RU2225809C2 - Spacecraft nuclear power plant - Google Patents
Spacecraft nuclear power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225809C2 RU2225809C2 RU2002105857/11A RU2002105857A RU2225809C2 RU 2225809 C2 RU2225809 C2 RU 2225809C2 RU 2002105857/11 A RU2002105857/11 A RU 2002105857/11A RU 2002105857 A RU2002105857 A RU 2002105857A RU 2225809 C2 RU2225809 C2 RU 2225809C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beams
- drum
- spacecraft
- power unit
- nuclear power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов (КА).The invention relates to nuclear power plants (NPPs) used as sources of electrical energy for spacecraft (SC).
Известен ряд конструкций подобных ЯЭУ, в которых для получения оптимальных массогабаритных характеристик проводится отодвижение ЯЭУ от КА, приведенных, например, в книге "Космические двигатели: состояние и перспектива". Пер. с англ. /Под ред. Л. Кейвни. - М.: Мир, 1998, 405 с. Недостатком предложенной конструкции является использование системы отодвижения как для самого отодвижения ЯЭУ, так и для удержания отодвинутой установки на протяжении всего времени ее функционирования. В связи с этим она должна быть выполнена достаточно мощной, что ведет к существенному увеличению ее массы.A number of designs of such nuclear power plants are known, in which, to obtain optimal mass and size characteristics, the nuclear power plants are moved away from the spacecraft, given, for example, in the book "Space Engines: State and Prospect." Per. from English / Ed. L. Cavney. - M.: Mir, 1998, 405 p. The disadvantage of the proposed design is the use of the retraction system for both the retraction of the nuclear power plant and for the retention of the retracted installation throughout the entire time of its operation. In this regard, it must be made powerful enough, which leads to a significant increase in its mass.
Недостатком конструкции, описанной в книге “Основы теории конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ” /А.А. Куландин, С.В. Тимашев, В.Д. Атамасов и др. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1987, 283 с., в которой отодвижение реактора от космического аппарата производится за счет телескопического раздвижения холодильника-излучателя, являются значительные трудности в организации передачи теплоносителя от одной секции холодильника-излучателя к другой при ее выдвижении.The disadvantage of the design described in the book "Fundamentals of the theory of the design and operation of space nuclear power plants" / A.A. Kulandin, S.V. Timashev, V.D. Atamasov et al. - L.: Energoatomizdat, Leningrad. Department, 1987, 283 pp., in which the reactor is moved away from the spacecraft due to the telescopic extension of the radiator-radiator, there are significant difficulties in organizing the transfer of the coolant from one section of the radiator-radiator to another when it is extended.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является ЯЭУ КА, снабженная системой развертывания установки из стартового положения в орбитальное и содержащая ядерный реактор, радиационную защиту и холодильник-излучатель, размещенный на элементах системы развертывания (см. сборник докладов Пятой международной конференции "Ядерная энергетика в космосе", ч. 1, г. Подольск, Московская область, 1999, с.26-37).The closest technical solution to the declared one is the nuclear power plant, equipped with a system for deploying the installation from the starting position to the orbital one and containing a nuclear reactor, radiation protection and a fridge-emitter placed on the elements of the deployment system (see the collection of reports of the Fifth International Conference "Nuclear Energy in Space" ,
Недостатком такой ЯЭУ являются силовые возмущения, вносимые развертывающимися кабелями электрических коммуникаций в процессе развертывания балок с панелями холодильника-излучателя и отсутствие регулирующих этот процесс элементов, что приводит к необходимости использования мощных систем отодвижения, обладающих значительными массогабаритными характеристиками.The disadvantage of such a nuclear power plant is the perturbations introduced by the deployable cables of electrical communications during the deployment of beams with panels of the refrigerator-emitter and the absence of elements that regulate this process, which leads to the need to use powerful retraction systems with significant weight and size characteristics.
Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - снижение массогабаритных характеристик космического аппарата с ЯЭУ.The task to which the claimed invention is directed is to reduce the overall dimensions of a spacecraft with a nuclear power plant.
