RU2561888C2 - Space convertible module - Google Patents

Space convertible module Download PDF

Info

Publication number
RU2561888C2
RU2561888C2 RU2013154017/11A RU2013154017A RU2561888C2 RU 2561888 C2 RU2561888 C2 RU 2561888C2 RU 2013154017/11 A RU2013154017/11 A RU 2013154017/11A RU 2013154017 A RU2013154017 A RU 2013154017A RU 2561888 C2 RU2561888 C2 RU 2561888C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prism
compartment
fairing
transformable
pressure envelope
Prior art date
Application number
RU2013154017/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013154017A (en
Inventor
Игорь Игоревич Хамиц
Леонид Сергеевич Бурылов
Анна Анатольевна Чернецова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2013154017/11A priority Critical patent/RU2561888C2/en
Publication of RU2013154017A publication Critical patent/RU2013154017A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2561888C2 publication Critical patent/RU2561888C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to inflatable deployed space structures, mainly, manned modules. Proposed module comprises stiff load-bearing compartment (1) composed of scalene prism with useful zone (2) of permanent volume. Multiplayer tight shell (3) is laid between inner surface (5) of cowl and compartment (1). Said shell contains anti-meteorite and radiation protection, heat insulation and outer load-bearing layer. Shell (3) is laid in each of four zones between wide prism faces and surface (5) as two symmetric S-like loops developed towards each other and packed by elements (4) over outer load-bearing layer.
EFFECT: increased dimensions of zone of vital activities of astronauts, better protection against radiation.
3 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, а именно к надувным трансформируемым космическим конструкциям.The invention relates to space technology, namely to inflatable transformable space structures.

Создание и внедрение технологии трансформируемых космических обитаемых модулей направлено в первую очередь на решение следующих задач:The creation and implementation of technology of transformable space inhabited modules is aimed primarily at solving the following problems:

- необходимость существенного увеличения полезного герметичного объема модулей российского сегмента международной космической станции (МКС) и перспективных космических станций с целью повышения комфортности долговременного пребывания экипажей и создания необходимых условий для проведения сложных научных и технологических экспериментов;- the need to significantly increase the usable volume of sealed modules in the Russian segment of the international space station (ISS) and advanced space stations in order to increase the comfort of long-term crew stay and create the necessary conditions for complex scientific and technological experiments;

- целесообразность обеспечения высокого массогабаритного совершенства конструкции обитаемых модулей в стартовом и рабочем положениях для обеспечения возможности их выведения существующими и перспективными ракетами-носителями. Увеличение габаритов жестких модулей космической станции осложняется тем, что пространство под обтекателем ограничено. Кроме того, увеличение габаритов жестких модулей затруднено из-за проблем с транспортированием современным железнодорожным и авиационным транспортом;- the feasibility of ensuring high overall dimensions of the design of the inhabited modules in the starting and operating positions to ensure the possibility of their removal by existing and promising launch vehicles. The increase in the size of the rigid modules of the space station is complicated by the fact that the space under the fairing is limited. In addition, the increase in the size of rigid modules is difficult due to problems with transportation by modern railway and air transport;

- необходимость более эффективного обеспечения приемлемых уровней защиты экипажей космической станции от воздействия ионизирующего излучения космического пространства;- the need to more effectively ensure acceptable levels of protection for space station crews from the effects of ionizing radiation in outer space;

- необходимость повышения стойкости обитаемых отсеков к воздействию метеороидов и частиц техногенного мусора по сравнению с традиционными жесткими отсеками с учетом увеличивающейся опасности столкновения с космическим мусором на околоземных орбитах.- the need to increase the resistance of habitable compartments to the effects of meteoroids and particles of industrial debris compared to traditional hard compartments, given the increasing danger of collision with space debris in near-Earth orbits.

В качестве прототипа космического трансформируемого модуля можно рассматривать надувные модули, разрабатываемые американскими компаниями, например, в проекте NASA по созданию надувного жилого модуля TransHab (Paul Zarchan. Gossamer Spasecraft: Membrane and Inflatable Structures Technology for Space Applications. 2001. С 527-529, 546.).As a prototype of a space transformable module, inflatable modules developed by American companies can be considered, for example, in the NASA project for creating the TransHab inflatable residential module (Paul Zarchan. Gossamer Spasecraft: Membrane and Inflatable Structures Technology for Space Applications. 2001. C 527-529, 546 .).

