RU2640498C2 - Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя - Google Patents
Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640498C2 RU2640498C2 RU2016111027A RU2016111027A RU2640498C2 RU 2640498 C2 RU2640498 C2 RU 2640498C2 RU 2016111027 A RU2016111027 A RU 2016111027A RU 2016111027 A RU2016111027 A RU 2016111027A RU 2640498 C2 RU2640498 C2 RU 2640498C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- pushers
- energy
- pusher
- relative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/645—Separators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для освобождения отделяемых в процессе эксплуатации и многоразовой отработки силовых крупногабаритных агрегатов, например головных обтекателей, отсеков и ступеней ракет-носителей, подвесных баков летательных аппаратов, космических аппаратов и других полезных нагрузок (ПН). В способе отделения полезной нагрузки применяют подбор пружинных толкателей с различной энергией, при этом пружинные толкатели с максимальной и минимальной энергией располагают диаметрально противоположно друг другу, определяют смещение энергии пружин толкателей и радиус смещения энергии пружин толкателей относительно геометрического центра масс. С целью исключения закручивания ПН относительно продольной оси продольные толкатели располагают попеременно с правой и левой навивкой. Техническим результатом изобретения является обеспечение отделения ПН с заданной линейной скоростью и исключение закручивания ПН относительно продольной оси. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для освобождения отделяемых в процессе эксплуатации и многоразовой отработки силовых крупногабаритных агрегатов, например головных обтекателей, отсеков и ступеней ракет-носителей, подвесных баков летательных аппаратов, космических аппаратов и других полезных нагрузок (ПН).
Наиболее близким к заявленному является способ, включающий в себя определение расчетным путем величин начальных усилий срабатывания каждого пружинного толкателя, устанавливаемого на систему отделения ПН. На начальной подготовке каждый пружинный толкатель устанавливается с учетом положения центра масс ПН. Перед закреплением ПН проводится настройка пружинного толкателя при помощи шпильки на расчетные усилия, необходимые для отделения ПН с заданной скоростью (патент RU 2293691 С2 от 20.02.2007 г.).
К недостаткам устройства-прототипа следует отнести то, что пружинные толкатели настраивают на расчетное усилие в зависимости от их положения по отношению к центру масс ПН без учета энергии пружины толкателя, что приведет к закручиванию ПН.
Для выбора усилия пружинных толкателей устройства-прототипа (к примеру, расположенные вдоль оси Y) используют формулы (см. фиг. 2 патента RU 2293691 С2)
где Р - номинальное усилие настройки пружинных толкателей, необходимое для обеспечения линейной скорости отхода ПН при отсутствии смещения центра масс;
Δу - величина фактического смешения центра масс ПН по оси Y;
R - радиус окружности установки пружинных толкателей вокруг оси X.
Для определения равенства соотношения первого пружинного толкателя относительно второго пружинного толкателя с учетом расположения расчетного центра масс ПН допустим
Р=100 кгс;
R=1000 мм;
Δу=100 мм
L1=R-Δy=1000-100=900 мм
L2=R+Δy=1000+100=1100 мм
P1⋅L1=P3⋅L2
120⋅900≠80⋅1100
Выводы
1. Данное равенство является неверным, но если из формул №1 и №2 исключить двойку, то получим
P1⋅L1=P3⋅L2
110⋅900=90⋅1100
При этом не учитывается запасенная энергия в каждом толкателе, что приведет к закручиванию ПН.
2. При применении одинаковых пружинных толкателей получаем, что увеличивая силу - увеличиваем ход пружины толкателя, уменьшая силу - уменьшаем ход пружины толкателя. Поэтому при срабатывании после завершения работы пружины толкателя с меньшим ходом вторая пружина продолжает толкать ПН, что приведет к ее закручиванию.
3. Если в пружинном толкателе сохранить ход одинаковым, то распределение сил на всем ходе пружинного толкателя уже не соответствует равенству статических моментов, т.к. сила меняется, а плечо действия остается неизменным.
4. Если предположить, для наглядности, что ход пружин с меньшим усилием обеспечивает в конце Р2=0, то получим
К достоинству устройства-прототипа следует отнести то, что пружинный толкатель регулируется на различное расчетное усилие.
Целью изобретения является применение способа отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя.
