Устройство обеспечения теплового режима космического аппарата
DEVICE FOR ENSURING THE THERMAL REGIME OF THE SPACECRAFT

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.