ПОСЕЛОК В КОСМОСЕ Российский патент 2013 года по МПК B64G1/00 B64G99/00 

Изобретение относится к строительству сооружений на небесных телах.

Цель изобретения - отработка сценариев освоения удаленных небесных тел, а также тех районов Земли, где имеются аналогичные ситуации, в частности недостаточная или однонаправленная инсоляция, наблюдающаяся в Заполярье и в районах со сложным рельефом на северных склонах в северном полушарии и на южных в южном полушарии.

Известно предложение, связанное со спутником Юпитера - Европой, где предлагалось создание ледяных куполов, объединенных переходами [1]. Однако это предложение относилось к небесному телу, покрытому мощным ледяным покровом.

В последнее время благодаря созданию мощных телескопов обнаружены тела, находящиеся в зоне обитания и где мощный ледяной покров отсутствует. К таким планетам относится Gliese 581g [2], отличающаяся тем, что она постоянно повернута к своему светилу одной стороной. На планете предполагается наличие воды в жидком виде на поверхности или на небольшой глубине. В то же время светило, обеспечивающее условия обитания на планете Gliese 581g, - так называемый «красный карлик» по размерам меньше Солнца, хотя находится примерно в 15 раз ближе к своей планете, но светит и греет слабее Солнца. Поэтому те средства, которые используются для получения энергии на Земле, в частности солнечные коллекторы, на планете Gliese 581g могут оказаться недостаточно эффективными.

В качестве одного из основных источников энергии мы предлагаем биоэнергетический комплекс, который наряду с получением электроэнергии может обеспечить обитателей поселка витаминной продукцией [3]. Целесообразно разместить этот комплекс в каждом жилом блоке, чтобы жители могли выбрать виды овощей по своему вкусу и в свежем состоянии.

Однако само это устройство нуждается в модернизации. В частности необходима установка в вегетационной трубе системы зеркал, чтобы обеспечить рост растений в направлении гравитации.

Продукты, содержащие животный белок, будут обеспечивать животноводческие фермы. При этом ботва растений из биоэнергетических комплексов пойдет на скармливание скоту, а азотосодержащие отходы из животноводческих ферм будут использованы в топливном элементе, который также является важным источником энергоснабжения [4]. Аммиак, который в результате разложения азотсодержащих органических веществ обычно концентрируется на животноводческих фермах, будет своевременно удаляться благодаря наличию контрольных датчиков [5], связанных с автоматизированной системой управления, а помещения ферм проветриваться. Поскольку применение чистого аммиака связано с некоторыми сложностями [6, стр.17], он будет использован во взаимодействии с другими реагентами, в частности с гуанидиновой композицией [6].

Тепловой насос [7], в котором тот же аммиак используется в качестве хладона, также обеспечивает энергетические потребности поселка. Энергия из перечисленных источников концентрируется на поселковом аккумуляторе, способствуя благоприятной экологической обстановке в поселке, поскольку здесь обеспечен замкнутый цикл безотходной технологии.

С учетом особенности перемещения планеты в поселке, расположенном в экваториальной зоне планеты и включающем жилые блоки, общепоселковый корпус, здание топливного элемента и животноводческие фермы, предполагается расположив жилые блоки в южной освещенной части поселка, а животноводческие фермы в северной затемненной части, где будет обеспечен с земной точки зрения наиболее благоприятный погодно-климатический режим. Вместе с тем, требования компактного размещения объектов на территории поселка будут создавать проблемы, связанные с тем, что одни здания будут затенять соседние, в которых окажется недостаточно освещения и неблагоприятный температурный режим в зависимости от удаленности и рельефа местности. Чтобы исключить эти проблемы, предлагается использовать лазерные установки, щелевые [8] (на фигурах не показано) и волоконные [9] световоды, причем последние, служащие для передачи инфракрасного излучения, которое передается при помощи системы самофокусирующихся параболоидных концентраторов [10], могут быть заменены непосредственной передачей излучения на коллекторы потребителя, расположенные на телескопических стойках, установленных на крышах ферм.

В тепловом насосе использованы струйные насосы перистальтического типа [11], функционирующие под воздействием лазерных установок, установленных на поворотных столиках, вращающихся при помощи трансмиссии от центральной вертикальной оси биоэнергетических устройств.

В общепоселковом блоке оборудована автоматизированная система управления (АСУ).

