Способ автоматической стыковки космических аппаратов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТУССР; Харьковский араваев ГА Козо 1(71) Институт кибернетики АНавиационный институт(72) Алатырев Ак; Волков В,Г 2Колодеев ИД; Крюков М.ИЛященко А.М ван В.М;, Чеборин О.Г;ОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТЫКОВКИ ИЧЕСКИЕ АППАРАТОВ И УСТГОйСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИ рез В.ВРашкоаппаратов источников питания электромагнитных элементов, сложной радиотехничеувеличению веса аппаратов; э. также слож веса. космических аппаратов и упрощениепроцесса сближения и причаливания, 30Цель достигается техническим решени-. 35 40 50 Изобретение относится к космической технике, а чменно к устройствам и способам, обеспечивающим стыковку космических аппаратов на орбите.Наиболее близким техническим реше. нием к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматической стыковки космических аппаратов, включающий запуск аппаратов на орбиту, сближение и причаливание их за счет использования электромагнитных элементов.Способ осуществляют устройством для автоматической стыковки космических аппаратов, содержащим стыковочный узел и электромагнитные элементы.Недостатком указанного способа автоматической стыковки космических аппаратов являются наличие нэ борту космических ской аппаратуры и счетно-решающих устройств, необходимых при сближении и причаливании аппаратов, что приводит к ность управления космическими аппаратами на этапах сближения и поичэливания. Целью изобретения является снижение ем, представляющим собой новый способ автоматической стыковки космических аппаратов, включающий запуск аппаратов на орбиту, сближение и причаливание их за счет электромагнитных элементов,. Предлагаемый способ отличается от известного тем, что до запуска нэ орбиту располагают аппараты в положении касания стыковочными узлами, возбуждают незатухающие токи в сверхпроводящих короткозамкнутых электромагнитных элементах одного аппарата и кратковременно раэмыкают сверхпроводящие электромагнитные элементы другого аппарата Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции для автоматической стыковки космических аппаратов, содержащим стыковочный узел и электромагнитные элементы. Отличие устройства позврляющего осуществить новый способ,состоит в том, что электромагнитные элементы расположены в плоскости, перпендикулярной направлению причаливания и диаметрально противоположно относительно стыковочного узла. При этом электромагнитные элементы могут быть выполнены в виде тора.На фиг, 1 изображены стыкующиеся космические аппараты со сверхпроводящи 5 10 15 ми электромагнитами на конечном этапепричаливания; на фиг. 2 - график зависимости силы магнитного взаимодействия отрасстояния между космическими аппаратами,На космических аппаратах 1, 2 установлены по два одинаковых тороидальныхсверхпроводящих короткозамкнутых электромагнита 3, 4 и 5, Б, расположенных накаждом аппарате в плоскости; перпендикулярной направлению причаливания, диаметрально противоположно относительноих стыковочных узлов 7 и 8.До запуска космические аппараты размещают в положении касания стыковочными узлами, В обмотки электромагнитов 3, 4.заводят незатухающие токи противоположных направлений, а обмотки электромагнитов 5, 6 размыкают,В результате операции заведения незатухающих токов в обмотки 3, 4 при разомкнутых обмотках 5, 6 междуэлектромагнитами аппаратов 1, 2 в направлении стыковки начинает действовать силаР, закон изменения которой в зависимостиот расстояния между электромагнитамид показан на фиг. 2,В положении заведения токов в обмотки электромагнитов 3, 4 (положение касаниястыковочных узлов 7, 8) магнитная сила равна нулю (д =до ). При увеличении расстояния между магнитамивозникаетпритяжение (отрицэтельные ординаты нафиг, 2), при уменьшении - сталкивание (положительные ординаты на фиг, 2).После введения космических аппаратовна орбиту и их дальнего сближения до рас-.стояния 15 Ом существенную роль начинаетиграть взаимодействие сверхпроводящихэлектромагнитов, за счет которых осуществляется ориентирование и причаливание,Поскольку сверхпроводящие магнитыпритягивают при расстояниях ддо(фиг.2), они самопроизвольно сориентируютсянэ направление стыковки и начнут сближаться (как любые магниты, стремящиесясориентироваться разноименными полюсами друг к другу и притянуться),Кроме того, так как в диаметрально рас-.положенные магниты 3, 4 заведены токипротивоположного направления, магнит 5притягивается магнитом 3 (оси их совпадают): а магнит 6 - магнитом 4, т.е. стыкуемыекосмические аппараты сориентируются внаправлении, перпендикулярном направлению стыковки.ПО мере сближения между космическими аппаратами, как это следует из графикафиг. 2, имеет место притяжение. Поэтому675720скорость сближения возрастает до тех пор, Работа сил отталкивания равна уменьпока зазор между космическими объектами . шению кинетической энергии, приобретенне станет равным д = до, За счет магнитно- ной эа счет магнитного притяженйя, Когдаго притяжения космические объектыпрйоб- по мере сближения.космических объектовретут кинетическую энергию, равную 5 работа сил отталкивания станет равной всейработе сил притяжения.кинетической энергии (или всей работе силВ положейии д = до космические объ-: . притяжения), то при нулевом. начальном имекты эа счет магнитного взаймодействия со- .:пульсе сближения относительная скорость, риентированы в направлении стыковкии в. космических объектов равнд нулю. Это понаправлении,перпендикулярном направле. ложение соответствуетнулевому зазоруйию стыковки.,ю стыковки. межДу стыкующимися космическими обьекПри сближении космйческих аппаратов " тами, при котором космические аппараты.на расстоянии дд между ними возника- . жестко соединяются известными приемами,ют силы отталкивания (фиг. 2), которые : " .(56) Патент США В 3794270, кл. 244 - 1,уменьшают скорость относительного сбли- .И. 1974жения.ФормулаизобретенияСпособ автоматической стыковки .20космических аппаратов; включающийэайуск аппаратов на орбиту, сближенйе и ":2. Устройство для "автоматической стыпричаливание йх за счет использования . - .:-"ковки космических апйаратов, содержащее, электромагнитныхэлементов,: отличай . .стйковочный узел и электромагнитные элещийся тем, что, с целью снижеййя веса ап менты; отличающееся тем, что, с цельЮ по- паратов и уйрощения процесса сближений : .вышения .точности: процесса и причаливаний дозапуска на орбиту рас- :, ,причаливания, электромагнитные элемен. полагают аппараты в положении касания. ты-располОжены в плоскости, перйендикустыковочными узлами возбуждают незаф-. :лярной: найравленйю".прйчаливания, и30хающие токи в сверхпроводящих коротко- диаметрально:противоположно относиэамкнутых электромагнитных элементах тельно стыковочйого узла.одного аппаратаикратковременноразмы, Устройство по п.2, отличающееся кают сверхпроводящие электромагнитные :тем, что злектромагнйтйце элементы вы-.элементы другого аппарата :, полнейы в виде тора,б 75720 Составитель ,Тех ред М. Моргентал Карре Редактор О.Юрко Заказ 3347 Тираж Г 1 одпис НПО "Поиск" Роспатента 3035, Москва, Ж, Рауоская наб.,45Производсгвенно иэд льски 1 комбинат "11 чкент", г. "к;(, пол):о .: гп