RU2721448C1

RU2721448C1 - Rotary device with a block and tackle system for weighlessing open structures of a spacecraft

Info

Publication number: RU2721448C1
Application number: RU2019129099A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Михалкин; Вячеслав Александрович Куклин; Иван Валентинович Романенко; Николай Васильевич Бугаёв
Original assignee: Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва»
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2020-05-19

Abstract

FIELD: test equipment.SUBSTANCE: invention relates to test equipment, and more specifically to ground-based experimental development for weighlessing of disclosed structures of spacecraft. Rotary device with a block and tackle system for weighlessing of opened structures of a spacecraft comprises a straight-line guide with a carriage, on which rollers and pulleys are installed with flexible element and movable unit, connecting element to center of mass of link of tested mechanism and counterweight. Device is equipped with a shaft, fasteners to a stationary power structure, a beam with a bracket for sealing of a flexible element, a profile structure and two length-adjustable tie-rods. Stretch bars are connected with rectilinear guide bracket with roller fixed on it. Flexible element passes through the roller.EFFECT: enabling expansion of functional capabilities.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, используемой при наземной экспериментальной отработке для компенсации веса (обезвешивания, имитации невесомости) раскрываемых конструкций космического аппарата, например, рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе проверки функционирования из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.The invention relates to a testing technique used in ground testing to compensate for the weight (weightlessness, simulate weightlessness) of the disclosed structures of the spacecraft, for example, reflectors or rods of antennas, which rotate relative to one or more axes during operation from the transport to the working position, intersecting at one point.

Известен испытательный стенд для раскрытия батареи солнечной (патент RU №2468969 C2, B64G7/00). Система состоит из фермы (опоры), установленной на основании стенда, технологической рамы (имитирующей борт изделия) с балансировочным грузом и со штатными посадочными местами, панели батареи солнечной, установленной соосно с технологической рамой и балансировочным грузом. На ферме неподвижно закреплена балка, на которой установлены шарнирные рычаги со схемой раскрытия и количеством шарнирных рычагов аналогично панели батареи солнечной. Причем к каждому шарнирному рычагу подвешена соответствующая створка батареи солнечной при помощи троса с демпфером, оттарированным под вес соответствующей створки батареи солнечной.A known test bench for the disclosure of the solar battery (patent RU No. 2468969 C2, B64G7 / 00). The system consists of a truss (support) installed on the base of the stand, a technological frame (simulating the product board) with a balancing weight and with standard seats, a solar panel installed coaxially with the technological frame and balancing weight. A beam is fixed on the farm, on which articulated levers are installed with an opening circuit and the number of articulated levers similar to a solar panel. Moreover, a corresponding solar battery flap is suspended from each articulated lever using a cable with a damper calibrated for the weight of the corresponding solar battery flap.

Недостатком указанного аналога является необходимость сборки силовых конструкций системы имитации невесомости (фермы) в зоне движения обезвешиваемого объекта, что является достаточно трудоемким и дорогим процессом, а также накладывает определенные требования к помещению, в котором проводятся испытания.The disadvantage of this analogue is the need to assemble the power structures of the simulated weightlessness system (truss) in the area of movement of the weightless object, which is a rather laborious and expensive process, and also imposes certain requirements on the room in which the tests are carried out.

В качестве прототипа выбран стенд для моделирования невесомости двухзвенных механизмов (авторское свидетельство СССР №1467418 A1). Стенд содержит основание с двумя параллельными прямолинейными направляющими, четыре каретки с роликами, шкивы, установленные по два на каждой каретке, два основных гибких элемента, охватывающих шкивы кареток с образованием петли, подвижные блоки и соединительные элементы для присоединения к центру масс звеньев испытываемого механизма.As a prototype, a stand was chosen for simulating the weightlessness of two-link mechanisms (USSR copyright certificate No. 1467418 A1). The bench contains a base with two parallel rectilinear guides, four carriages with rollers, pulleys mounted two on each carriage, two main flexible elements covering the pulleys of the carriages with a loop, movable blocks and connecting elements for connecting to the center of mass of the links of the tested mechanism.

