RU2283798C2 - Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions) - Google Patents

Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2283798C2
RU2283798C2 RU2004119610/11A RU2004119610A RU2283798C2 RU 2283798 C2 RU2283798 C2 RU 2283798C2 RU 2004119610/11 A RU2004119610/11 A RU 2004119610/11A RU 2004119610 A RU2004119610 A RU 2004119610A RU 2283798 C2 RU2283798 C2 RU 2283798C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
panel
drainage holes
frame
cells
partitions
Prior art date
Application number
RU2004119610/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004119610A (en
Inventor
Виктор Александрович Болотин (RU)
Виктор Александрович Болотин
дькин Анатолий Александрович Д (RU)
Анатолий Александрович Дядькин
Владимир Иванович Лебедев (RU)
Владимир Иванович Лебедев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. 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" им. С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority to RU2004119610/11A priority Critical patent/RU2283798C2/en
Publication of RU2004119610A publication Critical patent/RU2004119610A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2283798C2 publication Critical patent/RU2283798C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry and space engineering; structural members of spacecraft solar batteries.
SUBSTANCE: proposed load-bearing panel of solar battery has frame and load-bearing upper and lower bases. Mounted tightly in between said bases and frame is cellular filler; load-bearing partitions are mounted perpendicularly relative to bases. Each version of invention provides drain holes in side surfaces of each honeycomb cell of filler and in load-bearing partitions for communication of interior of honeycomb cells. According to first version of invention, drain holes for communication of interiors of honeycomb cells with external medium are made in at least one member of frame; according to second version of invention, drain holes are made in lower base of panel smoothly over area of its surface; according to third version of invention, drain holes are made in at least one member of frame and in lower base of panel smoothly over area of its surface. Total areas of drain holes in said structural members of load-bearing panel are determined taking into account total volume of gas medium in honeycomb cells, drainage coefficients of drain holes ands maximum pressure differential in launch vehicle flight trajectory acting on panel bases.
EFFECT: enhanced structural strength with no increase of mass; facilitated procedure of manufacture; enhanced operational reliability.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области аэрогазодинамики летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано в ракетостроении при проектировании и создании панелей солнечной батареи (СБ) космических аппаратов (КА), выполненных по трехслойной несущей схеме.The invention relates to the field of aerogasdynamics of aircraft (LA) and can be used in rocket science in the design and creation of panels of the solar battery (SB) of spacecraft (SC), made by a three-layer carrier scheme.

Известны и широко применяются в авиации при изготовлении элементов ЛА (фюзеляжа, оперения, крыла и т.д.) панели, выполненные по трехслойной несущей схеме, содержащие каркас (раму), несущее верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот [1].Known and widely used in aviation in the manufacture of aircraft elements (fuselage, plumage, wing, etc.), panels made according to a three-layer load-bearing scheme, containing a frame (frame), bearing upper and lower bases, between which there is a filler in the form of honeycombs [ one].

Предназначенные для восприятия и передачи распределенных нагрузок, действующих на элементы ЛА, панели, выполненные по трехслойной схеме с сотовым заполнителем, обеспечивают большую жесткость и высокую несущую способность. При нагружении панели жесткий на сдвиг и легкий сотовый заполнитель воспринимает поперечный сдвиг и предохраняет тонкие несущие слои от потери устойчивости при продольном сжатии.Designed for the perception and transmission of distributed loads acting on the elements of the aircraft, the panels made according to a three-layer scheme with honeycomb core provide greater rigidity and high bearing capacity. When loading the panel, shear and lightweight honeycomb perceives lateral shear and protects thin bearing layers from loss of stability during longitudinal compression.

К недостаткам этого технического решения следует отнести увеличенный вес элементов каркаса и несущих оснований панелей из-за значительных перепадов давлений, действующих на элементы панели по траектории полета ЛА при изменении высоты полета ЛА.The disadvantages of this technical solution include the increased weight of the frame elements and the bearing bases of the panels due to significant pressure drops acting on the panel elements along the flight path of the aircraft when the aircraft altitude changes.

Известны применяемые в ракетостроении панели СБ КА, предназначенные для установки на них чувствительных элементов (фотоэлектрических преобразователей) системы энергопитания КА. Панели также выполнены по трехслойной несущей схеме и содержат раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлен заполнитель в виде сот, а также силовые перегородки, герметично установленные перпендикулярно основаниям для увеличения жесткости панели [2]. Для уменьшения веса конструкции панелей СБ раму, несущие основания и перегородки выполняют из облегченных материалов.The spacecraft SB panels used in rocket science are known for the installation of sensitive elements (photovoltaic converters) on the spacecraft power supply system on them. The panels are also made in a three-layer load-bearing pattern and contain a frame that carries upper and lower bases, between which a filler in the form of honeycombs is sealed, as well as power partitions sealed perpendicular to the bases to increase the stiffness of the panel [2]. To reduce the weight of the construction of the SB panels, the frame, bearing bases and partitions are made of lightweight materials.

