RU2518137C2 - Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements - Google Patents

Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements Download PDF

Info

Publication number
RU2518137C2
RU2518137C2 RU2012142537/11A RU2012142537A RU2518137C2 RU 2518137 C2 RU2518137 C2 RU 2518137C2 RU 2012142537/11 A RU2012142537/11 A RU 2012142537/11A RU 2012142537 A RU2012142537 A RU 2012142537A RU 2518137 C2 RU2518137 C2 RU 2518137C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
spring
case
cylinder
sides
Prior art date
Application number
RU2012142537/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012142537A (en
Inventor
Николай Александрович Богданов
Виктор Васильевич Билько
Александр Анатольевич Грошев
Юрий Николаевич Майоров
Владимир Иванович Сороколетов
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс")
Priority to RU2012142537/11A priority Critical patent/RU2518137C2/en
Publication of RU2012142537A publication Critical patent/RU2012142537A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518137C2 publication Critical patent/RU2518137C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: invention relates to space engineering. Proposed device comprises case with the main and auxiliary actuators composed of reciprocating cylinders and spring-loaded pawl with its pin. Discs of isolation material are fitted on said reciprocating cylinders and have cut-outs for winding of wire made of material with shape memory for voltage to be fed to wire ends locked at extreme discs of every cylinder. Note here that one of extreme discs is fixed relative to reciprocating cylinder while another one is fixed relative to the case. Return spring is fitted inside every reciprocating cylinder, its one end being secured to the case and opposite end interacting with reciprocating cylinder. Coaxial bores to accommodate balls are made in the case and yokes covering the case on both sides. Cut-outs are made in said cylinders and shifted relative to coaxial bores. Note here that rocker slides on spring-loaded pawl interacting by its ends with ledges made at said yokes. Spring is arranged between the case and yokes, on both sides.
EFFECT: ruled out impact pulse at operation of pyro-means.
10 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для закрепления и расфиксации подвижных элементов конструкции (ПЭК), в которых не допускается воздействие ударных импульсов.The invention relates to space technology and can be used for fixing and fixing movable structural elements (PEC), in which the impact of shock pulses is not allowed.

Применяемые ранее и в настоящее время устройства для закрепления (ПЭК) на участке выведения космического аппарата и расфиксации на орбитальном участке разработаны на основе пиротехнических средств. В зависимости от назначения это могут быть пироболты, пирозамки, пирорезаки, пирочеки и т.д., в которых исполнительным элементом являются пиропатрон, а для увеличения-надежности ставили по два пиропатрона. При правильной эксплуатации они показали высокую надежность и в дальнейших разработках (КА) они будут являться основным средством для закрепления и расфиксации (ПЭК), разделения ступеней ракет и отделения спутников. Но все они обладают существенным недостатком - большим импульсом при срабатывании пиросредсв. Причем возмущения на конструкцию возникают не в момент взрыва пирозаряда, а вследствие перемещения и мгновенной остановки поршня или откидных прижимающих элементов, обязательных деталей всех пиротехнических средств.Previously and currently used devices for fastening (PEC) in the spacecraft launch and fixation section in the orbital section are developed on the basis of pyrotechnic means. Depending on the application it may be explosive bolts, pirozamki, pirorezaki, pirocheki etc., in which the actuating element are squib and to increase - reliability put two cutter. With proper operation, they showed high reliability and in future developments (SC) they will be the main means for fastening and unlocking (PEC), separation of rocket stages and separation of satellites. But all of them have a significant drawback - a large impulse when triggered by pyro media. Moreover, disturbances to the structure arise not at the moment of pyrolysis explosion, but as a result of displacement and instantaneous stop of the piston or folding clamping elements, obligatory parts of all pyrotechnic means.

В процессе разработок КА постоянно искались способы уменьшения возмущений при помощи прокладок, установкой амортизаторов или ставили пироустройства в максимальном удалении от чувствительной аппаратуры. Но исключить ударный импульс не удалось. Кроме того к разрабатываемым современным космическим аппаратам (КА) предъявляются дополнительные требования при транспортировании КА, в которых не допускается наличие пиротехнических средств.In the process of spacecraft development, ways to reduce disturbances by means of gaskets, installing shock absorbers, or putting pyrodevices at the maximum distance from sensitive equipment were constantly searched for. But it was not possible to exclude the shock pulse. In addition, the modern spacecraft (SC) being developed are subject to additional requirements for the transport of spacecraft in which the presence of pyrotechnic equipment is not allowed.

