Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата Российский патент 2022 года по МПК B64G1/42 

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), снабженным системой обеспечения теплового режима для функционирования находящейся в них электронной аппаратуры.

Известен ряд конструкций, в которых требуемая для функционирования электронной аппаратуры температура достигается путем отвода от аппаратуры тепла тепло-излучающими панелями холодильника-излучателя (ХИ) в космическое пространство. (Романов А.В. Теория комплексной оптимизации проектирования космических аппаратов с ядерными термоэмиссионными энергетическими установками / Под ред. Б.И. Полетаева, А.П. Ковалева – СПб,: ООО «НПО «Профессионал», 2010.-255 с.).

Наиболее близким техническим решением, к заявленному изобретению, является Транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) космического аппарата (https://www.youtube.com/watch?v=GpRL-Bj5Dbg&list=RDCMUCDEEqGCczAlUzS9kK4mBGwQ&index=8), в котором после раздвижения телескопической штанги, панели ХИ, сложенные по трем равнорасположенным плоскостям относительно продольной оси телескопического стержня, делают одно развертывание вдоль его оси, затем поворачиваются в радиальное положение, образуя трехлучевую «звезду», и далее происходит дальнейшее развертывание панелей ХИ и их фиксация.

Недостатком приведенной конструкции ХИ Транспортно-энергетического модуля космического аппарата является развертывание панелей ХИ при их раскрытии по траектории, не совпадающей с продольной осью КА, что непременно приведет к возникновению момента относительно этой оси и началу вращения КА. Следствием будет необходимость стабилизации КА двигателями с соответствующем расходом дополнительного топлива, что в итоге увеличит массы КА.

Задачей изобретения является снижение массы космического аппарата путем исключения возникновения момента относительно его продольной оси, которое приводит к вращению КА и требует для его стабилизации расхода топлива для двигателей.

Этот результат достигается тем, что в устройстве обеспечения теплового режима КА теплоизлучающие панели ХИ сложены друг с другом в трех равнорасположенных относительно продольной оси плоскостях, которые параллельны телескопической штанге, состоящей из нескольких звеньев, выдвигаемых из КА перед развертыванием панелей ХИ. При этом последнее внутреннее звено телескопической штанги (звено с наименьшим диаметром), выдвигаемое из внешнего звена телескопической штанги (звена с наибольшим диаметром), снабжено шпангоутом, на котором закреплены три троса, проходящих по шкивам на осях шарниров, соединяющих развертываемые панели ХИ, а противоположные концы тросов прикреплены к последним раскладывающимся в каждой плоскости панелям ХИ.

Панели для протекания по ним теплоносителя соединены с космическим аппаратом трубопроводами, которые в местах установки шарниров, соединяющих панели ХИ, снабжены металлорукавами, приваренными к панелям ХИ.

Все разложенные панели соединены с внешним звеном телескопической штанги посредством трех кронштейнов. Каждый из кронштейнов имеет шарнир, снабженный приводным механизмом, включающим трос, соединенный со шкивом, расположенным на шарнире, и наматываемый на барабан, который вращается приводным механизмом (электродвигателем). Тросы используются для поворота панелей ХИ в радиальное относительно продольной оси КА положение.

Шпангоут, установленный на последнем внутреннем выдвигаемом звене телескопической штанги, вдоль которой производится разворот панелей ХИ, снабжен тремя равнорасположенными в тех же плоскостях, что и кронштейны на внешнем звене телескопической штанги, опорами, представляющими собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой совмещена с осью вращения шарнира, которым оснащен кронштейн и относительно которого под действием электродвигателя происходит поворот развернутых панелей в радиальное относительно продольной оси КА положение.

Последняя из развертываемых панелей ХИ снабжена пальцем, который попадая в вилку опоры после развертывания панелей ХИ и поворота их в радиальное положение фиксируется в вилке с помощью стопора, расположенного в вилке опоры. Тем самым фиксируются в радиальном положении относительно продольной оси КА все развернутые в трех плоскостях панели ХИ.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема устройства обеспечения теплового режима КА в стартовом положении.

На фиг. 2 приведена конструктивная схема устройства обеспечения теплового режима КА в орбитальном положении.

На фиг. 3, 4, 5 приведены отдельные элементы устройства обеспечения теплового режима КА.

Устройство обеспечения теплового режима КА 1 состоит из телескопической штанги 2, которая включает внешнее звено (наибольшего диаметра) 3 и внутренние звенья 4 телескопической штанги. На внешнем звене 3 телескопической штанги 2 в трех равнорасположенных по окружности плоскостях, параллельно оси штанги, размещены, по крайней мере, две сложенные панели ХИ 5. Панели ХИ 5, находящиеся в одной плоскости, между собой соединены шарнирами 6. При этом последняя раскладываемая панель ХИ снабжена тросом 7, используемым для раскладывания панелей и соединенным со шпангоутом 8, установленным на последнем внутреннем выдвигаемом звене телескопической штанги. Трос 7, соединяющий шпангоут и последнюю раскладывающуюся панель ХИ, проходит через шкивы 9, установленные в шарнирах 6, которые соединяют панели ХИ.