Несущие панели СБ КА, применяемые в ракетостроении, так же, как и панели, применяемые в авиации, обеспечивают большую жесткость и высокую несущую способность трехслойной конструкции панели СБ с сотовым заполнителем.Bearing panels SB SC used in rocket science, as well as panels used in aviation, provide greater rigidity and high load-bearing capacity of a three-layer structure of a SB panel with honeycomb core.

К недостаткам этого технического решения следует отнести пониженную конструктивную прочность несущих панелей СБ и возможность потери ее общей и местной устойчивости при отклонении в технологии изготовления и эксплуатации панели, обусловленные более существенными аэрогазодинамическими нагрузками, действующими на элементы панелей СБ КА, по сравнению с авиационными нагрузками. При этом наружное давление, действующее на панель СБ КА по траектории полета ракеты-носителя (РН), изменяется в более широких пределах: от атмосферного (на уровне Земли при старте РН) до практически нулевого при выводе в межпланетное пространство, а давление внутри герметичной панели по траектории полета РН остается атмосферным.The disadvantages of this technical solution include the reduced structural strength of the SB load-bearing panels and the possibility of losing its general and local stability when deviating from the panel manufacturing and operation technology due to more significant aerodynamic loads acting on the elements of the spacecraft SB panels, as compared to aviation loads. In this case, the external pressure acting on the SC SC panel along the flight path of the launch vehicle (LV) varies over a wider range: from atmospheric (at Earth level when the launch of the LV) to practically zero when it is launched into interplanetary space, and the pressure inside the sealed panel along the flight path, the pH remains atmospheric.

Техническое решение [2] принято авторами за прототип панели СБ КА.The technical solution [2] was adopted by the authors as a prototype of the SC SC panel.

Задачей изобретения является повышение конструктивной прочности несущих панелей СБ КА без увеличения их массы при выводе КА ракетой-носителем в межпланетное пространство.The objective of the invention is to increase the structural strength of the supporting panels of the spacecraft SB without increasing their mass when the spacecraft is launched by a launch rocket into interplanetary space.

Задача решается таким образом (вариант 1), что в несущей панели СБ КА, содержащей раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлен заполнитель в виде сот, силовые перегородки, герметично установленные перпендикулярно основаниям, согласно изобретению в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и перегородках выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в раме, по крайней мере в одном элементе рамы, выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарную эффективную площадь дренажных отверстий в сотах, перегородках и раме определяют из соотношений:The problem is solved in such a way (option 1) that in the support panel of the spacecraft satellites, containing the frame, the upper and lower bases, between which a filler in the form of honeycombs is sealed, power partitions sealed perpendicular to the bases, according to the invention, in the side surfaces of each filler cell and through partitions, through drainage holes are made, communicating the internal volumes of the cells with each other, and in the frame, at least in one frame element, drainage holes are made, communicating the internal volumes of the cells with the external environment, while the total effective area of the drainage holes in the combs, partitions and frame is determined from the ratios:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

S1 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в торцевой поверхности сот;S 1 [cm 2 ] is the total area of drainage holes in the end surface of the cells;

S2 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в раме;S 2 [cm 2 ] is the total area of drainage holes in the frame;

V [м3] - суммарный объем газовой среды в сотах;V [m 3 ] is the total volume of the gaseous medium in cells;

μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в сотах и перегородках;μ 1 - flow coefficient of drainage holes in cells and partitions;

μ2 - коэффициент расхода дренажных отверстий в раме;μ 2 - flow coefficient of drainage holes in the frame;

ΔР [кгс/см2] - максимальный по траектории полета РН перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели;ΔР [kgf / cm 2 ] - maximum along the flight path of the LV differential pressure of the gas medium acting on the base of the panel;

a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в раме от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панелей.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory approximating the curve of the effective area of the drainage holes in the frame on the maximum differential pressure path acting on the base of the panels.

Задача решается также таким образом (вариант 2), что в несущей панели СБ КА, содержащей раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлен заполнитель в виде сот, силовые перегородки, герметично установленные перпендикулярно основаниям, согласно изобретению в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и перегородок выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в нижнем основании панели равномерно по площади его поверхности выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарную эффективную площадь дренажных отверстий в сотах, перегородках и нижнем основании определяют из соотношений:The problem is also solved in such a way (option 2) that, in the support panel of the SB KA, containing a frame, bearing upper and lower bases, between which a filler in the form of honeycombs is sealed, power partitions sealed perpendicular to the bases, according to the invention, in the side surfaces of each cell the filler and the partitions made drainage holes that communicate the internal volumes of the honeycomb with each other, and in the lower base of the panel evenly made over the surface of the surface drainage holes that communicate the inner the volume of cells with the external environment, while the total effective area of drainage holes in the cells, partitions and lower base is determined from the ratios:

