RU186809U1 - Fold-down design for ultra-small spacecraft systems - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области космической техники, в частности, к раскрывающимся элементам конструкции антенн, солнечных батарей (БС) и прочих устройств, работающих на периферии сверхмалого космического аппарата (СМКА).The utility model relates to the field of space technology, in particular, to the disclosing structural elements of antennas, solar panels (BS) and other devices operating on the periphery of an ultra-small spacecraft (SMKA).

Предложена раскладная конструкция на основе многослойной гибко-жесткой печатной платы, совмещающей в себе функции шарнирного соединения и электрического проводника между жесткими частями раскладных панелей, при этом в качестве привода использована пружина кручения, размещенная в месте изгиба и концами жестко закрепленная в печатной плате, фиксация в крайнем положении, подвижной части раскладной панели достигается конфигурацией пружины.A folding design is proposed on the basis of a multilayer flexible-rigid printed circuit board that combines the functions of a hinge and an electrical conductor between the rigid parts of the folding panels, while a torsion spring located at the bend and rigidly fixed to the ends of the circuit board is used as a drive; extreme position, the movable part of the folding panel is achieved by the configuration of the spring.

Технический результат состоит в увеличении жесткости конструкции в раскрытом положении без использования дополнительных узлов; повышении надежности, за счет минимизации комплектующих, обеспечении динамической гибкости электрических соединений и использовании типовых технологических процессов при производстве деталей, а также уменьшении массогабаритных характеристик.

The technical result consists in increasing the rigidity of the structure in the open position without the use of additional nodes; improving reliability, by minimizing components, providing dynamic flexibility of electrical connections and using typical technological processes in the production of parts, as well as reducing overall dimensions.

Description

Настоящая полезная модель относится к области космической техники, в частности, к раскрывающимся элементам конструкции антенн, солнечных батарей (БС) и прочих устройств работающих на периферии сверхмалого космического аппарата (СМКА).This utility model relates to the field of space technology, in particular, to the disclosing design elements of antennas, solar panels (BS) and other devices operating on the periphery of an ultra-small spacecraft (SMKA).

Существенная сложность, при проектировании выносных элементов конструкции спутников сверхмалого размера, часто вызвана ограниченным пространством между транспортно-пусковым контейнером, предназначенным для запуска СМКА и корпусом аппарата. Размещение шарнирных соединений, раскладных элементов СМКА, в таких случаях, затруднено или не представляется возможным.A significant difficulty in the design of remote components for the design of ultra-small satellites is often caused by the limited space between the transport and launch container designed to launch the SMKA and the body of the device. The placement of swivel joints, folding elements of the QMSA, in such cases, is difficult or not possible.

Известны способы раскрытия элементов конструкции спутника на основе шарнирных соединений, состоящих из десятка деталей, для изготовления которых применяется немало разнообразных технологических операций. Такие системы имеют ряд недостатков: электрическое соединение между подвижными панелями выполнено при помощи отдельно припаянных проводов, шарниры имеют сравнительно большую массу и отнимают значительный объем СМКА.Known methods for disclosing structural elements of a satellite based on articulated joints, consisting of a dozen parts, for the manufacture of which many different technological operations are used. Such systems have several drawbacks: the electrical connection between the movable panels is made using separately soldered wires, the hinges have a relatively large mass and take up a significant amount of the SMCA.

В качестве примера можно рассмотреть устройство развертывания трансформируемых механических систем космического аппарата (см. патент RU 2636207).As an example, we can consider the deployment device of transformable mechanical systems of a spacecraft (see patent RU 2636207).

К недостаткам механизма можно отнести следующее:The disadvantages of the mechanism include the following:

1. Массогабаритные характеристики механизма слишком велики для применения его на спутниках сверхмалого размера;1. The overall dimensions of the mechanism are too large to be used on ultra-small satellites;

2. Неосуществимость совмещения функции шарнирного соединения и электрического проводника в одном механизме.2. The impracticability of combining the functions of a swivel and an electrical conductor in one mechanism.

Известно устройство развертывания и свертывания гибкой конструкции КА, которое содержит упруго трансформируемые ленты («рулетки»), согнутые U-образно и закрепленные на гибкой пленке или полотне, (см. патент RU 2641398).A device for deployment and coagulation of a flexible design of a spacecraft, which contains elastically transformable tapes ("roulettes"), bent U-shaped and fixed on a flexible film or web, (see patent RU 2641398).

К недостаткам устройства можно отнести следующее:The disadvantages of the device include the following:

1. Неконтролируемая кинематика, что обусловлено применением в качестве гибких связей гибких лент U-образного сечения;1. Uncontrolled kinematics, which is due to the use of flexible tapes of U-shaped section as flexible connections;

2. Ненадежность заявленного устройства, что обусловлено применением большого количество разнообразных деталей технологически сложных в производстве;2. Unreliability of the claimed device, due to the use of a large number of various parts technologically complex in production;

3. Массогабаритные характеристики, устройство не предназначено для размещения на корпусе спутника сверх малого размера, в частности класса CUBESAT.3. Mass and size characteristics, the device is not intended to be placed on the satellite’s body in excess of a small size, in particular, the CUBESAT class.