Конструкция модуля содержит жесткий несущий отсек и разворачиваемую вокруг него многослойную трансформируемую оболочку. Жесткий несущий отсек TransHab выполняется в виде цилиндрической конструкции малого диаметра, что не позволяет использовать его как полноценную рабочую зону экипажа традиционных размеров. Размер центральной зоны зависит от укладки вокруг нее упомянутой оболочки в транспортном положении, так как общий объем для размещения модуля в зоне полезного груза (ЗПГ) под обтекателем ограничен. Учитывая требования, предъявляемые к многослойной трансформируемой оболочке, и существующие материалы, ее толщина составляет по крайней мере 300 мм, что ограничивает минимизацию радиусов сгиба при ее укладке.The module design contains a rigid carrier compartment and a multilayer transformable shell deployed around it. The rigid TransHab carrier compartment is made in the form of a cylindrical structure of small diameter, which does not allow using it as a full-fledged working area of a crew of traditional sizes. The size of the central zone depends on the laying of the said sheath around it in the transport position, since the total volume for placing the module in the payload zone (ZPG) under the fairing is limited. Given the requirements for a multilayer transformable shell, and existing materials, its thickness is at least 300 mm, which limits the minimization of bending radii when laying.

Полезная зона имеет малую площадь круглого сечения и, как следствие, малый объем из-за некомпактной схемы укладки многослойной трансформируемой оболочки. В проекте TransHab, оболочка по всему диаметру обтекателя уложена в три слоя, что сильно ограничивает размер жесткого несущего отсека, несмотря на его цилиндрическую форму.The usable zone has a small circular area and, as a consequence, a small volume due to the non-compact layout of the layered transformable shell. In the TransHab project, the shell over the entire diameter of the fairing is laid in three layers, which greatly limits the size of the rigid carrier compartment, despite its cylindrical shape.

Компоновка трансформируемого модуля по американскому проекту не позволяет обеспечить дополнительный пояс радиационной защиты экипажа при длительном пребывании в космосе.The layout of the transformable module according to the American project does not allow providing an additional belt for the radiation protection of the crew for a long stay in space.

Основными проблемами указанного устройства являются укладка многослойной трансформируемой гермооболочки (МТГО) в транспортном положении из-за ограничения по радиусам ее сгиба и обеспечение максимального размера жесткого несущего отсека при ограниченных габаритах ЗПГ под обтекателем, а также недостаточность защиты экипажа от радиации упомянутой гермооболочкой при длительных экспедициях. МТГО занимает значительный объем в сложенном положении, и из-за ограниченного размера ЗПГ под обтекателем уменьшает размер жесткого несущего отсека, а также ухудшает эргономику модуля.The main problems of this device are the laying of a multilayer transformable containment shell (MTGO) in the transport position due to restrictions on the radii of its bending and ensuring the maximum size of the hard load compartment with limited dimensions of the GPG under the fairing, as well as the insufficient protection of the crew from radiation of the said containment shell during long expeditions. MTGO occupies a significant amount in the folded position, and due to the limited size of the CGS under the cowl, it reduces the size of the hard carrier compartment and also worsens the ergonomics of the module.

Задачей изобретения является увеличение габаритов полезной зоны постоянного объема для жизнедеятельности космонавтов за счет увеличения сечения жесткого несущего отсека, а также увеличение уровня защиты экипажа от радиации при длительном пребывании в космосе за счет обеспечения возможности размещения внутри жесткого несущего отсека вокруг полезной зоны постоянного объема дополнительной радиационной защиты.The objective of the invention is to increase the size of the useful zone of constant volume for the life of astronauts by increasing the cross section of the hard carrier compartment, as well as increasing the level of protection of the crew from radiation during prolonged stay in space by providing the possibility of placing inside the hard carrier compartment around the useful zone of the constant volume of additional radiation protection .