Цель изобретения достигается тем, что в способе отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя, включающем использование удерживающего устройства и средств разделения, выполненных в виде группы пружинных толкателей, с помощью удерживающего устройства обеспечивают удержание и одновременное срабатывание всех пружинных толкателей, согласно изобретению в зависимости от фактического центра масс полезной нагрузки (ПН) или геометрического центра масс применяют подбор пружинных толкателей с различной энергией, для этого:
в каждом пружинном толкателе определяют действительную энергию пружины согласно формуле
располагают пружинные толкатели с максимальной или минимальной энергией диаметрально противоположно друг другу и определяют смещение энергии пружин толкателей Az, Ау по осям z, у по формулам
определяют радиус смещения энергии пружин толкателей относительно геометрического центра масс по формуле
С целью исключения закручивания ПН относительно его продольной оси располагают пружинные толкатели попеременно с правой и левой навивкой.
Техническая сущность предложенного способа поясняется фигурами.
На фиг. 1 изображено смещение относительно геометрического центра масс ПН.
На фиг. 2 показана возможная расстановка пружин в изделии.
На фиг. 3 показан толкатель в рабочем положении.
На фиг. 4 изображено изменение усилия пружины.
В каждый момент процесса отделения учитывается зависимость усилия толкателя, необходимого для обеспечения линейной скорости (Р) отхода ПН и длины пружины (l). При этом сила в пружинном толкателе уменьшается пропорционально ходу: сначала усилие пружины при рабочей деформации (P2), далее усилие пружины при предварительной деформации (P1), затем остаточное усилие пружины (Рост). Поэтому необходимо учитывать запасенную энергию в каждом толкателе (фиг. 4).
Имея набор пружинных толкателей с различной энергией (из-за погрешности изготовления), соблюдается условие подбора, где суммарный вектор энергии пружинных толкателей располагается в геометрическом центре ПН.
При необходимости, зная фактический центр масс ПН, можно применить подбор расстановки пружинных толкателей с различной энергией, где суммарный вектор пружинных толкателей располагается в проекции фактического центра масс ПН.
Осуществление способа.
1. Относительно геометрического центра масс подбирается вектор энергии пружинного толкателя.
а) Определяется действительная энергия для каждого пружинного толкателя по формуле
где F - сила пружины, сжатой на высоту l, Н;
l - высота поджатой пружины, м;
l0 - высота свободной пружины, м.
б) Для исключения закручивания ПН располагаем пружинные толкатели с максимальной или минимальной энергией диаметрально противоположно друг другу.
в) Определяем смещение энергии пружин толкателей Az, Ау по осям z, у по формулам
Z, Y - геометрические параметры, определяющие расположение пружинных толкателей при применении их для отделения ПН, м.
г) Определяем радиус AR смещения энергии пружинных толкателей относительно геометрического центра масс по формуле
Смещение относительно геометрического центра масс ПН является минимальным.
2. С целью исключения закручивания ПН относительно его продольной оси располагаем пружинные толкатели попеременно с правой и левой навивкой.
Пружинные толкатели 3 устанавливают симметрично относительно геометрического центра, по окружности радиуса R и удерживаются удерживающим устройством 7, выполненным в виде механического замка. Нижняя часть пружины 9 закрепляется на кронштейн 4, который закреплен на устройстве отделения 1 параллельно плоскости разделения. Пружина толкателя 3 упирается в тарель 6, которая удерживается болтом 8 на кронштейне 5. Кронштейн 5 закреплен на ПН 2 параллельно плоскости разделения. Компоновка установки пружинного толкателя 3 может изменяться в зависимости от требований к процессу отделения.
После срабатывания удерживающего устройства 7 одновременно освобождаются и включаются в работу все пружинные толкатели 3, отделяя ПН 2 от устройства отделения 1 с заданной линейной скоростью исключая закручивание относительно продольной оси ПН 2.
Таким образом, учитывая энергию каждого пружинного толкателя достигается отделение с заданной линейной скоростью ПН и исключение закручивания ПН относительно продольной оси.
Подбор пружинных толкателей позволяет использовать серийное изготовление пружинных толкателей со значительной погрешностью в энергетике при изготовлении, тем самым фактически исключая выбраковку пружин толкателя.