Известно устройство для соединения разделяемых в полете элементов летательного аппарата (патент RU №2096275), содержащее корпус, жестко связанный с носителем, в котором размещены болт, рычаг, поршень с уплотнителем, пиропатрон, причем на стяжной болт навернута гайка, а втулка, установленная на отделяемом элементе, взаимодействует со стяжным болтом, при этом поршень связан с рычагом.A device is known for connecting flight components shared in flight (patent RU No. 2096275), comprising a housing rigidly connected to a carrier in which a bolt, a lever, a piston with a seal, a squib are placed, and a nut is screwed onto the coupling bolt, and the sleeve mounted on detachable element, interacts with a coupling bolt, while the piston is connected with a lever.

Известно также устройство расфиксации подвижного элемента КА (патент RU №2207307 - прототип), которое содержит корпус основного и дублирующего пироэлементов, расположенных в корпусе устройства, подпружиненную собачку, имеющую собственную ось, установленную в корпусе и поджимающий подвижный элемент КА, при этом устройство снабжено боковыми осями и рычагом, который взаимодействует с подпружиненным толкателем, установленным в корпусе устройства.There is also known a device for unlocking a moving element of a spacecraft (patent RU No. 2207307 - prototype), which contains a housing of the main and backup pyroelements located in the device case, a spring-loaded dog having its own axis installed in the body and pressing the moving element of the spacecraft, while the device is equipped with side axes and a lever that interacts with a spring-loaded pusher installed in the device.

Недостатками известного устройства, а также вышеописанного являются значительные ударные импульсы при срабатывании пирозарядов, а также являются источником пожара или взрыва при транспортировании.The disadvantages of the known device, as well as the aforementioned, are significant shock pulses when the pyro charges are triggered, and also are a source of fire or explosion during transportation.

Задачами заявленного технического решения является исключение ударного импульса при срабатывании пиросредств и пожароопасности при транспортировании за счет исключения пиросредств.The objectives of the claimed technical solution is the exclusion of a shock pulse when triggered fire and fire hazards during transportation due to the exclusion of fire.

Поставленная задача достигается тем, что в безымпульсном устройстве расфиксации подвижных элементов конструкции космического аппарата (БУР ПЭ КА), состоящем из корпуса, основного и дублирующего исполнительных элементов, расположенных в корпусе, подпружиненной собачки, имеющей собственную ось, которая установлена в корпусе замка, при этом исполнительные элементы выполнены в виде подвижных цилиндров с возможностью возвратно-поступательного вращения, на которые насажены диски из изолирующего материала, в которых с двух сторон выполнены прорези под намотку проволок из материала с эффектом памяти формы, на которые периодически подается напряжение и концы которых зафиксированы на крайних дисках каждого цилиндра, при этом один из крайних дисков закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра, а другой неподвижно относительно корпуса, причем внутри каждого цилиндра установлена возвратная пружина, одним концом закрепленная на корпусе, а другим взаимодействует с подвижным цилиндром, при этом в корпусе и в хомутах, охватывающих корпус с двух сторон, выполнены соосные отверстия под шарики, а в цилиндрах выполнены вырезы со смещением относительно соосных отверстий, при этом качалка шарнирно закреплена на подпружиненной собачке, которая своими концами взаимодействует с выступами, выполненными на хомутах, причем между корпусом и хомутами с двух сторон установлена пружина.The problem is achieved in that in a pulseless device for decoding the moving structural elements of the spacecraft (BUR PE KA), consisting of a housing, main and backup actuating elements located in the housing, a spring-loaded dog having its own axis, which is installed in the lock housing, while actuating elements are made in the form of movable cylinders with the possibility of reciprocating rotation, on which are mounted discs of insulating material, in which are made on both sides cuts for winding wires of material with a shape memory effect, to which voltage is periodically applied and the ends of which are fixed on the extreme disks of each cylinder, while one of the extreme disks is fixed motionless relative to the movable cylinder and the other motionless relative to the body, with a returnable cylinder installed inside each cylinder a spring fixed at one end to the housing, and at the other interacts with the movable cylinder, while in the housing and in the clamps covering the housing from two sides, coaxial holes for the balls, and in the cylinders cuts are made with an offset relative to the coaxial holes, while the rocker is pivotally mounted on a spring-loaded dog, which at its ends interacts with protrusions made on the clamps, and a spring is installed between the body and the clamps on both sides.

