SU1165417A1 - Модель космической станции - Google Patents

Abstract

1. МОДЕЛЬ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, содержаща  св занный с макетом небесного тела торообразный корпус измен емой длины с размещенными внутри него подвижными массами и закрепленными в корпусе устройствами дл  перемещени  масс вдоль продольной круговой оси тора, отличаю ща с  тем, что, с целью повышени  нагл дности демонстрации функционировани  гипотетической кольцевой космической станции, опо сьшающей небесное тело, за счет уменьшени  тангенциальных составл ющих реакций св зей корпуса макетом небесного тела и обеспечени  возможности показа управл емого перераспределени  кинетического момента между подвиж-. ными массами и корпусом модели станции , в ней подвижные массы выполненц в виде нескольких кольцевых раст гиваемых сердечников, а устройства дл  перемещени  масс - в виде электромагнитных приводов вращени  каждого из сердечников в двух противоположных (Л направлени х. о О1 4

Description

2,М(5де:11. кoc : ;чecкoй станции гк5 и, 1 5 о т л и ч л ;о ill а   с   теь, что KUJJIiyC МОДелЛ станции 1)Ы;К:: :с-И i-iT дпук (K;C pa:i4b X ()(и5лс1че с, сп{диисииы:; с iк)i(5l:Ьin oxiiaiT)H)a 0 uef; iieGecHoio тела э.час гичшти ui;jini:minческой Бстаики, с К(.)тород соедл;н(М1 электродроио/ипции З1(; с, пзаимс;г;ействугощий с . иидукторог,. ус:гановлегиым па маке:ч небесного тола, ирич(;м В Ка/КДО Л оболочек рГ13МС ЦС110 до одюму колг,це1зому сердечнику. 3.K(Vic:ib кoc a ЧOCKo/ станции по п, 1 о I -I и ч а ы к а i с ; ICN;, что Kopiiyc модеди с-ч-анн и с ь;:П:а Io:-: нсбссдого тода с дом)) з.:дк гдчаь:х ., дрдсс;м-1Д 1ОНм;,:х сд;Д:м1; кон11,а;-1 к кодгмддкл: надра ;д ; о:11:м; :.кда:дд1 И-Дкчлдд-п т.-да о моДМ:.-лмд;1 ь;о А. () ;;(и.д1ПДс:дд1 О1ан1дд до ,;;ДДД1 ор:м:Дд)аа;д-г..-: ьдд) дмдо: . 1:одс. ;дпм:ддг;с;м1: ; мvaiд;,мд ид дд. 1 li /. , о Т Д Д Д а м ; м ; мм ТСМ( д1о с;кмгома д;;с:;: а IMIHOMIMM; исд1имсдд кордусдг ;д дормамг амамд/ммк содл;-,, .)ЫД(1,|ДиДНоо д г-мдсато нмДчд:-ного 1ада , 6,М );;етД) дсдд;ДДД( дЛ1 смД1н;д1И и, i . от л и д а Д : а   о   , что корпус .11)Д(Д1Д д1мадДС;: i:; iipoapa ;нoдo матордада. 7,,с:дь к(дд-1дч(дддд: оданмдн iro и. 1 , о .4 и ч а м iM а д с   дм: , что ко1)гд.ч: - ддсДИ оиаС) or-ai )(Д-5 едс-|-о ;:-: cjo иаку диро;:а чдд д ддд.о труо о1м/ад1д: и о:1 мд  ;м;д о :дддзссд, па:Д-:с;1:о}д;ы 1 на дмр ДуСД; 8, кс)(;--;1:чгч:ко:л ( по i, , с v /: ;i ч а ю ;i: а F; с и тем, UllVlili ;.;;;.:( ;а HiUCCl: ) Ti.Mia ii uiiijiiur;-; М1Д: с и:--л jiiaHJiian iiiviviiiapHji г-1аксгП; а :;м LTCI - ::1..:лова5 а: ра;г о:::а,ч, (ч ь::.;;-):ус г-мдс-ли ставший а:::;)с:::л;.а; иа JMmi.;i.|x mryj гг-дпплх толосдд-лщк/сли:-; С;.5и:;1тей ()И5 .in и5 ;:о гормх ;р;1му::П/н )3 ча;Ера л :о;1;у:о,, c:;,4CJ:i:(i); aojuiinnПИглЛЦМч Kai--U: 1 Г: Mi J iii;; И1-:ОД Cii С ГЛ VK)- i:ufM с ; адра; л :о1: с;1, и ус.та;;п}г-1сн своим кордон.:-.; j -:enoM ;;а ric; с ,ю .побод;;: гп лраглмд ;; отноC3iipjii ,;;o iiOi/, дри .:.с.---: ди. даждо: да мм-; la 1:;;а с:нч-;д-д Д1-:дду с . . .-: д : д д -о-м/д, „:-: мгм, ;:.i о:а;-ддд дг) дд, ; ; , - ; д д ; а -.. : : ; с   -;-да }, ;.;i-с-, а/; ум ; ;i:;: л - д ;:а м-:; мам-;:,;-)-- м рд-м: ,,;... 5 мдД ; ;:а  од мд-дм- о . дм : :м .д м-дммддд м ij - - м д :   од, м; :- ,i-: у, ; :;,; ..М; м дм ДМ;/:-; . -д.ммммд.: м ,, v м,д ;-м дд х MMMMI L: JMM/: м . -м/:/ /;;/: :;млдмдх

