ПРОТИВОМЕТЕОРНАЯ ЗАЩИТА КОЛЛЕКТОРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ С ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ ХОЛОДИЛЬНИКА-ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК B64G1/56 

Изобретение относится к средствам противометеорной защиты элементов космических объектов, преимущественно коллекторов с теплоносителем космических ядерных энергоустановок (КЯЭУ).

Эффективным средством противометеорной защиты являются экраны, установленные с зазором около защищаемой стенки (см. О.Н. Фаворский, Я.С. Каданер. Вопросы теплообмена в космосе. - М.: "Высшая школа", 1967, с. 173).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является космический холодильник-излучатель, в котором в качестве противометеорной защиты коллекторов теплоносителя холодильника-излучателя космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем электроэнергии силовыми токопроводами и силовым элементом холодильника-излучателя, использованы силовые токопроводы, установленные на внешней стороне излучателя с зазором, а силовой элемент также расположен с внешней стороны холодильника-излучателя КЯЭУ (см. заявка RU 95107215/11 A1 (Государственное предприятие "Красная Звезда"); 20.2.97).

Недостатком применения известной противометеорной защиты на КЯЭУ с мощностью порядка 25 - 150 кW и более является увеличение массы космического холодильника-излучателя и КЯЭУ в целом.

Задачей, на выполнение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение массы холодильника-излучателя и КЯЭУ в целом.

Технический результат заключается:
во-первых, в упрощении конструкции, технологии изготовления, а также монтажа и демонтажа силового элемента раскрытия за счет компактного выполнения всех элементов конструкции: силового элемента, коллекторов, трубопроводов холодильника-излучателя и изоляции, а также с введением с внутренней стороны коллектора более тонкого противометеорного экрана;
во-вторых, в весовом выигрыше при установке силовых токопроводов на наружной стороне силового элемента раскрытия для отвода излучением собственного тепловыделения токопроводов в космос.

Этот результат достигается тем, что противометеорная защита коллекторов и трубопроводов с теплоносителем холодильника-излучателя космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем электроэнергии силовыми токопроводами, а также силовым элементом раскрытия холодильника-излучателя, которые установлены на его внешней стороне с зазором, снабжена противометеорным экраном, расположенным на внутренней стороне коллекторов с зазором, а силовой элемент раскрытия холодильника-излучателя выполнен в виде П-образного профиля и соединен с противометеорным экраном, причем между силовым элементом раскрытия и противометеорным экраном расположены коллекторы и трубопроводы с теплоносителем, снабженные круговой теплоизоляцией, при этом токопроводы расположены с внешней стороны силового элемента раскрытия с зазором, в который помещена теплоизоляция. Кроме того, токопроводы выполнены в виде труб из материала с высокой электропроводностью, например меди.

На фиг. 1 показана типовая компоновка КЯЭУ в развернутом виде; на фиг. 2 - сечение складывающихся секций холодильника-излучателя; на фиг. 3 - сечение коллекторов и трубопроводов с теплоносителем холодильника излучателя и силовым элементом раскрытия, соединенным с внутренним противометеорным экраном, а также силовых токопроводов в виде двух труб "+" и "-".

Противометеорная защита коллекторов 1 и трубопроводов с теплоносителем холодильника-излучателя 3 космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем КЯЭУ 4 электроэнергии силовыми токопроводами 5 и силовыми элементами раскрытия 6 холодильника-излучателя 3, которые установлены на его внешней стороне с зазором, снабжена противометеорным экраном 7, расположенными на внутренней стороне коллектора 1 с зазором, а силовой элемент раскрытия 6 холодильника-излучателя 3 выполнен в виде П-образного профиля и соединен с противометеорным экраном 7, причем между силовым элементом раскрытия 6 и противометеорным экраном 7 расположены коллектор 1 и трубопроводы 2 с теплоносителем холодильника-излучателя 3 с круговой теплоизоляцией 8, при этом силовые токопроводы 5 расположены с внешней стороны силового элемента раскрытия 6 с зазором, в который помещена теплоизоляция 8. Кроме того, силовые токопроводы 5 выполнены в виде труб из материала с высокой электропроводностью, например, меди.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Тепло из реактора 9 передается в блок энергетического оборудования 10, в котором вырабатывается электроэнергия, передаваемая потребителю 4 электроэнергии по силовым токопроводам 5.

