КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ Российский патент 2002 года по МПК B64G1/60 B64G1/12 

Изобретение относится к устройствам для космических межпланетных полетов.

Цель изобретения - стабильное воспроизводство всех систем обеспечения длительного пребывания человека в космосе.

Известна космическая станция, на которой обеспечена гравитация за счет вращения бытовых отсеков благодаря работе солнечной электростанции [1].

Недостатком этого предложения является полная зависимость энергоснабжения корабля от солнечного излучения, а при значительном удалении от Солнца это может вызвать затруднения.

Известно предложение по использованию энергии, выделяемой в процессе роста растений в теплице [2].

Недостатком этого предложения является то, что здесь не используются в полной мере отходы производства, а в условиях космического полета не будет обеспечено полноценное сбалансированное питание экипажа.

В то же время известно, что совместное выращивание в прудах, в том числе и искусственных, растений, рыб и птиц довольно эффективно [3].

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа [1] , космический аппарат (КА) оборудован движителем в виде комплекса по выращиванию растений и животных (КВРиЖ), способным обеспечить вращение бытовых отсеков КА, а космонавтов - полноценным белковым питанием. Кроме того, здесь создается при использовании экологически чистого источника возобновляемой энергии земной биоценоз и благоприятная для человека психологическая среда.

На фиг.1 представлен разрез КА; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - секция выростной трубы (аксонометрия); на фиг. 5- - продольный разрез выростной трубы в момент I перелива воды из корыт; на фиг.6 - то же в момент II; на фиг.7 - кормушка (разрез); на рис.8 - концентратор солнечного излучения (разрез); на фиг.9 - то же, план.

На фиг.1, 2 и 3 показан подвижный блок 1 КА, который охватывает неподвижный цилиндрический блок 2 и соосный с ним, вращающийся вокруг центральной вертикальной оси 3, где созданы искусственная гравитация и "земные" условия в составляющих блок 1 помещениях. К цилиндрическому блоку 2 прикреплены шлюзовые камеры 4, снабженные стыковочными узлами 5 для прибывающих КА, и шлюзовые галереи 6, через которые они сообщаются с блоком 2, а также кольцевые переходные камеры 7 и балансирные устройства 8, снабженные распорками 9 и растяжками 10.

В подвижном блоке 1 расположены бытовые и производственные помещения, а в нижней части - КВРиЖ 11. Снаружи блок 1 имеет защитную, частично светопрозрачную облицовку 12, а изнутри - подшивку 13, между отдельными помещениями - переходные галереи 14.

Между кольцевыми переходными камерами 7 подвижного 1 и неподвижного 2 блоков установлены лифтовые кабины 15, способные перемещаться по окружности и вдоль вертикальной оси 3 с попеременным закреплением к одной из камер 7, в которую происходит выход из кабины 15. Лифтовые кабины 15 снабжены системой передвижения, фиксации у проемов камер 7 и системой герметизации проемов.

Балансирные устройства 8 имеют магнитные подвески 16 и круговые роторы линейных электродвигателей 17, а по внешнему периметру круговые статоры 18 электродвигателей, над которыми, в свою очередь, с зазором расположены круговые роторы 19 с постоянными магнитами, к ограждающей оболочке 12 прикреплен солнечный парус 20, включающий концентраторы солнечной энергии 21 и солнечную электростанцию. Между шлюзовой камерой 4 и подвижным блоком 1 установлены уплотнители 22 и герметизированные подшипники 23.