Технический результат - исключение причин, способных привести к нештатной работе системы развертывания и применение в связи с этим более компактной системы отодвижения.The technical result is the elimination of reasons that could lead to abnormal operation of the deployment system and the use of a more compact retention system in this regard.
Этот результат достигается тем, что электрические коммуникации и силовые кабели, снабженные гибкими электропроводящими элементами, проложены по балкам. При этом в каждой паре балок, расположенных в одной продольной плоскости, балка, ближайшая к энергоблоку, имеет длину меньше последующей. Причем в сложенном состоянии каждая пара балок закреплена с соседней пироболтом, разрываемым перед началом ее развертывания. Для отодвижения энергетического блока применено устройство, выполненное в виде размещенного на космическом аппарате электропривода с барабаном, на который намотан газонепроницаемый рукав. Его свободный конец герметично закреплен на кольцевом фланце, расположенном на торце отодвигаемого энергетического блока. В его состав входит аккумулятор давления, который через редуктор соединен с газонепроницаемым рукавом. В месте схода с барабана газонепроницаемого рукава расположен валик, который имеет возможность перемещаться в направлении оси барабана и соединен с ним связующим элементом, прижимающий газонепроницаемый рукав к барабану. Для повышения устойчивости процесса отодвижения ЯЭУ снабжена несколькими тросами, один конец которого закреплен на отодвигаемом энергетическом блоке, а другой - на расположенном на космическом аппарате барабане с приводом, обеспечивающим необходимую натяжку тросов.This result is achieved by the fact that electrical communications and power cables equipped with flexible electrically conductive elements are laid along the beams. Moreover, in each pair of beams located in one longitudinal plane, the beam closest to the power unit has a length less than the next. Moreover, in the folded state, each pair of beams is fixed with the adjacent pyro-bolt, torn before its deployment. To move the energy block, a device is used made in the form of an electric drive placed on a spacecraft with a drum on which a gas-tight sleeve is wound. Its free end is hermetically fixed to an annular flange located at the end of the retractable energy block. It includes a pressure accumulator, which is connected to a gas-tight sleeve through a gearbox. At the place where the gas-tight sleeve leaves the drum, there is a roller that can move in the direction of the axis of the drum and is connected to it by a connecting element, which presses the gas-tight sleeve to the drum. To increase the stability of the process of moving away, the nuclear power plant is equipped with several cables, one end of which is mounted on a retractable energy block, and the other on a drum with a drive located on the spacecraft that provides the necessary cable tension.
Рассмотренная ЯЭУ с данной системой отодвижения отличается от ранее предлагаемых, например, патент № 2137684 и патент № 2136549, в которых используется энергия пружин, установленных в шарнирных соединениях балок и в толкателе, расположенном по оси ЯЭУ. Реализация подобной конструкции потребует применения мощных пружин и усиления конструкции самих балок, что несомненно ухудшит массогабаритные характеристики ЯЭУ.Considered NPP with this retention system differs from previously proposed, for example, patent No. 2137684 and patent No. 2136549, which use the energy of the springs installed in the articulated joints of the beams and in the pusher located on the axis of the NPP. The implementation of such a design will require the use of powerful springs and strengthening the design of the beams themselves, which will undoubtedly worsen the overall dimensions of the nuclear power plant.
На чертежах приведена конструктивная схема предлагаемой ЯЭУ: на фиг.1 - в стартовом положении, на фиг.2 - в орбитальном.The drawings show a structural diagram of the proposed nuclear power plant: in figure 1 - in the starting position, in figure 2 - in orbital.
