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 устройство «Ядерная энергетическая установка космического аппарата», патент RU 2461495 С1 от 20.09.2012., в котором полые цилиндрические раздвижные секции ХИ снабжены стыковочными узлами, обеспечивающими механическую стыковку самих секций, а также соответствующими стыковочными узлами для соединения гидравлических, пневматических и электрических коммуникаций смежных секций холодильника-излучателя после их раздвижения.

Недостатком приведенной конструкции ХИ ядерной энергетической установки космического аппарата является то, что сброс тепла излучением осуществляется только с внешней поверхности ХИ. Внутренняя сторона ХИ в процессе сброса тепла не участвует, что снижает его энергомассовую эффективность в два раза.

Задачей изобретения является повышение энергомассовой эффективности ХИ энергетических систем космического аппарата.

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 панели ХИ соединены между собой шарнирами и снабжены приводными механизмами, например, пружинными, обеспечивающими развертывание панелей ХИ вдоль телескопической штанги. Все разложенные параллельно оси телескопической штанги в трех плоскостях панели ХИ для протекания по ним теплоносителя соединены между собой и с космическим аппаратом металлорукавами, приваренными к панелям ХИ. Панели ХИ соединены посредством трех кронштейнов с внешним звеном (звеном максимального диаметра) телескопической штанги. 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 относительно продольной оси КА панелей ХИ в радиальное положение.

Выдвигаемое звено (малого диаметра) телескопической штанги, вдоль которой производится разворот панелей ХИ, также снабжено тремя равнорасположенными в тех же плоскостях, что и кронштейны на внешнем звене телескопической штанги, пилонами c опорами, представляющими собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой совмещена с осью вращения шарнира, 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 3 и внутренние звенья 4 телескопической штанги. На внешнем звене (максимального диаметра) 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 и снабжены приводными механизмами 7, например, пружинными. При этом последняя из разворачивающихся панелей ХИ снабжена пальцем 8 (фиг. 2). Панели ХИ 5 прикреплены к КА 1 при помощи трех кронштейнов 9 с шарнирами со шкивами 10. Каждый шкив 10 через наматываемый на барабан 11 трос 12 соединен с электродвигателем 13. Внутреннее выдвигаемое звено 4 телескопической штанги, вдоль которого производится разворот панелей ХИ 5, снабжено на торце равнорасположенными по окружности тремя пилонами 14. Каждый пилон имеет опору 15. Опора 15 представляет собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой соосна с осью шкива 10 кронштейна 9. Вокруг оси шкива 10 поворачиваются развернутые панели ХИ 5, которые опираются пальцем 8 на опору 15 при повороте их в радиальное положение относительно оси КА. Фиксирование панелей ХИ 5 в этом положении выполнено с помощью стопоров 16. Передача теплоносителя от КА к раскладывающимся панелям ХИ 5 и между панелями обеспечено металлорукавами 17, 18, которые приварены к панелям ХИ 5.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Первоначально происходит выдвижение внутреннего звена 4 телескопической штанги 2. Затем под действием приводного механизма 7, например, пружин, происходит раскладывание панелей ХИ 5 вдоль выдвинутой телескопической штанги. При этом последняя из раскладываемых панелей ХИ пальцем 8 ложится на опору 15 пилона 14. После чего включают электродвигатель 13, который вращая барабан 11, наматывает на него три троса 12. В результате, развернутые по трем плоскостям панели ХИ 5 поворачиваются относительно оси шкива 10 в радиальное положение. Фиксация панелей ХИ в опоре 15 в радиальном положении обеспечивается стопорами 16. Герметичное соединение панелей ХИ для подвода к ним теплоносителя обеспечено металлорукавами 17, 18. Тем самым формируется ХИ, состоящий из трех радиально равнорасположенных относительно оси КА плоских развернутых панелей ХИ. Тем самым отвод тепла с каждой панели производится с двух сторон и с учетом самооблучения трех панелей общая теплоизлучающая поверхность составляет 0,87 от всей геометрической поверхности ХИ вместо 0,5, в аналоге изобретения. Таким образом, достигается задача повышения энергомассовой эффективности ХИ.

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), снабженным системой обеспечения теплового режима для функционирования находящейся в них электронной аппаратуры. Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата (КА) 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. Все панели для протекания по ним теплоносителя соединены между собой и с космическим аппаратом приваренными металлорукавами. Каждая панель соединена с внешним звеном телескопической штанги посредством трех кронштейнов, каждый из которых снабжен шарниром с приводным механизмом. Повышается энергомассовая эффективность ХИ. 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 (ХИ), 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 перед развертыванием панелей, при этом панели в одной плоскости соединены между собой шарнирами и снабжены приводными механизмами, например пружинными, обеспечивающими их раскладывание вдоль телескопической штанги; все панели для протекания по ним теплоносителя соединены между собой и с космическим аппаратом приваренными металлорукавами, каждая панель соединена с внешним звеном телескопической штанги посредством трех кронштейнов, каждый из которых снабжен шарниром с приводным механизмом, включающим трос, соединенный со шкивом на шарнире и наматываемый на общий для всех панелей барабан, вращающийся электродвигателем.

2. Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата по п.1, отличающееся тем, что выдвигаемое внутреннее звено телескопической штанги, вдоль которой производится разворот панелей холодильника излучателя, снабжено тремя равнорасположенными в тех же плоскостях, что и кронштейны на внешнем звене телескопической штанги, пилонами c опорами, представляющими собой вилку с цилиндрической поверхностью, ось которой соосна оси вращения шарнира кронштейнов на внешнем звене телескопической штанги, относительно которого выполняется поворот панелей холодильника-излучателя в радиальное 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.