Изобретение отдос1;то  к )нстрац1 онльгм ;oдeд  : тсхгддду, а бодее ко крепди) де :ст;5ую:циг. ;/о;.;е.;ддriepcпeк ИIiHьDl целсддмх чосмич(ддад; об-зскточ, (1)ункдиодиру10 |:1Д-: н о,Д1Ло- i планетном, п частдости О;;о;д)зе;-п;ом5 щюстранстве, Наиболее близко ; к изобретению ( тангДьд OVM;M ,;;;ммча ; (до :;a;;ifbi; с макс ом мгодммо о -дммд ;3е:-:;гд) тооопбда-ммд ь: и:д;м дддчод д,-мд:м; с разг-с-мддм .г-м: дгу:д;д 1дто д.мд,дд:1дм,:ми д:мм-Д1Д м м-дд)адмсдд;ь:м;1 а коммтусс ;,дД1Мм : Д1:--мадд ;мм-; ДД)е:-:о::;е;д   масс мд/:;дм дтл/додднои -дд,ддтдои oci: тора. 1од зижа1ле :acci:; мьаддадлчь д ддде которых изготовлена из магнитоизол  ционного материала. Устройства дл  перемещени  шариков выполнены в вид соосных тору соленоидных катушек, св занных с источником их питани  через коммутационную систему, а шарики установлены в круговых направл ющих , параллельных продольной оси корпуса и пропущенных сквозь катупжи Л , Недостаткаки известной модели кольцевой космической станции  вл ютс  невозможность нагл дной демонстрации режима перераспределени  кинетического момента между корпусо и подвижными массами станции, а также наличие тангенциальных состав л юпщх реакций св зей, искажающих имитируемую картину силового нагружени  станции и вызывающих крутильHBie колебани , снижающие качество демонстрации функционировани  станции . Цель изобретени  - повышение нагл дности демонстрации функционировани  гипотетической кольцевой ко мической станции, опо сывающей небе ное тело, за счет уменьшени  танген циальных составл юи;их реакций св зе корпуса с макетом небесного тела и обеспечени  возможности показа упра л емого перераспределени  кинетического момента между подвижными массами и корпусом модели станции. Указанна  цель достигаетс  тем, что в модели космической станции подвижные массы выполнены в виде нескольких кольцевых раст гиваемых с дечников, а устройства дл  перемещени масс - в виде электромагнитных привод вращени  каждого из сердечников в дву противоположных направлени х. При этом корпус моделистанции может быть выполнен из двух торообразных оболочек, соединенных с помо щью охватьюающей макет небесного тела эластичной цилиндрической вста ки, с которой соединен электропрово д щий по с, взаимодействующий с индуктором, установленным на макете небесного тела, причем в каждой из оболочек размещено по одному кольце вому сердечнику. Корпус модели станции может быть также св зан с макетом небесного тела с помощью эластичных расчалок, присоединенных своими концами к кол цевой направл ющей макета с возможностью скольжени  вдоль этой направл ющей . Модель космической станции может быть снабжена системой пневматической подвески торообразного корпуса модели , охватывающего макет небесного тела. При этом система пневматической подвески корпуса содержит кольцевое сопло, выполненное в макете небесного тела. Корпус модели станции может быть выполнен из прозрачного материала и снабжен имитатором системы его вакуумировани  в виде труб откачки воздуха и св занных с ними насосов, размещенным на корпусе. Внутри макета небесного тела может быть выполнена ось, св зьгоающа  полушари  макета, а по его экватору - щелева  направл юща , причем корпус модели станции закреплен на концевых звень х двухзвенных телескопических кронштейнов, каждый из которых пропущен сквозь направл ющую , снабжен подшипниковым элементом , взаимодействующим с направл ющей , и установлен своим корневым звеном на оси с возможностью свобод ного вращени  относительно н.ее, при этом звень  каждого кронштейна св - . заны между собой упругим лементо 1. Кроме того, на оси макета небесного тела в местах установки на ней кронштейнов выполнены коллекторные устройства питани  электромагнитных приводов сердечников, а питающа  проводка закреплена на звень х кронштейнов . Корпус модели выполн ют из двух торообразных оболочек, соединенных одна с другой с помощью цилиндрической вставки, образованной набором поворотных пластин, установленных внахлест, на которых размещены макеты сооружений. , Модель позвол ет демонстрировать функционирование гипотетической орбитальной станции, охватывающей планету по экватору, показыва  взаимодействие гравитационных (имитируемых составл ющими упругих сил эластичных св зей, направленными к центру макета планеты) и центробежных сил, действующих на корпус станции со стороны подвижных масс, разгон емых в.