Отработанное тепло передается в трубопроводы 2 с теплоносителем, поступающим в коллекторы 1 холодильника-излучателя 3, а далее по тепловым трубам 11 подводится тепло к излучающей поверхности 12 и излучается в космос.

Теплоизоляция 8 и силовой элемент раскрытия 6 экранируют и исключают нагрев силовых токопроводов 5 от коллекторов 1 и излучающей панели 12, а открытая наружная поверхность силовых токопроводов 5, выполненных в виде труб из меди, обеспечивает эффективный отвод джоулева тепла, в результате их температура, а также электросопротивление и потери электроэнергии снижаются.

С внутренней стороны коллектора 1 КЯЭУ установлен противометеорный экран 7, который закреплен через элемент 13 на силовом элементе раскрытия 6 и имеет небольшой вес, т.к. другие элементы установки в основном обеспечивают эту защиту.

Выполнение силового элемента раскрытия 6 в виде П-образного элемента обеспечивает высокую технологичность изготовления, монтажа и демонтажа силового элемента и холодильника-излучателя 3. Размещение силовой линии в тени уменьшает в 2 раза ее температуру (с 550 до 275^oC), а следовательно, уменьшает электросопротивление силовых токопроводов 5 и вес всей силовой линии в 1,5 раза.

Так, для варианта установки мощностью 150 кW вес силовой линии при такой компоновке уменьшается с 90 до 60 кг.

Изобретение относится к средствам противометеорной защиты элементов космических объектов преимущественно коллекторов и трубопроводов с теплоносителем космических ядерных энергоустановок, которые могут быть соединены с потребителем силовыми токопроводами (СТП) и силовым элементом раскрытия (СЭР) холодильника-излучателя энергоустановки. Согласно изобретению в качестве элемента защиты используется СЭР, установленный на внешней стороне излучателя с зазором, выполненный в виде П-образного профиля и соединенный с противометеорным экраном, расположенным на внутренней стороне коллекторов, при этом коллекторы и трубопроводы установлены между СЭР и данным экраном и снабжены круговой теплоизоляцией, а СТП расположены с внешней стороны СЭР с зазором, куда помещена теплоизоляция. СТП могут быть выполнены в виде труб из материала с высокой электропроводностью (из меди). Предлагаемым исполнением и расположением СЭР и СТП обеспечиваются упрощение и снижение массы конструкции энергоустановки, а также упрощение технологии изготовления, монтажа и демонтажа СЭР вместе с другими конструктивными элементами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Противометеорная защита коллекторов и трубопроводов с теплоносителем холодильника-излучателя космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем электроэнергии силовыми токопроводами, а также силовым элементом, установленным с внешней стороны холодильника-излучателя, отличающаяся тем, что она снабжена противометеорным экраном, расположенным на внутренней стороне коллекторов с зазором, а указанный силовой элемент, предназначенный для раскрытия холодильника-излучателя, установлен на нем с зазором, выполнен в виде П-образного профиля и соединен с противометеорным экраном, причем указанные коллекторы и трубопроводы с теплоносителем установлены между указанными силовым элементом раскрытия и противометеорным экраном и снабжены круговой теплоизоляцией, а силовые токопроводы расположены с внешней стороны силового элемента раскрытия с зазором, в который помещена теплоизоляция. 2. Защита по п.1, отличающаяся тем, что силовые токопроводы выполнены в виде труб из материала с высокой электропроводностью, например, меди.