RO131750A2

RO131750A2 - Cold-gas propelling system with longer operation life, for low-orbit satellites or other space equipments

Info

Publication number: RO131750A2
Application number: ROA201500640A
Authority: RO
Inventors: Constantin Sandu; Valentin Silivestru; Dan Braşoveanu
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-30
Also published as: RO131750B1

Abstract

The invention relates to a cold-gas propelling system with longer operation life, for low-orbit satellites or other space equipments which use solar energy and have increased operation life, which implicitly allows an increased working life of low-orbit satellites or of other space equipments using the said type of propulsion. According to the invention, the propelling system comprises a folding parabolic mirror assembly (1) comprising some bars (2, 3 and 4, 5), where the first two are straight and the other two, respectively, are parabolic, the bars (2) being articulated in some points (a and b), and some segments (s, s, s, s) applied onto the bars (2, 3, 4, 5), the segments being made of thin plates of composite material plated on both faces with gold reflective foils, and a central parabolic segment (s) consisting of a wall of the satellite box (8), plated with golden foil only on the external face, a compressed gas reservoir (6) painted in a matt black colour, on the exterior, being placed in the focus point of the parabolic mirror, by means of a support (7).

Description

SISTEM DE PROPULSIE CU GAZ RECE AVÂND O DURATĂ DE FUNCȚIONARECOLD GAS PROPELLATION SYSTEM WITH OPERATING TIME

MĂRITĂ PENTRU SATELIȚI DE ORBITĂ JOASĂ SAU ALTE ECHIPAMENTE SPAȚIALESIZE FOR LOW-ORBIT SATELLITES OR OTHER SPACE EQUIPMENT

Invenția se referă la un nou tip de sistem de propulsie cu gaz rece care utilizând energia solară are o durată de funcționare mărită, fapt care permite implicit creșterea duratei de exploatare a sateliților cu orbite joase (GPS) sau altor echipamente spațiale care utilizează acest tip de propulsie.The invention relates to a new type of cold gas propulsion system that utilizes solar energy has an increased service life, which allows by implication to increase the operating life of low orbit satellites (GPS) or other space equipment using this type of solar energy. propulsion.

Sunt cunoscute mai multe soluții de sisteme de propulsie cu gaz rece, rolul acestora fiind atât pentru orientare cât și pentru restabilirea orbitei în special pentru sateliții de orbită joasă (Low Earth Orbit). Sistemele de propulsie cu gaz rece constau în principal dintr-un rezervor cu gaz comprimat (azot, bioxid de carbon, heliu, hidrogen, amoniac) o micro-supapă, conducte de conexiune și un ajutaj Laval (http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/37528.pdf). Când altitudinea satelitului scade, micro-supapa se deschide un timp controlat și gazul se destinde accelerând astfel satelitul care își restabilește orbita la înălțimea inițială.Several solutions of cold gas propulsion systems are known, their role being both for orientation and for the restoration of orbit especially for low Earth orbit satellites. Cold gas propulsion systems consist mainly of a compressed gas tank (nitrogen, carbon dioxide, helium, hydrogen, ammonia), a micro-valve, connection pipes and a Laval nozzle (http: //cdn.intechopen). com / pdfs-wm / 37528.pdf). When the altitude of the satellite decreases, the micro-valve opens a controlled time and the gas extends thus accelerating the satellite which restores its orbit to its original height.

Dezavantajul principal al acestui sistem de propulsie este că are o durată mică de funcționare deoarece după fiecare accelerare, masa și presiunea gazului din rezervor scad până la consumarea completă a gazului, situație în care satelitul pătrunde în straturile dense ale atmosferei unde arde. Din acest motiv, durata de serviciu a sateliților de orbită joasă ca și durata de funcționare a altor sisteme spațiale care utilizează pentru propulsie-orientare cest tip de sistem de propulsie este limitată.The main disadvantage of this propulsion system is that it has a short operating life because after each acceleration, the mass and pressure of the gas in the tank decrease until the complete consumption of gas, in which case the satellite enters the dense layers of the atmosphere where it burns. For this reason, the service life of low orbit satellites as well as the operating life of other space systems using for propulsion-orientation this type of propulsion system is limited.

