющая гайка 13. При этом направляющая гайка 13 имеет ответную ходовому винту 14 винтовую канавку. В то же время ходовой винт 14 установлен в петлях 7 и 8 соосно оси развертывания. Кроме того, ходовой винт 14 по длине вне винтовой канавки имеет продольный паз с радиальной заходной проточкой, а также выточку А. Помимо этого, на ходовом винте 14 установлено коническое зубчатое колесо 15, размещенное в петле 7 и имеющее кинематическое соединение с коническим зубчатым колесом 16, установленным на соединителе цилиндрической формы 17 в петле 8.Figure 4 shows the deployment node of the second option. In this embodiment, the device for generating the initial pulse 4 is made in the form of a duplicated electromechanical drive. Loops 7 and 8 are fixed with their bases on the corresponding cells of the spacecraft using a screw connection. In addition, loops 7 and 8 contain mutually located structural element B, made in the form of a protrusion, and a longitudinal axis of the deployment groove. The loop 7 also has a structural protrusion B. On the loop 7 of the deployment nodes 5 2 ... 5 N there is a cylindrical mechanical connector 11 with a bevel gear 10 mounted on it. Moreover, for the deployment unit 5 1, the bevel gear 10 is an output gear the above electromechanical drive. The bevel gear 10 has kinematic engagement with the bevel gear 12, inside of which the guide nut 13 is installed. The guide nut 13 has a helical groove in response to the lead screw 14. At the same time, the lead screw 14 is installed in loops 7 and 8 coaxially to the deployment axis. In addition, the lead screw 14 along the length outside the helical groove has a longitudinal groove with a radial lead-in groove, and also a groove A. In addition, the bevel gear 15 is installed on the lead screw 15, located in the loop 7 and having a kinematic connection with the bevel gear 16 mounted on a cylindrical connector 17 in loop 8.

