Просторова довгомірна конструкція, що розгортається

Изобретение относится к строительству, а именно к развертываемым пространственным длинномерным конструкциям, используемым в качестве опор для антенн, солнечных батарей и другого оборудования в мобильных объектах различного назначения, в том числе в ограниченном объеме носителя для сооружения платформ в космосе. Известна развертываемая пространственная длинномерная конструкция, включающая пояса, раскосы и распорки, шарнирно соединенные между собой, причем раскосы могут быть выполнены жесткими или гибкими, а распорки снабжены телескопическими раздвижными устройствами с фиксаторами [1]. Такая конструкция является весьма сложной вследствие большого количества шарнирных соединений, работающих в разных плоскостях, а также наличия сложного раздвижного телескопического устройства с фиксаторами. Кроме того, необходим специальный тяговый двигатель для последовательного развертывания каждой секции. Недостатком гибких раскосов является их вытягивание при работе на растяжение, для устранения чего требуются натяжные устройства. При жестких раскосах угол между раскосами и распорками в узле крепления последних к поясам равен углу между этими элементами в сложенном горизонтальном положении, который может быть менее 30°. Поэтому высота секции при жестких раскосах намного меньше оптимальной и конструкция неэффективна. Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является развертываемая пространственная длинномерная конструкция трехгранного поперечного сечения, содержащая пояса, распорки и гибкие раскосы [2]. Между узлами крепления раскосов к поясам последние имеют разъем с упорами и пружинами, эксцентрично прикрепленными к поясам. Путем разъема поясов и изгиба раскосов создается возможность складывания конструкций в корпус. Развертывание конструкции происходит при помощи стержня-толкателя, расположенного по оси конструкции, путем возвратно-поступательного его перемещения. Наличие такого механизма усложняет конструкцию. Кроме того, при гибких раскосах требуется устройство для их натяжения, т.к. в противном случае снижается надежность конструкции. Вызывает сомнение надежность подпружиненных разъемов поясов. Конструкция может быть только трехгранной. В основу изобретения поставлена задача создания развертываемой пространственной длинномерной конструкции, в которой за счет придания ей рациональной, с точки зрения действующи х в ней усилий, формы, а также за счет ужесточения раскосов и упрощения механизма развертывания, обеспечивается надежность конструкции и развертывания. Для решения поставленной задачи развертываемая пространственная длинномерная конструкция, содержащая пояса, жестко соединенные распорками, раскосы, расположенные в плоскостях граней конструкции, соединенной с основанием с одной стороны, и приспособление для развертывания конструкции, согласно изобретению, имеет четырехгранное поперечное сечение, а раскосы выполнены жесткими и расположены на двух противоположных гранях с шарнирным закреплением на поясах посредством фасонок с обеспечением складывания по длине конструкции с примыканием поясов. Напротив фасонок пояса выполнены с разъемом, а приспособление для развертывания - в виде натяжных тросов, расположенных внутри двух поясов с закреплением их на свободных концах и у основания. На двух др уги х поясах в местах разъема выполнены вставки, закрепленные с одним концом пояса в месте разъема и входящие в другой конец, причем концы этих поясов соединены с основанием с возможностью разъема при складывании. При этом пояса с расположенными внутри них натяжными тросами шарнирно соединены с основанием. На фиг. 1 схематически изображена развертываемая пространственная длинномерная конструкция; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (по верхним поясам конструкции); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (по нижним поясам конструкции); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 (по раскосам конструкции); на фиг. 5 - конструкция в свернутом состоянии; на фиг 6 - узел І на фиг. 1; на фиг. 7 - узел ІІ на фиг. 5; на фиг. 8 - узел ІІІ на фиг. 5; на фиг. 9 конструкция в свернутом состоянии, прикрепленная к условному объекту; на фиг. 10 - конструкция в развернутом состоянии; на фиг. 11 - конструкция в рабочем состоянии. Конструкция представляет собой решетчатую ферму четырехгранного поперечного сечения, образованную жесткими элементами. Раскосы 1 двух противоположных боковых граней посредством шарниров 2, расположенных на фасонках 3, прикреплены к верхним 4 и нижним 5 поясам. Между узлами крепленияраскосов 1 к поясам 4 и 5, напротив фасонок 3, расположены, соответственно, разъемы 6 и 7. Для обеспечения геометрической неизменяемости конструкции по верхним 4 и нижним 5 поясам расположена и жестко закреплена решетка, состоящая из раскосов 8 и распорок 9, а между раскосами 1 - элементы диафрагм 10. Через верхние пояса 4 протянуты натяжные тросы 11, проходящие через отверстия во фланцах 12, которыми ограничиваются элементы поясов 4 в разъемах 6. У вершин поясов 4 тросы прикреплены к фланцам 13, а в основании 14 конструкции расположены устройства для их натяжения в виде поворотных рычагов или лебедок (на черт. не показаны). Верхние пояса 4 соединены с основанием 14 посредством шарниров 15, а нижние пояса 5 - с возможностью разъема за счет фланцев 16. В разъемах 7 нижние пояса 5 также ограничены фланцами 12, между которыми расположены вставки 17 с поперечником, меньшим внутреннего поперечника трубы пояса 5. Вставки 17 приварены к одной стороне разъема и установлены свободно относительно другой стороны разъема. В свернутом виде конструкции (фиг. 5) раскосы 1 повернуты в шарнирах 2 и вытянуты в одну линию. При этом верхние пояса 4 и нижние пояса 5 располагаются параллельно и вплотную к раскосам 1 (фиг. 8). Пояса 4 и 5 раздвигаются в разъемах 6 и 7 на максимально возможное расстояние. При этом вставки 17 (фиг. 7) служат направляющими для труб нижнего пояса 5. Развертывание конструкции осуществляется путем натяжения тросов 11 по стрелкам на фиг. 1, 2, 5 с помощью указанных выше устройств. При этом фланцы 12 и 13 в разъемах 6 верхни х поясов 4 соединяются, а раскосы 1 ввиду эксцентриситета между осями верхних поясов 4 и раскосами 1 поворачиваются в шарнирах 2 и принимают проектное положение. В это время в разъемах 7 нижних поясов 5 происходит соединение фланцев 12 путем скольжения свободного конца поясов 5 по соединительным вставкам 17, а торцевые фланцы 16 нижних поясов 5 упираются в основание 14. На фиг. 9, 10, 11 схематически показаны три этапа развертывания конструкции и установки ее в проектное положение, применительно к космическим платформам. По сравнению с прототипом в описанной конструкции жесткие раскосы вместо гибких повышают общую устойчивость и не требуют натяжных устройств, а четырехгранное поперечное сечение конструкции по сравнению с трехгранным также увеличивает общую устойчивость конструкции. Все это повышает надежность конструкции. Простые шарнирные соединения раскосов и соединительные вставки упрощают конструкцию и обеспечивают ее надежное развертывание. Устройство привода в виде троса и рычага или лебедки при одноразовом натяжении тросов при разворачивании конструкции также упрощает конструкцию и повышает ее надежность.