Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для регистрации факта облучения космического аппарата (КА) внешним источником излучения при отсутствии необходимости определения точного направления на источник излучения. Датчик размещается на обшивке корпуса КА и имеет существенно меньшие габариты по сравнению с прототипом, конструктивная схема которого приведена в НТО НИИ ТМ за 1991 год и представлена на фиг.1, где обозначено: 1 - входная поверхность, состоящая из двух частей, с равномерно расположенными по поверхности входными коническими отверстиями с максимальным углом 50° для формирования поля зрения каждым волокном; 2 - оптические волокна (576 шт.), собранные в три жгута (по количеству диапазонов воспринимаемых волн излучения); 3 - металлическая оправка с фланцем с отверстиями для винтов крепления оправки; 4 - фильтр, приклеиваемый к торцевой части жгута; 5 - фотоприемное устройство, сопрягаемое с фильтром, воспринимающим излучения определенной области спектра волн излучения; 6 - платы для крепления фотоприемных устройств; 7 - плата для размещения элементов, требующихся для обработки сигналов; 8 - вставка для крепления оправок со жгутами и винтов для плат; 9 - уплотнение, 10 - корпус; 11 - электроразъем для электрических выводов датчика.The invention relates to rocket and space technology and is intended to record the fact of exposure of a spacecraft (SC) to an external radiation source in the absence of the need to determine the exact direction to the radiation source. The sensor is located on the casing of the spacecraft’s hull and has significantly smaller dimensions compared to the prototype, the structural diagram of which is shown in the NTO NII TM for 1991 and is shown in figure 1, where it is indicated: 1 - input surface, consisting of two parts, with evenly spaced along the surface with conical inlets with a maximum angle of 50 ° to form a field of view of each fiber; 2 - optical fibers (576 pcs.) Assembled in three bundles (according to the number of ranges of perceived radiation waves); 3 - a metal mandrel with a flange with holes for mandrel mounting screws; 4 - filter glued to the end of the bundle; 5 - photodetector mating with a filter that receives radiation of a certain region of the spectrum of radiation waves; 6 - boards for mounting photodetectors; 7 - board for placing the elements required for signal processing; 8 - insert for mounting mandrels with plaits and screws for the boards; 9 - seal, 10 - body; 11 - electrical connector for the electrical terminals of the sensor.
Пространство под входной поверхностью между волокнами для их устойчивости к внешним воздействиям заливается виксинтом. Внутренняя полость корпуса датчика с платами для фотоприемных устройств герметизируется клеевым соединением фильтров с торцами жгутов волокон и резиновыми уплотнениями у вставки, оправок и электроразъема.The space under the entrance surface between the fibers for their resistance to external influences is filled with viscant. The internal cavity of the sensor housing with boards for photodetectors is sealed by glueing the filters to the ends of the fiber bundles and rubber seals at the insert, mandrels and electrical connector.
Волоконно-оптический датчик, конструктивная схема которого приведена на фиг.1, из-за необходимости определения с высокой точностью направления на источник излучения имеет относительно сложную в изготовлении входную поверхность, относительно большие размеры, вызванные большим размером входной поверхности и большим количеством оптических волокон. Последнее, в свою очередь, усложняет операцию крепления оправок к вставке со стороны входной поверхности, пространство под которой заполнено волокнами. Увеличению размеров датчика способствует и последовательное расположение плат с фотоприемными устройствами.Due to the need to determine with high accuracy the direction to the radiation source, the fiber-optic sensor, the structural diagram of which is shown in FIG. 1, has an input surface that is relatively difficult to manufacture, relatively large sizes, caused by the large size of the input surface and a large number of optical fibers. The latter, in turn, complicates the operation of attaching the mandrels to the insert from the input surface side, the space under which is filled with fibers. Increasing the size of the sensor contributes to the sequential arrangement of boards with photodetectors.
Предлагаемый датчик, предназначенный для регистрации факта облучения КА и при отсутствии требования об обеспечении высокой точности определения направления на источник излучения, имеет существенно меньшие размеры благодаря существенно меньшему количеству волокон и отверстий для них, но достаточному для обозрения всего полупространства. Как показали расчеты, принимая входную поверхность в виде полусферы и равномерно располагая на ней отверстия с технологически оправданными расстояниями между отверстиями, равными ~10 мм, диаметр полусферы получается равным ~40 мм с 25 коническими отверстиями с углом конуса 40°, расположенными на полусфере по трем поясам. Благодаря малому количеству волокон размеры фотоприемных устройств существенно меньше, чем у прототипа, что позволяет размещать платы с фотоприемниками в одной плоскости, практически вписываясь в диаметр, равный диаметру входной поверхности. Оправки для малого количества волокон также имеют существенно меньший диаметр и их удобнее крепить к вставке с помощью гайки, для чего оправки имеют резьбу на конце.The proposed sensor, designed to detect the fact of spacecraft irradiation and in the absence of a requirement to ensure high accuracy in determining the direction to the radiation source, has significantly smaller dimensions due to the significantly smaller number of fibers and holes for them, but sufficient for viewing the entire half-space. As the calculations showed, taking the input surface in the form of a hemisphere and evenly arranging holes on it with technologically justified distances between the holes equal to ~ 10 mm, the hemisphere diameter turns out to be ~ 40 mm with 25 conical holes with a cone angle of 40 ° located on the hemisphere in three belts. Due to the small number of fibers, the sizes of photodetectors are significantly smaller than that of the prototype, which allows you to place the boards with photodetectors in the same plane, practically fitting into a diameter equal to the diameter of the input surface. Mandrels for a small number of fibers also have a significantly smaller diameter and it is more convenient to fix them to the insert with a nut, for which mandrels are threaded at the end.
Конструктивная схема предлагаемого датчика представлена на фиг.2, где обозначено: 1 - входная поверхность в виде полусферы с равномерно расположенными по поверхности 25 коническими отверстиями с углом обзора 40°; 2 - оптические волокна (75 штук), собранные в три жгута с плоскими полированными торцами и по три впрессованные в каждое коническое отверстие; 3 - металлическая оправка для жгута волокон с резьбой на конце оправки; 4 - фильтр, приклеенный к торцу жгута волокон; 5 - фотоприемное устройство; 6 - плата для фотоприемного устройства: 7 - плата для размещения элементов, требуемых для обработки сигналов; 8 - вставка; 9 - резиновое уплотнение; 10 - корпус; 11 - электроразъем: 12 - гайка для крепления оправки к вставке.The structural diagram of the proposed sensor is presented in figure 2, where it is indicated: 1 - the input surface in the form of a hemisphere with conical holes evenly spaced on the surface 25 with a viewing angle of 40 °; 2 - optical fibers (75 pieces), assembled in three bundles with flat polished ends and three pressed into each conical hole; 3 - a metal mandrel for a bundle of fibers with thread at the end of the mandrel; 4 - filter glued to the end of the fiber bundle; 5 - photodetector; 6 - a board for a photodetector: 7 - a board for placing the elements required for signal processing; 8 - insert; 9 - rubber seal; 10 - case; 11 - electrical connector: 12 - nut for attaching the mandrel to the insert.
Сравнительный анализ показал, что предлагаемый датчик по сравнению с прототипом имеет в ~3,5 раза меньше диаметр, в ~2,5 раза меньшую высоту и в ~3,5 раза меньшую массу.A comparative analysis showed that the proposed sensor in comparison with the prototype has ~ 3.5 times smaller diameter, ~ 2.5 times lower height and ~ 3.5 times less weight.
