RU2783370C2 - Device for laying electrical power and interface cables of system for moving nuclear power plant away from spacecraft - Google Patents
Device for laying electrical power and interface cables of system for moving nuclear power plant away from spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783370C2 RU2783370C2 RU2020142361A RU2020142361A RU2783370C2 RU 2783370 C2 RU2783370 C2 RU 2783370C2 RU 2020142361 A RU2020142361 A RU 2020142361A RU 2020142361 A RU2020142361 A RU 2020142361A RU 2783370 C2 RU2783370 C2 RU 2783370C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frames
- sliders
- cables
- diagonal
- folding
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам укладки (раскладки) электрических силовых и интерфейсных (слаботочных) кабелей крупногабаритных трансформируемых систем космических аппаратов (КА), складным фермам и системам отодвижения, которые в сложенном (транспортном) положении размещаются в малом объеме и имеют небольшую высоту и в дальнейшем раскладываются до орбитального (рабочего) положения с увеличением занимаемого объема и высоты. Основная проблема применения ферм ввиду их большой длины и неизменной формы заключается в том, что их длина делает ферму практически невозможной для транспортирования под головным обтекателем (ГО) ракеты-носителя (РН), так как общий занимаемый объем ограничен габаритами ГО РН и требованиями к положению центра масс изделия. Также важной проблемой является возможность прокладки и раскладки кабеля при переводе складной конструкции в орбитальное (рабочее) положение.The proposed technical solution relates to devices for stacking (layout) electric power and interface (low-voltage) cables of large-sized transformable systems of spacecraft (SC), folding trusses and retraction systems, which in the folded (transport) position are placed in a small volume and have a small height and in further decomposed to the orbital (working) position with an increase in the occupied volume and height. The main problem with the use of trusses due to their large length and unchanged shape is that their length makes the truss practically impossible to transport under the head fairing (GO) of the launch vehicle (LV), since the total volume occupied is limited by the dimensions of the GO LV and the requirements for position center of mass of the product. Also an important problem is the possibility of laying and laying out the cable when transferring the folding structure to the orbital (working) position.
Классическими примерами являются фермы для поддержания антенн, панелей солнечных батарей, отражателей антенн и т.п. Однако область применения ферменных конструкций выходит далеко за рамки этих примеров.Classic examples are antenna support trusses, solar panels, antenna reflectors, and the like. However, the scope of truss structures goes far beyond the scope of these examples.
Известно наиболее близкое к заявленному изобретению по технической сущности в части конструкции базовой секции устройство трансформируемой ферменной конструкции по патенту (US 5184444), где в конструкции базовой секции реализован двухрычажный механизм усилитель одностороннего складывания, приводным элементом которой является пара пружин, только за счет работы которых и совершается развертывание по средствам ослабления тросиков, протянутых через ролики, закрепленные на секциях. Однако в данном техническом решении отсутствует обеспечение гарантированного развертывания ферменной конструкции в случае заклинивания каких-либо элементов или поломки пружин, также отсутствует возможность создавать продольные усилия на раскрыв приводом ослабления тросиков. Кроме того не реализована возможность прокладки большого количества кабелей в связи с односторонней укладкой подвижных лонжеронов и как следствие малым поперечным сечением типовой секции, вписываемого в транспортный цилиндр совместно с выступающим в сложенном положении лонжероном.It is known that the device of a transformable truss structure according to the patent (US 5184444) is closest to the claimed invention in terms of technical essence in terms of the design of the base section, where the design of the base section implements a two-lever mechanism, a one-sided folding amplifier, the drive element of which is a pair of springs, only due to the operation of which and deployment is made by means of loosening the cables stretched through the rollers fixed on the sections. However, this technical solution does not provide a guaranteed deployment of the truss structure in the event of jamming of any elements or breakage of the springs, and there is also no possibility to create longitudinal forces on the opening by the drive to loosen the cables. In addition, the possibility of laying a large number of cables is not realized due to the one-sided laying of movable spars and, as a result, the small cross section of a typical section that fits into the transport cylinder together with the spar protruding in the folded position.
Задачами предлагаемого технического решения является обеспечение раскладки электрических силовых и интерфейсных (слаботочных) кабелей и создание после развертывания жесткой конструкции с возможностью размещения максимального количества кабелей приемлемых радиусов гиба в сложенном (разложенном) положении, минимизации сопротивлений кабелей при раскладке.The objectives of the proposed technical solution are to ensure the layout of electrical power and interface (low-voltage) cables and the creation of a rigid structure after deployment with the possibility of placing the maximum number of cables of acceptable bending radii in the folded (unfolded) position, minimizing cable resistance during layout.