Работа КК, например, с шестигранными ячейками, с узлом развертывания в первом варианте осуществляется следующим образом. КК находится в транспортировочном положении (фиг.2), в котором ячейки 1, 2, 3...N уложены в пакет и располагаются последовательно одна над другой в порядке их развертывания. При этом пружина кручения-сжатия 9 каждого из узлов развертывания 51...5N находится в исходном сжатом и скрученном положении. Пружина кручения-сжатия 9 скручена на угол, равный или больший расчетного угла, разворот на который позволит занять пружине рабочее положение. После выведения КК на целевую орбиту, как самостоятельного элемента или в составе космического аппарата, производится его развертывание. При этом ячейка 1 КК является базой, относительно которой происходит развертывание КК. От бортового компьютера или контроллера космического аппарата подается электрический сигнал на электромеханический толкатель с пружинно-механическим фиксатором 4. После чего происходит расфиксация пружины кручения-сжатия 9, узла развертывания 51, установленного между ячейками 1 и 2 за счет включения электромагнита, входящего в состав электромеханического толкателя, с помощью которого происходит поджатие фиксирующего штока. При этом усилие, развиваемое электромагнитом после включения, больше, чем усилие, создаваемое упругим элементом пружинно-механического фиксатора. Пакет ячеек 2, 3...N за счет возврата энергии, накопленной в пружине кручения-сжатия 9 узла развертывания во время укладки КК в транспортировочное положение, переводится на угол, больший или равный 120 угловым градусам вокруг геометрической оси узла развертывания в плоскости, параллельной рабочей (фиг.5а). При этом для КК, имеющих число граней, отличное от шести, угол развертывания будет своим. Тем самым пружина кручения-сжатия 9 узла развертывания 51 переходит в развернутое положение, одновременно оставаясь в сжатом положении за счет того, что растяжению препятствует предыдущая ячейка 1, относительно которой происходит разворот пакета ячеек 2...N. Одновременно происходит заход фиксирующего элемента 61 ячейки 2 в его ответную часть, расположенную на предыдущей ячейке. После разворота пакета ячеек 2...N на угол, равный 120 угловым градусам, под действием пружины кручения-сжатия 9, узла развертывания 51 происходит опускание пакета ячеек 2...N на уровень ячейки 1 (фиг.5б). Тем самым, пружина кручения-сжатия 9 переходит в расжатое положение за счет того, что пакет ячеек 2...N вышел за пределы плоскости ячейки 1, которая блокировала его продольное перемещение. При этом происходит перемещение фиксирующего элемента 61 в его ответной части в конечное положение с одновременным механическим стопорением ячейки 2 в рабочей плоскости КК. Одновременно с установкой ячейки 2 в плоскости КК происходит механическая расфиксация пружины кручения-сжатия 9 узла развертывания 52, установленного между ячейками 2 и 3 за счет отхода фиксирующего элемента, выполненного в виде конструктивного упора, от пакета ячеек 3...N. Пакет ячеек 3...N за счет возврата энергии, накопленной в пружине кручения-сжатия 9 узла развертывания 5 г во время укладки КК в транспортировочное положение, переводится на угол, равный 120 угловым, градусам вокруг геометрической оси узла развертывания в плоскости, параллельной рабочей. Тем самым пружина кручения-сжатия 9 узла развертывания 52 переходит в развернутое положение, одновременно оставаясь в сжатом положении, за счет того, что растяжению препятствует предыдущая ячейка 2, относительно которой происходит разворот пакета ячеек 3...N. Одновременно происходит заход фиксирующего элемента 62 ячейки 3 в его ответную часть, расположенную на предыдущей ячейке. После разворота пакета ячеек 3...N на угол, равный 120 угловым градусам, под действием пружины кручения-сжатия 9 узла развертывания 52 происходит опускание пакета ячеек 3...N на уровень ячейки 2. Тем самым, пружина кручения-сжатия 9 переходит в расжатое положение за счет того, что пакет ячеек 3...N вышел за пределы плоскости ячейки 2, которая блокировала его продольное перемещение. При этом происходит перемещение фиксирующего элемента 62 в его ответной части в конечное положение с одновременным механическим стопорением ячейки 3 в рабочей плоскости КК. Одновременно с установкой ячейки 3 в плоскости КК происходит механическая расфиксация пружины кручения-сжатия 9 последующего узла развертывания. Такое развертывание осуществляется последовательно до последней ячейки N КК, после чего КК готова к работе.Work QC, for example, with hexagonal cells, with the deployment node in the first embodiment is as follows. The spacecraft is in the transport position (figure 2), in which the cells 1, 2, 3 ... N are stacked and arranged sequentially one above the other in the order of their deployment. In this case, the torsion-compression spring 9 of each of the deployment nodes 5 1 ... 5 N is in the initial compressed and twisted position. The torsion-compression spring 9 is twisted by an angle equal to or greater than the design angle, a rotation through which will allow the spring to take the working position. After the spacecraft is launched into the target orbit, as an independent element or as part of a spacecraft, it is deployed. At the same time, cell 1 of the QC is the base with respect to which QC is deployed. An electrical signal is sent from the on-board computer or the spacecraft controller to an electromechanical pusher with a spring-mechanical lock 4. After this, the torsion-compression spring 9, deployment unit 5 1 is installed between cells 1 and 2 by switching on the electromagnet included in the electromechanical a pusher with which the clamping rod is preloaded. In this case, the force developed by the electromagnet after switching on is greater than the force created by the elastic element of the spring-mechanical lock. The package of cells 2, 3 ... N due to the return of energy accumulated in the torsion-compression spring 9 of the deployment unit during laying the spacecraft in the transport position, is transferred to an angle greater than or equal to 120 angular degrees around the geometric axis of the deployment unit in a plane parallel to working (figa). In this case, for QC having a number of faces other than six, the deployment angle will be its own. Thus, the torsion-compression spring 9 of the deployment unit 51 goes into the deployed position, while remaining in the compressed position due to the fact that the previous cell 1 prevents stretching, relative to which the packet of cells 2 ... N is turned. At the same time, the fixing element 6 1 of the cell 2 enters into its counterpart located on the previous cell. After the package of cells 2 ... N is rotated by an angle equal to 120 angular degrees, under the action of the torsion-compression spring 9, deployment unit 5 1 , the package of cells 2 ... N is lowered to the level of cell 1 (Fig.5b). Thus, the torsion-compression spring 9 goes into the expanded position due to the fact that the package of cells 2 ... N went beyond the plane of the cell 1, which blocked its longitudinal movement. In this case, the locking element 6 1 moves in its counterpart to the final position with simultaneous mechanical locking of the cell 2 in the working plane of the spacecraft. Simultaneously with the installation of cell 2 in the CC plane, the torsion-compression spring 9 of the deployment unit 5 2 is mechanically unlocked, installed between cells 2 and 3 due to the departure of the fixing element, made in the form of a structural stop, from the package of cells 3 ... N. The package of cells 3 ... N due to the return of energy accumulated in the torsion-compression spring 9 of the deployment unit 5 g while laying the spacecraft in the transport position, is translated into an angle equal to 120 angular degrees around the geometric axis of the deployment unit in a plane parallel to the working . Thus, the torsion-compression spring 9 of the deployment unit 5 2 goes into the deployed position, while remaining in the compressed position, due to the fact that the previous cell 2 prevents stretching, relative to which the packet of cells 3 ... N is turned. At the same time, the fixing element 6 2 of the cell 3 enters into its counterpart located on the previous cell. After the package of cells 3 ... N is rotated by an angle equal to 120 angular degrees, under the action of the torsion-compression spring 9 of the deployment unit 52, the package of cells 3 ... N is lowered to the level of cell 2. Thus, the torsion-compression spring 9 goes over in the expanded position due to the fact that the package of cells 3 ... N went beyond the plane of the cell 2, which blocked its longitudinal movement. When this occurs, the locking element 6 2 in its counterpart to the final position with simultaneous mechanical locking of the cell 3 in the working plane of the spacecraft. Simultaneously with the installation of cell 3 in the QC plane, mechanical unlocking of the torsion-compression spring 9 of the subsequent deployment unit occurs. Such a deployment is carried out sequentially to the last cell N QC, after which the QC is ready for operation.

