ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2013 года по МПК G21D7/00 

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

Известен ряд конструкций, подобных ЯЭУ, в которых удаление реактора от космического аппарата обеспечивается раздвижной фермой, например, рассмотренной 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, 180 с.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является ЯЭУ КА, в которой удаление энергетического блока (реактора) от космического аппарата реализуется путем раскладывания сложенных в стартовом положении по трем продольным плоскостям вокруг энергетического блока и соединенных между собой шарнирами балок и образующих при удалении трехстержневую ферму, в вершине которой размещен энергетический блок, а в основании - космический аппарат. Раскладывание балок обеспечивается за счет пантографа, размещенного между космическим аппаратом и энергетическим блоком создающего осевое усилие на конструкцию энергетического блока и приводимого в действие винтовой парой (см. сборник докладов Пятой международной конференции «Ядерная энергетика в космосе», часть 1, г.Подольск, Московская область, 1999, с.26-37, Основы конструирования космических ядерных энергоустановок второго поколения. Основные подходы к конструированию / А.С.Демидов, А.Г.Еремин, Г.А.Зарицкий и др.: Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ, 2006 - 80 с.: ил.).

Недостатком такой ЯЭУ является необходимость приложения значительного момента вращения к винтовой паре пантографа, которое приводит к существенному увеличению прочности конструкции и соответственно к неприемлемой величине массы ЯЭУ.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - обеспечение требуемой радиационной обстановки на космическом аппарате за счет необходимого удаления энергетического блока от космического аппарата при минимальных массовых характеристиках ЯЭУ.

Технический результат - раскладывание балок под действием воздействующего на них привода, обеспечивающее удаление энергетического блока от космического аппарата на оптимальное по радиационной обстановке расстояние.

Этот результат достигается тем, что: вал каждой из трех нечетных (считая с отодвигаемого энергетического блока) балок снабжен шкивом с прикрепленным к нему тросом, проходящим по шкиву вокруг оси вращения вала по часовой стрелке, а другой конец троса закреплен на расположенном по оси ЯЭУ барабане, снабженном электроприводом, который зафиксирован на шпангоуте, относительно которого происходит поворот балки со шкивом. При этом каждый трос снабжен пружиной, например, тарельчатой, усилие которой и соответствующая ей деформация при нагрузке обеспечивает раскрытие и фиксацию всех трех пар балок независимо от натяжения тросов.

На фигуре 1 приведена конструктивная схема ЯЭУ в стартовом положении, на фигуре 2 - то же, в орбитальном положении.

ЯЭУ содержит энергетический блок с последовательно расположенными по оси ядерным реактором 1, радиационной защитой 2 и агрегатами 3 жидкометаллического контура (ЖМК). Система отодвижения энергетического блока представляет собой балки 4, сложенные в стартовом положении по трем продольным плоскостям вокруг энергетического блока и соединенные между собой шарнирами 5, позволяющими балкам при отодвижении энергетического блока раскладываться с образованием при их фиксации трех стержней. Они формируют ферму, в вершине которой размещен энергетический блок с реактором 1, а в основании - космический аппарат 6. На балках размещены панели холодильника-излучателя (ХИ) 7 (фиг.2).

На валу шарнира каждой из трех нечетных (считая с отодвигаемого энергетического блока) балок выполнен шкив 8, на котором закреплен трос 9 таким образом, что, проходя по шкиву при своем натяжении, обеспечивает вращение вала по часовой стрелке. Другой конец троса закреплен на расположенном по оси ЯЭУ барабане 10, снабженном электроприводом 11. Электропривод и барабан зафиксированы на шпангоуте 12, относительно которого происходит поворот балки со шкивом. Таким образом, на барабан приходит три троса от трех шкивов, размещенных на валах нечетных (ведущих) балок. Каждый трос снабжен пружиной 13, например, тарельчатой, усилие которой и соответствующая ей деформация при нагрузке обеспечивают раскрытие и фиксацию всех балок независимо от натяжения тросов. Аналогичной конструкцией снабжены следующие две пары балок, закрепленных на соседних шпангоутах 14 и 15.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При команде на отодвижение энергетического блока от космического аппарата включается электропривод, закрепленный внутри шпангоута, ближайшего к космическому аппарату. На его кронштейнах установлены ведущие балки. Электропривод через редуктор приводит во вращение барабан с намотанными на него тремя тросами, идущими на шкивы ведущих балок. Натяжение тросов обеспечивает начало вращения шкивов, установленных на валах ведущих балок. Разворачиваясь по часовой стрелке, ведущие балки приводят во вращение ведомые, обеспечивая тем самым разворот ведущих и ведомых балок.

В результате выполняется отодвижение энергоблока на длину развернутых балок. Размещенные на тросах пружины, например, тарельчатые обеспечивают установку всех трех пар развернутых балок на фиксаторы независимо от натяжения трех тросов, наматываемых на общий барабан. После срабатывания фиксаторов подается команда на разворот двух следующих пар балок, и процесс повторяется.

Изобретение относится к конструкциям космического аппарата с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ). ЯЭУ содержит энергетический блок с последовательно расположенными по оси ядерным реактором, радиационной защитой и агрегатами жидкометаллического контура, систему отодвижения указанного блока и холодильник-излучатель, излучающие панели которого размещены на балках, сложенных в стартовом положении вокруг энергетического блока. Балки соединены между собой шарнирами, позволяющими им при отодвижении энергетического блока раскладываться с образованием при их фиксации трех стержней, формирующих ферму. В вершине фермы размещен энергетический блок, а в основании - космический аппарат. При этом вал каждой из трех нечетных (считая с отодвигаемого энергетического блока) балок снабжен шкивом с прикрепленным к нему тросом, проходящим по шкиву вокруг оси вращения вала по часовой стрелке, а другой конец троса закреплен на расположенном по оси ЯЭУ барабане. Барабан снабжен электроприводом, зафиксированным на шпангоуте, относительно которого происходит поворот балки со шкивом. Технический результат - удаление энергетического блока от космического аппарата на оптимальное по радиационной обстановке расстояние. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ядерная энергетическая установка космического аппарата, содержащая энергетический блок с последовательно расположенными по оси ядерным реактором, радиационной защитой и агрегатами жидкометаллического контура, систему отодвижения указанного блока и холодильник-излучатель, излучающие панели которого размещены на балках, сложенных в стартовом положении по трем продольным плоскостям вокруг энергетического блока и соединенных между собой шарнирами, позволяющими балкам при отодвижении энергетического блока раскладываться с образованием при их фиксации трех стержней, формирующих ферму, в вершине которой размещен энергетический блок, а в основании космический аппарат, отличающаяся тем, что вал каждой из трех нечетных (считая с отодвигаемого энергетического блока) балок снабжен шкивом с прикрепленным к нему тросом, проходящим по шкиву вокруг оси вращения вала по часовой стрелке, а другой конец троса закреплен на расположенном по оси ЯЭУ барабане, снабженном электроприводом, который зафиксирован на шпангоуте, относительно которого происходит поворот балки со шкивом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый трос снабжен пружиной, например, тарельчатой, усилие которой и соответствующая ей деформация при нагрузке обеспечивает раскрытие и фиксацию всех трех пар балок.