Недостатком выбранного в качестве прототипа стенда для моделирования невесомости двухзвенных механизмов является необходимость сборки силовых конструкций системы имитации невесомости в зоне движения обезвешиваемого объекта, что является достаточно трудоемким и дорогим процессом, а также накладывает определенные требования к помещению, в котором проводятся испытания, и ограничивает мобильность при необходимости проведения испытаний в другом помещении. Также недостатком является то, что данный стенд может использоваться для обезвешивания механизмов, совершающих движение только в одной вертикальной плоскости (вращательное движение относительно одной оси или линейное движение по двум осям в вертикальной плоскости), что ограничивает его применимость.The disadvantage of a stand selected for prototype zero-gravity simulating zero-gravity mechanisms is the need to assemble the power structures of the simulated zero-gravity system in the area of movement of a weightless object, which is quite time-consuming and expensive, and also imposes certain requirements on the room in which the tests are carried out and limits mobility the need for testing in another room. Another disadvantage is that this stand can be used to weightless mechanisms that move only in one vertical plane (rotational movement about one axis or linear movement along two axes in a vertical plane), which limits its applicability.

Наземная отработка космического аппарата, включающая проверку функционирования раскрываемых конструкций, должна проводиться в условиях, близких к условиям эксплуатации (невесомость), и обеспечивать все собственные степени свободы испытываемых конструкций. Конструкции, работающие в условиях открытого космоса, имеют малую жесткость и прочность, приводы раскрывающихся элементов обладают минимальной необходимой мощностью. Эти условия не позволяют производить экспериментальную отработку в поле действия силы тяжести без применения систем обезвешивания.Ground testing of the spacecraft, including checking the functioning of the disclosed structures, should be carried out under conditions close to the operating conditions (weightlessness), and provide all own degrees of freedom of the tested structures. Designs operating in open space have low rigidity and strength, the drives of the opening elements have the minimum required power. These conditions do not allow experimental testing in the field of gravity without the use of weightless systems.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей (возможность обезвешивания раскрываемых конструкций, совершающих вращение относительно нескольких осей), повышение мобильности (возможность быстрой сборки и дальнейшего перемещения собранного устройства в пределах практически любого помещения) устройства для обезвешивания прецизионных раскрываемых конструкций космического аппарата.The objective of the invention is to expand the functionality (the ability to weight the disclosed structures that rotate relative to several axes), increase mobility (the ability to quickly assemble and further move the assembled device within almost any room) device for weighting the precision disclosed structures of the spacecraft.

Указанная задача достигается тем, что поворотное устройство состоит из прямолинейной направляющей с кареткой, содержащей четыре ролика и два шкива, гибкого элемента с подвижным блоком, соединительного элемента для крепления к центру масс звена испытываемого механизма и противовеса для создания обезвешивающего усилия. При этом поворотное устройство снабжено валом, обеспечивающим одну вращательную степень свободы, с элементами крепления к потолку или силовой конструкции, имеющейся в испытательном помещении, профильной конструкцией для крепления прямолинейной направляющей и крепления двух регулируемых по длине растяжек, соединенных с прямолинейной направляющей для уменьшения ее деформаций под рабочей нагрузкой, кронштейном с закрепленным на нем роликом для гибкого элемента, балкой с кронштейном для заделки гибкого элемента.This task is achieved in that the rotary device consists of a straight guide with a carriage containing four rollers and two pulleys, a flexible element with a movable block, a connecting element for attaching to the center of mass of the link of the tested mechanism and a counterweight to create a weightless force. In this case, the rotary device is equipped with a shaft providing one rotational degree of freedom, with fastening elements to the ceiling or the power structure available in the test room, a profile structure for fastening a straight guide and fastening two length-adjustable stretch marks connected to a straight guide to reduce its deformations under work load, an arm with a roller mounted on it for a flexible element, a beam with an arm for terminating a flexible element.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на трех фигурах:The invention is illustrated by the drawings shown in three figures:

Фиг. 1 - вид спереди поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата.FIG. 1 is a front view of a rotary device with a cable block system for weighting the disclosed structures of the spacecraft.

Фиг. 2 - вид А, показывающий каретку на направляющей.FIG. 2 is a view A showing a carriage on a rail.

Фиг. 3 - общий вид поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата в изометрии.FIG. 3 is a general view of a rotary device with a cable block system for weightlessness of the disclosed spacecraft structures in isometry.

