УСТРОЙСТВО ОТОДВИЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к вспомогательным элементам и системам космических ядерных энергоустановок, а именно к устройствам отодвижения космического аппарата (КА) от ядерной энергетической установки (ЯЭУ), и может найти применение в раздвижных космических ядерных энергетических установках, в которых требуется отодвижение реактора, являющегося мощным источником ионизирующих излучений, от приборного отсека КА для обеспечения допустимого уровня ионизирующих излучении на этот отсек.
Наиболее близким по совокупности своих существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство отодвижения КА от ЯЭУ, содержащее раскладную ферму и газонаполняемый рукав, одним концом которые соединены с КА, а другим - с ЯЭУ (патент РФ №2225809, МПК B64G 1/42, опубл. 20.03.2004].
В известном устройстве газонепроницаемый рукав намотан на барабан, подключенный к электроприводу.
Ферма выполнена в виде балок, сложенных в стартовом положении по трем продольным плоскостям вокруг энергетического модуля и соединенных между собой шарнирами, позволяющими балкам раскладываться с образованием при их фиксации трех стержней. Раскладывание балок происходит за счет разрыва пиропатронов, а раскладывание рукава - за счет подачи давления в него при одновременном вращении барабана, постепенно освобождающего рукав. Под действием давления газа рукав надувается, приобретая конструктивную жесткость, и воздействует на энергетический блок, отодвигая его от космического аппарата. Отслеживать при этом возможные перекосы отодвижения энергоблока позволяют специально предусмотренные для этого тросы.
Недостатком известного устройства является его низкая надежность, а также сложность конструкции, так как вращающиеся элементы, а именно барабан и устройства для разматывания тросов, может заклинить, что не позволит разложить рукав, а следовательно, и отодвинуть КА от ЯЭУ. Сложность применения известного устройства заключается также в необходимости синхронизировать вращение электропривода с барабаном и подачу газа в рукав.
Кроме того, при повреждении рукава произойдет утечка газа из полости рукава, что приведет к дистабилизации КА с ЯЭУ.
Также необходимо учесть, что компоновочная схема космического аппарата должна быть подчинена задаче получения минимальных возможных размеров и массы ЯЭУ, а наличие электропривода, барабана и тросов приводит к увеличению массогабаритных характеристик.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности КА с ЯЭУ, уменьшение массогабаритных характеристик и упрощение конструкции устройства отодвижения.
Техническим результатом полезной модели является сохранение работоспособности устройства при разгерметизации рукава; исключение заклинивания и необходимости синхронизации работы узлов, ответственных за разворачивание рукава, с подачей газа в рукав.
Технический результат достигается тем, что в устройстве отодвижения космического аппарата от ядерной энергетической установки, содержащем раскладную ферму и газонаполняемый рукав, одним концом которые соединены с КА, а другим - с ЯЭУ, рукав выполнен из герметичных секций из эластичного материала с возможностью их наполнения газом, а ферма - телескопической, при этом рукав расположен внутри фермы.
Кроме того, рукав снабжен дополнительными аварийными секциями.
Кроме того, секции выполнены с возможностью заполнения их газом по параллельной схеме.
Кроме того, секции выполнены с возможностью заполнения их газом по последовательной схеме.
С помощью указанной совокупности признаков достигается высокая надежность срабатывания устройства, его простота конструкции и работы, снижение массогабаритных характеристик.
Разделение рукава на герметичные секции, выполненные из эластичного материала, обеспечивает плавное выдвижение фермы и отодвижение КА от ЯЭУ за счет посекционного, а значит постепенного разложения рукава, а в случае повреждения одной или нескольких секций их заменят аварийные, сохранив, таким образом, дальнейшую работоспособность устройства и стабилизацию КА.
Ферма телескопической конструкции позволяет разместить рукав внутри фермы и исключить его перекос при развертывании, так как ферма в данном случае является направляющим устройством для рукава, что исключает необходимость в дополнительных элементах для обеспечения его ориентации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство отодвижения КА от ЯЭУ в свернутом состоянии (принципиальная схема), на фиг. 2 изображено устройство отодвижения КА от ЯЭУ в развернутом состоянии (принципиальная схема).
Устройство отодвижения КА от ЯЭУ содержит раскладную телескопическую ферму 1 и газонаполняемый рукав 2, расположенный внутри фермы 1. Одним концом и ферма 1, и рукав 2 соединены с ЯЭУ 3, а другим - с КА 4. Ферма 1 имеет фиксаторы (на чертеже не показаны), которые исключают складывание и формоизменение фермы 1 в разложенном состоянии. Рукав 2 выполнен из поперечных герметичных секций 5, каждая из которых представляет собой надувной баллон низкого давления (НБНД). Оболочка НБНД выполнена из эластичных полимерных материалов (неопрен, кевлар и др.), сохраняющих работоспособность в широком диапазоне отрицательных и положительных температур. Кроме того, устройство снабжено аварийными секциями 6.
Наполнение секций 5 газом осуществляется посредством газораспределительной системы, включающей баллон высокого давления 7, редуктор 8, гибкие шланги 9, подводящие газ к секциям 5, и клапан 10. Гибкие шланги 9 могут располагаться как снаружи секций 5, так и проходить внутри них (интегрированы в оболочку).
Клапан 10 служит для выравнивания давления при выводе КА 4 с ЯЭУ 3 в космическое пространство снаружи и внутри НБНД посредством удаления остатков газов из НБНД с целью исключения их деформации (раздувания) от остаточного давления.
Устройство работает следующим образом.
После вывода на орбиту КА 4 с ЯЭУ 3 и достижения глубокого вакуума клапан 10 закрывают.
Для отодвижения КА 4 от ЯЭУ 3 после вывода на орбиту из баллона высокого давления 7 через редуктор 8 подают по шлангам 9 в секции 5 газ. Наполнение секций 5 осуществляется посекционно и может быть выполнено по параллельной или последовательной схемам. Выбор схемы наполнения секций 5 газом зависит от того, насколько быстро необходимо отодвинуть ЯЭУ 3 от КА 4: при параллельной схеме наполнения отодвижение произойдет быстрее, а при последовательной - медленнее и более плавно.
Под действием давления газа секции 5 надуваются, приобретая конструктивную жесткость, отодвигая друг от друга КА 4 и ЯЭУ 3. По мере наполнения секций 5 газом происходит и раскладывание фермы 1, которая одновременно с силовой функцией выполняет роль направляющего устройства, позволяющего избежать прогиба рукава 2. Разделение рукава 2 на герметичные секции 5 позволяет наполнять его газом постепенно и равномерно, что обеспечивает плавный и мягкий ход отодвижения КА 4 с ЯЭУ 3 без дополнительного оборудования. В случае повреждения одной или нескольких секций 5, остальные секции останутся герметичными, что позволяет исключить утечку газа из всего рукава 2. Наличие в устройстве аварийных секций 6 позволяет компенсировать поврежденные секции 5.
Телескопическая ферма 1, компактная в сложенном состоянии, позволит расположить рукав 2 внутри нее и сориентирует рукав 2 по мере разворачивания в требуемом направлении, что исключит его перекос.
Таким образом, заявленное устройство отодвижения позволяет: сохранять свою работоспособность при разгерметизации одной или даже нескольких секций рукава; варьировать скорость и длину отодвижения; снизить массогабаритные характеристики и отказаться от дополнительного оборудования (электропривода, проводов к электроприводу от ЯЭУ, барабана, вращение которого необходимо синхронизировать с подачей газа в рукав).