С этой целью объектом изобретения является космический трансформируемый модуль, размещаемый в зоне полезного груза под обтекателем, содержащий многослойную трансформируемую гермооболочку, включающую противометеороидную и радиационную защиты, теплоизоляцию и внешний несущий слой, жесткий несущий отсек с полезной зоной постоянного объема, элементы зачековки многослойной трансформируемой гермооболочки, жесткий несущий отсек выполнен в форме неравносторонней призмы, при этом сечение, перпендикулярное центральной оси призмы, представляет собой многоугольник, который имеет равные между собой четыре длинные стороны, осесимметричные относительно центральной оси призмы, причем жесткий несущий отсек с внутренней поверхностью обтекателя образует зоны укладки многослойной трансформируемой гермооболочки, при этом в каждой из четырех зон между длинными сторонами призмы и внутренней поверхностью обтекателя упомянутая гермооболочка уложена в виде двух симметричных петель S-образной формы навстречу друг другу и зачекованных между собой по внешнему несущему слою.To this end, the object of the invention is a space transformable module, placed in the payload area under the fairing, containing a multilayer transformable pressure envelope, including anti-meteoroid and radiation shields, thermal insulation and an external support layer, a rigid load compartment with a useful zone of constant volume, transient sealing elements of a multilayer transformable pressure envelope the rigid carrier compartment is made in the form of a non-equilateral prism, while the cross section perpendicular to the central axis of the prism is is a polygon that has four long sides that are equal to each other, axisymmetric with respect to the central axis of the prism, and the rigid bearing compartment with the inner surface of the fairing forms the laying areas of the multilayer transformable pressure envelope, while in each of the four zones between the long sides of the prism and the inner surface of the fairing the containment is laid in the form of two symmetric S-shaped loops facing each other and interlocked with each other along the outer bearing layer.

Фиг.1. - поперечный разрез космического трансформируемого модуля в транспортном положении;Figure 1. - a cross section of a space transformable module in a transport position;

Фиг.2. - схема зачековки МТГО;Figure 2. - MTGO checkout scheme;

Фиг.3. - поперечный разрез космического трансформируемого модуля в рабочем положении.Figure 3. - a cross-section of the space transformable module in the working position.

На фигурах:In the figures:

1 - жесткий несущий отсек;1 - hard load compartment;

2 - полезная зона постоянного объема;2 - useful zone of constant volume;

3 - многослойная трансформируемая гермооболочка;3 - multilayer transformable pressure envelope;

4 - элементы зачековки МТГО;4 - elements of the MTGO checkout;

5 - внутренняя поверхность обтекателя.5 - the inner surface of the fairing.

Космический трансформируемый модуль состоит из центрального жесткого несущего отсека 1 в форме неравносторонней призмы и разворачиваемой вокруг него многослойной трансформируемой гермооболочки 3. Основная длина МТГО 3 сложена в четыре зоны, образованные между сторонами призмы, имеющими в данном разрезе длинные стороны, и внутренней поверхностью обтекателя 5.The transformable space module consists of a central rigid carrier compartment 1 in the form of an unequal prism and a multilayer transformable pressure envelope 3. A basic length of MTGO 3 is folded into four zones formed between the sides of the prism having long sides in this section and the inner surface of the fairing 5.

Многослойная трансформируемая гермооболочка 3 закрепляется в транспортном положении с помощью элементов зачековки МТГО 4. Пример схемы зачековки МТГО 3 показан на фиг.2.The multilayer transformable pressure envelope 3 is fixed in the transport position using the MTGO 4 check elements. An example of the MTGO 3 check pattern is shown in FIG.

При раскрытии элементов зачековки МТГО 4 под воздействием избыточного давления МТГО 3 разворачивается в рабочее положение. Поперечный разрез трансформируемого модуля в рабочем положении показан на фиг.3.When disclosing the elements of the MTGO 4 carriage under the influence of excessive pressure, the MTGO 3 is deployed in the working position. A cross section of a transformable module in the operating position is shown in FIG. 3.

Приведем пример исполнения изобретения.Here is an example embodiment of the invention.

Жесткий несущий отсек 1 выполнен призматической формы, сечение, перпендикулярное центральной оси призмы, представляет собой, например, восьмиугольник, внутри имеется полезная зона постоянного объема 2 квадратного сечения, имеющая размеры 2000×2000 мм, что соответствует размерам полноценного отсека на МКС. Упомянутая зона 2 может использоваться в качестве рабочей зоны, и ее эргономика полностью соответствует рабочим зонам традиционных отсеков космической станции.The rigid carrier compartment 1 is made of a prismatic shape, the cross section perpendicular to the central axis of the prism is, for example, an octagon, inside there is a usable area of constant volume of 2 square sections, having dimensions 2000 × 2000 mm, which corresponds to the dimensions of a full compartment on the ISS. Mentioned zone 2 can be used as a working zone, and its ergonomics is fully consistent with the working areas of the traditional compartments of the space station.