Технический результат, достигаемый при использовании решения, заключается в раскладке кабелей и создании после развертывания жесткой конструкции, что обеспечивается применением складной конструкции фермы, в которой для хранения и транспортирования ферма укладывается в ее транспортное положение, которое занимает относительно небольшой объем и имеет значительно меньшую осевую длину по отношению к рабочему положению. Это изменение объема и осевой длины позволяет использовать длинную ферму в небольшом контейнере и раскладываться тогда, когда это необходимо. Несущей конструкцией предлагаемого изобретения является складная ферма. Для размещения фермы в транспортном положении используется контейнер цилиндрической формы.The technical result achieved when using the solution is to lay out the cables and create a rigid structure after deployment, which is ensured by the use of a folding truss structure in which the truss is placed in its transport position for storage and transportation, which occupies a relatively small volume and has a significantly shorter axial length in relation to the working position. This change in volume and axial length makes it possible to use a long truss in a small container and unfold when needed. The supporting structure of the invention is a collapsible truss. To place the farm in the transport position, a cylindrical container is used.
Указанный технический результат достигается тем, что проблема сложения жесткой конструкции была решена путем введения подвижности продольных и диагональных частей и реализации хранения в сложенном (транспортном) положении. Также предусмотрено наличие элементов устранения зазоров в шарнирах, в каждой из типовых секций, которые являются складными и имеют телескопическую конструкцию.The specified technical result is achieved by the fact that the problem of adding a rigid structure was solved by introducing the mobility of the longitudinal and diagonal parts and the implementation of storage in the folded (transport) position. It also provides for the presence of elements for eliminating gaps in the hinges, in each of the typical sections, which are collapsible and have a telescopic design.
Элементы конструкции, необходимые для целостности фермы при развертывании, представляют собой жесткие элементы, изготовленные из композиционного материала, способного выдерживать воздействие высоких температур, что предотвращает потерю прочности всей конструкции при нагреве.Structural elements necessary for the integrity of the truss during deployment are rigid elements made of a composite material that can withstand high temperatures, which prevents the entire structure from losing strength when heated.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве применяется петлеобразная схема укладки кабелей. Развертывание складной фермы и раскладка кабельных жгутов обеспечивается применением четырех пружин сжатия в каждой секции, привода и двух пантографов. Автоматическое складывание конструкции и кабелей в космическом пространстве не предусмотрены. Ферма складывается примерно до 30% от своей развернутой длины.The specified technical result is achieved by the fact that the device uses a loop-like cable laying scheme. Deployment of the collapsible truss and layout of cable bundles is provided by the use of four compression springs in each section, a drive and two pantographs. Automatic folding of the structure and cables in outer space is not provided. The truss folds up to about 30% of its extended length.
Согласно техническому решению все элементы и фитинги являются жесткими и изготовлены из материалов, выдерживающих воздействие высоких температур. Предпочтительным материалом является композиционный материал, известный как углерод-углерод, на основе которого изготавливаются трубки таких узлов как: адаптер нижний, адаптер верхний и секция типовая. На фиг. 1 приведен общий вид устройства отодвижения ядерной энергетической установки (ЯЭУ) от КА в орбитальном (рабочем) положении. На фиг. 2 приведен вид устройства в орбитальном (рабочем) и стартовом (транспортном) положениях. На фиг. 1 представлена складная ферма, которая включает в себя адаптер нижний 1, типовые секции 3 (количество определяется расстоянием отодвижения), адаптер верхний 5, привод 21, два пантографа 6 и колодки крепления кабелей 19 (по две на каждой секции типовой 3 и одна общая с соседней секцией). Корневая и концевая типовая секция 3 жестко закрепляются на адаптере нижнем 1 и адаптере верхнем 5 соответственно. Секции типовые 3 закрепляются между собой шарнирно. Два пантографа 6 закреплены на рамке нижней 2, рамке верхней 4, секциях типовых 3 и двух треугольниках приводных 23 шарнирно. Два треугольника приводных 23 закреплены на гайке ШВП привода 21. Привод 21 жестко закреплен на кронштейне привода 22, который также жестко закреплен на адаптере нижнем 1. На фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6 поясняется сущность изобретения. На