При этом последняя из разворачивающихся панелей ХИ снабжена пальцем 10 (фиг. 2). Панели ХИ 5 прикреплены к КА 1 при помощи трех кронштейнов 11 с шарнирами 12 со шкивами 13. Каждый шкив 13 через наматываемый на барабан 14 трос 15, используемый для поворота панелей в радиальное положение, соединен с электродвигателем 16. Последнее внутреннее выдвигаемое звено телескопической штанги, вдоль которой производится разворот панелей ХИ 5, снабжено на торце шпангоутом 8 с опорами 17. Опора представляет собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой соосна с осью шкива 13 кронштейна 11. Вокруг оси шкива 13 поворачиваются развернутые панели ХИ 5, которые опираются пальцем 10 на опору 17 при повороте их в радиальное положение относительно оси КА. Фиксирование панелей ХИ 5 в радиальном положении выполнено с помощью стопоров 18. Передача теплоносителя от КА 1 к раскладывающимся панелям ХИ 5 обеспечено металлорукавами 19, 20, которые обеспечивают герметичность при раскладывании панелей ХИ 5.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Первоначально происходит выдвижение внутренних звеньев 4 телескопической штанги 2. При выдвижении трос 7, прикрепленный к шпангоуту 8 последнего выдвигаемого внутреннего звена телескопической штанги, натягиваясь на шкивах 9 передает усилие на последнюю раскладываемую панель холодильника-излучателя и, тем самым, происходит последовательное раскладывание панелей вдоль выдвигаемой телескопической штанги.

При этом последняя из раскладываемых панелей ХИ пальцем 10 ложится на опору 17. После чего включают электродвигатель 16, который вращая барабан 14, наматывает на него три троса 15. В результате развернутые по трем плоскостям панели ХИ 5 поворачиваются относительно оси шкива 13 в радиальное положение. Фиксация панелей ХИ 5 в опоре 17 в радиальном положении обеспечивается стопорами 18. Герметичное соединение панелей ХИ 5 для подвода к ним теплоносителя обеспечено металлорукавами 19, 20. Тем самым, формируется ХИ, состоящий из трех радиально равнорасположенных относительно оси КА плоских развернутых панелей ХИ. В результате при таком раскладывании панелей ХИ отсутствует их перемещение по траектории, не совпадающей с продольной осью КА, т.е. отсутствуют условия возникновения вращающего момента КА.

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), снабженным системой обеспечения теплового режима для функционирования находящейся в них электронной аппаратуры. Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата включает в себя раздвигающуюся телескопическую штангу с теплоизлучающими панелями холодильника-излучателя (ХИ), сложенными друг с другом в трех равнорасположенных относительно продольной оси космического аппарата плоскостях и параллельных оси телескопической штанги, выдвигаемой из космического аппарата перед развертыванием панелей. При этом последнее внутреннее выдвигаемое звено телескопической штанги снабжено шпангоутом, на котором закреплены тросы, проходящие по шкивам на осях шарниров, соединяющих развертываемые панели холодильника-излучателя (ХИ), а противоположные концы тросов прикреплены к последним раскладывающимся в каждой плоскости панелям ХИ. Все панели для протекания по ним теплоносителя соединены с космическим аппаратом трубопроводами, которые в местах установки шарниров, соединяющих панели ХИ, снабжены приваренными к панелям ХИ металлорукавами. Все разложенные панели ХИ соединены с внешним звеном телескопической штанги. Повышается устойчивость КА к возникающему моменту относительно его продольной оси, приводящему к вращению КА. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата, включающее в себя раздвигающуюся телескопическую штангу с расположенными вокруг нее раскладывающимися теплоизлучающими панелями холодильника-излучателя, состоящими из секций, отличающееся тем, что сложенные теплоизлучающие панели холодильника-излучателя равнорасположены относительно продольной оси космического аппарата в трех плоскостях, параллельных оси телескопической штанги, выдвигаемой из космического аппарата, при этом последнее внутреннее выдвигаемое звено телескопической штанги снабжено шпангоутом, на котором закреплены три троса, проходящие по шкивам на осях шарниров, соединяющих развертываемые панели холодильника-излучателя (ХИ), а противоположные концы тросов прикреплены к последним раскладывающимся в каждой плоскости панелям ХИ, все панели для протекания по ним теплоносителя соединены с космическим аппаратом трубопроводами, которые в местах установки шарниров, соединяющих панели ХИ, снабжены приваренными к панелям ХИ металлорукавами, и все разложенные панели ХИ соединены с внешним звеном телескопической штанги посредством трех кронштейнов, каждый из которых снабжен шарниром с приводным механизмом, включающим трос, соединенный со шкивом на шарнире, соединяющем панели ХИ, и наматываемый на общий для всех панелей барабан, вращающийся электродвигателем.

2. Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата по п.1, отличающееся тем, что шпангоут на последнем внутреннем выдвигаемом звене телескопической штанги, вдоль которой производится разворот панелей холодильника излучателя, снабжен тремя равнорасположенными в тех же плоскостях, что и кронштейны на внешнем звене телескопической штанги, опорами, представляющими собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой совмещена с осью вращения шарнира на кронштейне, относительно которого под действием электродвигателя происходит поворот развернутых панелей в радиальное относительно продольной оси космического аппарата положение после их развертывания и попадания в вилку пальца, которым снабжена последняя развертываемая панель ХИ, с последующей фиксацией пальца в вилке с помощью стопора, фиксирующего панели холодильника-излучателя в радиальном положении.