На фигуре 1 изображена схема расположения поселка на планете Gliese 581g;

на фиг.2 - схема поселка (разрез по А-А на фигуре 3);

на фиг.3 - план поселка;

на фиг.4 - схема фрагмента вегетативной трубы биоэнергетического комплекса;

на фиг.5 - схема взаимодействия элементов топливного элемента;

на фиг.6 - схема функционирования теплового насоса (аксонометрия);

на фиг.7 - схема работы струйного насоса (разрез);

на фиг.8 - параболоидный самофокусирующийся концентратор;

на фиг.9 - система концентраторов (аксонометрия).

На фиг.1 приведена схема размещения поселка 1 в пограничной зоне между освещенной и неосвещенной зонами планеты.

На фиг.2 и 3 приведена схема размещения в поселке 1 жилых блоков 2, общепоселкового блока 3, биоэнергетических комплексов 4, тепловых насосов 5, топливного элемента 6, животноводческих ферм 7, скважин 8 тепловых насосов 5, аккумулятора 9 электроэнергии, автоматизированной системы управления 10, концентратора 11 инфракрасного излучения, коллектора 12, телескопической вышки 13.

На фиг.4 приведен фрагмент вегетационной трубы 14, биоэнергетического комплекса 4, растение 15, связь 16, боковое зеркало 17 и нижнее зеркало 18, обеспечивающие рост растения в направлении гравитации.

На фиг.5 приведен топливный элемент 6, в котором вырабатывается электроэнергия в процессе реакции кислорода воздуха с водородом аммиака, образованного при разложении азотсодержащих веществ животноводческих ферм 7, откуда его транспортируют в контейнер 19, содержащий гуанидиновую композицию, а затем в реактор 20, куда подают воду из емкости 21, в результате чего происходит реакция, позволяющая получать аммиак, основанный на гуанидиновой композиции, который направляют вначале на хранилище 22 аммиака, а затем в топливный элемент 6, где вырабатывается электроэнергия, направляемая на аккумулятор 9, причем реактор оборудован системным картриджем 23 с катализатором реакции и электронагревателем 24 реактора.

На фиг.6 приведен тепловой насос 5, обеспечивающий процесс за счет подключения к трубам 25 скважин 8, установленным у жилых блоков 2 и заполненных водой, которая закачивается через ввод 26 и, попадая в испаритель 27, воздействует на находящийся там хладагент-аммиак, который в виде пара попадает в компрессор 28, откуда переносится в конденсатор 29, где нагревает воду, циркулирующую на внешней поверхности конденсатора, после чего направляется в испаритель 27, а нагретая вода попадает в тепловой аккумулятор 30, откуда расходуется на бытовые нужды.

При этом насосы 31, задействованные в этом процессе, являются струйными перистальтического типа, снабжены участком со светочувствительной пленкой 32 на своей поверхности, позволяющей расширяться под воздействием лазерного луча 33 с лазерной установки 34, размещенной на поворотном столике 35, связанном через трансмиссию 36 с центральным вертикальным валом 37, биоэнергетического устройства 4, а над светочувствительными пленками установлены подвижные заслонки 38 вертикального синхронного хода, обеспечивающие возможность отключения струйных насосов 31.

На фиг.7 приведен струйный насос перистальтического типа 31, где показан участок со светочувствительной пленкой 32.

На фиг.8 приведен многоступенчатый параболоидный концентратор 11, функционирующий по принципу самофокусировки, на симметричной оси 39 расположен ряд аналогичных концентраторов со своими центральными осями параболоидов 40 и волоконный световод 41, завершающий этот ряд.

На фиг.9 приведена система концентраторов 11, на которую воздействует тепловой излучатель 42, функционирующий на основе электрической энергоустановки, и который через свои световоды 41, передает тепловую энергию потребителю, при этом световоды заключены в общий кабель 43.

АСУ включает вычислительное устройство и терминал, связанные через интерфейс с датчиками и приводами блоков управления: биоэнергетическими устройствами, тепловыми насосами, топливным элементом, аккумулятором, системой струйных насосов, щелевых световодов, определения уровня содержания аммиака, системой параболоидных концентраторов и телескопической вышки коллектора.

Источники информации

1.RU 2271965, 2006.

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_581_g.

3. RU 2152149, C1 2000.

4. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоснабжение высотного здания с использованием топливных элементов // АВОК - 2003, N3. С.44-50.

