Купольное сооружение на Луне

Полезная модель относится к области строительства, в частности к быстро возводимым купольным защитным сооружениям на Луне для использования ее природных ресурсов и проведения на ней исследований.
Известно купольное сооружение, описанное в способе возведения купольных железобетонных сводов, включающее наполненную воздухом до рабочего давления пневмоопалубку, выполненную из эластичных формообразующих элементов, элементы каркаса, уложенную и закрепленную на пневмоопалубке армирующую сетку с последующим нанесением бетона (RU 2213835 С1, 10.10.2003, МПК E04G 11/04).
Однако для такого купольного сооружения характерны высокая трудоемкость возведения сооружения и недостаточная защищенность от космического излучения.
Известен способ защиты космического аппарата от заряженных частиц космической радиации, заключающийся в создании защитного статического электрического или магнитного поля, причем поля локализованы 6 пространстве между двумя вложенными друг в друга замкнутыми, геометрически непрерывными несоприкасающимися поверхностями, причем защищаемое пространство космического аппарата ограничено внутренней поверхностью, а внешняя поверхность изолирует аппарат и защитное пространство от межпланетной плазмы (RU 2406661 С1, 20.12.2010, МПК B64G 1/54).
Однако сложность конструкции снижает эффективность использования способа особенно для защиты больших сооружений на Луне.
Известно устройство для защиты объекта от заряженных частиц, содержащее чередующиеся слои, каждый слой выполнен из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией, причем металлизация всех слоев электрически соединены с корпусом защищаемого объекта (SU 1678160, 23.07.1992, МПК G21F 1/12).
Однако для такого устройства характерны значительная техническая сложность при защите больших сооружений сложной формы и конфигурации с большим числом выступающих элементов конструкции в случае строительства на Луне.
Наиболее близким техническим решением является купольное сооружение на Луне, включающее основание, на котором установлен надувной купол, и защитную оболочку, выполненную спиральной из непрерывного эластичного рукава, заполненного грунтом - реголитом, причем защитная оболочка может быть выполнена двухслойной (RU 2717858 С1, 26.03.2020, МПК Е04В 1/32, E04G 11/04).
Однако, для такого технического решения характерна слабая защищенность от космического излучения при использовании слоя реголита, что снижает эффективность реализации технического решения.
Технической проблемой, на решение которой направлено данное техническое решение, является повышение степени защищенности от вредного космического излучения купольного сооружения для его возведения на Луне.
Технический результат состоит в создании комбинированной защитной оболочки, позволяющей повысить эффективность защиты купольного сооружения.
Поставленная проблема решается и указанный технический результат достигается за счет того, что купольное сооружение на Луне включает надувной купол и защитную оболочку, выполненную спиральной из непрерывного эластичного рукава, заполненного грунтом - реголитом, при этом оболочка непрерывного эластичного рукава выполнена с защитным слоем из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией в виде навитой ленты.
Исполнение защитной оболочки, выполненной спиральной из непрерывного эластичного рукава, заполненного грунтом - реголитом, причем оболочка непрерывного эластичного рукава выполнена с защитным слоем из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией в виде навитой ленты, позволяет, во-первых, повысить уровень защиты за счет совмещения пассивной защиты, образованной из спирального рукава с реголитом, с активной защитой, образованной токопроводящим слоем из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией спирального рукава, во-вторых, упростить технологию создания защиты, в-третьих, исполнение токопроводящего слоя в виде навитой ленты позволяет упростить процесс их изготовления, а также повысить прочность защитной оболочки за счет обжатия эластичного рукава навитой лентой, соответственно можно использовать рукав с меньшей толщиной оболочки, а, в-четвертых, снизить массу и упростить конструкцию устройства защиты, что важно при транспортировке с Земли и сборке на Луне.
Купольное сооружение на Луне поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображена конструктивная схема купольного сооружения на Луне с одной защитной спиральной оболочкой; на фигуре 2 представлен Вид I; на фиг. 3 - конструктивная схема защитной оболочки, образованная из навитой ленты.
