Модель космической станции

(57) 1, МОДЕЛЬ КОЦИИ, содержащаянебесного тела т вязанныи с макерообразный корс размещенными о зменяемои длин и него подвижн вну зак и массами и ленными в рпусе устсс вдоль ствамдольн еремещениявой оси т для кру о т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(прототип). щ а я с я тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации функционирования гипотетической кольцевойкосмической станции, опоясывающейнебесное тело, за счет уменьшениятангенциальных составляющих реакцийсвязей корпуса макетом небесноготела и обеспечения возможности показа управляемого перераспределениякинетического момента между подвижными массами и корпусом модели станции, в ней подвижные массы выполнень 1в виде нескольких кольцевых растягиваемых сердечников, а устройства дляперемещения масс - в виде электромагнитных приводов вращения каждогоиз сердечников в двух противоположныхнаправлениях.1 О тела с помощью эластичных расчалок,присоединенных своими концами к кольцевой направляющей макета с возможкоторых изготовлена из магнитоизоляционного материала. Устройства дляперемещения шариков выполнены в видесоосных тору соленоидных катушек,связанных с источником их питания 5через коммутационную систему, ашарики установлены в круговых направляющих, параллельных продольнойоси корпуса и пропущенных сквозькатушки 1 .Недостаткаки известной моделикольцевой космической станции являются невозможность наглядной демонстрации режима перераспределениякинетического момента между корпусоми подвижными массами станции, атакже наличие тангенциальных составляющих реакций связей, искажающихимитируемую картину силового нагружения станции и вызывающих крутильные колебания, снижающие качестводемонстрации функционирования станции.Цель изобретения - повышениенаглядности демонстрации функционирования гипотетической кольцевой космической станции, опоясывающей небесное тело, за счет уменьшения тангенциальных составляющих реакций связейкорпуса с макетом небесного тела и 30обеспечения возможности показа управ"ляемого перераспределения кинетического момента между подвижными массами и корпусом модели станции,Указанная цель достигается тем, З 5что в модели космической станцииподвижные массы выполнены в виденескольких кольцевых растягиваемых сердечников, а устройства для перемещениямасс - в виде электромагнитных приводов 40вращения каждого из сердечников в двухпротивоположных направлениях,При этом корпус модели станцииможет быть выполнен из двух торообразных оболочек, соединенных с помощью охватывающей макет небесноготела эластичной цилиндрической вставки, с которой соединен электропроводящий пояс, взаимодействующий синдуктором, установленным на макете 50небесного тела, причем в каждой изоболочек размещено по одному кольцевому сердечнику.Корпус модели станции может бытьтакже связан с макетом небесного 55 ностью скольжения вдоль этой направляющей.Модель космической станции можетбыть снабжена системой пневматическойподвески торообразного корпуса модели, охватывающего макет небесноготела. При этом система пневматическойподвески корпуса содержит кольцевоесопло, выполненное в макете небесного тела,Корпус модели станции может бытьвыполнен из прозрачного материала иснабжен имитатором системы его вакуумирования в виде труб откачки воздуха и связанных с ними насосов, разме.щенным на корпусе.Внутри макета небесного теламожет быть выполнена ось, связывающая полушария макета, а по егоэкватору - щелевая направляющая, при.чем корпус модели станции закрепленна концевых звеньях двухзвенныхтелескопических кронштейнов, каждыйиз которых пропущен сквозь направляющую, снабжен подшипниковым элементом, взаимодействующим с направляющей, и установлен своим корневымзвеном на оси с возможностью свободного вращения относительно нее, приэтом звенья каждогокронштейна свя-заны между собой упругим элементом.