нутри корпуса по круговой траектории, Указанное взаимодействие позвол ет кольцевой орбитальной станции, первоначаль о поко щейс  на поверхности небесного тела, произвести подъем на задапиую высоту и удерживатьс  на ней случае движени  масс внутри корпуса станции со сзерхорбитальнон скоростью Кольцева  станци  представл ет собой опорную конструкцию (секционированпую герметичную торообразнуга оболочку с компенсаторами ее удлинени , либо раст гиваемую ферменную структуру), в которой (или на которой ) мЪгут быть размещетгы различные жилые, производственные и научНые комгшексы, а также элементы инфраструктуры (коммуникации, транспортные линии и т.п.). Дл  обеспечени  грузопотока мелсду станцией и плапетой предусмотрены подвесные дороги и лифты, а дл  удержани  ее от сноса могут быть использованы расчалки, закрепленные на поверхности гитанеть и корпусе станции, Дл  уцравлени  высотой станции н гшанетой она снабжена замк 1утым кол цевым серд,еч}ц-п ом, размещенргьс- 1знутри специальной вакуумируемо трубы, установленной внутри (пли на) опорно коьСгрукции. Как серде пгик, так i: труба выполнены с измен емой д;п-п1ой С целью разгона сердечника js труб и предотвращени  контакта с ее стенками предусматриваютс  электромагнит ный привод II система электромагнитно подвески (смазки) сердечника. Питание этих устройств можно оСу1цеств1 ть от солнечных батаре или  дерных энергоисточников, размещеншлх на станции, а также - частичн или полностью - на поверхност - планет1 1 , Сердечгик может быт1 в виде бесконечной ,тент1-,1 из маг1;иточувстБИтель пого (эле1стропроводного) материала либо может представл ть собой магнит ную (электропроводную) зкидкость. Леп та может изготавливатьс , в частности , композиционной, т,е, с эластичн оснойой и магпиточувствительным аполнителем , С целью расширени  функциональных возможностей станции и улучшени  силовой схемы воспри ти  нагрузок расчалками предусматриваютс  несколь ко кольцезых сердечников, которые могут вращатьс  в противоположных напраплею-шх, будучи размещены в од;1О1{ или нескольких отдельн 11х вакуум и р у е, мы х т р у rj ах. Через коммутирующую систему электромагнитного привода движение одних сердечников может передаватьс  другим или корпусу стан1;ии. В последнеь случае возможен, в частности, разгон корпуса станции, после ее подъема па некоторую высоту до орбиталь юй скорости. Перед началом подъема станции, в период разгона сердечников, последн   может закрепл тьс  в специальном корпусе (ложементе) на поверхности планеты, а затем освобождатьс  от него дл  взлета. На фиг. 1 изображена модель косг- ической станции, вид сбоку; на фиг. 2 - сеченпе А-Л па фиг. 1; на фпз. 3 - модель с бесконтактной подвеской opnyeti; на фиг. 4 - крепjieiiiie расчалки к макету небесного тела; на фиг. 5 - г-юдель с пневматическо1Г подвеской корпуса; на фиг, 6 модель с подвеской па телескопических кронштейнах; на фиг. 7 - конструкци  узла соединен1-;  корпуса модели с макетом небеСЮго тела. Модель космической станции содержит торообразиьп корпус 1, удерживаемый вблизи экватора макета 2 ебесного тела с помощью расчалок 3, выполненмьсч, например, из эластичного материала. Внутри корпуса 1 размещены кольцевые сердечники 4 и 5, а также установленные в корпусе приво,ды их враш,ен11Я, ка;Кдый из которых выполнен в виде, например, после дователыюсти электромагнитных обмоток 6, св занньк через систему их коммутации с источником пита}п-1  (не показаны) . KopiT : сташдии может быть выполнен секционированным с компенсаторами его удлинени  в виде гофр 7, а сердечники - в виде лент с эластичной основой и электропроводным наполнителем . Корпус модели станции может быть выпол е1 из двух торообразных оболочек 8 и 9 (фиг, 3), объединенньк эластичной ц1-шиндрической вставкой 10, в которой выполнено электропроводное кольцо 115 взаимодействующее с индуктором 12, установленным в макете 2 небесного тела. При использовании дл  удержа 1и  коппуса модели с помощью эластичных