Работа КК, например, с шестигранными ячейками, с узлом развертывания во втором варианте осуществляется следующим образом. КК находится в транспортировочном положении (фиг.2), в котором ячейки 1, 2, 3...N уложены в пакет и располагаются последовательно одна над другой в порядке их развертывания. После выведения КК на целевую орбиту, как самостоятельного элемента или в составе космического аппарата, производится его развертывание. От бортового компьютера или контроллера космического аппарата подается электрический сигнал на электромеханический привод 4, который передает крутящий момент на пару конических зубчатых колес 10 и 12 узла развертывания 51. При этом конструктивный элемент В препятствуют продольному перемещению петель 7 и 8 друг относительно друга на углах, равных от 0 до 120 угловым градусам. Поэтому происходит перевод пакета ячеек 2...N на угол, равный 120 угловым градусам, вокруг геометрической оси узла развертывания 51 в плоскости, параллельной рабочей. Одновременно происходит заход фиксирующего элемента 61 ячейки 2 в его ответную часть, расположенную на предыдущей ячейке. В то же время конструктивный элемент В за счет взаимного вращения петель 7 и 8 ячеек 1 и 2 попадает в ответный ему паз. После этого петли 7 и 8 ячеек 1 и 2 могут свободно перемещаться вдоль оси развертывания. Кроме того, конструктивный выступ Б петли 7 ячейки 1 заходит в радиальный заход продольного паза ходового винта 14. При последующей работе электропривода 4 и пары конической зубчатой передачи 10 и 12 узла развертывания 51, а также связанной с коническим зубчатым колесом направляющей гайки 13 происходит опускание пакета из ячеек 2, 3...N на уровень ячейки 1 вдоль ходового винта 14 узла развертывания 51, При этом конструктивный элемент Б перемещается вдоль продольного паза ходового винта 14, а сам ходовой винт 14 не вращается. При этом происходит перемещение фиксирующего элемента 61 в его ответной части в конечное положение с одновременным механическим стопорением ячейки 2 в рабочей плоскости КК. После того как пакет ячеек 2, 3...N достигнет уровня ячейки 1, конструктивный элемент Б достигает уровня выточки А на ходовом винте 14, тем самым расфиксирует сам ходовой винт 14, а также установленное на нем коническое зубчатое колесо 15, которое передает вращающий момент на коническое зубчатое колесо 16 и соединитель цилиндрической формы 17, который, в свою очередь, передает вращающий момент на коническое зубчатое колесо 10 узла развертывания 52. При этом конструктивный элемент В узла развертывания 52 препятствуют продольному перемещению петель 7 и 8 друг относительно друга на углах, равных от 0 до 120 угловым градусам. Поэтому происходит перевод пакета ячеек 3...N на угол, равный 120 угловым градусам, вокруг геометрической оси узла развертывания 52 в плоскости, параллельной рабочей. Одновременно происходит заход фиксирующего элемента 62 ячейки 3 в его ответную часть, расположенную на предыдущей ячейке. В то же время конструктивный элемент В за счет взаимного вращения петель 7 и 8 ячеек 2 и 3 попадает в ответный ему паз. После этого петли 7 и 8 ячеек 2 и 3 могут свободно перемещаться вдоль оси развертывания. Кроме того, конструктивный выступ Б заходит в радиальный заход продольного паза ходового винта 14. При последующей работе электропривода 4 и пары конической зубчатой передачи 10 и 12 узла развертывания 52, а также связанной с коническим зубчатым колесом направляющей гайки 13 происходит опускание пакета из ячеек 3...N на уровень ячейки 2 вдоль ходового винта 14 узла развертывания 52. При этом конструктивный элемент Б перемещается вдоль продольного паза ходового винта 14, а сам ходовой винт 14 не вращается. При этом происходит перемещение фиксирующего элемента 62 в его ответной части в конечное положение с одновременным механическим стопорением ячейки 3 в рабочей плоскости КК. После того как пакет ячеек 3...N достигнет уровня ячейки 2, конструктивный элемент Б достигает уровня выточки А на ходовом винте 14, тем самым расфиксирует сам ходовой винт 14, а также установленное на нем коническое зубчатое колесо 15, которое передает вращающий момент на коническое зубчатое колесо 16 и соединитель цилиндрической формы 17, который, в свою очередь, передает вращающий момент на коническое зубчатое колесо 10 последующего узла развертывания. Такое развертывание осуществляется последовательно до последней ячейки N КК, после чего КК готов к работе.Work QC, for