Кроме того, на оси макета небесного тела в местах установки на нейкронштейнов выполнены коллекторныеустройства питания электромагнитныхприводов сердечников, а питающаяпроводка закреплена на звеньях кронштейнов,Корпус модели выполняют из двухторообразных оболочек, соединенныходна с другой с помощью цилиндрической вставки, образованной наборомповоротных пластин, установленныхвнахлест, на которых размещены макеты сооружений.Модель позволяет демонстрироватьфункционирование гипотетическойорбитальной станции, охватывающейпланету по экватору, показывая взаимодействие гравитационных (имитируемых составляющими упругих сил эластичных связей, направленными к центрумакета планеты) и центробежных сил,действующих на корпус станции состороны подвижных масс, разгоняемыхвнутри корпуса по круговой траектории.Указанное взаимодействие позволяет кольцевой орбитальной станции, пер 1165417воначлльо покоящецся ца поверхностинебесного тела, произзести подъем цлзаданную высоту и удерживаться на ней вслучае движения масс внутри корпусастанции со сверхорбитальцой скоростью, 5 10 к ами пр едус мат р 1 в сюГ с я э:1 ек 1 р О 11 л 11 итцый прпзод и система эле:стромлгцитцой 35подвески ( смазки ) сердечцгпс,11 Иганне эГвс устройств можнооСущсствггь от солнечных блтлрейили ядерных энергоисточников, рлзме 1 ецх л стлцт ии, л также - частично 40или полостью - ца поверхности планеты,Сердеч пгк может быть з виде бесконечной лецгы из лгциточувстИтельцого (электропроводцого) материала 45либо может представлять собой магнитную (электропроводцую) жидкость, Лента может изготавливаться, в частности, сомпозиционои, т, е, с эластичнойосновой и магциточувствительцым ца полцителем,С целью расширения фунсционаьцых возможностей станции и улучшения силовой схемы восприятия нагрузок расчалками предусматриваются несколь 55 ко кольцевых сердечников, которые могут вращагься в противоположных направлениях, будучи размещены в Кольце:зля станция представляет собой опорную конструкцгно (секциоцированую герметаную торообрлзцую оболочку с компенсаторами ее удлинения, либо растягицаемую фермеиую структуру, в которой (или на которой) мдгут быть размещены различные жилые, производственные и научые комплексы, а также элементы ицфрл 15 структуры (коммуникации, транспортные лицин и т.п.).Дя обеспе ени 1 грузопотока между станцией и планетой предусмотрены подвесные дороги и :ифты, л для удержгпия ее ст сцосл могут быт использованы расчалки, злкрепле цые нл 1 оце 1 х;10 с 1 и 1 Нети и сорпусе С ГЛЦЦИ,.л 1 управления высотой станции над25 пллцс"Ой Онл сЛбжел злысцуГьм солез- цевь 1 М ссрсчиком рсЗмеще 1 ьг ву 1 р Сецилгы 101 вл 1 суучвруе.ой т 1) убы р устаОвлеццой внутри (пли цл) опорной сосгрукц 11, Клк сердечцис, так труба выполнены с изменяемой дли 1 ой.С целью разгона сердечциса в трубе и предотв-лщения коцгактл с ее стецоцсй и:и цеско:ьких отдельных цакуумцруемых трубах,Через комьутруюую системуэлектромлгцитцого приво;а д 1 ижециеодних сердечИков может передаватьсядругим и.и корпусу стации, В последнем случае возможен, в члс.т ости,разгон корпуса стлции, после ееподъема цл цекоторую высоту до орбита.ьной скорости,11 еред началом подъема станции, впериод разгона сердечников, последняя ьожет закрепляться в специальномкорпусе (ложемецте) ца поверхцостипланеты, а затеь освобождаться отнего для вз:ета,1 л фг, 1 1 зобрлжецл модельсос мивской стлцтц 1 вид с босу цафцг. 2 - сечение Л в ,1 нл фпг, 1; нафиз. 3 - модель с бес.сонтлктцойподвеской корпуса; ца фиг, 4 - среп:еИерасчллки к макету:ебесцооте:а, ца фиг. 5 - 1 о.ель с пцевмлтическоцподвеской корпуса; цл фг, бмоде:ь с подвс:ской л гелескопическихкрсцштсйцах; на фги . 7 - конструкцияуз:л соедцегия корпуса модел;1 сМЛСЕЗОМ ЕОССЦО."0 ТЕ.1 Л.МО;е .сось ческой стлцции ссдержит торообрлз ьй корпус 1, удерживаемый вблизи экватора макета 2 небесного тела с помощью расчалок 3,выго:неццьсс, например, из элас Гичногб1 лте 1 иалл,Внутри корпуса 1 рлзмещень кольцевые сердечцики 4 и э, л такжеустановленные в корпусе приводь ихвра 1 еця, блэк;ый из которых выполненв виде, например, последовательцостиэлестромлгитцсх обмоток с, связанных через истему их космутлции систоиком питания (не показаны).