РАДИОНУКЛИДНЫЙ ТЕПЛОВОЙ БЛОК

Полезная модель относится к радионуклидным тепловым блокам, применяемым, в частности, для питания и обогрева бортовых систем космических летательных аппаратов.
К радионуклидным тепловым блокам предъявляется ряд требований по стойкости конструкции к воздействию как эксплуатационных, так и аварийных нагрузок. Под эксплуатационными нагрузками понимается комплекс температурных, механических, акустических и барометрических воздействий, которые возникают при хранении, транспортировании и штатной эксплуатации радионуклидных тепловых блоков. К аварийным воздействиям относятся нагрузки, возникающие при пожаре ракетоносителей на стартовой позиции и аварии в космосе с падением в акваторию мирового океана либо удар о твердую поверхность Земли.
Известен радионуклидный термоэлектрический генератор (п. РФ №1814426, опубл. 09.07.1995), в котором тепловая изоляция установлена между радионуклидным источником тепла и корпусом, выполнена комбинированной и состоит из параллельных тепловому потоку частей из теплоизоляционных материалов с различными теплопроводностью и прочностью, причем величина поверхности радионуклидного источника тепла, контактирующая с материалом с более высоким коэффициентом теплопроводности и более высокими прочностными свойствами, определяется из выражения Sтв=4KQритA/γ[σ], где Sтв - поверхность радионуклидного источника тепла, контактирующая с жесткой тепловой изоляцией, имеющей более высокие прочностные свойства и более высокий коэффициент теплопроводности; K - коэффициент запаса прочности; Qрит - тепловая мощность теплового источника; A - ускорение ударного импульса при механическом воздействии на генератор; γ - удельное тепловыделение источника тепла; [σ] - предел прочности материала более прочной тепловой изоляции, а оставшаяся часть поверхности заполнена материалом с меньшим коэффициентом теплопроводности и худшими прочностными свойствами.
В качестве прототипа выбран радионуклидный тепловой блок (св. РФ №865, опубл. 16.09.1995), содержащий ампулированный радионуклидный источник тепла, помещенный в теплоизоляционную капсулу, заключенную в защитный корпус из углеграфитового материала. Теплоизоляционная капсула выполнена из многослойной плотно намотанной рифленой ленты из теплоизоляционного материала, при этом капсула состоит из трех частей: боковой, облегающей боковую поверхность ампулы радионуклидного источника тепла и двух торцевых частей в виде ступенчатых пробок, причем размеры внутренней полости капсулы точно соответствуют размерам ампулы радионуклидного источника тепла, а с наружной стороны капсула плотно прилегает к внутренней поверхности защитного корпуса.
Недостатком данной конструкции радионуклидного теплового блока является недостаточная стойкость изделия к аварийным воздействиям при экстремальных условиях, что может привести к разрушению ампулы радионуклидного источника тепла.
Задача заключается в повышении стойкости конструкции радионуклидного теплового блока к воздействию как эксплуатационных, так и аварийных нагрузок.
Поставленная задача решается тем, что в радионуклидном тепловом блоке, содержащем ампулированный радионуклидный источник тепла, помещенный в теплоизоляционную капсулу, заключенную в защитный корпус и выполненную из многослойной плотно намотанной рифленой ленты из теплоизоляционного материала, и состоящую из трех частей: боковой, облегающей боковую поверхность ампулы радионуклидного источника тепла и двух торцевых крышек, причем размеры внутренней полости капсулы точно соответствуют размерам ампулы радионуклидного источника тепла, а с наружной стороны теплоизоляционная капсула плотно прилегает к внутренней поверхности защитного корпуса, между ампулой радионуклидного источника тепла и теплоизоляционной капсулой установлена демпфирующая оболочка. Последняя с внутренней стороны имеет набор энергопоглащающих элементов.
Демпфирующая оболочка способна поглощать часть энергии при ударных аварийных воздействиях и при необходимости удерживать газ, образующийся в результате распада топлива при эксплуатации в течение гарантийного срока.
На фиг. схематично показана конструкция предложенного радионуклидного теплового блока.
Радионуклидный тепловой блок состоит из защитного корпуса, выполненного в виде стакана 1 и крышки 2. Внутрь защитного корпуса последовательно вплотную помещены теплоизоляционная капсула, состоящая из трех частей: боковой части 3 и двух торцевых крышек 4, демпфирующая оболочка 5, состоящая из двух частей, внутри последней установлен радионуклидный источник тепла 6. Каждая деталь теплоизоляционной капсулы выполнена из плотно намотанной в несколько слоев ленты из гибкого теплоизоляционного материала.
Порядок сборки радионуклидного теплового блока следующий. Внутрь защитного корпуса вставляется боковая часть 3 теплоизоляционной капсулы с предварительно прикрепленной к нижнему торцу крышкой 4, далее вставляется одна часть демпфирующей оболочки 5. Эта сборка помещается в «горячую» камеру и затем во внутреннюю полость теплоизоляционной капсулы дистанционно вводится радионуклидный источник тепла 6. После этого устанавливается вторая часть демпфирующей оболочки 5, к верхнему торцу боковой части 3 с помощью клее-резьбового соединения закрепляется крышка 4. Вся сборка герметично закрывается крышкой 2.