×
25.08.2017
217.015.af26

Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата относится к области космического оптического приборостроения и может быть использован при сборке, юстировке и калибровке крупногабаритных оптико-механических блоков, предназначенных для работы в космосе. Способ включает следующие операции: соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию и юстировку с последующим контролем ее оптико-механических параметров в наземных условиях до и после имитации запуска, которые осуществляют на стенде, при температуре, соответствующей температуре эксплуатации конструкции на рабочей орбите, кроме того, дополнительно осуществляют калибровку в условиях, имитирующих параметры среды на рабочей орбите, по результатам которой судят о качестве юстировки. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что юстировка оптических элементов сохраняется не только после воздействия перегрузок, вибрации и ударов при запуске, но и при температурных воздействиях при работе на орбите. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области космического оптического приборостроения и может быть использовано при сборке, юстировке и калибровке крупногабаритных оптико-механических блоков, предназначенных для работы в космосе.

На космических аппаратах, решающих задачи астрономических наблюдений, устанавливаются высокоточные приборы и оборудование, одним из основных требований к которым является сохранение высокой геометрической стабильности конструктивных элементов в процессе эксплуатации: стабильности формы рабочих поверхностей зеркал, стабильности взаимного расположения оптических элементов телескопов и аппаратуры приема и регистрации излучений исследуемых объектов, стабильности взаимного расположения антенных модулей и т.д.

Известен способ сборки, юстировки и проверки оптических характеристик космических крупногабаритных оптических систем, которые производят в наземных условиях, когда они испытывают деформации от собственного веса, и чтобы уменьшить влияние деформаций на оптико-механические характеристики систем, при сборке оптические элементы устанавливают на опоры, а механическим элементам придают запас жесткости, который позволяет сохранить в требуемом допуске взаимное расположение оптических элементов систем. При сборке осуществляют определенную деформацию конструктивных элементов, которая будет устраняться в условиях невесомости, т.к. учитывается допуск на взаимное расположение элементов системы с учетом допустимой виброустойчивости конструкции. (Н.Н. Михельсон. Оптические телескопы. - М.: Наука, 1976 г., с. 455-469).

Точный контроль качества в земных условиях для таких систем невозможен, что не гарантирует высокое качество изображения в космических условиях.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ сборки оптико-механической системы по авторскому свидетельству СССР №1839901 (публик. 20.05.2006 г.). Известный способ включает соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию и юстировку с последующим контролем ее в наземных условиях до и после имитации запуска, при этом соединяемые детали независимо уравновешивают между собой в горизонтальном положение посредством съемных разгрузочных устройств поэлементно, а оптические параметры контролируют при повороте вокруг оптической оси на угол 180° при условии уравновешивания деталей и узлов.

Недостатком известного способа является то, что сборку осуществляют, учитывая только условия невесомости, при этом не учитывают температурные условия эксплуатации, что может привести к разъюстировкам на орбите оптических элементов системы.

В процессе эксплуатации в условиях переменных тепловых воздействий на стабильность геометрических характеристик аппаратуры определяющее влияние оказывают температурные деформации под воздействием неравномерных и меняющихся по времени температурных полей конструкции космического аппарата. Для космического аппарата с высокоточной аппаратурой обеспечение заданной геометрической стабильности конструкции является важной задачей в наземных условиях в процессе сборки.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что применяя предлагаемый способ сборки, юстировка оптических элементов сохраняется не только после воздействия перегрузок, вибрации и ударов при запуске, но и при температурных воздействиях при работе на орбите.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе сборки оптико-механического блока космического аппарата, включающем соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию и юстировку с последующим контролем ее оптико-механических параметров в наземных условиях до и после имитации запуска, соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию, юстировку и последующий контроль осуществляют на стенде при температуре, соответствующей температуре эксплуатации конструкции на рабочей орбите, дополнительно осуществляют калибровку в условиях, имитирующих параметры среды на рабочей орбите, и о качестве юстировки судят по результатам калибровки.