Габариты жесткого несущего отсека 1 позволяют окружить полезную зону постоянного объема 2 дополнительным поясом радиационной защиты, например приборной рамой, которая обеспечивает защиту экипажа от радиации при длительных экспедициях.The dimensions of the hard load compartment 1 allow us to surround the usable zone of constant volume 2 with an additional radiation protection belt, for example, an instrument frame that protects the crew from radiation during long expeditions.

Сокращение мест и количества элементов зачековки многослойной трансформируемой гермооболочки 3 до четырех увеличивает надежность изобретения и упрощает укладку МТГО, а также уменьшает массу изобретения.Reducing the number of places and the number of elements for the sealing of a multilayer transformable pressure envelope 3 to four increases the reliability of the invention and simplifies the installation of MTGOs, as well as reduces the weight of the invention.

Зачековка может осуществляться, например, следующим способом: МТГО 3 складывается по линиям сгиба, образуя S-образные петли, которые стягиваются между собой стяжной лентой навстречу друг другу и укладываются в четыре основные зоны. Зачековка происходит при помощи чеки за петли на внешнем несущем слое МТГО 3. Расчековка происходит с использованием электромеханических или пиротехнических средств.Checking can be carried out, for example, in the following way: MTGO 3 is folded along the fold lines, forming S-shaped loops, which are pulled together by a coupling tape towards each other and fit into four main zones. Checking occurs using checks for loops on the outer supporting layer of MTGO 3. Stripping occurs using electromechanical or pyrotechnic means.

Между внутренней поверхностью обтекателя 5 и короткими сторонами жесткого несущего отсека 1 многослойная трансформируемая гермооболочка 3 уложена в один слой, что обеспечивает максимальную диагональ сечения жесткого несущего отсека 1 и, следовательно, максимальные габариты полезной зоны постоянного объема 2.Between the inner surface of the fairing 5 and the short sides of the rigid carrier compartment 1, the multilayer transformable pressure chamber 3 is laid in one layer, which ensures the maximum diagonal section of the rigid carrier compartment 1 and, therefore, the maximum dimensions of the usable zone of constant volume 2.

Размер и форма жесткого несущего отсека 1 позволяют расположить внутри него дополнительную радиационную защиту, например в виде приборной рамы, охватывающей полезную зону постоянного объема 2, в результате чего увеличивается уровень защиты при длительном пребывании экипажа на борту космического аппарата.The size and shape of the hard carrier compartment 1 allows you to place additional radiation protection inside it, for example, in the form of an instrument frame covering a useful area of constant volume 2, resulting in an increase in the level of protection during prolonged stay of the crew on board the spacecraft.

Claims (1)

Космический трансформируемый модуль, размещаемый в зоне полезного груза под обтекателем, содержащий многослойную трансформируемую гермооболочку, включающую противометеороидную и радиационную защиты, теплоизоляцию и внешний несущий слой, жесткий несущий отсек с полезной зоной постоянного объема, элементы зачековки многослойной трансформируемой гермооболочки, отличающийся тем, что жесткий несущий отсек выполнен в форме неравносторонней призмы, при этом сечение, перпендикулярное центральной оси призмы, представляет собой многоугольник, который имеет равные между собой четыре длинные стороны, осесимметричные относительно центральной оси призмы, причем жесткий несущий отсек с внутренней поверхностью обтекателя образует зоны укладки многослойной трансформируемой гермооболочки, при этом в каждой из четырех зон между длинными сторонами призмы и внутренней поверхностью обтекателя упомянутая гермооболочка уложена в виде двух симметричных встречных друг другу петель S-образной формы, зачекованных между собой по внешнему несущему слою. A transformable space module located in the payload area under the fairing, containing a multilayer transformable pressure envelope, including anti-meteoroid and radiation shields, thermal insulation and an external support layer, a hard load compartment with a useful zone of constant volume, and the elements of the multilayer transformable pressure envelope shutdown, characterized in that the compartment is made in the form of a non-equilateral prism, while the cross section perpendicular to the central axis of the prism is a poly angle a nickname that has four long sides equal to each other, axisymmetric with respect to the central axis of the prism, and the rigid bearing compartment with the inner surface of the fairing forms the laying areas of the multilayer transformable pressure envelope, while in each of the four zones between the long sides of the prism and the inner surface of the fairing the said pressure envelope is laid in the form of two symmetrical counter-facing loops of an S-shaped, etched between each other along an external carrier layer.
RU2013154017/11A 2013-12-05 2013-12-05 Space convertible module RU2561888C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154017/11A RU2561888C2 (en) 2013-12-05 2013-12-05 Space convertible module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154017/11A RU2561888C2 (en) 2013-12-05 2013-12-05 Space convertible module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013154017A RU2013154017A (en) 2015-06-10
RU2561888C2 true RU2561888C2 (en) 2015-09-10

