RU2460676C2 - Solar cell panel for spacecraft - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to spacecraft electric power supply systems and specifically to solar cell panels. The solar cell panel comprises two panels, each consisting of two half-panels, having pivotally connected and series-assembled into a bundle a root (2), middle (3) and an outermost (4) flap. The flaps are mounted on a frame (5) which is movably mounted on four mounting assemblies (6) of the body (1) of the spacecraft. The half-panels are connected to each other on one side by four spring-loaded clamps (7), and on the other by four couplers (8) in the mounting assemblies (6). The root flap is connected to the middle flap by an axle (9) and the middle flap is connected to the outer most flap by an axle (10). The spring-loaded clamps are connected by a rope to a pyro device (not shown). Two supporting arms are mounted in pairs on each flap. The supporting arms mounted on the outermost flap are provided with axles which interact, when opening the panels, with profiled protrusions on the supporting arms mounted on the root flap. This enables to open the panels using a "roll" technique, wherein there is organised retraction of flaps, which prevents their collision with spacecraft equipment when opening. The number of pyro devices in locking elements of the panels is reduced.

EFFECT: high reliability of spacecraft with solar cell panels.

12 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, а именно к батареям солнечным (БС), и может быть использовано на космических аппаратах (КА) различного назначения для электроснабжения.The invention relates to space technology, namely to solar batteries (BS), and can be used on spacecraft (SC) for various purposes for power supply.

БС КА, как правило, представляют собой многозвенные раскрываемые конструкции, что обусловлено необходимостью компактного размещения КА под головным обтекателем ракеты носителя. Панели БС располагаются вдоль борта КА, и их раскрытие производится без отвода от борта КА после выведения его на орбиту.BS spacecraft, as a rule, are multi-link disclosed structures, which is due to the need for compact spacecraft placement under the head fairing of a carrier rocket. BS panels are located along the side of the spacecraft, and their disclosure is performed without taking it from the side of the spacecraft after putting it into orbit.

Известна солнечная батарея космического аппарата патент RU №2214949 - прототип, состоящая из рамы, жестко закрепленной на приводе верхних и нижних створок, попарно связанных между собой шарнирами, причем рама с помощью пиросредств закреплена на корпусе космического аппарата, при этом на внутренних торцах верхних створок установлены кронштейны, связанные со стяжными лентами, проходящими через пиросредства, жестко закрепленными па рамс солнечной батареи, а па внешних торцах верхних створок установлены крюки, поверхности которых взаимодействуют с осями подпружиненных стяжных элементов, шарнирно закрепленных на корпусе космического аппарата, причем оси стяжных элементов смещены наружу относительно осей шарниров, связывающих верхние и нижние створки, а на нижних створках жестко закреплены шаровые опоры, взаимодействующие с корпусом космического аппарата.Known solar battery spacecraft patent RU No. 2214949 - a prototype consisting of a frame rigidly mounted on the drive of the upper and lower wings, pairwise interconnected by hinges, and the frame using pyro means is mounted on the body of the spacecraft, while on the inner ends of the upper wings installed brackets connected to the tie-rods passing through the pyro means, rigidly fixed to the solar battery pars, and hooks are installed at the outer ends of the upper flaps, the surfaces of which interact comfort with the axes of the spring-loaded clamping elements is pivotably attached to the spacecraft body, wherein the axis of the clamping elements are displaced outwardly relative to the axes of the hinges connecting the upper and lower flaps and the lower flaps rigidly fixed ball bearings which interact with the spacecraft body.

Известная солнечная батарея имеет ограниченные эксплуатационные возможности в случае увеличения энергопотребления изделия (космического аппарата, спутника), исходя из его задач и компоновки изделия, требующего увеличения площадей СБ за счет увеличения створок панелей.The well-known solar battery has limited operational capabilities in the case of increased energy consumption of the product (spacecraft, satellite), based on its tasks and layout of the product, requiring an increase in the area of the SB due to the increase in panel flaps.

При увеличении площадей в известной солнечной батарее путем увеличения створок зона раскрытия створок панелей ограничена компоновкой изделия, что может привести к соударению с внешними элементами конструкции изделия.When increasing the area in the known solar battery by increasing the leaflets, the opening area of the leaflets of the panels is limited by the layout of the product, which can lead to a collision with the external structural elements of the product.

Задачей предложенного технического решения является расширение эксплуатационных возможностей солнечной батареи при увеличении энергопотребления изделия с обеспечением организованного раскрытия створок в заданной зоне без соударения с внешними элементами изделия (антенны, крышки и т.д.).The objective of the proposed technical solution is to expand the operational capabilities of the solar battery while increasing the energy consumption of the product, ensuring organized opening of the valves in a given area without impacting with external elements of the product (antenna, cover, etc.).

