Гибкий шарнир Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

вольфрамовые микропроволоки часто рвутся при вязании).

Сравнивая приведенные материалы по плотности, получим, что при одной и той же структуре сетепо-лотна масса сетеполотна, изготовленного из молибденовой микропроволоки, будет в 1,3 раза выше, чем из стальной микропроволоки, а из двойной вольфрамовой - в 2,8 раза выше, чем из стальной, т. е. стальная микропроволока по массовым характеристикам наилучшая из трех.

Сравним теперь жесткость сетеполотен с одинаковой структурой, изготовленных из этих трех видов микропроволок. Используя нелинейную теорию упругости, мы показали, что жесткость сетеполотна прямо пропорциональна жесткости микропроволок на изгиб и обратно пропорциональна кубу размера ячеек. Жесткость на изгиб молибденовой микропроволоки примерно в 1,5 раза выше, чем стальной, а двойной вольфрамовой - в 1,1 выше, чем стальной микропроволоки.

Таким образом, сетеполотно, изготовленное из стальной микропроволоки, и по жесткости обладает преимуществом перед сетеполотнами, изготовленными из остальных двух видов микропроволок. Это преимущество растет при уменьшении размеров ячеек. Действительно, условно примем жесткость при растяжении сетеполотна из стальной микропроволоки за 1. Тогда жесткость сетеполотна из молибденовой микропроволоки будет равна 1,5, а из вольфрамовой - 1,1. При уменьшении размера ячейки в 2 раза жесткость сетеполотна из стальной микропроволоки станет равной 8, из молибденовой - 12, из вольфрамовой - 8,8, т. е. разница в жесткости сете-полотен действительно возрастает с уменьшением размера ячеек в них.

Таким образом, по массовым и жесткостным характеристикам сетеполотен для изготовления ОП наиболее подходящей является стальная микропроволока. Кроме того, она существенно дешевле.

© Кудрявин Л. А., Заваруев В. А., Беляев О. Ф., 2013

629.78.01:621.828

ГИБКИЙ ШАРНИР

В. В. Кузнецов, А. А. Байбородов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

В настоящее время в современных космических летательных аппаратах широко используются, в различных трансформируемых механический системах, пружинные приводы. К этим приводам предъявляются жесткие требования по надежности и точности раскрытия. Они предназначены для перевода механических систем из транспортировочного положения в рабочее. На данный момент, широкое распространение получили пружинные приводы вращающиеся вокруг оси (жесткие шарниры). Такие шарниры обладают необходимыми запасами по надежности и раскрывающим моментам, но имеют ряд недостатков. Недостатки такого типа шарниров можно устранить изменив их принципиальную схему, перейдя к шарнирам на основе гибких элементов.

Ключевые слова: шарнирные соединения, гибкий шарнир.

FLEXIBLE HINGE

V. V. Kuznetsov, A. A. Baiborodov

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia

Nowadays spring drives are widely used in a variety of transformable mechanical systems of modern spacecraft. Strict requirements are imposed to reliability and accuracy of the disclosure of these drives. They are designed to transfer the mechanical systems from transport to working position. Currently, spring drives rotating about the axis (rigid joints) are widespread. Such joints have enough reliability and revealing moments as well as a number of drawbacks. The disadvantages of this type ofjoints can be eliminated by changing their concept by proceeding to the hinges on the basis of dynamic elements.

Keywords: articulated joints, flexible hinge.

Пружинные приводы на основе вращения вокруг там, обеспечивают разворот на 180° (на рис. 1 ШУ изо-

оси принято называть жесткими шарнирами. Жесткие бражен в развернутом виде), но имеют ряд недостатков: шарниры данного типа (рис. 1) обладают необходимы- - низкая технологичность изготовления ввиду

ми запасами по надежности и раскрывающим момен- большого количества деталей и их сложности;

Решетневскуе чтения. 2013

- наличие механизма зачековки;

- наличие большого количества пар трения, а значит и дополнительных покрытий для снижения трения;

- необходимость регулировки для нормального функционирования;

- достаточно большая масса.

Рис. 1

Помимо варианта применения в конструкциях трансформируемых механических систем жестких шарниров, существует вариант применения гибких шарниров.

Гибкий шарнир имеет ряд следующих преимуществ над жестким шарниром:

- данная конструкция шарнира допускает люфт в интерфейсе шарнира при сложенной конфигурации, но исключает его в рабочем положении.

- применение данной конструкции шарнира исключает пары трения в шарнире, что повышает надежность раскрытия;

- применение гибких шарнирных узлов снижает традиционные требования к точности изготовления элементов шарнира, материалам и допускам, что снижает стоимость изготовления;

- гибкие шарниры, наряду с жесткими шарнирами, обладают высокой степенью модульности, позволяющей параллельно от общей сборки изготавливать и испытывать шарниры;

- в гибких шарнирных узлах в одних и тех же элементах сочетаются функций подвижных и раскрывающих элементов, что существенно упрощает конструкцию шарнира.