Figure 00000003
Figure 00000003

гдеWhere

S1 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в торцевой поверхности сот;S 1 [cm 2 ] is the total area of drainage holes in the end surface of the cells;

S3 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в нижнем основании;S 3 [cm 2 ] is the total area of the drainage holes in the lower base;

V [м3] - суммарный объем газовой среды в сотах;V [m 3 ] is the total volume of the gaseous medium in cells;

μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в сотах и перегородках;μ 1 - flow coefficient of drainage holes in cells and partitions;

μ3 - коэффициент расхода дренажных отверстий в нижнем основании;μ 3 - flow coefficient of drainage holes in the lower base;

ΔР [кгс/см2] - максимальный по траектории полета РН перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели;ΔР [kgf / cm 2 ] - maximum along the flight path of the LV differential pressure of the gas medium acting on the base of the panel;

a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в основаниях панелей от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панели.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory, approximating the curve of the dependence of the effective area of the drainage holes in the base of the panels on the maximum differential pressure path acting on the base of the panel.

Задача решается также таким образом (вариант 3), что в несущей панели СБ КА, содержащей раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлен заполнитель в виде сот, силовые перегородки, герметично установленные перпендикулярно основаниям, согласно изобретению в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и перегородках выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в раме, по крайней мере в одном элементе рамы, и в нижнем основании панели равномерно по площади его поверхности выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарную эффективную площадь дренажных отверстий в сотах, перегородках, раме и нижнем основании определяют из соотношений:The problem is also solved in such a way (option 3) that, in the support panel of the spacecraft SB, containing the frame, the upper and lower bases, between which a filler in the form of honeycombs is sealed, power partitions sealed perpendicular to the bases, according to the invention, in the side surfaces of each cell through the filler and the partitions, through drainage holes are made, communicating the internal volumes of the honeycombs with each other, and in the frame, in at least one frame element, and in the lower base of the panel uniformly over its area over awns performed drainage port communicating with the internal volume of the cells external environment, wherein the total effective area of the drainage holes in the cells, the partitions, and the lower base frame is determined from the relations:

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

S1 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в торцевой поверхности сот;S 1 [cm 2 ] is the total area of drainage holes in the end surface of the cells;

S2, S3 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий в раме и нижнем основании, соответственно;S 2 , S 3 [cm 2 ] - the total area of the drainage holes in the frame and lower base, respectively;

V [м3] - суммарный объем газовой среды в сотах;V [m 3 ] is the total volume of the gaseous medium in cells;

μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в сотах и перегородках;μ 1 - flow coefficient of drainage holes in cells and partitions;

μ2, μ3 - коэффициент расхода дренажных отверстий в раме и нижнем основании панели, соответственно;μ 2 , μ 3 - flow rate of drainage holes in the frame and the lower base of the panel, respectively;

ΔP [кгс/см2] - максимальный по траектории полета РН перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели;ΔP [kgf / cm 2 ] - maximum along the flight path of the LV differential pressure of the gas medium acting on the base of the panel;

a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в раме и нижнем основании панели от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панели.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory, approximating the curve of the dependence of the effective area of the drainage holes in the frame and the lower base of the panel on the maximum differential pressure path acting on the base of the panel.

Техническими результатами изобретения являются:The technical results of the invention are:

- уменьшение перепадов давлений, действующих на основания и чувствительные элементы панели СБ при минимально допустимых перепадах давлений, действующих на стенки сот заполнителя;- reduction of pressure drops acting on the bases and sensitive elements of the SB panel with the minimum allowable pressure drops acting on the walls of the aggregate cells;

- определение эффективной площади дренажных отверстий в сотах, раме, несущих основаниях и перегородках панели;- determination of the effective area of drainage holes in the combs, frame, bearing bases and partitions of the panel;

- определение влияния параметров траектории (числа М, высоты полета Н) на эффективную площадь дренажных отверстий.- determination of the influence of the trajectory parameters (number M, flight altitude H) on the effective area of the drainage holes.

Сущность изобретения иллюстрируется схемами панели СБ КА и графиком изменения избыточных давлений, действующих на ее элементы.The invention is illustrated by the diagrams of the SC SB panel and a graph of the change in excess pressure acting on its elements.

На фиг.1, 2 и 3 приведены схемы панели СБ КА, выполненной соответственно в вариантах 1, 2 и 3, и выделены ее фрагменты, где:Figure 1, 2 and 3 shows a diagram of the panel of the SC SC, made respectively in options 1, 2 and 3, and its fragments are highlighted, where:

1 - рама;1 - frame;

2 - верхнее основание;2 - upper base;

3 - нижнее основание;3 - lower base;

4 - заполнитель;4 - placeholder;

5 - перегородки;5 - partitions;

6 - дренажные отверстия;6 - drainage holes;

7 - чувствительные элементы.7 - sensitive elements.