Ядерная энергетическая установка включает в себя энергетический блок, в который входит ядерный реактор 1, радиационная защита 2, агрегаты жидкометаллического контура - компенсационный бак 3, электромагнитный насос 4, трубопроводы и т.д., а также холодильник-излучатель 5, размещенный на балках 6. Одновременно они обеспечивают конструктивную связь космического аппарата с энергетическим блоком при его отодвижении. В стартовом положении балки, соединенные шарнирами 7, находятся в сложенном состоянии вокруг энергетического блока. При его отодвижении балки раскладываются и образуют после фиксации шарниров стержень, который с двумя остальными формируют ферму, в вершине которой помещен энергетический блок, а в основании - космический аппарат 21.A nuclear power plant includes a power unit, which includes a
Электрические коммуникации, идущие от реактора на космический аппарат, разводятся по трем жгутам 19 и размещаются на балках, тем самым исключается сам процесс развертывания кабелей, способных ввести силовое возмущение в развертывание балок. В местах сочленения балок силовые кабели снабжены гибкими электропроводящими элементами 20.Electrical communications from the reactor to the spacecraft are routed in three
Наличие пиропатронов 22 в местах крепления пары балок при нахождении их в сложенном состоянии обеспечивает управляемое и последовательное разложение балок при отодвижении энергетического блока.The presence of
Условие на длину балок в каждой паре, а именно на меньшую длину балки, ближайшей в сложенном состоянии к энергоблоку, чем последующей, также обеспечивает равномерность их раскладки при отодвижении энергоблока.The condition for the length of the beams in each pair, namely, for a shorter length of the beam closest to the power unit when folded than the next one, also ensures the uniformity of their layout when moving the power unit.
Введенные в конструкцию ЯЭУ усовершенствования позволяют применить для отодвижения энергоблока от космического аппарата системы с меньшими массогабаритными характеристиками.Improvements introduced into the design of the nuclear power plant make it possible to use systems with smaller weight and size characteristics to move the power unit away from the spacecraft.
Предлагаемая конструкция системы отодвижения состоит из расположенного на космическом аппарате барабана 8 с намотанным на него газонепроницаемым рукавом 7, материалом которого может служить металлическая лента либо синтетическая ткань. Барабан снабжен приводом 9, придающим ему вращательное движение. Свободный конец газонепроницаемого рукава герметично закреплен на кольцевом фланце 16, расположенном на энергоблоке. Аккумулятор давления 18 через редуктор 17 соединен с газонепроницаемым рукавом. В месте схода его с барабана помещен валик 12, прижимающий рукав к барабану с помощью связующего элемента 13, например пружины.The proposed design of the retraction system consists of a
Дополнительную устойчивость процессу отодвиженния придают тросы 15, одним концом закрепленные на энергоблоке, а другим - на барабанах 11, размещенных на космическом аппарате. Привода 12, соединенные с барабанами 11, позволяют осуществлять регулируемое натяжение тросов во время отодвижения энергоблока.The
Предлагаемая конструкция ЯЭУ работает следующим образом. По команде происходит срабатывание пиропатронов 22, освобождающих внешнюю пару балок и позволяющих им начать процесс раскладки после отделения энергоблока от космического аппарата. После этого из аккумулятора давления 18 через редуктор 17 происходит подача давления в газонепроницаемый рукав 14. Одновременно с подачей давления начинается вращение барабана 8, постепенно освобождающего рукав. Под действием давления газа рукав на участке между фланцем 16 и барабаном 8 с прижимающимся к нему валиком 12 надувается, приобретая конструктивную жесткость, и воздействует на энергетический блок, отодвигая его от космического аппарата. Разматываемые при этом тросы 15 позволяют отслеживать возможные перекосы отодвижения энергоблока и своевременно их парировать. Одновременно эти тросы могут быть использованы для складывания ЯЭУ при наземной отработки системы отодвижения.The proposed design of the nuclear power plant works as follows. On command, the
После раскладки первой пары балок и фиксации шарниров проходит команда на срабатывание следующих пиропатронов 22 и вторая пара балок начинает раскладку под действием наполняемого газом рукава 14, формируя, таким образом, совместно с другими балками ферму.After the first pair of beams are laid out and the hinges are fixed, the command for triggering the following