фиг. 4 и фиг. 5 представлено устройство в транспортном и промежуточном положениях соответственно. Секции типовые 3 представляют собой двухрычажный механизм усилитель со сложением внутрь себя. На фиг. 3 приведен общий вид типовой секции в орбитальном (рабочем) положении. Конструкция секции типовой 3 состоит из рамки нижней 2, рамки верхней 4, двух боковых складных рамок со встроенными ползунами 11, четырех рамок диагональных 12, двух направляющих 13, четырех ползунов 14, четырех пружин сжатия 15, защелок рабочего положения 16, четырех тяг устранения зазоров в шарнирах - малых 17, двух тяг устранения зазоров в шарнирах - больших 18, четырех ограничителей поперечной устойчивости в транспортном положении 20 в транспортном цилиндре. Для применения по назначению складную ферму размещают в транспортном цилиндре, в котором адаптер нижний 1 жестко фиксируется, а адаптер верхний 5 фиксируется замками, так как на адаптере верхнем 5 закрепляется элемент требующий необходимого отодвижения и подведения к нему электрических силовых и интерфейсных (слаботочных) кабелей 10. Складная ферма функционирует следующим образом.According to the technical solution, all elements and fittings are rigid and made of materials that can withstand high temperatures. The preferred material is a composite material known as carbon-carbon, on the basis of which the tubes of such assemblies are made: lower adapter, upper adapter and typical section. In FIG. 1 shows a general view of the device for moving the nuclear power plant (NPP) away from the spacecraft in the orbital (working) position. In FIG. 2 shows a view of the device in the orbital (working) and starting (transport) positions. In FIG. 1 shows a folding truss, which includes a
После выведения КА на расчетную орбиту срабатывают замки, расфиксируется адаптер верхний 5, включается привод 21. Вращение выходного вала привода 21 вызывает перемещение расположенной на нем гайки ШВП в осевом направлении (направление раздвижения). Перемещение гайки через установленные на ней шарнирно два приводных треугольника, включает в работу пантографы 6, которые в свою очередь приводят к развертыванию всех секций типовых 3 одновременно. Пантографы 6 закреплены шарнирно на рамках с диагональными перекрытиями 2 и 4. В соответствии с особенностью изобретения в процессе развертывания секций типовых 3 ползуны 14 начинают движение по направляющим 13 в направлении перпендикулярном направлению развертывания. Движение ползунов 14 становится возможным благодаря шарнирному закреплению на рамках диагональных 12, которые шарнирно закреплены на рамках с диагональными перекрытиями 2 и 4. Четыре пружины сжатия 15 располагаются на двух направляющих 13 и закреплены между ползуном 14 и боковой складной рамкой со встроенными ползунами 11. Движение ползунов 14 вызванное работой пантографа 6 через рамку диагональную 12 приводит к раскладыванию боковой складной рамки со встроенными ползунами 11. В соответствии с особенностью изобретения, на малых углах раскрытия боковой складной рамки со встроенными ползунами 11, пружины сжатия 15 не совершают значительную работу и соответственно не вносят вклад в усилие развертывания фермы складной создаваемое приводом 21 через пантографы 6. Пружины сжатия 15 начинают совершать работу на развертывание секций типовых 3, в которых они установлены, через раскладывание боковой складной рамкой со встроенными ползунами 11 на угле ее раскрытия в 40°. Развертывание секций типовых 3 приводит к раскладке кабелей 10. Петлеобразная схема укладки кабелей 10 обеспечивает приемлемые условия как транспортирования так и гарантированного раскладывания в рабочее положение. Кабели 10 жестко фиксируются в колодках крепления кабелей 19. Наличие привода 21, пантографов 6 и пружин сжатия 15 гарантирует высокую надежность приведения в рабочее положение всех секций типовых 3 и раскладку кабелей, а соответственно и развертывание всей фермы складной. Привод 21 может быть спроектирован под любые осевые усилия отодвижения. На фиг. 6 представлено орбитальное (рабочее) положение устройства отодвижения ЯЭУ от КА. После приведения фермы складной в рабочее положение все секции типовые 3 блокируются защелками рабочего положения 16, которые размещаются в ползунах 14 и ползунах складных рамок 11, также срабатывают защелки тяг устранения зазоров в шарнирах 17, 18.After launching the spacecraft into the calculated orbit, the locks are activated, the
Технические решения использованные в конструкции устройства отодвижения, обеспечивают решение сразу двух технически сложных и важных задач, отодвижения ЯЭУ от КА, а также раскладки электрических силовых и интерфейсных (слаботочных) кабелей.The technical solutions used in the design of the retraction device provide the solution of two technically complex and important tasks at once, the relocation of the nuclear power plant from the spacecraft, as well as the layout of electrical power and interface (low-current) cables.