Здесь же стрелками показано направление перетекания газовой среды в сотах заполнителя панели и ее истечение в наружную среду.Here, arrows indicate the direction of flow of the gas medium in the honeycombs of the panel aggregate and its outflow into the external environment.

На фиг.4 приведена зависимость максимального по траектории полета РН перепада давлений ΔР(ΔР=Рвн-Рнар) газовой среды, действующего на основания панелей, от относительной эффективной площади проходных сечений дренажных отверстий μ·S/V, где:Figure 4 shows the dependence of the maximum along the flight path of the LV differential pressure ΔР (ΔР = Rvn-Rnar) of the gas medium acting on the base of the panels, on the relative effective area of the passage sections of the drainage holes μ · S / V, where:

Рвн - давление газовой среды внутри панели (в сотах заполнителя);Rvn - pressure of the gaseous medium inside the panel (in aggregate honeycombs);

Рнар - давление газовой среды снаружи панели.Rnar is the pressure of the gaseous medium outside the panel.

Несущая панель СБ КА (фиг.1, 2, 3) содержит раму 1, несущие верхнее основание 2 и нижнее основание 3, а также силовые перегородки 5, установленные перпендикулярно этим основаниям. Между основаниями герметично установлен заполнитель 4 в виде сот. На верхнем основании 2 установлены чувствительные элементы 7 системы энергопитания КА.The carrier panel SB KA (figure 1, 2, 3) contains a frame 1, bearing the upper base 2 and the lower base 3, as well as power partitions 5 mounted perpendicular to these bases. Between the bases hermetically placed filler 4 in the form of honeycombs. Sensitive elements 7 of the spacecraft power supply system are installed on the upper base 2.

В боковых поверхностях каждой соты заполнителя 4 и силовых перегородках 5, в отличие от прототипа, в каждом варианте выполнены дренажные отверстия 6, сообщающие внутренние объемы сот между собой и с наружной средой (см. вид А и разрез по ВВ).In the lateral surfaces of each honeycomb honeycomb 4 and power partitions 5, in contrast to the prototype, in each embodiment, drainage holes 6 are made, communicating the internal volumes of the honeycomb with each other and with the external environment (see view A and section along BB).

В варианте 1 (фиг.1) внутренние объемы сот сообщают с наружной средой посредством дренажных отверстий 6, выполненных в раме 1, по крайней мере, в одном ее элементе.In option 1 (FIG. 1), the internal volumes of the cells communicate with the external environment through drainage holes 6 made in frame 1, in at least one of its elements.

В варианте 2 (фиг.2) внутренние объемы сот сообщают с наружной средой посредством дренажных отверстий 6, выполненных в несущем нижнем основании 3, равномерно расположенных по площади его основания.In option 2 (figure 2), the internal volumes of the cells communicate with the external environment through drainage holes 6 made in the bearing lower base 3, evenly spaced over the area of its base.

В варианте 3 (фиг.3) внутренние объемы сот сообщают с наружной средой посредством дренажных отверстий 6, выполненных в раме 1, по крайней мере, в одном ее элементе, а также в несущем нижнем основании 3, равномерно расположенных по площади его основания.In option 3 (FIG. 3), the internal volumes of the cells communicate with the external environment through drainage holes 6 made in the frame 1, in at least one of its elements, as well as in the supporting lower base 3, evenly distributed over the area of its base.

Благодаря равномерному расположению дренажных отверстий по площади оснований панели обеспечивается равномерное или близкое к равномерному распределение давления в сотах заполнителя и, следовательно, перепадов давлений, действующих на основания панели. Тем самым исключают концентрации напряжений в местах стыка элементов панели от неравномерных перепадов давлений, что приводит к упрощению технологии изготовления панелей и повышению надежности ее эксплуатации при наличии скрытых дефектов при ее изготовлении, например, при непроклейке отдельных элементов сот заполнителя с несущими основаниями.Due to the uniform arrangement of the drainage openings over the area of the base of the panel, a uniform or close to uniform distribution of pressure in the honeycomb cells of the aggregate and, consequently, pressure differences acting on the base of the panel is ensured. This eliminates the concentration of stresses at the junction of the elements of the panel from uneven pressure drops, which simplifies the manufacturing technology of panels and increases the reliability of its operation in the presence of latent defects in its manufacture, for example, when non-gluing individual elements of the honeycomb core with bearing bases.

Выбор варианта дренирования панелей определяется допустимыми эксплуатационными нагрузками, действующими на основания панелей по траектории полета РН с учетом конструктивных и технологических особенностей изготовления панелей.The choice of panel drainage option is determined by the permissible operating loads acting on the base of the panels along the LV flight path, taking into account the structural and technological features of the panel manufacturing.