Предложенная конструкция ЯЭУ, в части массогабаритных характеристик, выгодно отличается от альтернативных, работающих с механизмами отодвижения, основанными на принципе телескопа или пантографа. Телескопическая система требует значительных осевых и диаметральных габаритов, а системе на основе пантографа присущи большие нагрузки, возникающие в конструкции, особенно в начальный момент движения, что в итоге приводит к возрастанию ее массы.The proposed design of the nuclear power plant, in terms of mass and size characteristics, compares favorably with alternative ones working with retraction mechanisms based on the principle of a telescope or pantograph. The telescopic system requires significant axial and diametric dimensions, and the pantograph-based system is characterized by large loads arising in the structure, especially at the initial moment of movement, which ultimately leads to an increase in its mass.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105857/11A RU2225809C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Spacecraft nuclear power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002105857/11A RU2225809C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Spacecraft nuclear power plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002105857A RU2002105857A (en) | 2003-12-10 |
RU2225809C2 true RU2225809C2 (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32390254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002105857/11A RU2225809C2 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Spacecraft nuclear power plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2225809C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507617C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Красная Звезда" | Nuclear power plant of spacecraft |
RU2782776C1 (en) * | 2022-07-08 | 2022-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" | Transformable spacecraft truss |
-
2002
- 2002-03-04 RU RU2002105857/11A patent/RU2225809C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ядерная энергетика в космосе. Сб. докл. V Международн. конф. Ч.1. г. Подольск Моск. обл., 1999, с.26-37. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507617C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Красная Звезда" | Nuclear power plant of spacecraft |
RU2783370C2 (en) * | 2020-12-21 | 2022-11-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Device for laying electrical power and interface cables of system for moving nuclear power plant away from spacecraft |
RU2782776C1 (en) * | 2022-07-08 | 2022-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" | Transformable spacecraft truss |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104260900B (en) | Truss-like telescopic unit and telescopic support arm that elastic hinge drives | |
US7211722B1 (en) | Structures including synchronously deployable frame members and methods of deploying the same | |
EP4012837A1 (en) | Satellite antenna having pantographic trusses and associated methods | |
US5244508A (en) | Self-deploying photovoltaic power system | |
US4787580A (en) | Large solar arrays with high natural frequencies | |
GB2051480A (en) | Solar generator for a spacecraft | |
US3635425A (en) | Deployment method for a telescoping solar array | |
EP2681500A1 (en) | Nuclear steam generator support and alignment structure | |
CN113848621A (en) | Leaf spring driven multi-block light ring film expansion type lens hood | |
DE102008028476A1 (en) | Offshore-transformer station, has closed area comprising high voltage devices e.g. transformer, and connected with substructure, and cables drawn-into closed area after attaching high voltage devices to closed area | |
RU2225809C2 (en) | Spacecraft nuclear power plant | |
US4783936A (en) | Space rail for large space systems | |
RU2136549C1 (en) | Device for extension of working modules of spacecraft | |
RU2675042C1 (en) | Spacecraft landing device | |
DE3106099C2 (en) | Hold-down system for deployable or unfoldable support elements on spacecraft | |
CN109638404B (en) | Novel three-layer net-shaped deployable antenna truss structure with beam forming function | |
DE2545911A1 (en) | SPACE BODY WITH DEPLOYABLE SUN CELL UMBRELLAS | |
RU2137684C1 (en) | Facility for setting up space nuclear power plant | |
US4936367A (en) | System for securing an articulated assembly of elements on a spacecraft | |
CA2874903C (en) | By-pass system for overhead power lines | |
CN107954004A (en) | Slidingtype mechanism for outspreading sailboard of solar cell and method of deploying | |
Warden | Folding, articulated, square truss | |
RU2784224C1 (en) | Device for ensuring the thermal regime of the spacecraft | |
RU2002105857A (en) | NUCLEAR POWER PLANT OF SPACE VEHICLE | |
RU2424589C2 (en) | Space nuclear power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050305 |
|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090305 |