андрогинное стыковочное устройство космических кораблей

Формула изобретения

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей, содержащее стыковочные модули, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки, а на внешней поверхности стыковочных модулей жестко закреплены возвратные приводы, подвижные части которых прикреплены к подвижным кольцам, на которых жестко закреплены защелки и направляющие трапециевидной формы, отличающееся тем, что стыковочные шпангоуты соединены с подвижными кольцами при помощи гофрированных труб, стенки которых выполнены полыми и заполнены легкоплавким металлом, причем трубы снабжены электронагревателями, входы которых соединены с выходами источников питания, расположенных в стыковочных модулях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к стыковочным устройствам космических кораблей.

Известны стыковочные устройства космических кораблей, использовавшиеся в космических кораблях "Союз", которые состоят из стыковочных шпангоутов с замками, расположенных на активном и пассивном космических кораблях, в центре стыковочного шпангоута активного космического корабля установлен стыковочный механизм со штангой, снабженной защелками, штанга при стыковке входит в приемный конус пассивного космического корабля, который оканчивается приемным гнездом, на стыковочном шпангоуте пассивного космического корабля расположены направляющие штыри, а ответные гнезда расположены на активном космическом корабле, вилка и розетка электрического разъема и датчики смещения стыка (В.В.Сыромятников. Стыковочные устройства космических кораблей. М.: Машиностроение. 1984. С.180).

Во время сближения кораблей головка штанги, скользя по поверхности конуса, попадает в приемное гнездо и фиксируется защелками. Затем электропривод начинает втягивать штангу до тех пор, пока стыковочные шпангоуты соприкоснутся друг с другом и сработают замки. Из-за того, что в большинстве случаев головка штанги заходит в приемное гнездо под углом, на защелки действуют боковые силы и изгибающие моменты. Сказанное приводит к пониженной надежности работы стыковочного устройства.

Известно андрогинное стыковочное устройство, разработанное для программы совместного полета кораблей "Союз" и "Аполлон" (Бунцев К.Д. Технология стыковки (стыковка в космических проектах будущего). Наука и жизнь. №4. 1973. С.12-13), выбранное в качестве прототипа.

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей содержит стыковочные модули космических кораблей, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки. Шпангоуты с помощью шести выдвижных штанг связаны с подвижными кольцами. Штанги снабжены амортизаторами. На кольцах жестко закреплены направляющие трапециевидной формы и защелки. В стыковочном устройстве имеются возвратные приводы, возвращающие кольца в исходное положение.

В транспортном положении - пассивное состояние стыковочного устройства - кольцо втянуто и находится за плоскостью стыковочного шпангоута. Кольцо активного космического корабля заранее выдвигается в исходное для стыковки положение. На участке причаливания активный корабль движется так, что направляющие его кольца входят в промежутки между направляющими кольца другого корабля. Из-за их трапециевидной формы, после их касания, которое может произойти при заметном рассогласовании кораблей и при дальнейшем их сближении, подвижные кольца будут все точнее сопрягаться и наконец совпадут одно с другим.

Поскольку кольца укреплены на подвижных штангах шарнирно, а штанги имеют возможность изменять свою длину, то кольца совместятся даже в том случае, если оси кораблей не будут совпадать. Затем защелки на кольце активного корабля зацепляются за защелки кольца пассивного корабля. Далее приводы активного корабля возвращают кольца в исходное состояние. Демпферы гасят энергию соударения. В результате сказанного происходит соприкосновение плоскостей стыковочных шпангоутов, срабатывают замки стыковочных шпангоутов.

Использование механического узла, состоящего из шести выдвижных штанг с шарнирами, в условиях космоса приводит к невысокой надежности работы андрогинного стыковочного устройства космических кораблей.

Задача изобретения - повышение надежности андрогинного стыковочного устройства космических кораблей посредством исключения из конструкции выдвижных штанг с шарнирами.

Технический результат достигается тем, что в андрогинном стыковочном устройстве космических кораблей, содержащем стыковочные модули, в которых жестко закреплены стыковочные шпангоуты, на торцевых поверхностях которых расположены замки, на внешней поверхности стыковочных модулей жестко закреплены возвратные приводы, подвижные части которых прикреплены к подвижным кольцам, на которых жестко закреплены защелки и направляющие трапециевидной формы, стыковочные шпангоуты соединены с подвижными кольцами с помощью гофрированных труб, стенки которых выполнены полыми и заполнены легкоплавким металлом, причем трубы снабжены электронагревателями, входы которых соединены с выходами источников питания, расположенных в стыковочных модулях.

Андрогинное стыковочное устройство космических кораблей показано на чертеже.

В стыковочных модулях 1 жестко закреплены стыковочные шпангоуты 2, на торцевых поверхностях которых расположены замки 3. На внешней поверхности стыковочных модулей 1 жестко закреплены возвратные приводы 4, подвижные части 5 которых прикреплены к подвижным кольцам 6. На кольцах 6 жестко закреплены защелки 7 и направляющие 8 трапециевидной формы. Торцевые части стыковочных шпангоутов 2 и подвижных колец 6 соединены с помощью гофрированных труб 9, стенки которых выполнены полыми. Данные полости заполнены легкоплавким металлом 10, например литием или ртутью. Внутри полых стенок труб 9 установлены электронагреватели 11, которые выполнены в виде пружин. Входы электронагревателей 11 электрически соединены с выходами источников питания 12, которые расположены в стыковочных модулях 1. Стыковочные модули 1 расположены на активном космическом корабле 13 и на пассивном космическом корабле 14.

Работа устройства происходит следующим образом. При сближении кораблей 13 и 14 электронагреватели 11 запитываются от источников питания 12 и легкоплавкий металл 10 переходит в жидкое состояние, тем самым механическая связь между стыковочными шпангоутами 2 и кольцами 6 теряет жесткость. Направляющие 8 соприкасаются и из-за их трапециевидной формы при дальнейшем сближении кораблей 13 и 14, даже при их рассогласовании, происходит контакт подвижных колец 6. Т.к. легкоплавкий металл 10 находится в жидком состоянии, то в нем гасится энергия соударения кораблей 13 и 14. После сопряжения колец 6 срабатывают защелки 7. Включаются возвратные приводы 4, которые втягивают подвижные части 5, в результате происходит дальнейшее сближение стыковочных шпангоутов 2. Когда происходит их механический контакт, срабатывают замки 3. Затем электронагреватели 11 отключаются от источников питания 12 и металл 10 под действием температуры космического пространства переходит в твердое состояние, тем самым обеспечивается жесткая связь между кораблями 13 и 14.

Следует отметить, что наличие возвратных приводов 4 с подвижными частями 5 - не обязательно, если нет жесткого условия соосности состыкованных кораблей 13 и 14.

Отсутствие необходимости в использовании в открытом космосе выдвижных штанг с амортизаторами и шарнирами обуславливает более высокую надежность работы по сравнению с прототипом.