Суммарную эффективную площадь дренажных отверстий в раме 1, в сотах заполнителя 4, перегородках 5 и нижнем основании 3 для заданной траектории полета РН определяют по соотношениям (1), (2) и (3), для вариантов 1, 2 и 3 соответственно, с учетом входящих в эти соотношения коэффициентов а, b, зависящих от параметров траектории РН.The total effective area of the drainage holes in the frame 1, in the honeycomb cells of the aggregate 4, the partitions 5 and the lower base 3 for a given flight path of the LV is determined by the relations (1), (2) and (3), for options 1, 2 and 3, respectively, with taking into account the coefficients a, b included in these relations, depending on the parameters of the LV trajectory.

Формулы (1), (2) и (3) содержат математическое описание зависимости относительной суммарной эффективной площади дренажных отверстий μ·S/V от максимального по траектории полета РН перепада давлений ΔР и получены по результатам анализа течения газовой среды в системе газодинамических взаимосвязанных емкостей, образованных дренированными сотами заполнителя 4 с силовыми перегородками 5, верхним основанием 2 и нижним основанием 3 с последующим ее истечением в наружную среду.Formulas (1), (2) and (3) contain a mathematical description of the dependence of the relative total effective area of the drainage holes μ · S / V on the maximum pressure drop ΔР along the flight path of the LV and are obtained from the analysis of the gas medium flow in a system of gas-dynamic interconnected containers, formed by drained honeycomb aggregate 4 with power partitions 5, the upper base 2 and lower base 3 with its subsequent outflow into the external environment.

В ракетостроении раму 1 выполняют из углепластика, несущие основания 2 и 3, а также силовые перегородки 5 - из титана. Заполнитель 4 в виде сот выполняют из алюминиевого сплава и герметично крепят к верхнему основанию 2 и нижнему основанию 3 панели с помощью, например, авиационного клея ВКВ-9. Также к верхнему основанию 2 крепят чувствительные элементы 7 СБ.In rocket science, frame 1 is made of carbon fiber, bearing bases 2 and 3, and also power partitions 5 are made of titanium. Aggregate 4 in the form of honeycombs is made of aluminum alloy and hermetically attached to the upper base 2 and lower base 3 of the panel using, for example, VKV-9 aviation glue. Also, the sensitive elements 7 SB are attached to the upper base 2.

Несущая панель СБ КА работает следующим образом.The carrier panel SB KA operates as follows.

Поскольку в боковых поверхностях каждой соты заполнителя 4 и элементах панели (фиг.1, 2 и 3), в отличие от прототипа, выполнены дренажные отверстия 6, при полете КА в составе головного блока РН, а также в автономном полете КА, после сброса обтекателей головного блока, происходит перетекание газовой среды между сотами заполнителя 4, силовыми перегородками 5 и истечение ее через дренажные отверстия в раме 1 и нижнем основании 6 в наружную среду (см. разрез по ВВ). Перетекание газовой среды происходит с несущественным запаздыванием выравнивания давления в сотах заполнителя 4.Since in the lateral surfaces of each honeycomb honeycomb 4 and panel elements (FIGS. 1, 2 and 3), in contrast to the prototype, drainage holes 6 are made when the spacecraft is flying as part of the LV head unit, as well as in the spacecraft’s autonomous flight, after the fairings are reset of the head block, the gas medium flows between the aggregate honeycombs 4, the power partitions 5 and its outflow through the drainage holes in the frame 1 and the lower base 6 into the external medium (see section on explosives). The flow of the gas medium occurs with an insignificant delay in the equalization of pressure in the honeycomb aggregate 4.

При этом истечение газовой среды из сот заполнителя 4 в наружную среду происходит с дозвуковой скоростью с незапиранием ее в сотах заполнителя 4, так как суммарные эффективные площади μ2·S2 дренажных отверстий 6 в раме 1 и μ3·S3 - в нижнем основании 3 выполнены больше или равными суммарной эффективной площади μ1·S1 в сотах заполнителя 4 с силовыми перегородками 5 (μ2·S2≥μ1·S1, μ3·S3≥μ1·S1).In this case, the outflow of the gas medium from the cells of the aggregate 4 into the external medium occurs at a subsonic speed with no locking in the cells of the aggregate 4, since the total effective area μ 2 · S 2 of the drainage holes 6 in frame 1 and μ 3 · S 3 is in the lower base 3 are made greater than or equal to the total effective area μ 1 · S 1 in the honeycombs of the aggregate 4 with power partitions 5 (μ 2 · S 2 ≥ μ 1 · S 1 , μ 3 · S 3 ≥ μ 1 · S 1 ).

