Имитатор излучения планет и луны Советский патент 1984 года по МПК B64G7/00 

о

А 00 Ф

ИМИТАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАНЕТ И ЛУНЫ, содержащий диффузно излучающий диск и ряд расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования излучения модулей, модули расположены .цруг от друга на расстоянии, не менее чем в два раза превышающим их ширину, и снабжены отражателями, имеющими форму части параболоида вратени | с вершиной, совпадающей с удаленньм от. оси имитатора краем модуля, и ,с расстоянием от вершины до фокуса, равным ширине модуля. 3

л

фиг.

Изобретение относится к технике имитации .тепловых условий космического пространства и может быть использовано для наземной обработки космических аппаратов, подвергающихся воздействию лучистых тепловых потоков от планет в процессе функционирования.,

Известен имитатор излучения планет и Луны, содержащий диффузно излучающий диск, кольцевые ;излучатели, расположённые под ним, с образуииими, перпендикулярными плоскости диска, и решетчатые экраны, охлаждаемые до криогенных температур Кольцевой излучатель и экран ,образуют излучающий модуль С13.

Однако, данный имитатор характеризуется большими энергетическими потерями, приводящими к большому расходу охлаждающего агента, в частности жидкого азота .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является имитатор излучения поверхности небесного тела, содержащий диффузный Диск и ряд, расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей Г2

Недостатком такого имитатора является низкая- эффективность использования излучения кольцевых модулей поскольку впромежуток между соседними модулями испускается излучение, характеризуемое диффузными

индикатрисами . Даже при оптимальном БМборе соотношения . ирины кольцевого излучателя Е и расстояния между излучающими модулями Н лишь 25% энергии одностороннего излучения кольЦезых излучателей поступает во внутренний объем имитатора, а остальные 75% энергии поглощаются экранами, на охлаждение которых расходуется большое количество криогенного хладоносителя.

Цель изобретения - повышение эффективности использования излучения модулей.

1ель достигается тем, что в имитаторе излучения планет и Луны, содержащем диффузно излучающий диск и ряд расположенных над ним диффузных односторонне излучаквдих плоских кольцевых модулей, последние расположены друг от друга на расстоянии, не менее чем в два раза превышающе ихши|рину, и снабжены отражателями, имеющими Форму части параболоида вращения с вершиной, совпадающей с удаленным от оси кмитатора краем модуля, и с расстоянием от вершины до фокуса, равные ширине модуля.

На фиг.1 представлена принципиальная cx&ia имитатора; на фиг. 2 схема сечения двух соседний кольцевых модулей имитатора плоскостью, проходящей через ось имитатора; на фиг,3 - схема использования криволинейных зеркал в имитаторах Планетного излучения; на фиг,4 результаты расчета зависимости относительной величины лучистой энергии й , поглощаемой коническим экраном, от величины отношения шага плоскими кольцевыми мо0.дулями Н к ширине кольцевого изт. лучателя ,.

Имитатор содержит риффузно излучающий диск 1 и расположенные над ним на цилиндрическом корпусе

с 2 излучающие модули 3, включающие в себя плоские кольцевые диффузные излучатели 4, заэкранированные снизу плоскими или коническими экранами 5 с каналами б для циркуляции криогенного хладоносителя. Излу0 чатели 4 охвачены отражателями 7. Перед излучающими модулям,и размещены конические экраны 8, оснащенные каналами 9.для циркуляции криогенного хладоносителя t

5, Устройство работает следующим образом .

к диффузному диску 1 с помощью электронагревателей подводят такую энергию/ при которой поверх0 ностная плотность излучения этого диска равняется плотности излучения имитируемой планеты . Для этого к кольцевым излучателям 4 подводится энергия рбеспечива5 ющая превыиение плотности излучения поссравнению с плотностью излучения планеты в п раз

(i4(-p))

Q где f отражательная способность

рабочей- поверхности отражателя 7;

Точность огранич ения индикат.рис излучения, испускаемого со5 седними модулями/ зависит от отно. шения Н/И, .ot этого соотношения зависит, следовательно/ и точность имитации поля излучения планеты , Для получения приемлемой точности имитации должно соблюдаться уссовие

Н :j2e.

Испытуемый объект располагается в зоне/ ограниченной снизу дном имитатора/ сверху - плоскостью/ проходящей через саМый верхний кольцевой модуль 3, а сбоку цилиндрической поверхностью/ соосной с ими- татором л отстоящей oTvetro излучакщих модулей 3 на расстоянии/ ко0 тороё выбирают равным 4-5 Н/ что следует из необходимости получения в рабочей зоне имитатора достаточно однородного лучистого потока t Во все точки рабочей зоны ;

5 излучение приходит из телесного уга, равного 2Л с учетом дискретости расположения излучателей , При этом поле интенсивности излучения данном телесном угле будет до статочно. изотропньм.