example, with hexagonal cells, with the deployment node in the second embodiment is as follows. The spacecraft is in the transport position (figure 2), in which the cells 1, 2, 3 ... N are stacked and arranged sequentially one above the other in the order of their deployment. After the spacecraft is launched into the target orbit, as an independent element or as part of a spacecraft, it is deployed. An electrical signal is supplied from the on-board computer or the spacecraft controller to an electromechanical drive 4, which transmits torque to a pair of bevel gears 10 and 12 of the deployment unit 5 1 . In this case, the structural element B prevents the longitudinal movement of the loops 7 and 8 relative to each other at angles equal to from 0 to 120 angular degrees. Therefore, the package of cells 2 ... N is translated by an angle equal to 120 angular degrees around the geometric axis of the deployment unit 5 1 in a plane parallel to the working one. At the same time, the fixing element 6 1 of the cell 2 enters into its counterpart located on the previous cell. At the same time, the structural element B due to the mutual rotation of the loops 7 and 8 of the cells 1 and 2 falls into the groove in return. After that, loops 7 and 8 of cells 1 and 2 can freely move along the deployment axis. In addition, the structural protrusion B of the loop 7 of the cell 1 enters the radial approach of the longitudinal groove of the spindle 14. During the subsequent operation of the electric drive 4 and the pair of bevel gear 10 and 12 of the deployment unit 5 1 , as well as the guide nut 13 connected to the bevel gear, the lowering a package of cells 2, 3 ... N to the level of cell 1 along the lead screw 14 of the deployment unit 5 1 , while the structural member B moves along the longitudinal groove of the lead screw 14, and the lead screw 14 does not rotate. In this case, the locking element 6 1 moves in its counterpart to the final position with simultaneous mechanical locking of the cell 2 in the working plane of the spacecraft. After the package of cells 2, 3 ... N reaches the level of cell 1, the structural element B reaches the level of the undercut A on the screw 14, thereby unlocking the screw 14 itself, as well as the bevel gear 15 mounted on it, which transmits the rotating torque to the bevel gear 16 and a cylindrical connector 17, which, in turn, transmits torque to the bevel gear 10 of the deployment unit 5 2 . At the same time, the structural element B of the deployment unit 5 2 prevents the longitudinal movement of the loops 7 and 8 relative to each other at angles equal to from 0 to 120 angular degrees. Therefore, the package of cells 3 ... N is translated by an angle equal to 120 angular degrees around the geometric axis of the deployment unit 5 2 in a plane parallel to the working one. At the same time, the fixing element 6 2 of the cell 3 enters into its counterpart located on the previous cell. At the same time, the structural element B due to the mutual rotation of the loops 7 and 8 of the cells 2 and 3 falls into the groove in return. After that, loops 7 and 8 of cells 2 and 3 can freely move along the deployment axis. In addition, the structural protrusion B goes into the radial approach of the longitudinal groove of the spindle 14. During the subsequent operation of the electric drive 4 and the pair of bevel gear 10 and 12 of the deployment unit 5 2 , as well as the guide nut 13 connected to the bevel gear, the packet from the cells 3 is lowered ... N at the cell level 2 along the spindle 14 of the deployment unit 5 2 . In this case, the structural element B moves along the longitudinal groove of the lead screw 14, and the lead screw 14 does not rotate. When this occurs, the locking element 6 2 in its counterpart to the final position with simultaneous mechanical locking of the cell 3 in the working plane of the spacecraft. After the package of cells 3 ... N reaches the level of cell 2, the structural element B reaches the level of the groove A on the spindle 14, thereby unlocking the spindle 14 itself, as well as the bevel gear 15 mounted on it, which transmits torque to a bevel gear 16 and a cylindrical connector 17, which in turn transmits torque to the bevel gear 10 of the subsequent deployment unit. Such a deployment is carried out sequentially until the last cell N QC, after which the QC is ready for operation.