При полете КА в составе головного блока РН реализуют максимальный перепад давлений ΔР (фиг.4), действующий на основания панелей 2 и 3, в соответствии с формулами (1), (2) и (3). При этом газовая среда из сот заполнителя 4 перетекает в замкнутый объем под головным обтекателем, максимально допустимый перепад давлений в котором, по сравнению с наружным по траектории полета РН, определяют по известному техническому решению с использованием системы дренирования отсека [3].During the flight of the spacecraft as part of the LV head block, the maximum pressure difference ΔР (Fig. 4), which acts on the bases of panels 2 and 3, is realized in accordance with formulas (1), (2) and (3). In this case, the gas medium from the honeycomb aggregate 4 flows into a closed volume under the head fairing, the maximum allowable pressure drop in which, compared with the external along the flight path of the launch vehicle, is determined by the well-known technical solution using the compartment drainage system [3].

В автономном полете КА внутри панели корпуса устанавливается внутреннее давление РВН, близкое к атмосферному (статическому окружающей атмосферы). Перепады ΔР давлений при этом между сотами заполнителя 4, а также внутренним давлением Рвн в сотах заполнителя 4 и наружной средой Рнар, действующие на верхнее основание 2 и нижнее основание 3 панели, близки к нулю.In the autonomous flight of the spacecraft inside the panel of the hull, the internal pressure P VN is set close to atmospheric (static ambient atmosphere). The pressure differences ΔP between the cells of the aggregate 4, as well as the internal pressure Rv in the cells of the filler 4 and the external environment Rnar acting on the upper base 2 and lower base 3 of the panel, are close to zero.

Таким образом, уменьшают перепады давлений, действующие на элементы панелей и установленные на ней чувствительные элементы системы энергопитания КА. Тем самым повышают конструктивную прочность СБ КА без увеличения массы КА, что приводит к выполнению поставленной задачи.Thus, the pressure drops acting on the panel elements and the sensitive elements of the spacecraft power system installed on it are reduced. Thus, the structural strength of the spacecraft satellites is increased without increasing the mass of the spacecraft, which leads to the achievement of the task.

Кроме того, вследствие уменьшения перепадов давлений, действующих на элементы панелей, упрощается технология изготовления и монтажа панели СБ КА и повышается надежность ее эксплуатации.In addition, due to the reduction in pressure drops acting on the panel elements, the manufacturing and installation technology of the SB SC panel is simplified and its operation reliability is increased.

Расчеты, проведенные для панели корпуса, разработанной для КА "Ямал" [2], выводимого РН "Протон", показали, что перепады давлений ΔР, действующие на основания панели, по сравнению с прототипом, уменьшаются на порядок и практически приближаются к нулю.The calculations performed for the panel of the hull designed for the Yamal spacecraft [2], launched by the Proton rocket, showed that the pressure drops ΔP acting on the panel base, compared with the prototype, decrease by an order of magnitude and practically approach zero.

В настоящее время техническое решение прошло экспериментальную проверку и внедряется на разрабатываемых предприятием КА.Currently, the technical solution has been tested experimentally and is being implemented on spacecraft developed by the enterprise.

Техническое решение может быть использовано для различных типов КА: околоземных, межпланетных, автоматических, пилотируемых и других КА.The technical solution can be used for various types of spacecraft: near-Earth, interplanetary, automatic, manned and other spacecraft.

Техническое решение может быть применено и в авиации, например, при использовании панели СБ в составе элемента крыла самолета. В этом случае эффективную площадь дренажных отверстий в элементах панели определяют с учетом максимальных перепадов давлений, действующих на элементы крыла по траектории полета самолета.The technical solution can also be applied in aviation, for example, using the SB panel as part of an airplane wing element. In this case, the effective area of the drainage holes in the panel elements is determined taking into account the maximum pressure drops acting on the wing elements along the flight path of the aircraft.

ЛитератураLiterature

1. Авиация. Энциклопедия. М.: ЦАГИ, 1994 г., стр. 529.1. Aviation. Encyclopedia. M .: TsAGI, 1994, p. 529.

2. На рубеже двух веков (1996-2001 г.). Под ред. акад. Ю.П.Семенова. М.: РКК "Энергия" имени С.П.Королева, 2001 г., стр. 834.2. At the turn of two centuries (1996-2001). Ed. Acad. Yu.P. Semenova. M .: RSC Energia named after SP Korolev, 2001, p. 834.

3. Патент RU 2145563 C1.3. Patent RU 2145563 C1.

Claims (3)