Problema tehnică principală pe care o rezolvă sistemul de propulsie cu gaz rece conform prezentei invenții constă în aceea că acesta are o durată de funcționare în medie de 3 ori mai mare decât sistemele de propulsie cu gaz rece actuale prin faptul că utilizează energia solară pentru restabilirea presiunii gazului din rezervor înainte de fiecare destindere a gazului în ajutaj.The main technical problem solved by the cold gas propulsion system according to the present invention is that it has an average operating life of 3 times greater than the current cold gas propulsion systems by using solar energy to restore pressure. of the gas in the tank before each release of the gas in the nozzle.

Sistemul de propulsie conform prezentei invenții, prezintă următoarele avantaje: simplitate constructivă; costuri de fabricație reduse; costuri de exploatare reduse; durată de funcționare mărită; tehnologie de fabricație simplă.The propulsion system according to the present invention has the following advantages: constructive simplicity; reduced manufacturing costs; reduced operating costs; increased service life; simple manufacturing technology.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătura cu figurile 1-3 care reprezintă:The following is an example of embodiment of the invention, in connection with Figures 1-3, which represents:

fig. 1- vedere a satelitului având oglinda parabolică pliată peste rezervorul de gaz;Fig. 1- view of the satellite having the parabolic mirror folded over the gas tank;

fig. 2- vedere a satelitului având oglinda parabolică extinsă;Fig. 2- satellite view with extended parabolic mirror;

fig. 3- ilustrarea principiului de funcționare al oglinzii parabolice a satelitului.Fig. 3- illustration of the operating principle of the satellite parabolic mirror.

Sistemul de propulsie cu gaz rece conform prezentei invenții este alcătuit (fig. 1, 2) din ansamblul oglindă parabolică pliabilă 1, formată din tuburile drepte cu pereți subțiri 2, 3, tuburile parabolice cu pereți subțiri 4, 5 confecționate din compozit sau aliaje ușoare, rezervorul de gaz comprimat 6 și suportul 7 care poziționează rezervorul în focarul oglinzii parabolice. Suprafețele parabolice reflectorizante ale oglinzii si, S2, S4 și S5 sunt formate din placi subțiri de materiale compozite aplicate pe ambele fețe cu folii reflectorizante din aur și sunt fixate de tuburile 2, 3, 4 și 5. Suprafața parabolică reflectorizantă centrală S3 este formată din unul din pereții cutiei satelitului 8, fiind placată cu folie de aur numai pe fața exterioară. Tuburile drepte 2 sunt articulate în punctele a, b.The cold gas propulsion system according to the present invention consists (fig. 1, 2) of the folding parabolic mirror assembly 1, consisting of the thin-walled straight tubes 2, 3, the thin-walled parabolic tubes 4, 5 made of composite or light alloys. , the compressed gas tank 6 and the support 7 which places the tank in the parabolic mirror outbreak. The reflective parabolic surfaces of the mirror and, S2, S4 and S5 are made of thin plates of composite materials applied on both sides with gold reflective foils and are fixed by tubes 2, 3, 4 and 5. The central reflective parabolic surface S3 consists of one of the walls of the box of the satellite 8, being plated with gold foil only on the outer face. The straight tubes 2 are articulated in points a, b.

