RU2561888C2 - Space convertible module - Google Patents
Space convertible module Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
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
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
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
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
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
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
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
Claims (1)
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)
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)
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 |
-
2013
- 2013-12-05 RU RU2013154017/11A patent/RU2561888C2/en active
Patent Citations (8)
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)
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 |