Поставленная задача решается тем, что БС, включающая в свой состав две панели, состоящие из подпружиненных шарнирно связанных между собой и собранных в пакет створок, устанавливаемых в сложенном положении на раме и закрепленных к борту КА через опорные узлы с пиросредством, и подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах стяжек, отличается тем, что каждая из панелей выполнена из двух полупанелей, состоящих из корневой, средней и крайней створок, установленных на раме, подвижно закрепленной на опорных узлах, при этом полупанели каждой панели соединены между собой с помощью фиксирующих элементов, выполненных в виде подпружиненных прижимов, установленных на раме и связанных посредством тросовой тяги с пиросредством, причем на створках попарно установлены по два кронштейна, при этом кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными па кронштейнах, установленных на корневой створке, обеспечивая раскрытие панелей «рулонным» способом.The problem is solved in that the BS, which includes two panels, consisting of spring-loaded hingedly connected to each other and assembled in a package of doors, installed in the folded position on the frame and fixed to the spacecraft through the support nodes with pyro means, and spring-loaded, pivotally fixed on the supporting nodes of the screeds, characterized in that each of the panels is made of two half-panels, consisting of the root, middle and extreme wings, mounted on a frame that is movably mounted on the supporting nodes, while the half-panel The two panels are interconnected by means of fixing elements made in the form of spring-loaded clamps mounted on the frame and connected by means of a cable tie with pyro means, moreover, two brackets are installed in pairs on the sashes, while the brackets mounted on the extreme sash are provided with axes that interact in the process of opening the panels with profiled protrusions made on brackets mounted on the root leaf, providing the disclosure of the panels in a “roll” way.

Заявляемая конструкция БС приведена на фигурах:The inventive design of the BS shown in the figures:

Фиг.1 Общий вид БС;Figure 1 General view of the BS;

Фиг.2 Вид по стрелке A на фиг.1;Figure 2 A view along arrow A in figure 1;

Фиг.3 Разрез Б-Б на фиг.2;Figure 3 Section BB in figure 2;

Фиг.4 Сечение В-В на фиг.3;Figure 4 Section BB in figure 3;

Фиг.5 - Фиг.9 Кинематическая схема раскрытия створок БС;Figure 5 - Figure 9 Kinematic diagram of the disclosure of the flaps BS;

Фиг.10 Выносной элемент Г на фиг.5;Figure 10 Remote element G in figure 5;

Фиг.11 Выносной элемент Д на фиг.6;11 Remote element D in Fig.6;

Фиг.12 Выносной элемент Е на фиг.7;Fig.12 Remote element E in Fig.7;

Батарея солнечная КА1 состоит из двух панелей, каждая из которых включает в свой состав две полупанели, состоящие из корневой 2, средней 3 и крайней 4 створок, установленных на раме 5, подвижно закрепленной на четырех опорных узлах 6, полупанели каждой панели с одной стороны соединены между собой с помощью четырех подпружиненных прижимов 7, установленных на раме 5 и связанных посредством тросовой тяги с основной и дублирующей пирочеками (на фигурах не показаны), а с другой - с помощью четырех подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах 6 стяжек 8. Сборка створок в пакет осуществлена таким образом, что с одной стороны корневая створка 2 шарнирно связана со средней створкой 3 (ось 9), а с другой - средняя 3 с крайней 4 (ось 10). Вдоль длинных сторон створок, снаружи, на корневой 2 и крайней 4 створках попарно установлены по два кронштейна 11 и 12. Кронштейны 11 снабжены осями 13, а кронштейны 12 - профилированными выступами 14. Оси 13 и профилированные выступы 14 при сложенных створках установлены с зазором, а взаимодействуют между собой лишь в процессе раскрытия панелей, обеспечивая их безударное раскрытие «рулонным» способом.The solar battery KA1 consists of two panels, each of which includes two half-panels, consisting of a root 2, middle 3 and at least 4 leaves installed on a frame 5, movably mounted on four supporting nodes 6, the half-panels of each panel are connected on one side with each other using four spring-loaded clamps 7 mounted on the frame 5 and connected by cable traction with the main and backup pyrochecks (not shown in the figures), and on the other - with the help of four spring-loaded pivotally mounted on supporting nodes x 6 screeds 8. Assembling the leaves in a package is carried out in such a way that on one side the root leaf 2 is pivotally connected to the middle leaf 3 (axis 9), and on the other, the middle leaf 3 with extreme 4 (axis 10). Two brackets 11 and 12 are installed in pairs along the long sides of the flaps, outside, on the root 2 and at the last 4 flaps. The brackets 11 are provided with axles 13, and the brackets 12 with profiled protrusions 14. The axles 13 and the profiled protrusions 14 are installed with the gap folded, and interact with each other only in the process of opening the panels, ensuring their shock-free opening in a “roll” way.