Корпус стан ии может быт. выполненсекционирова ым с коменсаторамиего удлинения в виде гофр 7., асердечники - в виде лент с эластичной основой и электропроводцым цаполцителем,Корпус модели станции можетбить иьцолцец из двух торообразцыхоболочек 8 и 9 (фиг. 3), объединенных элас гичцой цилиндрической вставкой 10, в которой выполнено электрогроводное кольцо 11, взаимодействующее с ицдуктором 12, установленнымв макете 2 небесного тела,Гри использовании для удержанияковпуса модели с помощью эластичныхрасчалок 3 (фиг, 4) последние могутприсоединяться своими концамичерез скользящие Фиксаторы 13 ккольцевой направляющей 14, связанной с макетом 2 небесного тела. 5При использовании пневматическойподвески корпуса модели (Фиг. 5)параллельно экватору макета небесноготела может быть выполнено щелевоесопло 15 с системой 16 подачи газа, 10В случае использования полужесткой подвески макет небесного. телавыполнен из двух полушарий 17 и18 (Фиг. 6), между которыми образована щелевая направляющая 19. Полушария Фиксируются осью 20, на которойустановлены коллектор 21 питанияэлектромагнитных обмоток б и корневоезвено 22 одного из телескопическихкронштейнов, на котором выполнен 20подшипниковый элемент 23, взаимодействующий с направляющей 19 (фиг. 7),Концевое звено 24 кронштейнасвязано с корневым звеном 22 упругимэлементом 25, например пружиной растякения,Торообразные оболочки 26 и 27корпуса модели соединены цилиндрической вставкой 28, образованнойнабором поворотных пластин 29, зак- З 0репленных узлами 30 поворота на обо"лочках 26 и 27 и установленных внахлестУстройство работает следующимобразом.При запитке через систему коммутации электромагнитных обмоток бсердечники 4 и 5 начинают раскручиваться, вызывая постепенное растяжение корпуса 1 модели и имитируя40таким образом его подъем над небесным телом.Если кинематические моменты сердечников 4 и 5 поддерживать равнымиодин . другому, но противоположнонаправленными, то корпус 1, растягиваясь, не будет вращаться вокрУгмакета 2,Осуществив перекоммутацию обмоток6 для создания тормозящего действияна один из сердечников, приводяткорпус модели во вращение вокругмакета небесного тела, демонстрируяперераспределение кинетическогомомента между сердечником и корпусом станции. В зависимости от тормозимого сердечника 4 (или 5) вращение корпуса 1 может осуществлятьсяв любом из двух направлений,При использовании расчалок 3вращающийся корпус модели заставляетскользить их фиксаторы 13 вдоль направляющей 14 (фиг, 4).Кинематика движения модели вслучае полужесткой подвески (фиг. 6)аналогична, но обеспечивается болееустойчивое и равномерное движение,Подшипниковый элемент 23 обкатываетнаправляющую 19, а концевое звено 24,преодолевая сопротивление пружины25, выдвигается на расстояние, зависящее от скорости вращения сердечников,Пластины 29 (Фиг. 7), скользяодна по другой, обеспечивают "сплошность" кольца при его растяжениии сжатии.После приведения корпуса 1 моделивновь в неподвижное положение путемпоследующего синхронного торможенияобоих сердечников 4 и 5 и отключенияприводов от источника питания имитируют спуск станции на поверхность.небесного тела.Если применяется бесконтактнаяили пневматическая подвеска корпусамодели, то перед запиткой электромагнитных приводов сердечниковзадействуется индуктор 12 или производится подача сжатого газа в кольцевое сопло 15.При установке на корпусе моделистанции имитатора системы его вакуумирования перед раскруткой сердечников могут быть задействованы моделинасосов и произведена частичная откачка воздуха из полостей, гдеразмещены сердечники.Предлагаемая модель космическойстанции позволяет существенно повысить демонстрационный эффект, обеспечивая имитацию нескольких динамических режимов работы гипотетическойстанции, основанных на законах небес.ной механики и сохранения кинетического момента,Модель может быть использованав школьном и вузовском учебном процессе, а также на выставках в целяхдинамической рекламы,