×
29.03.2019
219.016.ed43

Результат интеллектуальной деятельности: Способ компоновки космического аппарата

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к космической технике и может использоваться при проектировании автоматических космических аппаратов (КА) для эксплуатации на околоземных орбитах с негерметичными приборными контейнерами, выполненными из сотопанелей (СП) с применением тепловых труб (ТТ). В способе компоновки КА модули полезной нагрузки (ПН) и космической платформы выполняют в виде не сопряженных теплообменом прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых образованы вертикальными СП с продольно расположенными по высоте встроенными ТТ. Коллекторные ТТ устанавливают горизонтально на внутренней стороне боковых СП, перпендикулярно к встроенным ТТ. Наиболее теплонапряженные приборы в модуле ПН размещают на внешней поверхности торцевой панели. На каждой половине внутренней поверхности торцевой панели устанавливают связующие Г-образные нерегулируемые ТТ. На зоны конденсации связующих Г-образных ТТ устанавливают электронагреватели. На части внешних поверхностей СП модулей ПН и космической платформы устанавливают теплоизоляцию с вырезами в зонах размещения внешних агрегатов, на другой части наносят терморегулирующее покрытие. Техническим результатом изобретения является оптимизация компоновки КА с уменьшенными массогабаритными характеристиками. 3 ил.

Изобретение относится к космической технике и может использоваться при проектировании автоматических космических аппаратов (КА) для эксплуатации на околоземных орбитах с негерметичными приборными контейнерами, выполненными из сотопанелей с применением тепловых труб (ТТ).

При разработке КА одним из главных требований является обеспечение размещения аппаратуры с достижением минимально возможной массы и габаритов конструкции с одновременным обеспечением высокой надежности поддержания комфортных условий работы приборов при эксплуатации. Поэтому система терморегулирования (СТР) КА, предназначенная для этих целей, должна иметь минимально возможную массу, высокую надежность в течение всего срока эксплуатации на орбите. При этом компоновка КА должна быть такой, чтобы при наземных электрических термовакуумных испытаниях (ЭТВИ) обеспечивалась комплексная проверка функционирования не только системы терморегулирования, но и всей аппаратуры КА.

Известен способ компоновки КА (RU, патент №2518771, кл. B64G 1/00, B64G 1/10), согласно которому продольные и поперечные силовые сотовые панели компонуют в виде «двутавровой» конструкции, образующей центральную внутреннюю полость и две боковые П-образные полости. Связующие тепловые трубы, устанавливают вертикально с внутренней стороны продольных силовых сотовых панелей на участке центральной внутренней полости, а коллекторные тепловые трубы прокладывают в центральной внутренней полости с креплением их перпендикулярно к полкам связующих тепловых труб и к поперечным сотовым панелям. Тепловыделяющие приборы размещают на внешних поверхностях продольных силовых сотовых панелей и внутренних поверхностях П-образных полостей, а нетепловыделяющие агрегаты размещают в центральной внутренней полости. Испарители регулируемых радиационных теплообменников устанавливают в краевой области продольных силовых сотовых панелей, а конденсаторы закрепляют на их торцах.

Известный способ компоновки КА позволяет обеспечить эффективное терморегулирование посадочных мест приборов, но при этом СТР и конструкция изделия довольно сложны в изготовлении и при сборке, обладают повышенной массой и не позволяют осуществить наземные ЭТВИ в требуемом объеме.