Осуществление соединения оптических и механических деталей в единую конструкцию, юстировку и последующий контроль на стенде при температуре, соответствующей температуре эксплуатации конструкции на рабочей орбите, позволяет избежать разъюстировки оптических элементов, которая была бы возможна из-за разности температур при юстировке и эксплуатации.

Осуществление дополнительной калибровки в условиях, имитирующих параметры среды на рабочей орбите, по результатам которой судят о качестве юстировки, позволяет повысить точность контроля, а следовательно, и точность юстировки.

На фиг. 1 изображена сборка, на фиг. 2 схематично изображен модуль А комплексного стенда, поясняющий предлагаемый способ, где: 1 - корпус сборки, 2 - щель спектрографа, 3 - зеркало коллиматора, 4 - горизонт искусственный, 5 - диагональное зеркало, 6 - оптическая скамья с кондуктором, 7 - уровень, 8 - визирная труба, 9 - автоколлимационный теодолит, 10 - теодолит для определения углов, 11 - зеркальный кубик, А, В - точки соединения оптической скамьи со сборкой.

Предлагаемый способ поясняется на примере сборки оптико-механический блока спектрографов (ОМБС), который устанавливается в инструментальный отсек телескопа в соответствии с его оптической схемой и схемой размещения полей зрения аппаратуры в фокальной плоскости телескопа в условиях открытого космического пространства. Приемники излучения с электроникой формирования выходного сигнала, блок калибровки, узел входной щели каждого спектрографа конструктивно объединены в моноблок. Для обеспечения безотказной работы и получения научных данных в процессе проведения астрофизических исследований с помощью приборов, входящих в ОМБС, их окончательную настройку, юстировку и калибровку должны проводить в условиях, максимально имитирующих условия эксплуатации на рабочей орбите. Для проведения сборки (а также юстировки и калибровки) с последующими вакуумными испытаниями проверки работоспособности и обеспечения функционирования спектрографов был создан специальный комплексный стенд, который обеспечивает проведение работ в лабораторных условиях при использовании источников видимого и ближнего УФ-диапазонов и в вакуумной области спектра. Комплексный стенд для осуществления предлагаемого способа состоит из двух модулей А и Б. Модуль А включает жесткий цилиндр с высотой и диаметром около 1,5 м, образующая которого выполнена в виде нескольких стержней и нескольких поперечных платформ, жестко связанных со стержнями. На одной из платформ расположены три площадки, которые с помощью, так называемой, оптической скамьи образуют плоскость, параллельную фокальной плоскости телескопа. Кроме того, на этой платформе расположены три отверстия (VUV, UV, LSS) и площадки для установки оптических деталей в виде кубиков, призм, зеркал. Предусматривается возможность на краю платформы установки приборов типа визирной трубы, автоколлимационного теодолита, гелий-неонового лазера с зеркалами, позволяющими направлять пучок лучей параллельно оси цилиндра (вдоль оси телескопа). В состав модуля А также входят: имитатор телескопа с источниками ультрафиолетового излучения и оптической системой, обеспечивающей облученность входных щелей спектрографов и заполняющую апертуру зеркал коллиматоров; имитаторы дифракционных решеток; имитаторы входных щелей; уровни; линейный фотоприемник типа ПЗС для видимой области спектра с системой обработки информации и выводом картины на дисплей; линейный фотоприемник типа ПЗС для УФ-области спектра с системой обработки информации и выводом картины на дисплей.

Калибровку осуществляют в модуле Б стенда, включающем камеру, снабженную системой вакуумирования, терморегулирования, контрольно-измерительными приборами и набором источников (ламп) ВУФ и УФ диапазонов. Вакуумная система включает линию откачки. Вакуумная камера имеет полезный объем диаметром 2 м и длиной 4 м.