7

расчалок 3 (фиг. 4) последние могут присоедин тьс  своими концами через скольз щие фиксаторы 13 к кольцевой направл ющей 14, св занной с макетом 2 небесного тела.

При использовании пневматической подвески корпуса модели (фиг. 5) параллельно экватору макета небесного тела может быть выполнено щелевое сопло 15 с системой 16 подачи газа.

Б случае использова:ни  полужесткой подвески макет небесного, тела выполнен из двух полушарий 17 и 18 (фиг. 6), между которыми образована щелева  направл кида  19. Полушари  фиксируютс  осью 20, на которо установлены коллектор 21 питани  электромагнитных обмоток 6 и корнево звено 22 одного из телескопических кронштейнов, на котором выполнен подшипниковый элемент 23, взаимодействующий с направл ющей 19 (фиг. 7),

Концевое звено 24 кронштейна св зано с корневым звеном 22 упругим элементом 25, например пружиной рает же НИЛ .

Торообразные оболочки 26 и 27 корпуса модели соединены цилиндрической вставкой 28, образованной набором поворотных пластин 29, закрепленных узлами 30 поворота на оболочках 26 и 27 и установленных внахлест .

Устройство работает следующим образом.

При запнтке через систему коммутации электромагнитных обмоток 6 сердечники 4 и 5 начинают раскручиватьс , вызыва  постепенное раст жение корпуса 1 модели и имитиру  таким образом его подъем над небесным телом.

Если кинематические моменты сердечников 4 и 5 поддерживать равными один . другому, но противоположно направленными, то корпус 1, раст гива сь , не будет вращатьс  вокруг макета 2.

Осуществив перекоммутацию обмоток 6 дл  создани  тормоз щего действи  на один из сердечников, привод т корпус модели во вращение вокруг макета небесного тела, демонстриру  перераспределение кинетического момента между сердечником и корпу178

сом станции. В зависимости от тормозимого сердечника 4 (или 5) вращение корпуса 1 может осуществл тьс  в любом из двух направлений. При использовании расчалок 3

вращающийс  корпус модели заставл ет скользить их фиксаторы 13 вдоль направл ющей 14 (фиг. 4).

Кинематика движени  модели в

случае полужесткой подвески (фиг. 6) аналогична, но обеспечиваетс  более устойчивое и равномерное движение. Подшипниковый элемент 23 обк,атывает направл ющую 19, а концевое звено 24,

преодолева  сопротивление пружины 25, выдвигаетс  на рассто ние, завис щее от скорости вращени  сердечников .

Пластины 29 (фиг., 7), скольз 

одна по другой, обеспечивают сплошность кольца при его раст жении и сжатии.