Процесс раскрытия панели происходит следующим образом: после выведения КА на орбиту подается команда на срабатывание пирочек, обеспечивающих, в свою очередь, срабатывание прижимов 7. После срабатывания прижимов 7 под действием пружин обеспечивается возможность отвода средних 3 и крайних 4 створок и приведение панели в рабочее положение, при этом в конечном положении створки 3 и 4 фиксируются защелками.The process of opening the panel is as follows: after launching the spacecraft into orbit, a command is issued for triggering pies, which, in turn, trigger clamps 7. After triggering the clamps 7 under the action of the springs, it is possible to retract the middle 3 and 4 extreme shutters and bring the panel to working position , while in the final position, the shutters 3 and 4 are latched.

Анализ кинематической схемы раскрытия створок (см. фиг.5 - фиг.9) показывает, что после срабатывания прижимов 7 и освобождения пакета створок от стяжек 8 начинается разворот створок, при этом оси 13 входят в контакт с профилированными выступами 14 и катятся по ним. Отсутствие контакта между осями 13 и выступами 14 в начальный момент движения исключает возможность заклинивания створок, обусловленного различными технологическими факторами. Профили выступов 14 выполнены таким образом, что крайняя створка 4 имеет возможность раскрываться только после того, как средняя створка 3 раскроется на угол ~90°, т.е. исключается возможность большого разброса траекторий движения створок и возможность соударения крайней створки 4 с рабочей поверхностью корневой створки 2.An analysis of the kinematic diagram of the opening of the valves (see Fig. 5 - Fig. 9) shows that, after the clamps 7 are activated and the package of valves is released from the screeds 8, the valves are turned around, while the axes 13 come into contact with the profiled projections 14 and roll along them. The lack of contact between the axes 13 and the protrusions 14 at the initial moment of movement excludes the possibility of jamming of the valves due to various technological factors. The profiles of the protrusions 14 are made in such a way that the extreme wing 4 has the ability to open only after the middle wing 3 opens at an angle of ~ 90 °, i.e. excludes the possibility of a large spread of the trajectories of the movement of the valves and the possibility of collision of the extreme leaf 4 with the working surface of the root leaf 2.

Заявленная конструкция солнечной батареи космического аппарата позволит расширить ее эксплуатационные возможности при увеличении энергопотребления космическим аппаратом в зависимости от его задач и компоновки, а организованное раскрытие створок панелей СБ «рулонным» способом исключает возможность их соударения с аппаратурой КА и, следовательно, ее повреждения, что в итоге обеспечивает повышение надежности КА.The claimed design of the solar battery of the spacecraft will expand its operational capabilities while increasing the power consumption of the spacecraft depending on its tasks and layout, and the organized opening of the shutter panels SB "roll" way eliminates the possibility of their collision with the spacecraft equipment and, therefore, its damage, which As a result, it increases the reliability of the spacecraft.

Claims (1)

Батарея солнечная космического аппарата, включающая в свой состав две панели, состоящие из подпружиненных шарнирно связанных между собой и собранных в пакет створок, устанавливаемых в сложенном положении на раме и закрепленных к борту космического аппарата через опорные узлы с пиросредством, и подпружиненных, шарнирно закрепленных на опорных узлах стяжек, отличающаяся тем, что каждая из панелей выполнена из двух полупанелей, состоящих из корневой, средней и крайней створок, установленных на раме, подвижно закрепленной на опорных узлах, при этом полупанели каждой панели соединены между собой с помощью фиксирующих элементов, выполненных в виде подпружиненных прижимов, установленных на раме и связанных посредством тросовой тяги с пиросредством, причем на створках попарно установлено по два кронштейна, при этом кронштейны, установленные на крайней створке, снабжены осями, которые взаимодействуют в процессе раскрытия панелей с профилированными выступами, выполненными на кронштейнах, установленных на корневой створке, обеспечивая раскрытие панелей «рулонным» способом. The solar battery of the spacecraft, which includes two panels, consisting of spring-loaded hingedly connected to each other and assembled in a package of doors, installed in the folded position on the frame and fixed to the board of the spacecraft through the support nodes with pyro means, and spring-loaded, pivotally mounted on the support screed nodes, characterized in that each of the panels is made of two half-panels, consisting of root, middle and extreme wings, mounted on a frame, movably mounted on the supporting nodes, in this case, the half-panels of each panel are interconnected by means of fixing elements made in the form of spring-loaded clamps mounted on the frame and connected by cable pull with pyro means, and two brackets are installed in pairs on the sashes, while the brackets installed on the extreme sash are provided with axes which interact in the process of opening the panels with profiled protrusions made on brackets mounted on the root leaf, providing the disclosure of the panels "roll" way.

Images