Создание КК с системой развертывания в рабочей плоскости позволяет существенно снизить динамические нагружения элементов конструкции, возникающие при переводе КК в рабочее положение, снизить массовые характеристики КК за счет уменьшения номенклатуры применяемой элементной базы, а также существенно расширить области применения КК, в том числе для использования в качестве антенно-фидерных устройств, космических зеркал, крупногабаритных сегментированных телескопов, концентраторов космического излучения. Кроме того, данная система позволяет уменьшить зону «ометания» при развертывании КК, позволяет производить развертывание ячеек в любой последовательности с возможностью «обхода» внешних препятствий, например, антенных комплексов космических аппаратов или солнечных батарей, создавая тем самым необходимую конфигурацию рабочей поверхности, создать универсальный космический комплекс.Creating a spacecraft with a deployment system in the working plane can significantly reduce the dynamic loading of structural elements that occur when the spacecraft is in the working position, reduce the mass characteristics of the spacecraft by reducing the range of components used, and significantly expand the scope of spacecraft, including for use in as antenna-feeder devices, space mirrors, large segmented telescopes, space radiation concentrators. In addition, this system allows you to reduce the "throwing" zone when deploying spacecraft, allows you to deploy cells in any sequence with the ability to "bypass" external obstacles, for example, antenna complexes of spacecraft or solar panels, thereby creating the necessary configuration of the working surface, to create a universal space complex.