К сборке относятся работы, связанные с установкой оборудования и исполнительных механизмов, монтажом систем, а также комплекс работ по проверке правильности выполнения монтажа. При окончательной сборке производится сборка и юстировка оптической системы ОМБС. Сборку осуществляют при нормальных атмосферных условиях при температуре, соответствующей температуре эксплуатации ОМБС на рабочей орбите, около 20°C. Сборку в единую конструкцию 1 выполняют с использованием механических реперов с высокой точностью. В стенд устанавливают силовой каркас, включающий платформу, ферму каркаса и ферму оптики, таким образом, чтобы его продольная ось была ориентирована вертикально (ось X). Предварительно согласуют ОМБС с системой координат имитатора телескопа. После выполнения разметки положения щелей спектрографов 2 и средних мест установки датчиков гида определяют их координаты и выполняют уточненный расчет угловых положений базовых осей (БО) юстировок спектрографов. Зеркала гелий-неонового лазера позволяют направлять пучок лучей параллельно оси цилиндра (вдоль оси телескопа). Детали для сборки ОМБС, прошедшие очистку и дегазацию, переносят в модуль А. Сначала устанавливают оптические элементы, не требующие юстировки (датчики гида), электронные (электронные блоки обслуживания детекторов) и механические элементы (кронштейны, опоры и т.п.). Затем устанавливают оптические элементы, требующие юстировки совместно с котировочными платформами. Контроль установки элементов спектрографов вдоль оси луча выполняют прямыми измерениями между опорными площадками оптических деталей. Контроль установки БО спектрографов на расчетные углы в системе выполняется в следующей последовательности: к сборке 1 присоединяется оптическая скамья с кондуктором 6 и «верхняя» плита сборки горизонтируется с контролем по уровням 7 на площадках кондуктора; автоколлимационный теодолит 9 устанавливают в плоскости XOZ таким образом, что изображение его визирной оси в диагональном зеркале 5 вертикально (контроль по искусственному горизонту 4) и направлено по оси X; далее поворотом визирной оси теодолита 9 откладывают от исходного направления ОХ составляющие в плоскостях XOY и XOZ расчетного угла на БО конкретного спектрографа; поперечными подвижками первой по ходу луча оптической детали тракта спектрографа совмещают центр этой детали с визирной осью теодолита 9; таким же образом устанавливают оси двух остальных спектрографов; с помощью теодолита 10 определяют углы наклона нормалей к двум видимым граням зеркального кубика 11. Оптическая скамья 6 должна быть расположена параллельно фокальной плоскости телескопа, а центры отверстий (VUV, UV, LSS) (фиг. 2) должны совпадать с серединами входных щелей спектрографов. Юстировка канала спектрографа сводиться к проверке соответствия положения оптических деталей выбранной оптической схеме. Проверку положения коллиматорного зеркала 3 и взаимного расположения входной щели спектрографа 2 осуществляют с помощью излучения лазера. Юстировку и проверку элементов ОМБС осуществляют с использованием источников видимого диапазона, эти же операции повторяются с использованием источников ближнего УФ-излучения, а также в вакуумной области спектра.