После приведени  корпуса 1 модели вновь в неподвижное положение путем

последующего синхронного торможени  обоих сердечников 4 и 5 и отключени  приводов от источника питани  имитируют спуск станции на поверхность, небесного тела.

Если примен етс  бесконтактна  или пневматическа  подвеска корпуса модели, то перед запитко Г электромагнитных приводов сердечников задействуетс  индуктор 12 или производитс  подача сжатого газа в кольцевое сопло 15.При установке на корпусе модели станции имитатора системы его вакуумировани  перед раскруткой сердечНИКОВ могут быть задействованы модели насосов и произведена частична  откачка воздуха из полостей, где размещены сердечники.

Предлагаема  модель космической

станции позвол ет существенно повысить демонстрационный эффект, обеспечива  имитацию нескольких динамических режимов работы гипотетической станции, основанных на законах небесной механики и сохранени  кинетического момента.

Модель может быть использована в школьном и вузовском учебном процессе , а также на выставках в цел х

динамической рекламы.

.j

25

Фит. 6

Claims (3)

1. МОДЕЛЬ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, содержащая связанный с маке-

О том небесного тела торообразный корпус изменяемой длины с размещенными внутри него подвижными массами и закрепленными в корпусе устройствами для перемещения масс вдоль продольной круговой оси тора, отличающаяся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации функционирования гипотетической кольцевой космической станции, опоясывающей небесное тело, за счет уменьшения тангенциальных составляющих реакций связей корпуса макетом небесного тела и обеспечения возможности показа управляемого перераспределения кинетического момента между подвиж-. ными массами и корпусом модели станции, в ней подвижные массы выполнен^ в виде нескольких кольцевых растягиваемых сердечников, а устройства для перемещения масс - в виде электромагнитных приводов вращения каждого из сердечников в двух противоположных направлениях.

SU,., 1165417

Фиг.1

2 _с Модель к оси тшеской стадии ЕН ПО п, 1 5 о т л и ч а . >с п' а я с я тем _s что корпус МОП ели станц' ЛИ выиол ИМИ ия двух тороса гм лых о(5: элочек ₅ С ос- дииепиль с по>! ;оп> Е; '0 охва^г гывающей ί маке небеспого тела 0 J I астпчн; ЭЙ ПИЛИ'· ЕДрИ- ческой вставки з C к о т о р; эй соедг И:О И электронуоводя Н'ИЙ пояс _? л з аимо;·. ;е нет - в у 10щий с . индуктор ОЬГр. ус.’ га новл се НЫМ на макете небе С) I о ПО ТОЛ' д иричс :М

в каждой из оболочек размещено ио одному кольцевому сердечнику.

3. Модель космической станции по π. 1 , о т л и ч а ю щ а я с я тем, что корпус модели станции с макетсм небесного тела с помощып эластичных

раем миом , прпсоалашснных С!Ы'СМИ кони, ими : к ксльдсвой ил 722 :я!мр '^и скол -- -д I < _Г Г' Г , , -.· г-Й '-Я Ι'Ε.Γ'.Ί·: ММ ый . π, 1 ? θ ’ Л Л Ч й| О г л я ( : я тем, ЧТО с и ай: моча лихими мл- п/ого' иод в мхи ТМТММрММЭГо кор: М: Я _;ы ЛЕД ох л л м-алдм ?ТМ,: яеС I 0 ЭЛ·. Я Я с СО. л, ! дель ХОМ ΜΠΟΓ- Οί с Л Л тем. что Ο и ст с на МММ'· ьа им НИМ иол,в чеки корпуса полог мл МИМ СОЧИ о₉ .3 ЫПОЛЕМПНОС В Г· ΜΚίίΤί .> ней ЧХ— ного Т C. I а, 6 дель хемми-мми тли сг. им н: по П _s 1 ? ° т л и ч а л д а 1 ι я тем, что кори ус модели мил.· ΜΪΜ ИЛ ί I рс в - ради ого материала, 7 , Мо толь космичем им Ο- iMHM HI ИС п, ! 5 К' т .и и ч а 'о к τι 5: ( и я том ,

что корпус модели снабжен имитятором система его вакуумирования в виде ними насосов, разметенным на корпусе^ станции по