Шарнир развертываемой стержневой конструкции

 

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к шарнирным соединениям и преимущественно может быть использована в стержневых форменных трансформируемых конструкциях, применяемых, например, в космической технике.

Шарнир содержит корпус с вилками и вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса. Шарнир также снабжен дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях.

Полезная модель обеспечивает расширение арсенала используемых технических средств. 1 н.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 3 илл.

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к шарнирным соединениям и преимущественно может быть использована в стержневых форменных трансформируемых конструкциях, применяемых, например, в космической технике.

Известен полюсный шарнир, который использован в конструкции раскрывающегося сферического отражателя излучения (RU 2396649 С1, 2010, фиг.8 и 9). Указанный шарнир содержит корпус в виде диска с радиально расположенными шестнадцатью пазами, в которых радиально установлены на осях с возможностью поворота петли для присоединения шестнадцати меридианных стержней. Корпус также снабжен крышкой, закрепленной винтами и предохраняющей оси от выпадения.

Недостатком этого полюсного шарнира является возможность его использования в каркасах стержневых трансформируемых конструкций, образующих только одну поверхность, в данном частном случае сферическую.

Известен шарнир развертываемого крупногабаритного космического рефлектора (RU 2214659 С2, 2003, фиг.6), который использован для соединения подкосов и стержней силового кольца с телескопической стойкой. Указанный известный шарнир содержит цилиндрический корпус, выполненный с возможностью установки на телескопической стойке, установленные на корпусе вилки с осями и охватываемые вилками проушины, установленные на осях с возможностью поворота. Данный известный шарнир использован для формирования каркаса развертываемого крупногабаритного космического рефлектора с отражающей и тыльной поверхностями, связанными с помощью телескопических стоек.

Вместе с тем, отсутствие в конструкции этого шарнира, как и в конструкции указанного выше аналога, упругих элементов, силы упругости которых могли бы быть использованы для развертывания трансформируемых конструкций, приводит к необходимости применения предназначенных для этого приводов.

Наиболее близким по конструкции к настоящей полезной модели является экваториальный шарнир раскрывающегося сферического космического отражателя (RU 94767 U1, 2010, фиг.5), который служит для соединения стержневых элементов меридианных ребер и стержневых элементов экваториального пояса. Экваториальный шарнир, являющийся ближайшим аналогом, содержит корпус с четырьмя вилками и четыре вилки для крепления стержневых элементов, охватываемые вилками корпуса, установленные в них с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса размещенными на осях пружинами кручения.

В результате складывания раскрывающегося сферического космического отражателя при подготовке его к запуску пружины экваториальных шарниров скручиваются, что позволяет использовать их силы упругости для последующего развертывания отражателя на орбите и поэтому не требует применения привода.

Вместе с тем, недостатком экваториального шарнира является возможность его использования в стержневых трансформируемых конструкциях, образующих только одну поверхность, в данном частном случае сферическую. Шарнир, являющийся ближайшим аналогом, не позволяет использовать его в вантовых или форменных стержневых трансформируемых конструкциях каркасов развертываемых рефлекторов, которые обладают отражающей и тыльной поверхностями, каркасы которых соединены так называемыми диагональными стержнями, поскольку его конструкцией не предусмотрена возможность шарнирного присоединения к нему упомянутых диагональных стержней.

Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала используемых технических средств за счет создания шарнира развертываемой стержневой конструкции, который позволяет обеспечить, во-первых, соединение диагональными стержнями каркасов двух поверхностей развертываемой стержневой конструкции, а, во-вторых, как и при использовании ближайшего аналога, развертывание стержневой конструкции за счет сил упругости входящих в его состав упругих элементов.

Поставленная задача решена, согласно настоящей полезной модели, тем, что шарнир развертываемой стержневой конструкции, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус с вилками и вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях.

При этом вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях, подпружинены относительно корпуса размещенными на осях пружинами кручения. В этом случае шарнир развертываемой стержневой конструкции снабжен цилиндрическими вкладышами из полимерного материала, установленными на осях внутри пружин кручения.

В случае наилучшего осуществления настоящей полезной модели вилки корпуса с установленными на них вилками для крепления стержневых элементов и дополнительные вилки с охватываемыми ими проушинами для крепления стержневых элементов размещены на корпусе в положении, обеспечивающем при развернутом положении стержневой конструкции пересечение осей прикрепленных стержневых элементов в одной точке.

Снабжение шарнира развертываемой стержневой конструкции, являющегося предметом настоящей полезной модели, дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях, дает возможность использовать этот шарнир в качестве узлового при построении каркасов стержневых развертываемых конструкций, которые состоят из двух каркасов, соединенных между собой так называемыми диагональными стержнями и предназначенных для образования двух поверхностей, например, отражающей и тыльной поверхностей развертываемых рефлекторов. В результате этого обеспечивается расширение арсенала используемых технических средств, что свидетельствует о достижении декларированной выше задачи настоящей полезной модели благодаря наличию у шарнира развертываемой стержневой конструкции перечисленных выше отличительных признаков.