Окончательная проверка юстировки, калибровки и определения пороговой (минимальной) чувствительности проводится в вакуумной камере модуля Б. Для калибровки спектрографов по длинам волн каждого канала блока спектрографов, определяя их чувствительность в определенной области спектра, используют набор источников (ламп) ВУФ и УФ диапазонов. Это источники газоразрядного типа, использующие различные варианты тлеющего разряда в смесях инертных газов, дуговой разряд с накальным катодом, барьерный разряд и др. В качестве источников ВУФ-диапазона используются источники двух типов: спектральные лампы, излучающие резонансные линии криптона или ксенона; каждая такая лампа излучает две резонансные линии соответствующего газа; источником второго типа может служить разряд в аргоне с примесью азота, который излучает в диапазоне 110-176 нм несколько групп интенсивных атомарных линий азота. В процессе откачки по мере необходимости включаются контрольные приборы многоступенчатых систем измерения давления и температуры. Откачка в области форвакуума производится безмасленным насосом и при помощи криосорбционного насоса, дополняющего этот форвакуумный агрегат, давление в камере доводится до уровня 10-4 мм рт.ст. После этого включаются криогенные конденсационные высоковакуумные насосы, которые должны понизить давление в камере до уровня 10-8-10-9 мм рт.ст., наиболее благоприятного для работы вакуумного спектрографа. Одновременно контролируется состав остаточной среды в камере при помощи масс-спектрометра. При помощи централизованной системы подачи жидкого азота температура экранов доводится до 90±5 К, при ней все высококипящие компоненты остаточной среды сорбируются охлаждаемыми экранами камеры. Последние, кроме всего, имитируют температуру космического пространства. После доведения параметров камеры до требуемых значений высоковакуумные насосы отключаются и включается гелиевый высоковакуумный криоконденсатный насос, который, поддерживая уровень давления в камере без вибраций, позволяет начать проведение оптических операций контроля и калибровки спектрографов. Процедура калибровки включает в себя процессы стабилизации, процессы проверки коэф. усиления и уровня фона, пространственного разрешения и линейности, позиционной чувствительности и эффективности. По окончании этой работы отключается подача жидкого азота в камеру. Его пары при давлении 0,1-0,3 кг/см2 подаются в нагреватель системы осушки и отогрева экранов камеры. При температуре выше 290 К и такой же температуре спектрографов в камеру подается сухой азот. При давлении в ней на уровне 740-760 мм рт.ст. камера разгерметизируется и сборка отводится вновь на модуль А для проведения последующих операций с аппаратурой. По результатам калибровки судят о точности юстировки. Потом завершают сборку путем установки корпуса, крышек, теплоизоляции и т.д. Целесообразно подчеркнуть, что все работы должны вестись в помещениях с высокой чистотой воздуха. После чего сборку упаковывают в контейнер с контролируемыми средой (инертный газ) и температурой и отправляют на испытания. После проведения транспортных испытаний и испытаний на механические воздействия, имитирующие условия выведения на орбиту (вибрации, перегрузки, удары), сборку возвращают в вакуумную камеру и проверяют сохранность юстировки и калибровки.

Данный способ сборки позволяет обеспечить точность сохранения параметров системы при выводе ее в космос и в условиях космоса.

Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата, включающий соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию и юстировку с последующим контролем ее оптико-механических параметров в наземных условиях до и после имитации запуска, включающим определение качества юстировки, отличающийся тем, что соединение оптических и механических деталей в единую конструкцию и юстировку осуществляют на стенде при температуре, соответствующей температуре эксплуатации конструкции на рабочей орбите, а о качестве юстировки судят по результатам калибровки, которую осуществляют в условиях, имитирующих параметры среды на рабочей орбите.
Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата
Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата
Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 495 items.
27.04.2016
№216.015.39c1

Бронезащита

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности к броневым конструкциям, которые могут быть применены в индивидуальных и транспортных средствах для защиты от воздействия пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя, а также в атомной и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582463
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.08.2016
№216.015.5485

Кольцевая щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике. Кольцевая щелевая антенна содержит коаксиально расположенные полые металлические внешний и внутренний цилиндры, проводящее кольцо, первый и второй коаксиальные соединители, первую и вторую точки питания, первый и второй проводящие штыри. Проводящее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593422
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.560c

Контейнер для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива

Изобретение относится к контейнерам и предназначено для транспортирования и длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в виде отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Контейнер для транспортирования ОЯТ содержит металлический корпус с нижним комингсом с закрепленными на нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593273
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5646

Чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ввэр-1000

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к дистанционирующим устройствам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки реактора ВВЭР-1000, во время их транспортирования и хранения в контейнерах. Чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593388
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c94

Способ определения динамического коэффициента внешнего трения

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589955
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5d04

