ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
SPACESHIP NUCLEAR POWER PLANT

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов (КА).
Известна конструкция подобной ЯЭУ (патент на изобретение RU 2225809 С2 04.03.2002), в которой для снижения массы, а также габаритов ЯЭУ под обтекателем ракеты-носителя (РН) используется система отодвижения ЯЭУ от КА и раскладывающийся холодильник-излучатель (ХИ). Недостатком предложенной конструкции является наличие гибких электрических и гидравлических соединений между панелями ХИ, сложной системы тросов и пневматической системы, что снижает надежность приведения ЯЭУ в рабочее состояние. Также панели ХИ излучателя выполнены в виде плоских элементов, что уменьшает его общую площадь, укладываемую в отведенный для этого объем головного обтекателя РН.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является ЯЭУ КА с ХИ, описанная в книге "Основы теории конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ"./ А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.Д.Атамасов и др. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр.
отделение, 1987, 283 с., в которой отодвижение реактора от космического аппарата производится за счет телескопического раздвижения холодильника-излучателя.
Недостатком приведенной конструкции ХИ ЯЭУ является наличие гибких участков трубопроводов, которые обеспечивают гидравлическую связь между разными секциями ХИ после его раздвижения. Гибкие участки трубопроводов затрудняют размещение в сложенном состоянии одной секции ХИ в другой, так как требуют дополнительного места для своего размещения внутри выдвигающейся секции. Поэтому число секций ХИ ограничивается двумя, а внутри сложенного ХИ нет возможности разместить другие элементы ЯЭУ, например приборно-агрегатный отсек (ПАО). Те же трудности будут и при размещении токопроводящих шин.
Задачей изобретения является снижение массогабаритных характеристик ЯЭУ космического аппарата.
Сущность изобретения состоит в том, что у ядерной энергетической установки, содержащей в своем составе реактор, радиационную защиту, отсек оборудования, приборно-агрегатный отсек и холодильник-излучатель, состоящий из раздвижных секций, холодильник-излучатель выполнен полым с возможностью размещения в нем элементов ЯЭУ, при этом в состав раздвижных секций введены стыковочные узлы, обеспечивающие механическую стыковку самих секций, а также соответственно стыковочные узлы для соединения гидравлических, пневматических и электрических коммуникаций смежных секций холодильника-излучателя после их раздвижения.
Техническим результатом, достигаемым этим изобретением, является создание компактной в сложенном положении ЯЭУ с телескопическим холодильником-излучателем с большим числом секций и, следовательно, большой площадью, и возможностью размещения внутри него различных элементов, например ПАО ЯЭУ. Этот результат достигается тем, что на каждой секции ХИ с торцов делаются стыковочные узлы, обеспечивающие стыковку и герметизацию гидравлических и электрических связей после выдвижения секций. При этом отсутствуют гибкие или поворотные участки трубопроводов и токопроводящих шин, а соединение и герметизация всех магистралей происходит с помощью специальных стыковочных разъемов, расположенных на стыковочных узлах.
В качестве конкретной конструкции таких стыковочных узлов могут рассматриваться, например, стыковочные кольца, расположенные на торцах выдвижных секций ХИ. Выдвижение секций ХИ может осуществляться, например, с помощью зубчатых реек и шестерен, размещенных на секциях ХИ, а фиксация и стягивание стыковочных колец - с помощью специальных крюков.
На фиг.1 и 2 представлены общий вид ЯЭУ в собранном состоянии.
На фиг.3 представлены сечения А-А по фиг.1.
На фиг.4 представлены сечения Б-Б по фиг.1.
На фиг.5 представлены сечения В-В по фиг.1.
На фиг.6, 7, 8 и 9 представлены выносные виды I, II, Ш и IV по фиг.3.
На фиг.10 представлены этапы раздвижения ХИ ЯЭУ в рабочее положение по сечению А-А фиг.1.
На фиг.11 и 12 представлены выносные виды V и VI по фиг.10.
В состав ЯЭУ входят реактор 1, радиационная защита 2, отсек оборудования 3, секции ХИ 4 с зубчатыми направляющими рейками 5, приводами выдвижения 6, опорными катками 7, нишей 8 электрокабелей 9, стыковочными кольцами 10, 11 с гидроразъемами 12, 13, электрическими разъемами 14, 15, стягивающими крюками 16, 17, ПАО 18 с приводами выдвижения 19, опорное кольцо 20 с опорными катками 21 и силовой рамой 22 с зубчатыми направляющими рейками 23.
Приведение ЯЭУ в рабочее состояние осуществляется следующим образом.
После отделения ЯЭУ от ракеты-носителя (РН) осуществляется выдвижение ПАО 18 с помощью приводов выдвижения 19 и зубчатых направляющих реек 23 из внутреннего пространства силовой рамы 22, расположенной внутри секции ХИ 4. При выдвижении ПАО 18 опирается на опорные катки 21, расположенные на опорном кольце 20. Зубчатые направляющие рейки 23 расположены на силовой раме 22 и могут также являться силовым элементом конструкции. После выдвижения ПАО 18 начинается выдвижение секций ХИ 4 с помощью приводов выдвижения 6 и зубчатых направляющих реек 5. Выдвижение осуществляется в сторону, противоположную опорному кольцу 21 до упора каждого стыковочного кольца 11 в стыковочное кольцо 10 предыдущей секции ХИ 4. После этого происходит зацепление и стягивание колец с помощью крюков 16 и 17, расположенных на стыковочных кольцах 10 и 11. При этом осуществляется стыковка гидравлических разъемов 13 на стыковочных кольцах 11 с гидравлическими разъемами 12 на стыковочных кольцах 10. А также стыковка электроразъемов 14 на стыковочных кольцах 10 с электроразъемами 15 на стыковочных кольцах 11. После стягивания производится проверка герметичности гидравлических разъемов (например, путем наддува трубопроводов газом), а также проверка целостности электроцепей. Затем осуществляется заполнение трубопроводов штатным теплоносителем и осуществляется пуск и вывод ЯЭУ на рабочий режим.