Устройство для соединения малого космического аппарата со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения

Устройство для соединения малого космического аппарата со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к космонавтике, а именно к системам разделения космических аппаратов, и может быть использовано для запуска на орбиту малых космических аппаратов (МКА) - микро- и наноспутников массой от 50 до 1 кг.

Для достижения высокой эффективности использования малоразмерных спутников все более актуальной становится проблема организации их запусков на орбиты функционирования. Одним из решений указанной проблемы может быть использование для запусков МКА автономного устройства, не требующего функциональных связей с ракетоносителем (РН) или космическим аппаратом (КА), а также разработка технологий использования клеевых соединений для механического соединения полезной нагрузки с РН или КА.

Из уровня техники известно устройство для соединения (МКА) со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения, содержащее основание, закрепленное на указанном средстве выведения, удерживающее устройство, фиксирующее МКА на основании, пружинный толкатель, снабженный наполненным газом герметичным сильфоном, программно-временное устройство с датчиками и блок электропитания (см. патент RU 2442728, кл. B64G 1/64, опубл. 20.02.2012). Недостатками известного устройства являются недостаточная надежность работы и сложность конструкции, обусловленные необходимостью введения дополнительных механических устройств для срабатывания механизма отделения МКА.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении безопасности и надежности выведения и отделения МКА от базового блока КА или последней ступени РН. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве для соединения малого космического аппарата (МКА) со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения, содержащем основание, закрепленное на указанном средстве выведения, удерживающее устройство, фиксирующее МКА на основании, пружинный толкатель, снабженный наполненным газом герметичным сильфоном, программно-временное устройство с датчиками и блок электропитания, удерживающее устройство включает переходный элемент, прикрепленный к пружинному толкателю, установленную в нем пластину с клеевым слоем, удерживающим МКА, и нагреватель, обеспечивающий разрушение клеевого слоя при подаче энергии от блока электропитания по сигналу программно-временного устройства. Переходный элемент предпочтительно снабжен фиксаторами для восприятия боковых нагрузок при выведении МКА на орбиту. На пластине, прикрепленной к переходному элементу, целесообразно установить термоэлемент из биметаллической пластины или материала с памятью формы. Переходный элемент предпочтительно снабжен дополнительными пружинными толкателями. Для контроля отделения МКА и отключения электропитания нагревателя на переходном элементе со стороны пружинного толкателя может быть установлен концевой микровыключатель.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в разрезе;

на фиг.2 - предлагаемое устройство, вид сверху;

на фиг.3 - принципиальная схема системы управления отделением.

Предлагаемое устройство для соединения МКА со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения выполнено в виде основания 1, закрепленного на КА или РН посредством механического 2 или клеевого 3 соединения, на котором расположено удерживающее устройство. На основании 1 закреплен пружинный толкатель 4. Базовой частью удерживающего устройства является переходный элемент 5, прикрепленный к пружинному толкателю 4 и снабженный посадочными местами для МКА, а также фиксаторами для восприятия боковых нагрузок при выведении МКА на орбиту (позицией не обозначены). В переходном элементе 5 установлена пластина 6, которая обеспечивает возможность фиксации различных по размеру МКА и снабжена клеевым слоем 7, удерживающим МКА. На пластине 6 закреплены нагреватель 8 и термоэлементы 9, выполненные из материала с памятью формы или биметаллической пластины. Отделение МКА от основания 1 осуществляется нагреванием термопластичного клеевого слоя 7 нагревателем 8 при подаче электропитания от источника 10 по сигналу от блока управления 11, включающего программно-временное устройство (ПВУ) 12 датчиков давления 13 при достижения вакуума или датчиков перегрузок 14 после окончания вывода на орбиту при достижения невесомости. Разделение осуществляется с помощью пружинного толкателя 4, пружина 15 которого взводится при расширении газа (воздуха, азота или инертного газа, например, ксенона) в сильфоне 16 после выхода в космос, а также с помощью дополнительных пружинных толкателей 17.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленный к запуску МКА 18 вместе с основанием 1 и соответствующими соединительными элементами доставляется на техническую позицию космодрома полностью собранным и испытанным с соответствующими сопроводительными документами и разрешением на запуск. На заранее согласованном посадочном месте на КА или РН осуществляется механическое 2 или клеевое соединение 3 основания 1 с МКА к РН.

После старта РН и прохождения плотных слоев атмосферы при достижении необходимой величины вакуума срабатывает датчик 13, который выдает команду на включение программно-временного устройства 12 для начала отсчета времени на подачу сигнала для отделения МКА. Одновременно с этим при достижения вакуума сильфон 16 под действием находящегося внутри него газа с давлением не менее 1 атмосферы раздувается и сжимает, предварительно не сжатую из условий безопасности, рабочую пружину 15 толкателя 4 от нагрузки P₁ до Р₂, что обеспечивает в зависимости от массы МКА и усилий пружины необходимую скорость отделения МКА. При достижении времени отделения МКА от КА по программе полета с устройства 12 дается команда на включение электропитания 10 на нагреватель 8, который разогревает клеевой слой 7 через пластину 6 до температуры его разрушения, а также греет термоэлемент 9, помогая разрушению клеевого слоя 7. После этого МКА 18 под воздействием основного 4 и дополнительного 17 пружинных толкателей отделяется от основания 1. При срабатывании контактного датчика 19 в виде концевого микровыключателя, фиксирующего разделение, подается команда на отключение нагревателя 8 от блока электропитания 10.

Использование предлагаемого устройства позволяет упростить конструкцию системы вывода МКА и отделения МКА от РН на орбите функционирования, обеспечить безопасность на этапе подготовки и выведения в космическое пространство МКА, повысить надежность отделения элементов космического оборудования после выведения РН или КА на орбиту функционирования, а также снизить стоимость и сократить время на подготовку запуска. Применение подобного устройства позволяет решить проблемы кассетного запуска разногабаритных МКА и временного интервала их отделения от РН или КА.

1. Устройство для соединения малого космического аппарата (МКА) со средством выведения его на орбиту функционирования и последующего отделения, содержащее основание, закрепленное на указанном средстве выведения, удерживающее устройство, фиксирующее МКА на основании, пружинный толкатель, снабженный наполненным газом герметичным сильфоном, программно-временное устройство с датчиками и блок электропитания, отличающееся тем, что удерживающее устройство включает переходный элемент, прикрепленный к пружинному толкателю, установленную в нем пластину с клеевым слоем, удерживающим МКА, и нагреватель, обеспечивающий разрушение клеевого слоя при подаче энергии от блока электропитания по сигналу программно-временного устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что переходный элемент снабжен фиксаторами для восприятия боковых нагрузок при выведении МКА на орбиту.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на пластине, прикрепленной к переходному элементу, установлен термоэлемент из биметаллической пластины или материала с памятью формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что переходный элемент снабжен дополнительными пружинными толкателями.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для контроля отделения МКА и отключения электропитания нагревателя на переходном элементе со стороны пружинного толкателя установлен концевой микровыключатель.