На фиг.1 изображен главный вид БУР ПЭ КА и положение деталей в исходном положении до срабатывания.Figure 1 shows the main view of the BUR PE KA and the position of the parts in the initial position before operation.

На фиг.2 изображен БУР ПЭ КА сверху и показано положение качалки до его срабатывания.Figure 2 shows the BUR PE KA from above and shows the position of the rocking chair before it is triggered.

На фиг.3 изображен БУР ПЭ КА слева и видны электросоединители.Figure 3 shows the BUR PE KA on the left and visible electrical connectors.

На фиг.4 показан общий вид БУР ПЭ КА с разрезом деталей.Figure 4 shows a General view of BUR PE KA with a cut of parts.

На фиг.5, 6, 7 показан процесс поворота цилиндров с дисками, перемещение (вдавливание) шариков в каналы и повернутое положение хомутов.Figure 5, 6, 7 shows the process of turning cylinders with disks, moving (indenting) the balls into the channels and the rotated position of the clamps.

На фиг.8 показан один из подвижных дисков и размещение электросоединителей.On Fig shows one of the movable disks and the placement of electrical connectors.

На фиг.9 показано устройство после срабатывания с откинутой собачкой.Figure 9 shows the device after triggering with the dog turned down.

На фиг.10 показан способ закрепления концов проволоки из ЭПФ.Figure 10 shows a method of securing the ends of the wire from the EPF.

Безымпульсное устройство расфиксации подвижныхэлементов космического аппарата (БУР ПЭ КА) состоит из корпуса 1 с основным и дублирующим исполнительными элементами, в виде подвижных цилиндров 2, на которых насажены диски 3 из изолирующего материала. На корпусе 1 закреплена подпружиненная собачка 4, ось 5 которой закреплена в корпусе 1. В дисках 3 с двух сторон выполнены прорези 6 под намотку проволок 7 из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ), на которые периодически подается напряжение, при этом концы проволок 7 закреплены на крайних дисках каждого подвижного цилиндра 2, причем один из крайних дисков 3 закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра 2, а другой неподвижно относительно корпуса 1. Внутри каждого подвижного цилиндра 2 установлены возвратные пружины 8, концы которых связаны с корпусом 1 и подвижным цилиндром 2. В хомутах 9, охватывающих корпус 1, а также в самом корпусе 1 выполнены соосные отверстия 10 под шарики 11, удерживаемые от выпадания пробками 12. В подвижных цилиндрах 2 выполнены вырезы 13 со смещением относительно соосных отверстий 10. На подпружиненной собачке 4 шарнирно закреплена качалка14, концы которой упираются в выступы 15 хомутов 9. Между корпусом 1 и хомутами 9 установлена пружина 16. Концы проволок 7 зафиксированы на крайних дисках подвижных цилиндров 2 и подключены к электросоединителям 17.The pulseless device for decoding mobile elements of a spacecraft (BUR PE KA) consists of a housing 1 with a main and backup actuating elements, in the form of movable cylinders 2, on which disks 3 made of insulating material are mounted. A spring-loaded dog 4 is fixed on the housing 1, the axis 5 of which is fixed in the housing 1. In the disks 3, slots 6 are made on both sides for winding the wires 7 from a material with a shape memory effect (EPF), to which voltage is periodically applied, while the ends of the wires 7 mounted on the extreme disks of each movable cylinder 2, and one of the extreme disks 3 is fixed motionless relative to the movable cylinder 2, and the other motionless relative to the housing 1. Inside each movable cylinder 2 are installed return springs 8, the ends of which are connected Ans with a housing 1 and a movable cylinder 2. In the clamps 9, covering the housing 1, as well as in the housing 1 itself, there are coaxial holes 10 for balls 11, which are kept from falling out by plugs 12. In the movable cylinders 2, cutouts 13 are made with an offset relative to the coaxial holes 10 A rocker 14 is pivotally mounted on the spring-loaded dog 4, the ends of which abut against the protrusions 15 of the clamps 9. A spring 16 is installed between the housing 1 and the clamps 9. The ends of the wires 7 are fixed on the extreme disks of the movable cylinders 2 and connected to the electrical connectors 17.