Известен также способ компоновки КА (RU, патент №2353553, кл. B64G 1/00, B64G 1/10), согласно которому КА выполняют из двух модулей: полезной нагрузки и служебных систем. Приборы устанавливают на внутренних обшивках их радиаторов - сотовых панелей. В эти панели напротив области размещения приборов встроены испарительные зоны горизонтально расположенных прямых и Г-образных нерегулируемых тепловых труб. В этой области данные зоны присоединены своими полками к внутренней обшивке панелей. Зоны конденсации указанных труб размещают в областях панелей, свободных от приборов. Радиаторы размещают в плоскостях, перпендикулярных к осям, соответствующим северной и южной сторонам аппарата. При этом противоположно расположенные панели радиаторов размещают на заранее определенном минимально возможном, из условий установки приборов, расстоянии друг от друга. Более теплонапряженные приборы размещают в нижней области панелей, в которых применены Г-образные нерегулируемые тепловые трубы. Полки зон конденсации данных тепловых труб выполняют обращенными к наружным обшивкам и присоединяют к ним. Указанные зоны размещают в окраинных областях панелей, свободных от приборов.

Вышеуказанный известный способ компоновки КА обладает следующими недостатками:

- конфигурация конструкции КА ограничивает площадь радиаторов, необходимую для сброса тепловыделения приборов, т.к. используются только две боковых поверхности из четырех каждого модуля;

- применение тепловых труб только в сотопанелях (в качестве встроенных элементов) обеспечивает равномерность температурного поля в пределах данной сотопанели, однако, отсутствие тепловой связи между панелями может привести к значительному градиенту температур, что может негативно повлиять на конструкцию КА и его надежность.

В основу предлагаемого технического решения поставлена техническая задача оптимизации компоновки и тепловой схемы КА.

Технический результат заключается в создании КА с компоновкой и эффективной системой обеспечения тепловых режимов аппаратуры с уменьшенными массогабаритными характеристиками и упрощенной конструкцией, позволяющей осуществить наземные электрические термовакуумные испытания.

Технический результат достигнут тем, что модули полезной нагрузки и космической платформы выполняют в виде не сопряженных теплообменом прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых образованы вертикальными сотовыми панелями с продольно расположенными по высоте встроенными тепловыми трубами, при этом коллекторные тепловые трубы, выравнивающие тепловой поток по боковым сотовым панелям каждого модуля, устанавливают горизонтально на внутренней стороне боковых панелей, перпендикулярно к встроенным тепловым трубам, более теплонапряженные приборы в модуле полезной нагрузки размещают на внешней поверхности торцевой панели, а на каждой половине внутренней поверхности торцевой панели устанавливают связующие Г-образные нерегулируемые тепловые трубы зонами испарения перпендикулярно встроенным тепловым трубам соответствующей половины этой панели, при этом участок зоны конденсации каждой связующей Г-образной тепловой трубы сопрягают с соответствующей вертикальной встроенной тепловой трубой ближней боковой сотовой панели модуля полезной нагрузки, а на зоны конденсации связующих Г-образных тепловых труб устанавливают электронагреватели, при этом на части внешних поверхностей сотовых панелей модулей полезной нагрузки и космической платформы устанавливают теплоизоляцию с вырезами в зонах размещения внешних агрегатов, а на другой части наносят терморегулирующее покрытие.

Компоновка космического аппарата по предложенному способу поясняется чертежами (см. фиг. 1-3). На фиг. 1 представлена компоновка КА, на фиг. 2 - компоновка модуля космической платформы, а на фиг. 3 - компоновка модуля полезной нагрузки. На фиг. 2 и фиг. 3 не показана экранно-вакуумная теплоизоляция.

Компоновку космического аппарата выполняют следующим образом:

- предусматривают изготовление:

вертикальных сотовых панелей (СП) 1 модуля космической платформы (КП) со встроенными вертикальными тепловыми трубами (ТТ) 2;

коллекторных тепловых труб (КТТ) 3 и электронагревателей (ЭН) 4 модуля КП;

тепловыделяющих приборов 5 модуля КП;

вертикальных СП 6 модуля полезной нагрузки (ПН) со встроенными вертикальными ТТ 7, КТТ 8 модуля ПН;

тепловыделяющих приборов 9 модуля ПН;

торцевой панели 10 модуля ПН со встроенными горизонтальными ТТ 11,

приборов 12 со повышенным тепловыделением модуля ПН;

