УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ РАБОЧЕГО ОРГАНА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА КОСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть применена в системе управления и защиты ядерного реактора космической энергодвигательной установки, а более конкретно в устройстве для фиксации рабочего органа.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели является устройство для фиксации рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора космической энергодвигательной установки, содержащее корпус, в котором установлен фиксирующий шток, выполненный с возможностью ввода в фиксирующее отверстие (патент РФ №2424591, МПК G21D 1/00, опубл. 27.11.2010).
Известное устройство расположено под активной зоной ядерного реактора, при этом фиксирующее отверстие выполнено в кинематическом элементе, соединяющем рабочий орган с приводом. Фиксирующий шток подпружинен, а его хвостовик соединен с корпусом пайкой.
Известное устройство работает следующим образом. На этапе выведения на орбиту рабочий орган удерживается в активной зоне замком, установленным в верхней части реактора, а при запуске реактора извлекается из активной зоны приводом посредством кинематического элемента, перемещающегося в герметичном кожухе. На завершающем этапе эксплуатации установки производится штатное выключение реактора. Рабочий орган вводится в активную зону и запирается замком. Далее при спуске установка входит в плотные слои атмосферы, где в первую очередь происходит обгорание элементов конструкции, расположенных на ее внешних поверхностях. При этом расплавляется паяное соединение подпружиненного штока, под действием пружины шток входит в фиксирующее отверстие в кинематическом элементе и фиксирует рабочий орган относительно корпуса реактора.
Недостатком известного устройства является возможный отказ в срабатывании при внештатной ситуации, что объясняется, например, недостаточным нагревом паяного соединения штока и корпуса или преждевременным достижением требуемой температуры для его расплавления. Кроме этого, невысокая надежность работы устройства объясняется его срабатыванием в положении «закрыто», когда шток вводится в фиксирующее отверстие. Выполнение указанного действия технологически достаточно сложное, даже незначительное отклонение штока относительно фиксирующего отверстия может привести к заклиниванию или к полной невозможности его ввода в отверстие. Кроме этого, на уменьшение надежности устройства влияет выполнение фиксирующего отверстия в кинематическом элемента, что значительно снижает не только его прочность, но и всей кинематической связи рабочего органа с приводом. Кроме этого, недостатком известного устройства является невозможность его использования в режиме транспортировки и вывода на орбиту, поскольку известное устройство срабатывает только в ситуации спуска на Землю.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства для фиксации рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора, надежно работающего для обеспечения радиационной безопасности при транспортировке, выводе на околоземную орбиту космической ядерной энергодвигательной установки и при внештатных ситуациях.
Техническим результатом настоящей полезной модели является надежная блокировка рабочего органа в зафиксированном положении и увеличение прочности цепи зафиксированных конструктивных элементов, а также исключение отказов в срабатывании для их расцепления.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для фиксации рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора космической энергодвигательной установки, содержащее корпус, в котором установлен фиксирующий шток, выполненный с возможностью ввода в фиксирующее отверстие,
согласно полезной модели снабжено дополнительным фиксирующим штоком, установленным в корпусе с возможностью ввода в фиксирующее отверстие, и двумя пневмоцилиндрами с подпружиненными поршнями, при этом пневмоцилиндры расположены в корпусе оппозитно, а фиксирующие штоки установлены соосно со стороны поршневых камер пневмоцилиндров и соединены с поршнями, причем в корпусе перпендикулярно оси штоков выполнено осевое отверстие для прохода хвостовика рабочего органа, а фиксирующее отверстие выполнено в упомянутом хвостовике.
Надежная блокировка рабочего органа от незапланированного перемещения обеспечивается двумя оппозитно установленными фиксирующими штоками, введенными в фиксирующее отверстие, которое для повышения прочности цепи зафиксированных конструктивных элементов выполнено в хвостовике рабочего органа, а управление фиксирующими штоками с помощью соединенных с ними поршнями пневмоцилиндров позволяет обеспечить безотказность при срабатывании штоков на вывод из фиксирующего отверстия для освобождения рабочего органа.
Сущность настоящей полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора космической энергодвигательной установки (продольный разрез).
Устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора космической энергодвигательной установки содержит корпус 1, в котором оппозитно размещены два пнемоцилиндра с поршнями 2, закрепленными на штоках 3. На одной оси с поршнями 2 со стороны поршневых камер пневмоцилиндров установлены два фиксирующих штока 4, которые соединены с поршнями 2. В корпусе 1 перпендикулярно общей оси поршней 2 и фиксирующих штоков 4 выполнено сквозное осевое отверстие для прохода хвостовика рабочего органа 5 и рабочей среды (газа). В хвостовике рабочего органа 5 выполнено фиксирующее отверстие, при этом фиксирующие штоки 4 выполнены с возможностью ввода в фиксирующее отверстие. Штоковые камеры пневмоцилиндров закрыты торцевыми крышками 6. Поршни 2 установлены с поджатием с помощью пружин 7, которые размещены на штоках 3, и торцевых крышек 6. В верхней части корпуса 1 выполнены два симметрично расположенных отверстия, в которых установлены подпружиненные стопорные штифты 8. На цилиндрической поверхности поршней 2 выполнена кольцевая проточка, ширина которой соответствует диаметру стопорного штифта 8. Корпус 1 установлен на опорной плите активной зоны и закреплен в резьбовом отверстии канала рабочего органа 5.
Устройство работает следующим образом.
В штатном режиме работы при транспортировании космической энергодвигательной установки и при выводе ее на орбиту устройство для фиксации системы управления и защиты ядерного реактора удерживает рабочие органы 5 в активной зоне. При этом фиксирующие штоки 4 находятся в фиксирующем отверстии хвостовика рабочего органа 5 в зафиксированном положении с помощью пружин 7. При штатном выходе космической энергодвигательной установки на радиационно-безопасную орбиту фиксирующие штоки 4 выводятся из фиксирующего отверстия за счет движения поршня 2 в сторону торцевых крышек 6. При этом подпружиненный стопорный штифт 8 заходит в кольцевую проточку поршня 2 и фиксирует его в заданном положении. Рабочий орган 5 выходит из активной зоны.
При возникновении аварийной ситуации во время транспортирования реакторной установки или выводе ее на орбиту фиксирующие стержни 4 не выводятся из фиксирующего отверстия хвостовика рабочего органа 5, поэтому перемещение рабочего органа надежно заблокировано.