1. Несущая панель солнечной батареи космического аппарата, содержащая раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлены заполнитель в виде сот и перпендикулярно основаниям силовые перегородки, отличающаяся тем, что в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и силовых перегородках выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в по крайней мере одном элементе рамы выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарная эффективная площадь дренажных отверстий в сотах, силовых перегородках и раме определяется из соотношений1. The supporting panel of the solar battery of the spacecraft, containing the frame, the upper and lower bases, between which a placeholder in the form of honeycombs is sealed and power partitions perpendicular to the bases, characterized in that through drainage holes are made in the lateral surfaces of each placeholder cell and power partitions, communicating the internal volumes of the cells with each other, and in at least one element of the frame there are drainage holes communicating the internal volumes of the cells with the external environment, while the total the effective area of drainage holes in the honeycombs, power partitions and frame is determined from the relations μ1·S1/V=a·ΔP-b,μ 1 · S 1 / V = a · ΔP -b , μ2·S2/V≥μ1·S1/V,μ 2 · S 2 / V≥μ 1 · S 1 / V, где S1 - суммарная площадь дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках, см2;where S 1 - the total area of the drainage holes in the side surfaces of the honeycomb and power partitions, cm 2 ; S2 - суммарная площадь дренажных отверстий в раме, см2;S 2 - the total area of drainage holes in the frame, cm 2 ; V - суммарный объем газовой среды в сотах, м3;V is the total volume of the gaseous medium in cells, m 3 ; μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках;μ 1 is the flow coefficient of drainage holes in the side surfaces of the cells and power partitions; μ2 - коэффициент расхода дренажных отверстий в раме;μ 2 - flow coefficient of drainage holes in the frame; ΔР - максимальный по траектории полета ракеты-носителя перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели, кгс/см2;ΔР is the maximum differential pressure of the gas medium along the flight path of the launch vehicle, acting on the base of the panel, kgf / cm 2 ; a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в раме от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панели.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory, approximating the curve of the effective area of the drainage holes in the frame on the maximum differential pressure path acting on the base of the panel. 2. Несущая панель солнечной батареи космического аппарата, содержащая раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлены заполнитель в виде сот и перпендикулярно основаниям силовые перегородки, отличающаяся тем, что в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и силовых перегородках выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в нижнем основании панели равномерно по площади его поверхности выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарная эффективная площадь дренажных отверстий в сотах, силовых перегородках и нижнем основании панели определяется из соотношений2. The supporting panel of the solar battery of the spacecraft, containing the frame, the upper and lower bases, between which the placeholder is sealed in the form of honeycombs and power partitions perpendicular to the bases, characterized in that drainage holes are made in the lateral surfaces of each placeholder cell and power partitions, communicating internal volumes of cells between each other, and in the lower base of the panel drainage holes are made uniformly over its surface area, communicating internal volumes of cells with an external medium , The total effective area of the drainage holes in the cells, power and partitions the lower base panel is defined by the relations μ1·S1/V=a·ΔP-b,μ 1 · S 1 / V = a · ΔP -b , μ3·S3/V≥μ1·S1/V,μ 3 · S 3 / V≥μ 1 · S 1 / V, где S1 - суммарная площадь дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках, см2;where S 1 - the total area of the drainage holes in the side surfaces of the honeycomb and power partitions, cm 2 ; S3 - суммарная площадь дренажных отверстий в нижнем основании панели, см2;S 3 - the total area of the drainage holes in the lower base of the panel, cm 2 ; V - суммарный объем газовой среды в сотах, м3;V is the total volume of the gaseous medium in cells, m 3 ; μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках;μ 1 is the flow coefficient of drainage holes in the side surfaces of the cells and power partitions; μ3 - коэффициент расхода дренажных отверстий в нижнем основании панели;μ 3 - flow coefficient of drainage holes in the lower base of the panel; ΔР - максимальный по траектории полета ракеты-носителя перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели, кгс/см2;ΔР is the maximum differential pressure of the gas medium along the flight path of the launch vehicle, acting on the base of the panel, kgf / cm 2 ; a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в нижнем основании панели от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панели.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory, approximating the curve of the effective area of the drainage holes in the lower base of the panel on the maximum differential pressure path acting on the base of the panel. 3. Несущая панель солнечной батареи космического аппарата, содержащая раму, несущие верхнее и нижнее основания, между которыми герметично установлены заполнитель в виде сот и перпендикулярно основаниям силовые перегородки, отличающаяся тем, что в боковых поверхностях каждой соты заполнителя и силовых перегородках выполнены сквозные дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот между собой, а в по крайней мере одном элементе рамы и в нижнем основании панели равномерно по площади его поверхности выполнены дренажные отверстия, сообщающие внутренние объемы сот с наружной средой, при этом суммарная эффективная площадь дренажных отверстий в сотах, силовых перегородках, раме и нижнем основании панели определяется из соотношений3. The supporting panel of the solar battery of the spacecraft, containing the frame, the upper and lower bases, between which the placeholder is sealed in the form of honeycombs and power partitions perpendicular to the bases, characterized in that through drainage holes are made in the lateral surfaces of each placeholder cell and power partitions, communicating the internal volumes of the honeycombs with each other, and in at least one frame element and in the lower base of the panel, drainage holes are made uniformly over the surface area thereof, with the total internal volume of the cells with the external environment, while the total effective area of the drainage holes in the cells, power partitions, frame and lower base of the panel is determined from the ratios μ1·S1/V=a·ΔP-b,μ 1 · S 1 / V = a · ΔP -b , μ2·S2/V≥μ1·S1/V,μ 2 · S 2 / V≥μ 1 · S 1 / V, μ3·S3/V≥μ1·S1/V,μ 3 · S 3 / V≥μ 1 · S 1 / V, где S1 - суммарная площадь дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках, см2;where S 1 - the total area of the drainage holes in the side surfaces of the honeycomb and power partitions, cm 2 ; S2, S3 - суммарные площади дренажных отверстий в раме и нижнем основании панели соответственно, см2;S 2 , S 3 - the total area of the drainage holes in the frame and the lower base of the panel, respectively, cm 2 ; V - суммарный объем газовой среды в сотах, м3;V is the total volume of the gaseous medium in cells, m 3 ; μ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий в боковых поверхностях сот и силовых перегородках;μ 1 is the flow coefficient of drainage holes in the side surfaces of the cells and power partitions; μ2, μ3 - коэффициенты расхода дренажных отверстий в раме и нижнем основании панели соответственно;μ 2 , μ 3 - flow rates of drainage holes in the frame and the lower base of the panel, respectively; ΔР - максимальный по траектории полета ракеты-носителя перепад давлений газовой среды, действующий на основания панели, кгс/см2;ΔР is the maximum differential pressure of the gas medium along the flight path of the launch vehicle, acting on the base of the panel, kgf / cm 2 ; a, b - зависящие от параметров траектории ракеты-носителя коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий в раме и нижнем основании панели от максимального по траектории перепада давлений, действующего на основания панели.a, b - coefficients depending on the parameters of the launch vehicle trajectory, approximating the curve of the dependence of the effective area of the drainage holes in the frame and the lower base of the panel on the maximum differential pressure path acting on the base of the panel.
RU2004119610/11A 2004-06-28 2004-06-28 Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions) RU2283798C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119610/11A RU2283798C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119610/11A RU2283798C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004119610A RU2004119610A (en) 2005-12-10
RU2283798C2 true RU2283798C2 (en) 2006-09-20