связующих Г-образных нерегулируемых ТТ 13;

ЭН 14 модуля ПН;

экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) 15;

панелей солнечной батареи 16;

- осуществляют сборку и монтаж модулей КП и ПН космического аппарата:

вертикальные СП 1 модуля КП и вертикальные СП 5 модуля ПН компонуют в виде не сопряженных теплообменом прямоугольных параллелепипедов;

коллекторные тепловые трубы 3 с закрепленными на их поверхности электронагревателями 4 устанавливают горизонтально с внутренней стороны вертикальных СП 1 (перпендикулярно встроенным ТТ 2) модуля КП;

тепловыделяющие приборы 5 размещают на внутренних поверхностях СП 1, причем более теплонапряженные приборы размещают в нижней области этих панелей

коллекторные тепловые трубы 8 устанавливают горизонтально с внутренней стороны вертикальных СП 6 (перпендикулярно встроенным ТТ 7) модуля ПН;

тепловыделяющие приборы 9 размещают на внутренних поверхностях СП 6, а приборы 12 со повышенным тепловыделением устанавливают на внешней поверхности торцевой панели 10 модуля ПН;

на каждой половине внутренней поверхности торцевой панели 10 устанавливают связующие Г-образные нерегулируемые тепловые трубы 13 зонами испарения перпендикулярно встроенным тепловым трубам 11 соответствующей половины этой панели;

участок зоны конденсации каждой связующей Г-образной тепловой трубы 13 сопрягают с соответствующей вертикальной встроенной тепловой трубой 7 ближней боковой сотовой панели модуля полезной нагрузки;

на зоны конденсации связующих Г-образных тепловых труб 13 устанавливают электронагреватели 14 модуля ПН;

на часть площадей внешних поверхностей СП 1 модуля КП и СП 6 модуля ПН устанавливают теплоизоляцию (экранно-вакуумную) 15 с вырезами в зонах размещения внешних агрегатов, а на другой части этих сотовых панелей, выполняющих функции радиаторов, наносят терморегулирующее покрытие 17 типа солнечный отражатель.

Работа скомпонованного по предложенному способу космического аппарата происходит следующим образом.

После вывода КА на заданную орбиту осуществляют включение приборов 5 модуля КП, приборов 9 модуля ПН и приборов 12 со значительным тепловыделением, расположенных на торцевой панели 10.

Встроенные тепловые трубы 2 СП 1 и встроенные тепловые трубы 7 СП 6 передают тепловую мощность вдоль соответствующих сотопанелей и выравнивают температуры в пределах каждой сотопанели по ее длине.

При этом коллекторные тепловые трубы 3 модуля КП не только выравнивают тепловую мощность между встроенных тепловых труб 2 каждой сотопанели 1, но и перераспределяют тепловой поток между сотопанелями 1.

Аналогичным образом функционируют тепловые трубы 8 модуля ПН.

Работа приборов 12, расположенных на торцевой панели 10, сопровождается значительным тепловыделением, для сброса которого в приемлемом температурном диапазоне (например от 0 до 30°С) отсутствует необходимая площадь радиаторной поверхности. Поэтому связующие Г-образные тепловые трубы 13 передают избыточное тепло на встроенные тепловые трубы двух боковых сотопанелей 6 модуля ПН, которые выравнивают температуры по этим панелям, а коллекторные тепловые трубы 8 выравнивают температуры между сотопанелями 6.

Таким расположением указанных тепловых труб обеспечивается равномерное температурное поле посадочных мест приборов каждого модуля КА.

При значительном снижении тепловыделений приборов 5 модуля КП и приборов 9 и 13 модуля ПН и соответствующем снижении температур сотопанелей 1 и 6 ниже заданного значения автоматически включаются электронагреватели 4 и 14 этих сотопанелей. При этом температура посадочных поверхностей сотопанелей повышается, обеспечивая комфортную температуру установленных на них приборов. При достижении определенной максимальной температуры каждой сотопанели происходит отключение соответствующего электронагревателя.