ЛитератураLiterature

1. М.В.Гряник, В.И.Ломан. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. -М.: Радио и связь, 1987, с.7-12.1. M.V. Gryanik, V.I. Loman. Umbrella type deployable reflector antennas. -M .: Radio and communications, 1987, p. 7-12.

2. Патент РФ №2266592, МПК7 Н01Q 15/16, 2004.2. RF patent No. 2266592, IPC 7 H01Q 15/16, 2004.

3. Патент РФ №2237268, МПК7 G02В 5/08, 2003 - прототип.3. RF patent No. 2237268, IPC 7 G02B 5/08, 2003 - prototype.

Claims (3)

1. Трансформируемая в плоскость крупногабаритная конструкция, содержащая рабочую поверхность из одинаковой формы и примыкающих друг к другу по граням равносторонних n-гранных ячеек (n=3, 4, 6), каждая из которых снабжена узлом развертывания и фиксатором, а первая ячейка - и устройством формирования начального импульса развертывания, отличающаяся тем, что узел развертывания и фиксатор размещены между гранями ячеек, одна из которых прилегает к грани последующей ячейки, при этом геометрическая ось узла развертывания перпендикулярна рабочей поверхности.1. A large-sized structure transformable into a plane, containing a working surface of the same shape and adjacent to each other along the faces of equilateral n-sided cells (n = 3, 4, 6), each of which is equipped with a deployment unit and a latch, and the first cell - and a device for generating an initial deployment pulse, characterized in that the deployment unit and the latch are located between the faces of the cells, one of which is adjacent to the face of the subsequent cell, while the geometric axis of the deployment unit is perpendicular to the working erhnosti. 2. Трансформируемая в плоскость крупногабаритная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что узел развертывания выполнен в виде пружины кручения-сжатия, установленной на направляющей втулке в петлях, закрепленных на соответствующих ячейках с помощью винтового соединения и размещенных вдоль одной оси развертывания, а продольная ось пружины кручения-сжатия совпадает и с геометрической осью развертывания, при этом пружина кручения-сжатия первой ячейки имеет связь с устройством формирования начального импульса развертывания.2. The large-sized structure transformable into a plane according to claim 1, characterized in that the deployment unit is made in the form of a torsion-compression spring mounted on the guide sleeve in loops fixed to the respective cells with a screw connection and placed along one axis of deployment, and the longitudinal the axis of the torsion-compression spring coincides with the geometric axis of the deployment, while the torsion-compression spring of the first cell is connected to the device for generating the initial deployment pulse. 3. Трансформируемая в плоскость крупногабаритная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что узел развертывания выполнен в виде двух пар кинематических элементов зубчатых передач, размещенных в петлях, закрепленных на соответствующих ячейках с помощью винтового соединения и размещенных вдоль одной оси развертывания, причем одна из пар кинематических элементов зубчатых передач механически соединена посредством соединителей цилиндрической формы с соответствующей парой кинематических элементов зубчатой передачи последующей ячейки, а пара кинематических элементов зубчатой передачи первой ячейки и с устройством формирования начального импульса развертывания, при этом пары кинематических элементов зубчатой передачи соединены с ходовым винтом, установленным в одной из петель соосно геометрической оси развертывания.3. The large-sized structure transformable into a plane according to claim 1, characterized in that the deployment unit is made in the form of two pairs of kinematic gear elements placed in loops fixed to respective cells with a screw connection and placed along one deployment axis, one of a pair of kinematic gear elements is mechanically connected by means of cylindrical connectors to a corresponding pair of kinematic gear elements of a subsequent cell, and pa a kinematic gear elements of the first cell and with the device forming the initial deployment of the pulse, the pairs of kinematic gear elements connected to the lead screw mounted in one of the loops coaxially deployment geometric axis.
RU2007135586/09A 2007-09-26 2007-09-26 Large-scale construction transformable into flat state RU2337438C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135586/09A RU2337438C1 (en) 2007-09-26 2007-09-26 Large-scale construction transformable into flat state

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135586/09A RU2337438C1 (en) 2007-09-26 2007-09-26 Large-scale construction transformable into flat state

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2337438C1 true RU2337438C1 (en) 2008-10-27

Family

ID=40042181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135586/09A RU2337438C1 (en) 2007-09-26 2007-09-26 Large-scale construction transformable into flat state

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2337438C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9676501B1 (en) Space solar array architecture for ultra-high power applications
CA3070389C (en) Interlocking, reconfigurable, reconstitutable, reformable cell-based system with nested ring structures
US9637248B2 (en) Component deployment system
US8511615B2 (en) Deployable structure forming an antenna equipped with a solar generator for a satellite
US8550407B2 (en) Large rigid deployable structures and method of deploying and locking such structures
US7211722B1 (en) Structures including synchronously deployable frame members and methods of deploying the same
CN104765122A (en) Telescopic truss type binary optical space camera and on-orbit work method thereof
JP2022553588A (en) A mechanically deployable structure in low earth orbit
US20170081046A1 (en) Deployable Root Stiffness Mechanism for Tubular Slit Booms and Method for Increasing the Bending and Torsional Stiffness of a Tubular Slit Boom
CN107768797B (en) Satellite-borne solid surface deployable antenna
AU2018303551A1 (en) Interlocking, reconfigurable, reconstitutable, reformable cell-based space system
EP2498334A1 (en) Deployable flat panel array
CN110828964B (en) Torsion spring driven single-layer regular hexagon conical deployable truss antenna structure
CN111193095A (en) Deployable mechanism of satellite-borne antenna
CN113772128B (en) Separated double-shaft space solar cell array
RU2337438C1 (en) Large-scale construction transformable into flat state
JP6448293B2 (en) Structural member deployment system
EP2743187B1 (en) Spacecraft with at least one deployable panel structure and deployable panel structure
Banik Realizing large structures in space
RU2346303C2 (en) Deployable specular reflector
JP6143644B2 (en) Deployable structure and spacecraft equipped with the same
BG113224A (en) System for deployment of solar panels and nanosatellites
Onoda et al. Two-dimensional deployable hexapod truss
US20230331401A1 (en) Interlocking, reconfigurable, reconstitutable, reformable cell-based system with nested ring structures
CN113675615B (en) Space navigation folded antenna reflector and satellite system provided with same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130927