КВРиЖ 11 представляет собой (фиг.1,4) систему вложенных друг в друга полых конусов, на поверхности которых спиралевидно уложены секционные выростные трубы 24, где в верхнем сегменте трубы, отделенного от нижнего седловидной диафрагмой 25, расположен конвейер из взаимосвязанных телескопическими связями 26 держателями 27 с растениями 28 в эластичных сетках, установленных кроной в направлении светопрозрачной части оболочки 12, а корнем - к вертикальной центральной оси 3, при этом держатели 27 с растениями 28 установлены с возможностью перемещения по направляющим трубам 29, служащим одновременно для отсоса отработанного газа из верхнего сегмента трубы 24 и тормозящего устройства для поворота КВРиЖ, установленным на консоли 30 с подпоркой 31, прикрепленных к рамкам жесткости 32, к которым также прикреплены растворопроводы 33 с душевыми насадками 34, расположенными над растениями 28 с возможностью полива и сбора неиспользованного питательного раствора на диафрагме 25, с возможностью после фильтрации раствора подачи его через клапаны 35 в нижний сегмент вместе с отходами растений (лепестки, отростки, почки), где шарнирно установлены корыта 36 с водой, в которых высажены рыбы 37 и водоплавающие птицы 38 с возможностью по мере роста рыб и птиц перелива содержимого корыт 36 из верхних меньших по размерам в нижележащие большие при вращении вокруг шарниров 39. Количественное и возрастное соотношение рыб и птиц подобрано с учетом оптимального и безопасного их симбиоза. Корм подобран с учетом того, что для рыб - это гранулы более мелких фракций, чем для птиц, с учетом чего в кормушку 40 корм подают по кормопроводу 41, где наверху над ситом 42 - крупные гранулы, а на поддоне 43 - мелкие. Птица, в попытке достать корм из кормушки, которая перемещается по тросу 44 под углом к поверхности воды в корыте, вынуждена стать на носовую часть 45 корыта и имеет возможность вывести корыто из состояния равновесия, что приводит к переливу содержимого в нижележащее корыто.

На фиг.5 и 6 приведены два момента I и II, демонстрирующие попеременное чередование переливов, что способствует перемещению увеличивающихся по объему и массе рыб и птиц вниз к основанию конуса. На первой стадии выработки условного рефлекса осуществляют подстраховку действий птиц через АСУ. При этом остающийся на дне корыта ил отсасывается илоотсосом 46, представляющим собой гибкий компенсатор, предотвращающий удар корыта о дно трубы 24 и доставляющий ил по илопроводу 47 в регенератор 48 с последующим пополнением питательного раствора для растений. При недостатке воды в корытах ее пополняют из водопровода 49. В верхней части конусов КВРиЖ располагают верхнее помещение 50, где осуществляют высадку рассады, молоди рыб и птиц в выростные трубы 24, а в нижней части - нижнее помещение 51, где производят сбор урожая, вылов рыб и птиц. Выростные трубы 24 связаны с пунктами питательного раствора, фито- и зоопланктонными питомниками, газгольдерами и другими службами, а также через мультипликатор с электрогенератором и аккумулятором энергии. Солнечный парус 20 включает в себя концентраторы солнечной энергии 21, представляющие модернизированную линзу Френеля со спиралевидной поверхностью, приспособленной для улавливания частиц космической пыли 52 и подачи ее по световоду 53 в регенератор 48 для переработки и восполнения ресурсов воды и других расходуемых в полете компонентов. Концентратор 21 снабжен отражающими зеркалами 54 и обеспечивает КА светом и теплом, а также освещает солнечными 55 и отраженными 56 лучами (фиг.1). Секции труб 24 соединены гибкими связями с возможностью поворота вокруг оси труб. КВРиЖ, являясь основным движителем КА, не исключает наличия солнечной электростанции, необходимой для запуска КВРиЖ, а также его переналадки и перезаправки.

Освещение выростных труб производится через светопрозрачные панели в защитной оболочке КА, а затенение - специальными щитками с учетом адаптации растений и животных в космическом полете.

Источники информации
1. RU 2116942 C1, 10.08.98.

2. RU 2128905 C1, 20.04.99.

3. Дорохов С.М., Пахомов С.П., Поляков Г.Д. Прудовое рыбоводство. Учебн. для техникумов. Под ред. Г.Д. Полякова. - М.: Сельхозиздат, 1962, 262 с., с. 190.