Экранно-вакуумная теплоизоляция 15 с вырезами в зонах размещения внешних агрегатов, закрывающая вертикальные сотопанели 1 и 6 в значительной степени ограничивает нерегулируемый теплообмен каждого из модулей КА.

Предложенный способ компоновки КА позволяет провести наземные электрические термовакуумные испытания, при которых осуществляется проверка функционирования не только системы обеспечения теплового режима, но и полностью собранного изделия с включением приборов. Это достигнуто благодаря расположению более теплонапряженных приборов из тепловыделяющих приборов 5 в нижней области сотопанелей 1 модуля КП и размещением приборов 12 с повышенным тепловыделением на внешней поверхности торцевой панели 10 модуля ПН.

Новый способ компоновки КА позволяет оптимизировать компоновку, тепловую схему КА, создать эффективную систему обеспечения тепловых режимов аппаратуры с уменьшенными массогабаритными характеристиками и упрощенной конструкцией, а также позволяет провести наземные электрические термовакуумные испытания КА.

Способ компоновки космического аппарата, включающий выполнение аппарата из двух модулей: полезной нагрузки и космической платформы, установку приборов на внутренних обшивках их радиаторов - сотовых панелей, в которые напротив области размещения приборов встроены нерегулируемые тепловые трубы, отличающийся тем, что модули полезной нагрузки и космической платформы выполняют в виде не сопряженных теплообменом прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых образованы вертикальными сотовыми панелями с продольно расположенными по высоте встроенными тепловыми трубами, при этом коллекторные тепловые трубы, выравнивающие тепловой поток по боковым сотовым панелям каждого модуля, устанавливают горизонтально на внутренней стороне боковых панелей, перпендикулярно к встроенным тепловым трубам, более теплонапряженные приборы в модуле полезной нагрузки размещают на внешней поверхности торцевой панели, а на каждой половине внутренней поверхности торцевой панели устанавливают связующие Г-образные нерегулируемые тепловые трубы зонами испарения перпендикулярно встроенным тепловым трубам соответствующей половины этой панели, при этом участок зоны конденсации каждой связующей Г-образной тепловой трубы сопрягают с соответствующей вертикальной встроенной тепловой трубой ближней боковой сотовой панели модуля полезной нагрузки, а на зоны конденсации связующих Г-образных тепловых труб устанавливают электронагреватели, при этом на части внешних поверхностей сотовых панелей модулей полезной нагрузки и космической платформы устанавливают теплоизоляцию с вырезами в зонах размещения внешних агрегатов, а на другой части наносят терморегулирующее покрытие.
Способ компоновки космического аппарата
Способ компоновки космического аппарата
Способ компоновки космического аппарата
Способ компоновки космического аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 161 items.
26.08.2017
№217.015.ea83

Датчик угла наклона объекта

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627991
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb2e

Узел стыковки разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА), где требуется снижение ударных нагрузок и импульса от действия средства разделения на точность выведения конечных ступеней объекта, в частности в заднем узле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628282
Дата охранного документа: 15.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb5e

Способ соединения одножильного провода с контактом электросоединителя методом обжимки

Изобретение относится к области электромонтажных работ в области соединителей, например, в самолето- и ракетостроении. Соединитель предназначен для монтажа многожильных проводов методом обжимки, для создания возникновения деформации жилы при обжимке и для достижения необходимой механической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628410
Дата охранного документа: 16.08.2017
20.11.2017
№217.015.ef8c

Ракета и ракетный двигатель твёрдого топлива

Изобретения относятся к ракетной технике и могут быть использованы при создании ракеты и ракетного двигателя твердого топлива, имеющих габаритные ограничения в исходном состоянии, причем длина полезного груза ракеты сопоставима с длиной корпуса ракетного двигателя. Ракета содержит тянущий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629048
Дата охранного документа: 24.08.2017
20.11.2017
№217.015.efc6