Особенностью данного изобретения является применение сдвоенного двухрычажного механизма усилителя складывающегося внутрь себя с плавающими направляющими 13, что обеспечивает увеличение поперечного сечения складной фермы, вписываемого в транспортный цилиндр и возможности размещения в два раза большего количества кабелей 10.A feature of this invention is the use of a double double-lever mechanism of the amplifier folding inward with
Изобретение может быть использовано как самостоятельно, так и в составе систем отодвижения за счет встраивания в имеющуюся конструкцию и исключения привода 21, кронштейна привода 22, двух треугольников приводных 23, двух пантографов 6 (в состав которых входят рычаг нижний 7, рычаг основной 8 и рычаг верхний 9), тяги устранения зазоров в шарнирах - малой 17 и тяги устранения зазоров в шарнирах - большой 18.The invention can be used both independently and as part of retraction systems by embedding into the existing design and eliminating the
Таким образом, изобретение решает задачу раскладки электрических силовых и интерфейсных (слаботочных) кабелей систем отодвижения ЯЭУ от КА и может быть использовано как самостоятельно, так и за счет встраивания в имеющуюся конструкцию, либо применения изобретения как совмещенной системы отодвижения и раскладки кабелей антенн, панелей солнечных батарей, отражателей антенн и т.п.Thus, the invention solves the problem of laying out electrical power and interface (low-current) cables of systems for retracting nuclear power plants from spacecraft and can be used both independently and by embedding into an existing structure, or using the invention as a combined system for retracting and laying out cables of antennas, solar panels batteries, antenna reflectors, etc.
Claims (1)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020142361A RU2020142361A (en) | 2022-06-21 |
RU2783370C2 true RU2783370C2 (en) | 2022-11-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5184444A (en) * | 1991-08-09 | 1993-02-09 | Aec-Able Engineering Co., Inc. | Survivable deployable/retractable mast |
RU2225809C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Spacecraft nuclear power plant |
RU2248312C2 (en) * | 2001-06-19 | 2005-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Nuclear power plant for spacecraft |
RU2461495C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Spaceship nuclear power plant |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5184444A (en) * | 1991-08-09 | 1993-02-09 | Aec-Able Engineering Co., Inc. | Survivable deployable/retractable mast |
RU2248312C2 (en) * | 2001-06-19 | 2005-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Nuclear power plant for spacecraft |
RU2225809C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Spacecraft nuclear power plant |
RU2461495C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Spaceship nuclear power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9120583B1 (en) | Space solar array architecture for ultra-high power applications | |
US4539786A (en) | Biaxial scissors fold, post tensioned structure | |
US10407896B2 (en) | Mobile solar array and truss | |
US7211722B1 (en) | Structures including synchronously deployable frame members and methods of deploying the same | |
US9249565B2 (en) | Deployable truss with orthogonally-hinged primary chords | |
US7028442B2 (en) | Deployable truss beam with orthogonally-hinged folding diagonals | |
US8508430B2 (en) | Extendable rib reflector | |
US8813455B2 (en) | Deployable truss with orthogonally-hinged primary chords | |
US4587777A (en) | Deployable space truss beam | |
US7716897B2 (en) | Deployable rectangular truss beam with orthogonally-hinged folding diagonals | |
CN104260900B (en) | Truss-like telescopic unit and telescopic support arm that elastic hinge drives | |
US6910304B2 (en) | Stiffener reinforced foldable member | |
AU2014351697B2 (en) | Foldable modular structure for a fast-erecting tent or similar shelter | |
CN109659661B (en) | Cable rod stretching type annular deployable antenna mechanism | |
CN110949660A (en) | Aircraft landing gear assembly | |
US4771585A (en) | Collapsible truss unit for use in combination with other like units for the construction of frameworks | |
CN110792178A (en) | Large-scale form can expand truss mechanism | |
RU2783370C2 (en) | Device for laying electrical power and interface cables of system for moving nuclear power plant away from spacecraft | |
CN106379556B (en) | It is a kind of to repeat the extension sleeve that exhibition is received automatically | |
EP4021811A1 (en) | Deployable structures | |
McHale et al. | Compact telescopic morphing lattice boom | |
CN115610701A (en) | An expandable three-dimensional foldable truss load-bearing structure for space | |
CN111864393B (en) | A high storage ratio ring-shaped expandable mesh antenna | |
CN117682104B (en) | An articulated extension arm based on telescopic screw nut drag | |
CN113675615B (en) | Aerospace folding antenna reflector and satellite system equipped with such reflector |