Утверждение о равенстве отмеенных телесных углов подтверждается анализом индикатрисы и лученин модуля .3 имитатора в плоскости его осевого сечения, приведенным

на фиг.З, Для этого диффузный иэлучАтель 4 и отражатель 7 приняты за.бесконечно протяженную полоску и за цилиндрическую поверхность с направляющей, имеющей форму параболы, соответственно. Отражатель

7 представлен как предельный случай многогранного зеркала с бесконечно большим числом граней, каждая из которых имеет бесконечно

малую ширину, Лучистый поток, испускаемый такой оптической системой через плоскость ее среза, можно рассматривать как поток, исходящий от бесконечно -большого числа изображений диффузной полоски в элементарных зеркалах, причем этот поток от каждого изображения испускается только как бы через соответствующие зеркальные элементы , При р 1 интенсивность И37 лучения изображения в направлении зеркального элемента, соответствующего ему, равна интенсивности излучения диффузной полоски, В какую-то фиксированную точку пространства излучение от изображения может попасть только в элементарном телесном угле, являющемся общей частью двух телесных углов, ОДИН из которых проходит через контуры элементарного зеркала, а другой - через контуры и ображения, Поскольку наиболее удаленный край диффузной полоски лежит на прялой, проведенной через фокус парабол, то излучение от любого изображения распространяется в направлении, не пересекающем сверху вниз плоскости, параллельной плоскости диффузной полоски и проходящей через зеркальный элемент,кОторому принадлежит изображение . Следствием этого индикатриса рас-сматриваемого излучающего 3 является наполовину срезанной

Ламбертовской (диффузной )индикатрисой . Поэтому с помощью таких модулей достигается практически точная имитация интенсивности диффузной однородной модели планет с те юсным углом обзора, равным 2Л. Дпя предотвращения попадания в рабочую зону потоков из внутреннего объема имитатора перед каждьм излучателем 4 установлен конический экран 8.Геометрические параметры экранов выбирают так, чтобы не

изменялась степень ограничения индикатрисы излучения модуля3 и не происходило затенения нижерасположенных модулей Зг

В связи с этим плоскость его 5 верхнего основания должна совпадать с плоскостью кольцевого излучателя, а угол полураствора конического экрана должен удовлетворять

л

0 условию Н -нТГП при котором образующая конусй проходит через среднюю линию цилиндрической поверхности, касающейся среза полости, образованной излучателем и отражате5 лем . Длину L образующей экрана

целесообразно выбирать минимальной. Минимально допустимая величина L имеет место в случае, когда луч, исходя1 ий от самого верхнего отражателя и касающийся верхнего края

экрана нижерасположенного соседнего модуля, при этом касается края своего экрана, Из треугольника ABC (фиг,2) следует, что

. --А - Ч щт2- I .-

Верхнее основание конического экрана должно быть удалено от плоского кольцевого излучателя на расстоя0 ние тогда все лучи, падающие на отражатель из внутреннего объема, должны после отражения попасть на экраны или на диффузный излучатель На фиг.4 представлены результат 5 ты расчета зависимости относительной величины поглощенной экраном энергии от отношения Н/и.Поглощенная экраном энергия относилась к энергии, испускаемой модулем в направлении 0 рабочей зоны .Если принять в качестве предельно допустимой погреш- ноети, обусловленной поглощением экрана, погрешность в 4%, то на величину Н/Р накладывается условие г , а при по расчетам ,малы спектральные погрешности,

Вариантов конструктивного исполнения имитатора Может быть множество, Он может Рыть выполнен необя- зательно цилиндрическим . Допускает ся любая геометрическая форма. Необходимо только обеспечить такое расположение его кольцевых излучающих модулей, чтобы при имитации телесного угла обзора планеты,равного 5 2Л ср,плоскости кольцевых излучателей были параллельны плоскости поверхности имитируемой планеты

или Луны. При этом плоскости выход- ;

ных-сечёний модулей должны расп.ола-. 0 гаться таким образом, чтобы они

касались некоторой непрерывной

гл&дкой поверхности, охватывающей /рабочий объем имитатОра. С псмоШ такого имитатора можно имитировать 5 .телесные углы обзора планеты как

Меньше, так и больше 29 ср Для этого вместо кольцевых модулей используется совокупность линейчатых модулей, расположенных таким образсм, ,что они образуют на виде сверху условные многоугольники , При необходимости имитации телесного угла обзора планеты, превыпающего 5 6

211 ср. модули наклоняются вниз на соотЬетствукадий угол, а при имитации угла.меньше 2Л ср. - вверх.

При высокой точности имитации изобретение позволяет в несколько раз (в 2,5-3,8 раза) уменьшить потребление дорогостоящего криогенного хладоносителя.

фие.З фие.2 tf ffttftaTrrDuca.

О

Ч сриеМ