Способ изготовления лопаток компрессора из титанового сплава вт6

Изобретение может быть использовано для изготовления лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования. Проводят горячую газовую формовку слитка со сверхпластической деформацией при температуре от 870 до 1000°С и скорости деформации 10c....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629138
Дата охранного документа: 24.08.2017
29.12.2017
№217.015.f49f

Устройство для зарядки баллона газом и герметизации под давлением

Изобретение относится к испытательной технике в машиностроении и может быть использовано в авиации и ракетостроении при производстве блоков высокого давления негорючего газа в одноразовых устройствах длительного хранения. В устройстве для зарядки баллона и герметизации под давлением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637166
Дата охранного документа: 30.11.2017
19.01.2018
№218.015.ff55

Блок рулевого привода ракеты

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в устройствах управления аэродинамическими поверхностями летательного аппарата или других высоконагруженных агрегатах в машиностроении. Блок рулевого привода ракеты состоит из аэродинамической поверхности, вала, соединенного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629513
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.016.00ba

Универсальный набор концевых мер

Изобретение относится к механическим средствам измерения и может быть использовано, в частности, при настройке измерительных приборов. Универсальный набор концевых мер состоит из пяти групп мер. Размеры мер подчинены зависимостям: A=A+δ, A=A+(n-1)δ, где A - размер первой меры группы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629686
Дата охранного документа: 31.08.2017
19.01.2018
№218.016.03a0

Шаровая опора

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опорных узлов трения, способных сохранять свою работоспособность в широком диапазоне нагрузок и температур как в воздушной среде, так и в глубоком вакууме. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630346
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.051b

Устройство соединения и расстыковки электрических связей разделяемых ступеней летательного аппарата

Изобретение относится, главным образом, к конструкции высокоскоростных двухступенчатых ракет. Первой ступенью может служить носовой обтекатель, а второй – остальная часть ракеты. Предлагаемое устройство включает в себя устройство отделения и узел электрической стыковки. Данный узел установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630858
Дата охранного документа: 13.09.2017
Showing 41-44 of 44 items.
29.06.2020
№220.018.2c5f

Способ напорного дозирования пенообразователя для установок автоматического пожаротушения и устройство для его осуществления

Способ напорный дозирования пенообразователя в воде для автоматических установок пенного пожаротушения содержит этапы, на которых используют два отдельно выполненные полностью идентичные каналы дозирования пенообразователя, причем один канал используют в качестве основного, рабочего, канала, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724836
Дата охранного документа: 25.06.2020
06.07.2020
№220.018.2fe6

Устройство для подачи листовых заготовок в упаковочную машину

Изобретение относится к устройствам для пищевой, химической и других отраслей промышленности. Устройство для подачи листовых заготовок в упаковочную машину состоит из установленного на раме накопителя с приемным участком и захватным участком, в накопитель помещаются заготовки. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725694
Дата охранного документа: 03.07.2020
23.05.2023
№223.018.6f20

Способ локализации отделов головного мозга

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к локализации отделов головного мозга. Способ содержит этапы, на которых: получают изображения магнитно-резонансной томографии в формате DICOM; конвертируют изображения из формата DICOM в формат BIDS; обрабатывают конвертированные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002743608
Дата охранного документа: 20.02.2021
16.06.2023
№223.018.7d10

Способ экспрессной изоляции поглощающей зоны в скважине при высокодебитном межпластовом перетоке из вышележащего высоконапорного пласта, насыщенного крепкими рассолами, и пакерное оборудование для его осуществления

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам изоляции зоны гидроразрыва пласта и катастрофического поглощения в условиях межпластового перетока из рапопроявляющего в поглощающий пласт. Для осуществления способа экспрессной изоляции поглощающей зоны в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002741978
Дата охранного документа: 01.02.2021
+ добавить свой РИД