Задачей, на решение которой направленно данное техническое решение, является создание конструкции, при использовании которой достигается следующий технический результат:The task, to the solution of which this technical solution is directed, is to create a structure, using which the following technical result is achieved:

1. Увеличение жесткости конструкции в раскрытом положении без использования дополнительных узлов;1. The increase in structural rigidity in the open position without the use of additional nodes;

2. Повышение надежности, за счет минимизации комплектующих, обеспечения динамической гибкости электрических соединений и использования типовых технологических процессов при производстве деталей.2. Improving reliability, by minimizing components, providing dynamic flexibility of electrical connections and using typical technological processes in the manufacture of parts.

3. Уменьшение массогабаритных характеристик.3. The decrease in weight and size characteristics.

Поставленная задача решается за счет применения многослойной гибко-жесткой печатной платы, совмещающей в себе функции шарнирного соединения и электрического проводника между жесткими частями раскладных элементов. Один или несколько слоев такой многослойной платы изготовлен из полиамида, который обеспечивает динамическую гибкость соединений. В качестве привода может быть использована пружина кручения, размещенная в месте изгиба и концами жестко закрепленная в печатной плате. Фиксация в крайнем положении, подвижной части раскладного элемента, достигается конфигурацией пружины. Количество деталей, такой конструкции, сводится к минимуму и возможность применение типовых технологических операций, по производству печатных плат, в совокупности гарантирует повышение надежности системы и уменьшения массогабаритных характеристик.The problem is solved through the use of a multilayer flexible-rigid printed circuit board, combining the functions of a swivel and an electrical conductor between the rigid parts of the folding elements. One or more layers of such a multilayer board is made of polyamide, which provides dynamic flexibility of the connections. As a drive, a torsion spring can be used located at the bend and rigidly fixed in the circuit board with its ends. Fixation in the extreme position, the movable part of the folding element, is achieved by the configuration of the spring. The number of parts of this design is minimized and the possibility of using standard technological operations for the production of printed circuit boards in the aggregate guarantees an increase in the reliability of the system and a decrease in overall dimensions.

Описание полезной модели поясняется рисунками 1-3.A description of the utility model is illustrated in Figures 1-3.

На рисунке 1 изображена гибко жесткая печатная плата сложенная «гармошкой» в сложенном состоянии.Figure 1 shows a flexibly rigid printed circuit board folded by an "accordion" when folded.

На рисунках 2, 3 изображен фрагмент многослойной гибко жесткой печатной платы в разрезе.Figures 2, 3 show a fragment of a multilayer flexible rigidly printed circuit board in a section.

На рисунках:In the figures:

1. Многослойная гибко-жесткая печатная плата;1. Multilayer flexible-rigid printed circuit board;

2. Пружина кручения;2. Torsion spring;

3. Гибкая часть печатной платы;3. The flexible part of the circuit board;

4. Жесткая часть печатной платы.4. The hard part of the circuit board.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Размещенная в месте изгиба пружина кручения 2, за счет сил упругой деформации, переводит жесткие части 4 многослойной гибко-жесткой печатной платы 1 с размещенными на них, например солнечными батареями, из сложенного положения в развернутое, при этом угол между жесткими частями 4 обусловлен конфигурацией пружины 2, а шарнирное соединение обеспечивается гибкой частью 3 многослойной гибко-жесткой печатной платы 1.The torsion spring 2 located at the bend, due to the forces of elastic deformation, transfers the rigid parts 4 of the multilayer flexible-rigid printed circuit board 1 with, for example, solar panels, from the folded position to the deployed one, while the angle between the rigid parts 4 is determined by the spring configuration 2, and the swivel is provided by the flexible part 3 of the multilayer flexible-rigid printed circuit board 1.

Claims (1)

Раскладная конструкция для систем сверхмалого космического аппарата на основе многослойной гибко-жесткой печатной платы, совмещающей в себе функции шарнирного соединения и электрического проводника между жесткими частями раскладных панелей, при этом в качестве привода использована пружина кручения, размещенная в месте изгиба и концами жестко закрепленная в печатной плате, фиксация в крайнем положении, подвижной части раскладной панели достигается конфигурацией пружины.Folding design for ultra-small spacecraft systems based on a multilayer flexible-rigid printed circuit board that combines the functions of a hinge and an electrical conductor between the rigid parts of the folding panels, with a torsion spring located at the bend and rigidly fixed to the ends circuit board, fixing in the extreme position, the movable part of the folding panel is achieved by the configuration of the spring.

Images