Family

ID=35868534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004119610/11A RU2283798C2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2283798C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575182C1 (en) * 2014-07-07 2016-02-20 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Solar battery panel
RU2666884C1 (en) * 2017-04-21 2018-09-12 Общество с ограниченной ответственностью НПП "ПОЛИПЛЕН" Material for screen vacuum thermal insulation and method of its manufacture

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559474C2 (en) * 2013-04-15 2015-08-10 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Sandwich panel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
На рубеже двух веков (1996-2001 гг). /Под ред. акад. Ю.П.Семенова. - М.: РКК "Энергия" имени С.П.Королева, 2001, с.834. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575182C1 (en) * 2014-07-07 2016-02-20 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Solar battery panel
RU2666884C1 (en) * 2017-04-21 2018-09-12 Общество с ограниченной ответственностью НПП "ПОЛИПЛЕН" Material for screen vacuum thermal insulation and method of its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004119610A (en) 2005-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gonzalo et al. On the capabilities and limitations of high altitude pseudo-satellites
RU2556794C2 (en) Orbital injection means with stationary and unfolding deceleration surfaces and/or shaped fuel tanks and appropriate systems and methods
WO2006119056A2 (en) Lighter than air supersonic vehicle
Dorsey et al. Metallic thermal protection system requirements, environments, and integrated concepts
Young et al. Mars rotorcraft: possibilities, limitations, and implications for human/robotic exploration
RU2283798C2 (en) Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)
Wright et al. Mars aerocapture systems study
RU2283799C2 (en) Load-bearing panel of spacecraft case (versions)
Young et al. Engineering studies into vertical lift planetary aerial vehicles
Schaefer et al. Airships as unmanned platforms: challenge and chance
Cruz et al. Entry, descent, and landing technology concept trade study for increasing payload mass to the surface of Mars
RU184328U1 (en) Adapter for launching several spacecraft
Booker et al. Conceptual design of an inflatable-winged aircraft for the exploration of Titan
Renshall et al. The AstroEdge solar array for the NASA Small Spacecraft Technology Initiative" Clark" satellite
Donahue Lunar landing craft for the reusable launch vehicle and shuttle vehicles
Lau Implications of maneuvering-range constraints on lifting-vehicle design.
Prins Sloshsat FLEVO facility for liquid experimentation and verification in orbit
Haque et al. A Prospective Solutions for Consistent Aerostatic Lift for a Hybrid Buoyant Aircraft
Martinez Micromechanical analysis and design of an integrated thermal protection system for future space vehicles
Boynton et al. Systems design experience from three manned space programs
RU2145563C1 (en) Method of control of aerodynamic loads acting on aircraft compartments and device for realization of this method (versions)
Naik et al. Argo Nova: Spacecraft and Mission Design of a Heavy Mars Lander
Helgostam Requirements for efficient mars launch trajectories
Hargis The x-20 (dyna-soar) progress report
Hank Comparative analysis of two-stage-to-orbit rocket and airbreathing reusable launch vehicles for military applications