Для расфиксации и раскрытия, например, БС по команде от системы управления КА подается питание на все проволоки 7 из металла ЭПФ, которые начинают греться и сжиматься, поворачивая подвижный цилиндр 2, преодолевая сопротивление возвратных пружин 8, сопротивление трения между шариками 11 и подвижным цилиндром 2, (фиг 5, 6 и 7). В процессе вращения подвижного цилиндра 2 все шарики 11 постоянно подавливаются хомутом 9 усилиями пружины 16 (фиг.4) до совмещения с вырезами 13 (гнездами) в подвижном цилиндре 2, причем перемещение шариков 11 происходит медленно в связи с тем, что нагревается проволока 7 из ЭПФ за время большее 5 с, и, следовательно, исключается мгновенное откидывание подпружиненной собачки 4 и ее удар в конце вращения. Если происходит отказ при повороте одного из подвижных цилиндров 2, его заклинивание или непрохождение команды для нагревания проволоки 7, то в этом случае может сработать второй подвижный цилиндр, т.к. шарнирная качалка 14 обеспечивает свободное откидывание подпружиненной собачки 4.To unlock and open, for example, a BS, on command from the spacecraft control system, power is supplied to all wires 7 of the EPF metal, which begin to heat up and contract, turning the movable cylinder 2, overcoming the resistance of the return springs 8, the friction resistance between the balls 11 and the movable cylinder 2 , (FIGS. 5, 6 and 7). In the process of rotation of the movable cylinder 2, all the balls 11 are constantly squeezed by the clamp 9 by the forces of the spring 16 (Fig. 4) until they are aligned with the cutouts 13 (sockets) in the movable cylinder 2, and the movement of the balls 11 is slow due to the heating of the wire 7 of EPF for a time greater than 5 s, and, therefore, eliminates the instantaneous folding of the spring-loaded dog 4 and its impact at the end of rotation. If a failure occurs during the rotation of one of the movable cylinders 2, its jamming or failure of the command to heat the wire 7, then in this case the second movable cylinder may work, because the swivel rocker 14 provides free folding of the spring-loaded dog 4.

Таким образом, при укорачивании нагреваемой проволоки каждый диск поворачивается на определенный угол Δα, и конечный подвижный диск повернется на угол α=ΣΔα. Величина конечного угла может быть задана и зависит от длины проволоки.Thus, when shortening the heated wire, each disk rotates by a certain angle Δα, and the final movable disk rotates by the angle α = ΣΔα. The value of the final angle can be set and depends on the length of the wire.

В данной конструкции заложены две проволоки, для того чтобы исключить потери на трение при вращении дисков, т.е. усилие сдавливания диска от натяжения проволоки и противодействия возвратной пружины находятся на противоположных сторонах диска и воспринимаются самим диском.In this design, two wires are laid in order to eliminate friction losses during rotation of the disks, i.e. the force of squeezing the disk from the tension of the wire and the counteraction of the return spring are located on opposite sides of the disk and are perceived by the disk itself.

Предложенная конструкция безымпульсного устройства расфиксации подвижных элементов космического аппарата позволит исключить ударный импульс, влияющий на работу чувствительной аппаратуры КА и пожароопасность при транспортировании изделия, за счет исключения из конструкции пиросредств, а также позволит проводить проверочные испытания при комплексных предстартовых испытаниях КА.The proposed design of a pulseless device for decoding the moving elements of the spacecraft will eliminate the shock pulse that affects the operation of sensitive spacecraft equipment and fire hazard during transportation of the product due to the exclusion of pyromedicines from the design, and will also allow for verification tests during complex pre-launch tests of the spacecraft.

Claims (1)

