КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК G21D1/00 

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов (КА).

Известен ряд конструкций подобных ЯЭУ, в которых отвод в космос не преобразованного в электрическую энергию тепла происходит за счет излучения с холодильника-излучателя, например, в книге "Космические двигатели: состояние и перспектива". Пер. с англ. / Под ред. Л.Кейвни. - М.: Мир, 1998. 405 с.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является ЯЭУ КА, содержащая ядерный реактор, преобразователь энергии, радиационную защиту и холодильник-излучатель (ХИ), состоящий из двух частей: коническо-цилиндрической поверхности, жестко состыкованной с радиационной защитой и соединенной с ней через шарниры полуцилиндрической. Она в стартовом положении размещена снаружи реактора, радиационной защиты и первой коническо-цилиндрической части ХИ. В орбитальном положении за счет их разворота относительно полуцилиндрической поверхности формируется излучающая поверхность ХИ. Она состоит из коническо-цилиндрической части и двухсторонней полуцилиндрической. К последней с противоположной шарнирам стороне крепится полезная нагрузка КА. Например, в книге «Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ / А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.Д.Атамасов и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987, 283 с.

Недостатком такой ЯЭУ является ограничение, накладываемое габаритами отсека полезной нагрузки ракеты-носителя на величину излучающей поверхности холодильника-излучателя, наличие механизма, способного развернуть на 180° относительно полуцилиндрической части ХИ практически всю ЯЭУ, и сложности стыковки через полуцилиндрическую поверхность ХИ полезной нагрузки КА и ЯЭУ.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - увеличение теплоизлучающей поверхности ХИ ЯЭУ при ограниченных габаритах отсека полезной нагрузки ракеты-носителя.

Технический результат - компактное размещение в стартовом положении теплоизлучающих поверхностей ХИ, образующих после развертывания необходимую для функционирования ЯЭУ площадь ХИ.

Этот результат достигается тем, что ХИ снабжен дополнительными четырьмя панелями, расположенными снаружи и выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью ХИ через установленный на его торце шарнир, при этом оси шарниров расположены под углом 90° с возможностью одновременного разворота в четырех взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части ХИ. Снабженный направляющими ХИ дает возможность размещенной внутри его полезной нагрузки космического аппарата выдвинуться из-под него и развернутых дополнительных цилиндрических секторов ХИ.

Фиг.1 - приведена конструктивная схема ЯЭУ, стартовое положение.

Фиг.2 - приведена конструктивная схема ЯЭУ, орбитальное положение.

Предлагаемая ЯЭУ содержит ядерный реактор 1, радиационную защиту 2, жесткий ХИ 3, дополнительные панели холодильника излучателя 4, приводы 5 с шарнирами для развертывания дополнительных панелей холодильника-излучателя и полезную нагрузку 6 КА, размещенную в стартовом положении (см. фг.1) внутри жесткого холодильника-излучателя.

В стартовом положении (фиг.1) дополнительные панели ХИ, выполненные в виде цилиндрического сектора, размещены поверх цилиндрической части жесткого ХИ. Каждая панель снабжена шарниром и имеет возможность разворачиваться на 180 градусов вокруг оси, лежащей в перпендикулярной КА плоскости и проходящей через его продольную ось (Х-Х, Y-Y). На этой оси размещен привод, например электропривод, обеспечивающий разворот панели на 180 градусов и ее фиксацию после разворота (см. фиг.2). Габариты панелей при их размещении поверх жесткого холодильника излучателя должны обеспечивать продольные зазоры между панелями, дающими возможность их одновременного разворота.

Подачу теплоносителя из жесткого холодильника-излучателя в дополнительные панели выполняют шарнирно-сильфонные узлы, установленные в зоне расположения оси вращения привода.

Полезная нагрузка КА размещена внутри жесткого ХИ на направляющих, например, телескопических, позволяющих фиксировать полезную нагрузку в стартовом положении и одновременно перемещать ее в продольном осевом направлении при переходе из стартового положения в орбитальное.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В стартовом положении, занимая минимальные габариты, ЯЭУ и полезная нагрузка КА находятся под обтекателем ракеты-носителя. После вывода на орбиту и сброса обтекателя с помощью электроприводов происходит одновременный разворот дополнительных панелей ХИ вокруг осей Х-Х и Y-Y. После разворота и фиксации дополнительных панелей полезная нагрузка КА по телескопическим направляющим выходит наружу из под холодильника-излучателя. В результате этих операций ЯЭУ готова к функционированию.

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. В ядерной энергетической установке холодильник-излучатель снабжен дополнительными четырьмя размещенными снаружи панелями, выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью холодильника-излучателя через установленный на его торце шарнир. Оси шарниров расположены под углом 90° и обеспечивают одновременный разворот секторов в четырех взаимно перпендикулярных плоскостях. Шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части холодильника-излучателя. Холодильник-излучатель снабжен направляющими, по которым полезная нагрузка космического аппарата способна выдвигаться из-под холодильника-излучателя и развернутых дополнительных цилиндрических секторов холодильника-излучателя. Технический результат: компактное размещение в стартовом положении ядерной энергетической установки с холодильником-излучателем и отсека полезной нагрузки космического аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Космическая ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, радиационную защиту, раскладывающийся холодильник-излучатель и соединяющие их элементы конструкции, отличающаяся тем, что холодильник-излучатель снабжен дополнительными четырьмя панелями, расположенными снаружи и выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью холодильника-излучателя через установленный на его торце шарнир, при этом оси шарниров расположены под углом 90°.

2. Космическая ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части холодильника-излучателя.

3. Космическая ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что холодильник-излучатель снабжен направляющими для выдвижения полезной нагрузки космического аппарата из-под холодильника-излучателя и развернутых дополнительных цилиндрических секторов холодильника-излучателя.