ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2014 года по МПК G21D1/00 B64G1/42 

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

Известен ряд конструкций подобных ЯЭУ, в которых для обеспечения требуемой радиационной обстановки, происходит отодвижение ЯЭУ от КА, приведенных, 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 космического аппарата, снабженная системой развертывания установки из стартового положения в орбитальное и содержащая ядерный реактор, преобразователь энергии, радиационную защиту и холодильник излучатель (ХИ), размещенный на балках системы развертывания (см. Патент на изобретение №2225809 от 20.03.2004).

Недостатком такой ЯЭУ является увеличенное расстояние между положением центра массы ядерной энергетической установки и плоскостью стыковки с космическим аппаратом. Оно приводит к превышению требования ракеты носителя на положение центра масс полезной нагрузки (ядерной энергетической установки и космического аппарата), т.е. расстояния от центра массы полезной нагрузки до плоскости стыковки с ракетой носителем.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - обеспечение требуемого положения центра масс полезной нагрузки (ядерной энергетической установки и космического аппарата) на ракете-носителе.

Технический результат - приближение положения центра массы ядерной энергетической установки к плоскости стыковки с космическим аппаратом.

Этот результат достигается тем, что в системе развертывания три пары балок, стыкующихся крайними балками с космическим аппаратом размещены по трем продольным плоскостям вокруг космического аппарата таким образом, что одна из пары балок стыкуется космическим аппаратом в плоскости, обращенной к ядерной энергетической установке, а вторая балка - со шпангоутом, с закрепленными в тех же плоскостях тремя парами балок с панелями холодильника излучателя, которые соединены с энергетическим блоком и расположены вокруг него. Шпангоут состоит из двух частей - на одной размещены шарниры балок, расположенных вокруг энергетического блока, на второй - шарниры балок, расположенных вокруг космического аппарата и стыкующихся между собой в поперечной плоскости.

На чертежах приведена конструктивная схема КА с ЯЭУ:

на фиг.1 - в стартовом положении;

на фиг.2 - в орбитальном.

Ядерная энергетическая установка состоит из энергетического блока, включающего последовательно расположенные по оси ядерный реактор 1, радиационную защиту 2, агрегаты жидкометаллического контура 3. В стартовом положении они через раму 4 соединены со шпангоутом 5. На шпангоуте и на стыкующемся к радиационной защите конусе 6 в трех продольных плоскостях установлены кронштейны 7, 8, между которыми помещены балки 9, 10 системы развертывания. По отношению к энергетическому блоку они расположены симметрично вокруг него.

К шпангоуту 5 стыкуется шпангоут 11, на котором в тех же продольных плоскостях установлены кронштейны 12. На них закреплены пара балок 13, 14, крайняя из которых состыкована с кронштейном 15, размещенном на космическом аппарате 16. В результате балки располагаются вокруг космического аппарата. Все кронштейны снабжены шарнирами, обеспечивающими угловое перемещение балок.

Перевод из стартового положения в орбитальное производится за счет расстыковки стыкующегося к радиационной защите конуса 6 и рамы 4, а также шпангоута 11 и космического аппарата 16 посредством пиросредств. Механизмом привода системы развертывания служат для балок, размещенных вокруг энергетического блока, установленный на конусе 6 электропривод 17 с тросовой системой, для балок вокруг космического аппарата электропривод 18 с аналогичной тросовой системой, но закрепленный на КА.

Наличие двух состыкованных шпангоутов 5 и 11 обусловлено технологичностью сборки ядерной энергетической установки и космического аппарата. В результате на сборку приходит ядерная энергетическая установка с тремя парами балок, состыкованных со шпангоутом 5, и космический аппарат также с тремя парами балок, заканчивающихся шпангоутом 11.

В результате размещения части балок системы развертывания вокруг космического аппарата центр массы ЯЭУ смещается в его сторону, т.е. общий центр массы полезной нагрузки приближается к плоскости стыковки с ракетой носителем.

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. Пары балок, стыкующихся крайними балками с космическим аппаратом, размещены по трем продольным плоскостям вокруг космического аппарата. При этом одна из пары балок стыкуется космическим аппаратом в плоскости, обращенной к ядерной энергетической установке, а вторая балка - со шпангоутом, с закрепленными в тех же плоскостях тремя парами балок с панелями холодильника излучателя, которые соединены с энергетическим блоком и расположены вокруг него. Шпангоут состоит из двух отдельных частей - на одной размещены шарниры балок, расположенных вокруг энергетического блока, на второй - шарниры балок, расположенных вокруг космического аппарата и стыкующихся между собой в поперечной плоскости. Технический результат - приближение положения центра массы ядерной энергетической установки к плоскости стыковки с космическим аппаратом. 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 фиксации трех стержней, формирующих ферму, в вершине которой размещен энергетический блок, а в основании - космический аппарат, отличающаяся тем, что три пары балок, стыкующихся крайними балками с космическим аппаратом, размещены по трем продольным плоскостям вокруг космического аппарата таким образом, что одна из пары балок стыкуется космическим аппаратом в плоскости, обращенной к ядерной энергетической установке, а вторая балка - со шпангоутом, с закрепленными в тех же плоскостях тремя парами балок с панелями холодильника излучателя, которые соединены с энергетическим блоком и расположены вокруг него.

2. Ядерная энергетическая установка космического аппарата по п.1, отличающаяся тем, что шпангоут состоит из двух отдельных частей - на одной размещены шарниры балок, расположенных вокруг энергетического блока, на второй - шарниры балок, расположенных вокруг космического аппарата и стыкующихся между собой в поперечной плоскости.