Безымпульсное устройство расфиксации подвижных элементов конструкции космического аппарата (КА), состоящее из корпуса, основного и дублирующего исполнительных элементов, расположенных в корпусе, подпружиненной собачки, имеющей собственную ось, которая установлена в корпусе, отличающееся тем, что исполнительные элементы выполнены в виде подвижных цилиндров с возможностью возвратно-поступательного вращения, на которых насажены диски из изолирующего материала, в которых с двух сторон выполнены прорези под намотку проволок из материала с эффектом памяти формы, на которые периодически подается напряжение и концы которых зафиксированы на крайних дисках каждого цилиндра, при этом один из крайних дисков закреплен неподвижно относительно подвижного цилиндра, а другой неподвижно относительно корпуса, причем внутри каждого подвижного цилиндра установлена возвратная пружина, одним концом закрепленная на корпусе, а другим взаимодействует с подвижным цилиндром, при этом в корпусе и в хомутах, охватывающих корпус с двух сторон, выполнены соосные отверстия под шарики, а в цилиндрах выполнены вырезы со смещением относительно соосных отверстий, при этом качалка шарнирно закреплена на подпружиненной собачке, которая своими концами взаимодействует с выступами, выполненными на хомутах, причем между корпусом и хомутами с двух сторон установлена пружина. A pulseless device for the fixation of moving structural elements of a spacecraft (SC), consisting of a housing, main and backup actuating elements located in the housing, a spring-loaded dog having its own axis, which is installed in the housing, characterized in that the actuating elements are made in the form of movable cylinders with the possibility of reciprocating rotation, on which disks of insulating material are mounted, in which slots for winding material wires are made on both sides with a shape memory effect, to which voltage is periodically applied and the ends of which are fixed on the extreme disks of each cylinder, while one of the extreme disks is fixed motionless relative to the movable cylinder, and the other motionless relative to the housing, with a return spring installed inside each movable cylinder, fixed at one end on the housing, and the other interacts with the movable cylinder, while in the housing and in the clamps covering the housing on both sides, coaxial holes are made for the balls, and in rah cutouts offset with respect to the coaxial bores, wherein the rocker is hinged to a spring-loaded pawl which engages at its ends with projections formed on the collars, and between the housing and the clamps on both sides of a spring.
RU2012142537/11A 2012-10-04 2012-10-04 Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements RU2518137C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142537/11A RU2518137C2 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142537/11A RU2518137C2 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012142537A RU2012142537A (en) 2014-04-10
RU2518137C2 true RU2518137C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=50435990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012142537/11A RU2518137C2 (en) 2012-10-04 2012-10-04 Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518137C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178825U1 (en) * 2017-11-30 2018-04-19 Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Pirozamok docking and undocking compartments of the aircraft

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248233A (en) * 1992-09-25 1993-09-28 Webster Richard G No-shock separation mechanism
US6352397B1 (en) * 2000-05-31 2002-03-05 Hi-Shear Technology Corporation Reduced shock separation fastener
RU2207307C2 (en) * 2001-07-11 2003-06-27 Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" Device for unlocking movable member of spacecraft

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248233A (en) * 1992-09-25 1993-09-28 Webster Richard G No-shock separation mechanism
US6352397B1 (en) * 2000-05-31 2002-03-05 Hi-Shear Technology Corporation Reduced shock separation fastener
RU2207307C2 (en) * 2001-07-11 2003-06-27 Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" Device for unlocking movable member of spacecraft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178825U1 (en) * 2017-11-30 2018-04-19 Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Pirozamok docking and undocking compartments of the aircraft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012142537A (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11608200B2 (en) Device for the hold-down and controlled release of space satellites installed on launchers and loads installed on space satellites
KR102002306B1 (en) Cubesat Space Deployer
US20120110823A1 (en) Smooth linear separation device between a first part and a second part
EP3676181B1 (en) Separation device for spacecraft and a method for separation
WO2011126970A2 (en) Compression spring wing deployment initiator
EP3728045B1 (en) A separation device
Lucy et al. Report on alternative devices to pyrotechnics on spacecraft
JP2016529153A (en) Method and apparatus for joining and separating two elements having a joining plate
RU2518137C2 (en) Pulse-free device for unlocking of spacecraft moving elements
RU2539710C1 (en) Device to fix and separate parts of structure
CN104527997A (en) Synchronizing device used for being connected with and unlocking satellite
CN105109710A (en) Synchronous separation device for being connected with or separating from satellite
CN108910092B (en) Split type space flexible arm pressing and releasing mechanism
RU2401414C1 (en) Device for rocket separation
Honghao et al. Research progress of space non-pyrotechnic low-shock connection and separation technology (SNLT): A review
RU2399869C1 (en) Aviation reaction-inertial fuse
JP2016528466A (en) Method and apparatus for combining and separating two elements having combined coupling and separation means
RU2541619C2 (en) Safety mechanism of repeated cocking
EP2259948A1 (en) Dual redundant electro explosive devise latch mechanism
US20220242595A1 (en) Multiple hold-down and release device for spacecraft, and methods for releasing a spacecraft from a dispenser of a launcher and for installing a multiple hold-down and release device for spacecraft
RU2500591C1 (en) Aircraft compartment separation system
US20240117795A1 (en) Integrated planar sma device and method
RU2707901C1 (en) Initiating device
RU121490U1 (en) AIRCRAFT COMPARTMENT DIVISION SYSTEM
RU2716605C2 (en) Trigger device

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150529

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201005