Поворотное устройство с трособлочной системой для обезвешивания раскрываемых конструкций космического аппарата состоит из вала 1, с элементами крепления 2 к стационарной силовой конструкции 3, профильной конструкции 4 крепления прямолинейной направляющей 5 и крепления двух регулируемых по длине растяжек 6, каретки 7, содержащей четыре ролика 8 и два шкива 9, гибкого элемента 10, подвижного блока 11, соединительного элемента 12 для крепления к центру масс звена испытываемого механизма, балки 13 с кронштейном 14 для заделки гибкого элемента 10, противовеса 15 для создания обезвешивающего усилия, кронштейна 16 с роликом 17 для гибкого элемента 10.A rotary device with a cable block system for weighting the disclosed structures of the spacecraft consists of a shaft 1, with fasteners 2 to a stationary power structure 3, a profile structure 4 for fastening a straight guide 5 and for fastening two stretch marks 6 adjustable in length, a carriage 7 containing four rollers 8 and two pulleys 9, a flexible element 10, a movable block 11, a connecting element 12 for attaching to the center of mass of the link of the tested mechanism, a beam 13 with a bracket 14 for sealing a flexible element 10, a counterweight 15 to create a weightless force, an arm 16 with a roller 17 for a flexible element 10.

Предлагаемое поворотное устройство работает следующим образом: перед началом испытаний проводится выставка оси вращения вала 1 вертикально, затем после сборки балки 14 и профильной конструкции 4 с двумя растяжками 6 производится установка прямолинейной направляющей 5 с последующей выставкой ее горизонтально.The proposed rotary device operates as follows: before the start of the test, an exhibition of the axis of rotation of the shaft 1 is carried out vertically, then after the assembly of the beam 14 and the profile structure 4 with two extensions 6, a straight guide 5 is installed, followed by its horizontal exhibition.

После установки на прямолинейную направляющую 5 каретки 7 и кронштейна 16 с роликом 17 производится крепление гибкого элемента 10 с противовесом 15, подвижным блоком 11 и соединительным элементом 12, который крепится к центру масс.After installation on the straight guide 5 of the carriage 7 and the bracket 16 with the roller 17, the flexible element 10 is mounted with the counterweight 15, the movable block 11 and the connecting element 12, which is attached to the center of mass.

Возможность универсального крепления вала 1 к стационарной силовой конструкции 3, имеющейся в испытательном помещении, повышает мобильность и область применения предлагаемого поворотного устройства.The possibility of universal mounting of the shaft 1 to a stationary power structure 3, available in the test room, increases the mobility and scope of the proposed rotary device.

Наличие вала 1 обеспечивает вращение прямолинейной направляющей 5 с кареткой 7, что позволяет проводить обезвешивание рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе движения из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.The presence of the shaft 1 provides rotation of the straight guide 5 with the carriage 7, which allows the weights of the reflectors or rods of the antennas to be rotated, which rotate relative to one or more axes intersecting at one point during movement from the transport to the working position.

Наличие регулируемых растяжек 6 уменьшает деформации прямолинейной направляющей 5 под рабочей нагрузкой в процессе испытаний, что обеспечивает качественное обезвешивание в процессе функционирования испытываемого объекта.The presence of adjustable stretch marks 6 reduces deformation of the straight guide 5 under the workload during the test process, which ensures high-quality weightlessness during the functioning of the test object.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность проводить более качественную наземную экспериментальную отработку широкого перечня раскрываемых механических систем космического аппарата, в том числе рефлекторов или штанг антенн, которые в процессе проверки функционирования из транспортировочного в рабочее положение совершают вращение относительно одной или более осей, пересекающихся в одной точке.The technical result provided by the given set of features is the ability to conduct better ground-based experimental testing of a wide range of disclosed mechanical systems of the spacecraft, including reflectors or antenna rods, which rotate relative to one or more axes during the operation check from the transport to the working position, intersecting at one point.

Claims

A rotary device with a cable block system for weighting the disclosed structures of the spacecraft, containing a straight guide with a carriage on which rollers and pulleys with a flexible element and a movable block are mounted, a connecting element to the center of mass of the link of the tested mechanism and a counterweight, characterized in that the device is equipped with a shaft, providing a rotational degree of freedom, fastening elements to a stationary power structure, a profile design for fastening a straight guide and fastening two length-adjustable stretch marks connected to a straight guide to reduce its deformations under a working load, an arm with a roller fixed to it through which a flexible element passes , beam with bracket for terminating a flexible element.