RALRAL

‘2 Ο 1 5 -- 0 0 6 4 0'2 Ο 1 5 - 0 0 6 4 0

4 -09-20154 -09-2015

Rezervorul de gaz 6 este unul obișnuit cu excepția faptului că este vopsit la exterior în negru mat. Acest rezervor este chiar rezervorul principal al satelitului sau un rezervor de serviciu care se încarcă cu gaz de la rezervorul principal înainte de deschiderea micro-supapei pentru destinderea gazelor în ajutajul Laval. Restul componentelor sistemului de propulsie (nereprezentate) sunt aceleași ca la sistemele de propulsie cu gaz rece actuale.The gas tank 6 is an ordinary one except that it is painted on the outside in matt black. This tank is even the satellite's main reservoir or a service tank that is charged with gas from the main reservoir before opening the gas relief valve in Laval nozzle. The rest of the propulsion system components (not shown) are the same as in the current cold gas propulsion systems.

Principiul de funcționare al sistemului de propulsie conform prezentei invenții este următorul:The principle of operation of the propulsion system according to the present invention is the following:

Oglinda parabolică 1 este în mod normal pliată peste rezervorul 6 protejându-1 de razele solare directe care sunt reflectate de folia de aur placată pe partea convexă a oglinzii (părțile convexe ale segmentelor sj, s₂, s₄, s₅). înainte de fiecare deschidere a micro-supapei de gaz (nereprezentată), segmentele s,, s₂ , s₄ și S5 sunt deschise cu ajutorul unor micromotoare (nereprezentate) formând astfel o suprafață parabolică reflectorizantă a cărei axă focală coincide cu axa rezervorului de gaz 6. Razele de lumină incidente paralele, i , venind de la Soare sunt reflectate, r, de oglinda parabolică 1 spre suprafața rezervorului 6. Fiind vopsit în negru, rezervorul se comportă aproape ca un corp absolut negru, absorbind întreaga lumină care cade pe suprafața sa. în felul acesta presiunea gazului din rezervor crește de fiecare dată până la valoarea inițială permițând obținerea unei forțe de reacție ridicată la fiecare expansiune a gazului în ajutajul Laval (evident că înainte de prima detentă a gazului nu se recurge la încălzirea rezervorului deoarece presiunea în acesta este la valoarea proiectată maximă). Aceste creșteri succesive de energie internă a gazului din rezervor pe seama energiei preluată de la razele solare, asigură o durată de funcționare mărită a sistemului de propulsie.The parabolic mirror 1 is normally folded over the reservoir 6, protecting it from the direct sunlight which is reflected by the gold foil placed on the convex side of the mirror (the convex parts of the segments sj, s ₂ , s ₄ , s ₅ ). Before each opening of the gas micro-valve (not shown), the segments s ,, s ₂ , s ₄ and S5 are opened by means of micro-motors (not shown) thus forming a parabolic reflecting surface whose focal axis coincides with the axis of the gas reservoir. 6. Parallel incident light rays, i, coming from the Sun are reflected, r, by the parabolic mirror 1 towards the surface of the tank 6. Being painted black, the tank behaves almost like an absolutely black body, absorbing all the light falling on the surface. saddle. In this way, the pressure of the gas in the tank increases each time to the initial value allowing a high reaction force to be obtained at each expansion of the gas in the Laval nozzle (obviously, before the first gas release, the tank is not heated because the pressure in it is at the maximum projected value). These successive increases in the internal energy of the gas from the tank, on account of the energy taken from the solar rays, ensure an increased operating life of the propulsion system.

PREȘEDINTE DIRECTOR GENERALPRESIDENT GENERAL DIRECTOR

Claims

Ο 4 -09- 2015

The cold gas propulsion system according to FIG. 2 and 2, characterized in that it is composed of a folding parabolic mirror assembly 1 formed by the thin-walled bars 2, 3 (straight) and 4, 5 (parabolic), the bars 2 being articulated in points a, b and the parabolic reflective segments Si, s ₂ , S4, S5 applied to the bars 2, 3, 4, 5, segments made of thin plates of composite material plated on both sides with gold reflective foils and the central parabolic segment S3 consists of a wall of the satellite box 8, which is plated with gold foil only on the outer face, the compressed gas tank 6 painted in matt black on the outside which is placed in the parabolic mirror outbreak through the support 7.