Способ контроля хода выполнения программы пользователя, исполняющейся на вычислительных узлах вычислительной системы

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к организации контроля хода выполнения программы, выполняющейся на вычислительной системе, вычислительном кластере. Технический результат - эффективное использование программы пользователя, что обеспечивает своевременное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591020
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5e6c

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства относится к измерительной технике и может быть использован для определения характеристик срабатывания детонирующих устройств, обеспечивающих инициирование зарядов взрывчатого вещества (ВВ), в частности определения момента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590960
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6030

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс, т.е определение пространственной ориентации при угловом движении, преимущественно летательных аппаратов (ЛА), относительно какой-либо базовой системы координат, путем аналитического ее вычисления на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590287
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.605d

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства относится к взрывным работам, в частности к устройствам бесконтактного программирования и передаче данных инициатору газодинамического импульсного устройства с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590270
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6cee

Способ определения наличия подрыва заряда взрывчатого вещества, содержащегося в объекте испытания, и задержки его подрыва от момента контакта объекта испытания с преградой и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области испытательной и измерительной техники. Способ включает регистрацию оптического излучения в спектре чувствительности фотодиода, сопровождающего инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), находящегося в объекте испытания (ОИ). Регистрацию оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597034
Дата охранного документа: 10.09.2016
Showing 1-10 of 130 items.
27.04.2016
№216.015.39c1

Бронезащита

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности к броневым конструкциям, которые могут быть применены в индивидуальных и транспортных средствах для защиты от воздействия пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя, а также в атомной и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582463
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.08.2016
№216.015.5485

Кольцевая щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике. Кольцевая щелевая антенна содержит коаксиально расположенные полые металлические внешний и внутренний цилиндры, проводящее кольцо, первый и второй коаксиальные соединители, первую и вторую точки питания, первый и второй проводящие штыри. Проводящее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593422
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.560c

Контейнер для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива

Изобретение относится к контейнерам и предназначено для транспортирования и длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в виде отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Контейнер для транспортирования ОЯТ содержит металлический корпус с нижним комингсом с закрепленными на нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593273
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5646

Чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ввэр-1000

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к дистанционирующим устройствам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки реактора ВВЭР-1000, во время их транспортирования и хранения в контейнерах. Чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593388
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c94

Способ определения динамического коэффициента внешнего трения

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589955
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5d04

Способ контроля хода выполнения программы пользователя, исполняющейся на вычислительных узлах вычислительной системы

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к организации контроля хода выполнения программы, выполняющейся на вычислительной системе, вычислительном кластере. Технический результат - эффективное использование программы пользователя, что обеспечивает своевременное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591020
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5e6c

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства

Способ определения характеристик срабатывания детонирующего устройства относится к измерительной технике и может быть использован для определения характеристик срабатывания детонирующих устройств, обеспечивающих инициирование зарядов взрывчатого вещества (ВВ), в частности определения момента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590960
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6030

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс

Способ определения углового положения подвижного объекта относительно центра масс, т.е определение пространственной ориентации при угловом движении, преимущественно летательных аппаратов (ЛА), относительно какой-либо базовой системы координат, путем аналитического ее вычисления на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590287
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.605d

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства

Устройство передачи информации для бесконтактного программирования режимов работы инициатора газодинамического импульсного устройства относится к взрывным работам, в частности к устройствам бесконтактного программирования и передаче данных инициатору газодинамического импульсного устройства с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590270
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6cee

Способ определения наличия подрыва заряда взрывчатого вещества, содержащегося в объекте испытания, и задержки его подрыва от момента контакта объекта испытания с преградой и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области испытательной и измерительной техники. Способ включает регистрацию оптического излучения в спектре чувствительности фотодиода, сопровождающего инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), находящегося в объекте испытания (ОИ). Регистрацию оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597034
Дата охранного документа: 10.09.2016
+ добавить свой РИД