Изобретение относится к области межпланетных полетов, а более конкретно - к системам жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов (КА). КА содержит неподвижный блок с центральной осью и соосный ему подвижный блок. На конической поверхности последнего спирально уложены выростные трубы с конвейерами растений. Имеются связанные с блоками электрогенератор и аккумулятор. При вращении вокруг центральной оси в помещениях для экипажа и трубах на подвижном блоке создается искусственная гравитация. Трубы разделены на два сегмента: в верхнем расположены конвейеры с растениями, а в нижнем - шарнирно установленные корыта с водой, рыбами и водоплавающими птицами. По мере роста рыб и птиц, при их кормлении из перемещаемых вдоль труб кормушек обеспечен перелив из верхних корыт в нижние. Предусмотрены илоотсосы и илопроводы, доставляющие ил со дна корыт в регенератор. У вершины конуса расположено помещение для высадки рассады растений, молоди рыб и птиц в выростные трубы, а в основании конуса - помещение для сбора урожая, вылова рыб и птиц. Для обеспечения кругооборота веществ в КА (и, в частности, работы электрогенератора) неподвижный и подвижный блоки снабжены кольцевыми переходными камерами, между которыми установлены лифтовые кабины. перемещаемые по окружности и вдоль центральной оси. Изобретение направлено на обеспечение экологически чистого источника энергии для КА, создание на борту КА подобия земного биоценоза и благоприятной для человека психологической среды. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Космический аппарат, содержащий неподвижный блок цилиндрической формы, расположенный вдоль центральной оси, соосный с ним подвижный блок с устройством, на поверхности которого спирально уложены выростные трубы переменного сечения с конвейерами растений, обеспечивающие поворот указанных подвижного блока и устройства вокруг центральной оси, связанные с данным устройством генератор и аккумулятор электроэнергии, а также автоматизированную систему управления, обеспечивающую функционирование аппарата, отличающийся тем, что указанное устройство выполнено конусообразным, в указанном подвижном блоке размещены бытовые и производственные помещения, в которых при вращении этого блока вокруг центральной оси создается искусственная гравитация, выростные трубы в своем сечении разделены на два сегмента, причем в верхнем сегменте расположены указанные конвейеры с растениями, а в нижнем - шарнирно установленные корыта, заполненные водой с рыбами и водоплавающими птицами с возможностью перелива содержимого корыт по мере роста рыб и птиц из вышерасположенных корыт в нижерасположенные, над корытами расположены перемещаемые вдоль указанных труб кормушки для указанных водоплавающих птиц, при стремлении к которым птицы способствуют кормлению рыб из этих же кормушек, а при приближении к носовой части корыт вызывают указанный перелив, при этом между указанными сегментами труб установлены диафрагмы с клапанами для стока остатков питательного раствора с отходами растений в корыта, при этом указанное устройство снабжено регенератором, илопроводами и илоотсосами со дна корыт, доставляющими ил по илопроводам в регенератор, после которого регенерат поступает в емкость с питательным раствором для растений, в верхней части конуса указанного устройства расположено верхнее помещение для высадки рассады растений, молоди рыб и птиц в выростные трубы, а в нижней части конуса - нижнее помещение для сбора урожая, вылова рыб и птиц, причем указанные неподвижный и подвижный блоки аппарата снабжены кольцевыми переходными камерами, между которыми установлены лифтовые кабины, способные перемещаться по окружности и вдоль указанной центральной оси. 2. Космический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что указанные трубы выполнены сборными из секций, которые включают в себя кольца жесткости, соединенные трубчатыми конструкциями для пропуска воды, газовой смеси, питательного раствора, гранул корма, ила, причем секции труб связаны между собой гибкими связями, с обеспечением возможности поворота секций вокруг центральной оси трубы. 3. Космический аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что снабжен солнечным парусом, включающим концентраторы солнечной энергии, используемые также для улавливания космических частиц, пополняющих ресурсы аппарата, и в качестве светоотражателей.