Family

ID=53285269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013154017/11A RU2561888C2 (en) 2013-12-05 2013-12-05 Space convertible module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2561888C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676885C1 (en) * 2018-03-28 2019-01-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Transformable space section

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231010B1 (en) * 1999-01-25 2001-05-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Advanced structural and inflatable hybrid spacecraft module
US6439508B1 (en) * 1999-10-20 2002-08-27 Thomas C. Taylor Inflatable habitation volumes in space
US6499697B1 (en) * 2001-06-18 2002-12-31 Honeywell International Inc. Deployable flexible airlock
US6547189B1 (en) * 1999-01-25 2003-04-15 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Inflatable vessel and method
RU2241644C1 (en) * 2003-04-04 2004-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" Inflatable independent space module
US6905097B2 (en) * 2002-07-23 2005-06-14 The Boeing Company Launch vehicle payload carrier and related methods
EP1886920A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-13 Thin Red Line Aerospace Ltd Flexible vessel
RU2420431C2 (en) * 2009-05-05 2011-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) Spacecraft of flexible configuration for extra payload

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231010B1 (en) * 1999-01-25 2001-05-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Advanced structural and inflatable hybrid spacecraft module
US6547189B1 (en) * 1999-01-25 2003-04-15 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Inflatable vessel and method
US6439508B1 (en) * 1999-10-20 2002-08-27 Thomas C. Taylor Inflatable habitation volumes in space
US6499697B1 (en) * 2001-06-18 2002-12-31 Honeywell International Inc. Deployable flexible airlock
US6905097B2 (en) * 2002-07-23 2005-06-14 The Boeing Company Launch vehicle payload carrier and related methods
RU2241644C1 (en) * 2003-04-04 2004-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" Inflatable independent space module
EP1886920A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-13 Thin Red Line Aerospace Ltd Flexible vessel
RU2420431C2 (en) * 2009-05-05 2011-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) Spacecraft of flexible configuration for extra payload

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676885C1 (en) * 2018-03-28 2019-01-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Transformable space section

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013154017A (en) 2015-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3325347B1 (en) Large-area structures for compact packaging
US9242743B2 (en) Side-by-side multiple launch configuration
US8186625B2 (en) Flexible vessel
US6899009B2 (en) Flexible multi-shock shield
RU2735149C2 (en) Multifunctional composite structure for extreme conditions
US20200148399A1 (en) Expandable systems for space
US20110198446A1 (en) Device for Eliminating Space Debris in Orbit
CN104554822A (en) Multilayer hollow interlayer inflated cabin
CN111874272A (en) Flexible deployable moon living cabin
RU2561888C2 (en) Space convertible module
Sigel et al. Application of origami in the starshade spacecraft blanket design
CN106887714A (en) Gas-filled unfolded cable mesh reflector antenna reflector
US20140319282A1 (en) Space station configuration
KR101563290B1 (en) Shear thickening fluid impregnated structure and astronaut protective garments having the same
Sinn et al. Inflatable structures for Mars base 10
Lichodziejewski et al. Inflatably deployed membrane waveguide array antenna for space
KR102312419B1 (en) Exterior structure for thermal protection of aerospace
RU2457160C1 (en) Shield for space vehicle protection against high-speed meteoroid impact action
ES2732312T3 (en) Variable maximum cross section satellite
Davis et al. Big deployables in small satellites
RU2581274C2 (en) Modular spacecraft
RU2016119672A (en) SPACE PLATFORM
RU2573684C2 (en) Multi-layer transformable tight shell
Hinkle et al. Deployment testing of an expandable lunar habitat
Hinkle et al. Design development and testing for an expandable lunar habitat