Ввиду вышеперечисленного возникает потребность и необходимость в создании шарнирных узлов, основанных на использовании гибких элементов, которые смогут устранить вышеуказанные недостатки жестких шарниров.

Гибкий шарнир в простейшем варианте исполнения представляет собой конструкцию, состоящую из

проставок, упругих пластин (ленточных пружин), служащих исполнительным элементом, и прижимов с крепежом (рис. 2).

Конструкция гибкого шарнира может обеспечить раскрытие частей трансформируемых механических систем, однако помимо раскрытия шарнир должен обеспечивать требования по контролепригодности, удержанию раскрытой конструкции шарнирного узла по действием изгибающего момента, зачековки в рабочем положении, обеспечивать определенную траекторию раскрытия и возможность регулировки положения частей трансформируемой механической системы относительно друг друга.

Рис. 2. 1 - ленточная пружина; 2 - проставки; 3 - прижим с крепежом

Рис. 3. 1 - трос; 2 - прижим с крепежом;

3 - крепежные кронштейны; 4 - обкатные ролики;

5 - регулировочные эксцентрики; 6 - ленточные пружины;

7 - датчик срабатывания; 8 - пружинный упор

Вышеприведенные требования обеспечиваются наличием в конструкции шарнира опорных кулачков, которые, перекатываясь друг относительно друга, обеспечивают определенную траекторию раскрытия. С появлением таких кулачков в конструкции реализуется требование по удержанию шарнирного узла в раскрытом положении под воздействием изгибающего момента. Изгибающий момент действует на шарнирный узел в сторону раскрытия после его полного раскрытия. Этот момент обеспечивается пружи-

ной, за счет того, что геометрия роликов построена таким образом, что по достижении необходимого угла раскрытия дальнейшее перекатывание невозможно и происходит растяжение пружины. Требование по за-чековке также обеспечивается пружиной за счет жесткости ее профиля. На рис. 2 приведен график с характером момента, который необходимо приложить чтобы преодолеть жесткость профиля. Контролепри-

годность обеспечивается установкой датчика, который будет подтверждать факт раскрытия шарнира.

Регулировку положения частей трансформируемой механической системы относительно друг друга можно обеспечить эксцентриками

Общий вид конструкции, которая способна обеспечить все требования, приведен на рис. 3.

© Кузнецов В. В., Байбородов А. А., 2013

УДК 629.78.064.56

СИСТЕМА РАЗВЕРТЫВАНИЯ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ

Е. А. Лаптев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Для решения ряда научных задач по изучению разнообразных астрономических объектов создаются различные космические аппараты (обсерватории, телескопы), главным инструментом которых являются рефлекторы, требующие глубокого охлаждения до температуры 4,5 К. Задача обеспечения заданного теплового режима рефлектора решается за счет применения системы пассивного охлаждения - системы радиационного экранирования излучений Солнца, Земли, Луны и других источников теплового излучения, обеспечивающей температуру на выходе на уровне 20 К, и системы активного охлаждения, обеспечивающей дальнейшее снижение температуры с 20 К до 4,5 К.

Представлена система развертывания радиационных экранов из сложенного положения в рабочее, которая может быть взята за основу при создании пассивных систем охлаждения аналогичных космических аппаратов.

Ключевые слова: солнечный щит, солнечный отражатель, солнцезащитный экран, система охлаждения космического телескопа, механизм развертывания, механизм раскрытия.

SUNSCREEN DEPLOYMENT SYSTEM

E. A. Laptev

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia

To address a number of scientific tasks to study a variety of astronomical objects by a variety of spacecraft (observatories, telescopes) is designed; the main tool of them is a reflector, requiring deep cooling to a temperature of 4,5 K. The task to provide specified thermal conditions of a reflector is achieved by the use of passive cooling - a radiation shielding from the sun, earth, moon, and other heating sources, keeping an outlet temperature up to 20 K, and the active cooling system, characterized by a further decrease in temperature from 20 K to 4,5 K. A system deployed radiation shields from a retracted position to the operation, which can be used as a basis to design passive cooling systems for similar spacecraft is presented.

Keywords: solar panel, solar reflector, sun screen, cooling system of Space Telescope, the deployment mechanism, the mechanism of disclosure.

В существующих проектах космических телескопов пассивная система охлаждения обычно представляет собой набор пленочных экранов, выполняемых, как правило, из металлизированной полиимидной или полиэтилентерефталатной пленки, расположенных определенным образом относительно друг друга для эффективного отражения солнечного потока и обеспечения заданной температуры на ближнем к рефлектору экране. Толщины пленок могут быть от 5 до 60 мкм, некоторые экраны могут быть выполнены в виде экрано-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ). Для

защиты рефлектора от солнечного потока при его боковом освещении экраны продлевают до среза рефлектора. Форма экранов выбирается исходя из требований по величине теплового потока, приходящего на рефлектор, и направления освещения и может быть как плоской, так и в виде пирамиды с произвольным числом граней. Плоский вид граням придается для упрощения конструкции, развертывающей экраны и обеспечивающей их форму в рабочем положении, хотя теоретически их можно выполнять и криволинейными.