На фиг.1 показан вид шарнира развертываемой стержневой конструкции со стороны дополнительных вилок при ее развернутом положении, где 1 - корпус, 2 - вилка корпуса, 3 - вилка, 4 - дополнительная вилка, 5 - проушина, 6 - пружина, 7 - ось вилки, 8 - ось проушины, 9 - стержневой элемент и 10 - отверстие.

На фиг.2 показан вид сзади фиг.1.

На фиг.3 показан разрез по А-А фиг.1, где 11 - вкладыш и 12 - заклепка.

Шарнир развертываемой стержневой конструкции содержит корпус 1 в виде диска, выполненный, например, из титана. На периферийных участках корпуса 1 выполнены радиально расположенные пазы (на чертежах не обозначены) с образованием, например, шести вилок 2 корпуса, расположенных, например, регулярно. Шарнир содержит снабженные цилиндрическими наконечниками вилки 3, которые установлены в охватывающих их вилках 2 корпуса с возможностью поворота на осях 7 вилки и подпружинены относительно корпуса 1 размещенными на осях 7 вилки пружинами 6 кручения. Концы осей 7 вилки, выступающие из вилок 2 корпуса, развальцованы. Для предотвращения поперечного изгиба пружин 6 кручения, диаметры которых существенно превышают диаметры осей 7 вилки, на осях 7 вилки установлены цилиндрические вкладыши 11 из полимерного материала, размещенные внутри пружин 6.

На одной стороне корпуса 1 выполнены, например, три дополнительные вилки 4, расположенные радиально и, например, регулярно. Шарнир развертываемой стержневой конструкции также содержит снабженные цилиндрическими наконечниками проушины 5, охватываемые дополнительными вилками 4 и установленные в них с возможностью поворота на осях 8 проушины. Концы осей 8 проушины, выступающие из дополнительных вилок 4, развальцованы. В центре корпуса 1 выполнено отверстие 10, которое используется для крепления вязаного полотна из металлических нитей, образующего отражающую поверхность развертываемого рефлектора.

При сборке развертываемой стержневой конструкции ее полые цилиндрические стержневые элементы 9 устанавливают на цилиндрические наконечники вилок 3 и проушин 5 и закрепляют с помощью заклепок 12.

При наилучшем осуществлении настоящей полезной модели вилки корпуса 2 с установленными на них вилками 3 и дополнительные вилки 4 с охватываемыми ими проушинами 5 размещены на корпусе 1 так, чтобы при развернутом положении стержневой конструкции и шарнира развертываемой стержневой конструкции оси прикрепленных стержневых элементов 9 пересекались в одной точке, как это видно на фиг.3. Такое техническое решение препятствует возникновению в стержневых элементах 9 развернутой конструкции напряжений изгиба, что повышает ее жесткость.

Развертываемая стержневая конструкция устанавливается на космический аппарат и выводится вместе с ним на орбиту в свернутом положении, когда вилки 3 и проушины 5 в вместе с прикрепленными к ним стержневыми элементами 9 конструкции повернуты относительно корпуса 1 на осях 7 вилки и осях 8 проушины, соответственно, до положения, близкого к перпендикулярному по отношению к поверхности корпуса 1, то есть занимают практически вертикальное положение на чертеже фиг.3. В результате такого поворота вилок 3 относительно корпуса 1 на осях 7 вилки пружины 6 кручения деформируются.

После вывода космического аппарата на орбиту, когда фиксирующие элементы освобождают свернутую стержневую конструкцию, под действием сил упругости пружин 6 вилки 3 со стержневыми элементами 9 поворачиваются относительно корпуса 1 на осях 7 вилки в развернутое положение, показанное на фиг.1-3, до упора в выступы (на чертежах не показаны), выполненные на корпусе 1. В результате взаимодействия поворачивающихся вилок 3 через стержневые элементы 9 и другие аналогичные шарниры, входящие в состав конструкции, с проушинами 5 последние также занимают развернутое положение, показанное на фиг.1-3. В итоге стержневая конструкция в целом переходит в развернутое положение, причем силы упругости пружин 6, находящихся при развернутом положении конструкции в деформированном состоянии, прижимают вилки 3 к выступам (на чертежах не показаны) корпуса 1 и препятствуют повороту относительно корпуса 1 вилок 3 со стержневыми элементами 9, обеспечивая жесткость стержневой конструкции.

Таким образом, полезная модель обеспечивает расширение арсенала используемых технических средств.

1. Шарнир развертываемой стержневой конструкции, содержащий корпус с вилками и вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях и подпружиненные относительно корпуса, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными вилками, расположенными на одной стороне корпуса, и проушинами для крепления стержневых элементов, охватываемыми дополнительными вилками и установленными с возможностью поворота на осях.

2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что вилки для крепления стержневых элементов, установленные на вилках корпуса с возможностью поворота на осях, подпружинены относительно корпуса размещенными на осях пружинами кручения.

3. Шарнир по п.2, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрическими вкладышами из полимерного материала, установленными на осях внутри пружин кручения.

4. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что вилки корпуса с установленными на них вилками для крепления стержневых элементов и дополнительные вилки с охватываемыми ими проушинами для крепления стержневых элементов размещены на корпусе в положении, обеспечивающем при развернутом положении стержневой конструкции пересечение осей прикрепленных стержневых элементов в одной точке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к развертываемым крупногабаритным рефлекторам космических антенн
Наверх