Claims (13)
1. Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя, включающий использование удерживающего устройства и средств разделения, выполненных в виде группы пружинных толкателей, в котором с помощью удерживающего устройства обеспечивают удержание и одновременное срабатывание всех пружинных толкателей, отличающийся тем, что в зависимости от фактического центр масс полезной нагрузки (ПН) или геометрического центра масс применяют подбор пружинных толкателей с различной энергией, для этого:
в каждом пружинном толкателе определяют действительную энергию пружины согласно формуле
где F - сила пружины, сжатой на высоту l, Н;
l - высота поджатой пружины, м;
l0 - высота свободной пружины, м;
располагают пружинные толкатели с максимальной или минимальной энергией диаметрально противоположно друг другу и определяют смещение энергии пружин толкателей Az, Ay по осям z, y по формулам
где Z, Y - геометрические параметры, определяющие расположение пружинных толкателей при применении их для отделения ПН, м,
определяют радиус смещения энергии пружин толкателей относительно геометрического центра масс по формуле
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью исключения закручивания ПН относительно его продольной оси располагают пружинные толкатели попеременно с правой и левой навивкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111027A RU2640498C2 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111027A RU2640498C2 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016111027A RU2016111027A (ru) | 2017-09-28 |
RU2640498C2 true RU2640498C2 (ru) | 2018-01-09 |
Family
ID=60047592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111027A RU2640498C2 (ru) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640498C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786090C1 (ru) * | 2022-09-22 | 2022-12-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Толкатель системы отделения малых космических аппаратов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4506852A (en) * | 1980-03-18 | 1985-03-26 | Hughes Aircraft Company | Payload deployment from launch vehicle using canted springs for imparting angular and linear velocities |
US4776539A (en) * | 1985-10-10 | 1988-10-11 | Orbital Research Partners, L.P. | Cradle apparatus for supporting payloads in a space vehicle |
RU2293691C2 (ru) * | 2004-05-05 | 2007-02-20 | Фгуп Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") | Способ формирования системы отделения полезной нагрузки |
RU2342291C1 (ru) * | 2007-06-22 | 2008-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-призводственный центр имени М.В. Хруничева" | Устройство разделения |
US20150329224A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-19 | Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. | Payload ejection system |
-
2016
- 2016-03-24 RU RU2016111027A patent/RU2640498C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4506852A (en) * | 1980-03-18 | 1985-03-26 | Hughes Aircraft Company | Payload deployment from launch vehicle using canted springs for imparting angular and linear velocities |
US4776539A (en) * | 1985-10-10 | 1988-10-11 | Orbital Research Partners, L.P. | Cradle apparatus for supporting payloads in a space vehicle |
RU2293691C2 (ru) * | 2004-05-05 | 2007-02-20 | Фгуп Производственное Объединение "Полет" (Фгуп По "Полет") | Способ формирования системы отделения полезной нагрузки |
RU2342291C1 (ru) * | 2007-06-22 | 2008-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-призводственный центр имени М.В. Хруничева" | Устройство разделения |
US20150329224A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-19 | Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. | Payload ejection system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786090C1 (ru) * | 2022-09-22 | 2022-12-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Толкатель системы отделения малых космических аппаратов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016111027A (ru) | 2017-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104443431B (zh) | 三角形卫星构型 | |
CN103604593A (zh) | 平面式弹射起飞舰载机前起落架静力试验加载装置 | |
RU2640498C2 (ru) | Способ отделения полезной нагрузки с учетом энергии пружинного толкателя | |
CN104002988A (zh) | 一种飞机拦阻静力试验实施的方法 | |
EP2985472A3 (en) | Stow lock pawl for a rat actuator | |
CN104527997A (zh) | 一种用于连接和解锁卫星的同步装置 | |
RU2436711C1 (ru) | Способ аварийного спасения члена экипажа самолета и система для его реализации | |
US3784132A (en) | Ejector release units | |
CN105109710A (zh) | 一种用于连接和解锁卫星的同步分离装置 | |
US3877343A (en) | Stores carriers | |
CN108860657B (zh) | 飞行器拦阻试验装置及飞行器拦阻载荷传递模拟设备 | |
US5052639A (en) | Device for maintaining a load attached to an aircraft including a load contacting means and a separate load prestressing means | |
CN104691775B (zh) | 外置式再生制动系统 | |
EP2428445A3 (de) | Verfahren zum Absetzen eines unbemannten Flugkörpers aus einem Luftfahrzeug | |
US2896509A (en) | Bomb-racks | |
KR20220084029A (ko) | 위성용 분리 시스템 | |
RU2768801C1 (ru) | Устройство системы обеспечения посадки отработавшей ступени с многоразовым жидкостным ракетным двигателем и ступень ракеты | |
CN110775277A (zh) | 一种具有同步性的无人机机载微小型导弹投放分离装置 | |
Al-banaa et al. | Stress analysis on main landing gear for small aircraft. | |
US20220009633A1 (en) | System and method for carrying an aeronautical or launch vehicle to altitude for release to flight | |
US2486418A (en) | Automatically self-releasing | |
CN113184226B (zh) | 一种包带式空间锁紧释放装置 | |
US1388361A (en) | Airplane-launching apparatus | |
RU2473003C1 (ru) | Бортовое разъемное соединение | |
US2451481A (en) | Bracing device for bombs on aircraft |