5. US 7,842,243. B2, 2010.

6. RU 2393116, C2, 2010.

7. Васильев Г.П. Геотермальные тепло-насосные системы теплоснабжения и эффективность их применения в климатических условиях России // АВОК. - 2007. - N5. - С.22-27.

8. RU 2416010, 2011.

9. Дрейксгейдж М.Г., Моннихен К.Т. Инфракрасные волоконные световоды // В мире науки, 1989, №1, С.56-62.

10. Winston Ronald et al, Nonimaging Optics, San Diego, Elsevier 2005. 497 p., P.51.

11. US 6.999.221, B1, 2006.

Изобретение относится к строительству сооружений на небесных телах. Поселок в космосе расположен в экваториальной зоне планеты, постоянно обращенной к своему светилу одной стороной, и включает жилые блоки, общепоселковый корпус, здание топливного элемента и животноводческие фермы. Жилые блоки расположены в южной освещенной части поселка. Животноводческие фермы находятся в северной затемненной части поселка. Каждый жилой блок оборудован биоэнергетическим устройством, обеспечивающим жильцов витаминной продукцией, и тепловым насосом. Биоэнергетические устройства снабжены оптическими устройствами, включающими зеркала, выполненные с возможностью направлять рост растений, находящихся в вегетационной трубе устройства, вниз к центру гравитации планеты. Скважины тепловых насосов заполнены водой, которая закачивается в испаритель и воздействует на находящийся там хладон, которым является аммиак. Аммиак в виде пара подается в компрессор, откуда переносится в конденсатор, где нагревает воду, циркулирующую на внешней поверхности конденсатора, после чего через сбросной вентиль направляется в испаритель, а нагретая вода попадает в тепловой аккумулятор. Достигается упрощение строительства жилых сооружений на небесных телах. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Поселок в космосе, характеризующийся тем, что он расположен в экваториальной зоне планеты, постоянно обращенной к своему светилу одной стороной, и включает жилые блоки, общепоселковый корпус, здание топливного элемента и животноводческие фермы, причем жилые блоки расположены в южной освещенной части поселка, а животноводческие фермы находятся в северной затемненной части поселка, при этом каждый жилой блок оборудован биоэнергетическим устройством, обеспечивающим жильцов витаминной продукцией, и тепловым насосом, при этом биоэнергетические устройства снабжены оптическими устройствами, включающими зеркала, выполненные с возможностью направлять рост растений, находящихся в вегетационной трубе устройства, вниз к центру гравитации планеты, а скважины тепловых насосов заполнены водой, которая закачивается в испаритель и воздействует на находящийся там хладон, которым является аммиак, который в виде пара подается в компрессор, откуда переносится в конденсатор, где нагревает воду, циркулирующую на внешней поверхности конденсатора, после чего через сбросной вентиль направляется в испаритель, а нагретая вода попадает в тепловой аккумулятор.

2. Поселок по п.1, отличающийся тем, что в здании топливного элемента вырабатывается электроэнергия в процессе реакции кислорода с аммиаком, образованном при разложении азотосодержащих органических веществ в животноводческих фермах, оборудованных контрольными датчиками, при этом аммиак используется в результате взаимодействия с гуанидиновой композицией, а перекачка компонентов осуществляется при помощи струйных насосов перистальтического типа.

3. Поселок по п.1, отличающийся тем, что в общепоселковом корпусе размещен электроаккумулятор, на котором аккумулируется энергия, собираемая с биоэнергетических устройств и теплового элемента, которая затем направляется по гибким кабелям, заполненным волоконными световодами, обеспечивающими животноводческие фермы теплом за счет подачи инфракрасного излучения, для чего используется система параболоидных концентраторов лазерных установок, а при незначительной отдаленности это излучение доставляется непосредственно с концентраторов на расположенные на телескопических стойках коллекторы, установленные на крышах ферм.

4. Поселок по п.1, отличающийся тем, что в общепоселковом корпусе оборудована автоматизированная система управления, включающая вычислительное устройство и терминал, связанные через интерфейс с датчиками и приводами блоков управления: электроаккумулятором, биоэнергетическими устройствами, тепловыми насосами, топливным элементом, системой струйных насосов, щелевых световодов, определения уровня содержания аммиака, системой параболоидных концентраторов и телескопической вышки коллектора.