На фигурах обозначено: 1 - надувной купол; 2 - основание; 3 - наружная защитная оболочка; 4 - непрерывный спиральный эластичный рукав; 5 - грунт - реголит; 6 - диэлектрические пленки; 7 - двухсторонний слой металлизации; 8 - навитая лента; 9 - защитная композитная крышка.
Купольное сооружение на Луне состоит из надувного купола 1, доставленного с Земли, и установленного на лунном основании 2 с наружной защитной оболочкой 3 в виде спирального непрерывного эластичного рукава 4, заполненного грунтом - реголитом 5 (фиг. 1), заключенного в токопроводящий слой из диэлектрической пленки 6 с двухсторонней металлизацией 7 (фиг. 2). В свою очередь токопроводящий слой из диэлектрической пленки 6 с двухсторонней металлизацией 7 (фиг. 2) может быть выполнен из навитой ленты 8 (фиг. 3). На вершине купола установлена защитная композитная крышка 9.
Купольное сооружение на Луне возводится и работает следующим образом.
Сначала подготавливается - выравнивается основание 2 (фиг. 1). После этого возводится надувной купол 1 по известным методикам (например, согласно патенту RU 2490398 C1), который доставляется с Земли. Затем формируется защитная оболочка 3 купола 1 путем спиральной навивки непрерывного эластичного рукава 4, заключенного в токопроводящий слой из диэлектрической пленки 6 с двухсторонней металлизацией 7 с заполнением грунтом - реголитом 5, вокруг надувного купола 1 на всю его высоту, например, роботом-манипулятором (фиг. 1, фиг. 2).
Для более надежной работы эластичного рукава при его навивке вокруг купола 1, токопроводящий слой из диэлектрической пленки 6 с двухсторонней металлизацией 7 выполняют из навитой ленты 8 (фиг. 3). После возведения купола его вершина накрывается защитной композитной крышкой 9 (фиг. 1).
Эффективность строительства и работы купольного сооружения на Луне со спиральной защитной оболочкой во многом зависит от рационального соединения его основных элементов, оптимального количества этих элементов с учетом характера воздействия вредного излучения и метеорных частиц, а также действия нагрузки.
Из общей конструктивной схемы купольного сооружения на Луне (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) видно, что основные его элементы связаны между собой с учетом воздействия метеоритной угрозы и космического излучения, а также с учетом действия нагрузки и технологичности его возведения за счет возможности быстрого формирования защитной оболочки на основе использования технологии спиральной навивки из непрерывного эластичного рукава, заключенного в токопроводящий слой из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией, заполняемого грунтом - реголитом. Поэтому предлагаемое купольное сооружение на Луне может работать более эффективно, чем известные конструкции с насыпными защитными слоями или сложными конструктивными решениями защитных слоев, так как вся конструкция обеспечивает возможность регулирования степени защиты надувного купола независимо от его формы и размера. При этом повышается технологичность выполнения основных операций по возведению купольного сооружения на Луне с эффективной спиральной защитной оболочкой, сокращаются потери времени при выполнении отдельных операций за счет применения универсальных непрерывных эластичных рукавов, упрощается монтаж защитной оболочки на Луне путем исключения операции по формированию активной защиты за счет использования эластичного рукава со слоями активной защиты, изготовленного на Земле, что, в целом, дает возможность перейти к конструкциям, позволяющим использовать технологии быстровозводимых купольных сооружений на Луне с эффективной защитной оболочкой.
Высокая технологичность заявленного решения обеспечивается на двух этапах строительства купольного сооружения на Луне: на этапе возведения купола и на этапе создания ее защитной оболочки, включающей пассивную защиту - реголитовый слой и активную защиту - токопроводящий слой из диэлектрической пленки с двухсторонней металлизацией в виде навитой ленты.
Купольное сооружение на Луне с эффективной спиральной защитной оболочкой было изготовлено в виде модели в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показало возможность его возведения, как на Земле, так и в реальных условиях строительства на Луне.