RU2436716C2 - Method of producing spaceship thermal control system and device to this end - Google Patents
Method of producing spaceship thermal control system and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436716C2 RU2436716C2 RU2009106434/11A RU2009106434A RU2436716C2 RU 2436716 C2 RU2436716 C2 RU 2436716C2 RU 2009106434/11 A RU2009106434/11 A RU 2009106434/11A RU 2009106434 A RU2009106434 A RU 2009106434A RU 2436716 C2 RU2436716 C2 RU 2436716C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- shutters
- thermal
- linear
- difference
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
Abstract
Description
Данное техническое решение относится к терморегулированию космических аппаратов (КА) и может быть использовано в ракетно-космической технике.This technical solution relates to the temperature control of spacecraft (SC) and can be used in rocket and space technology.
Известен способ терморегулирования КА (см. информацию на КА по программе «Ураган», журнал «Новости космонавтики» №02, 1999 г. Статья «В полете тройка «Ураганов» и реферат «Спутниковые системы навигации GPS и Глонасс», л.19, 20), при котором алюминиевый корпус герметичного контейнера, содержащий служебную и научную аппаратуру, защищают с наружной стороны теплоизоляцией, снабжают его створками жалюзи, защищенными теплоизоляцией, и приводимыми во вращательное движение на закрытие-открытие электроприводами по командам блока управления системы теплового режима (БУСТР) герметичного контейнера по сигналам от температурных датчиков.A known method of thermoregulation of spacecraft (see information on spacecraft under the program "Hurricane", the journal "Cosmonautics News" No. 02, 1999, the article "In flight three" Hurricanes "and the abstract" Satellite navigation systems GPS and Glonass ", l.19, 20), in which the aluminum case of the sealed container, containing the service and scientific equipment, is protected from the outside by thermal insulation, provide it with shutter flaps protected by thermal insulation, and rotationally driven to close-open by electric drives at the commands of the control unit of the system lovogo mode (BUSTR) sealed container by signals from the temperature sensors.
При работе приборов служебной и научной аппаратуры требуется поддерживать определенный тепловой режим, поэтому при повышении температуры газовой среды гермоконтейнера от излучения работающих приборов температурными датчиками на блок управления тепловым режимом гермоконтейнера подается команда на включение электроприводов, которые приоткрывают створки жалюзи и незащищенными теплоизоляцией терморадиационными поверхностями оболочки гермоконтейнера обеспечивается сброс излучением лишнего количества тепла. При понижении температуры газовой среды гермоконтенера температурными датчиками на блок управления тепловым режимом гермоконтейнера поступает команда на вращение электроприводов в обратную сторону, которые закрывают створки жалюзи, сброс тепла незащищенными теплоизоляцией терморадиационными поверхностями оболочки гермоконтейнера прекращается.During operation of office and scientific equipment, it is required to maintain a certain thermal regime, therefore, when the temperature of the gas container’s atmosphere increases from the radiation of operating devices with temperature sensors, a command is sent to the control unit of the thermal mode of the pressure container to turn on the electric drives that open the shutter shutters and the thermal radiation surfaces of the cover of the pressure container provide unprotected thermal insulation emission of excess heat by radiation. When the temperature of the gas environment of the pressurized container is decreased by temperature sensors, the thermal control unit of the pressurized container receives a command to rotate the electric drives in the opposite direction, which closes the shutters, the heat release by unprotected thermal insulation by the thermal radiation surfaces of the pressurized container shell stops.
Такой способ терморегулирования КА обладает существенными недостатками:This method of thermoregulation of the spacecraft has significant disadvantages:
- для КА требуется аппаратура для контроля за температурой газовой среды гермоконтейнера и для управления электроприводами;- spacecraft requires equipment to control the temperature of the gas environment of the pressure container and to control the electric drives;
- необходимо большое количество температурных датчиков;- a large number of temperature sensors are needed;
- необходимы электроприводы;- electric drives are needed;
- необходимо дополнительное электропитание для электроприводов в виде солнечных батарей и дополнительное резервное электропитание в виде аккумуляторных батарей;- additional power supply is required for electric drives in the form of solar batteries and additional backup power supply in the form of rechargeable batteries;
- большая масса комплектующих системы терморегулирования КА;- a large mass of components of the spacecraft thermal control system;
- невысокая степень надежности системы терморегулирования КА из-за большого количества ее элементов и возможности отказа одного из них;- a low degree of reliability of the spacecraft thermal control system due to the large number of its elements and the possibility of failure of one of them;
- большая трудоемкость настройки системы терморегулирования КА;- the great complexity of tuning the spacecraft thermal control system;
- нерациональное использование энергии излучения работающих приборов КА.- irrational use of radiation energy from operating spacecraft devices.
Целями настоящего технического решения являются:The objectives of this technical solution are:
- повышение надежности работы системы терморегулирования КА за счет снижения количества элементов системы терморегулирования КА и за счет повышения надежности работы элементов этой системы;- improving the reliability of the spacecraft temperature control system by reducing the number of elements of the spacecraft temperature control system and by increasing the reliability of the elements of this system;
- снижение массы системы терморегулирования КА;- weight reduction of the spacecraft thermal control system;
- исключение из системы терморегулирования КА электроприводов;- exclusion from the thermal control system of spacecraft electric drives;
- исключение из системы терморегулирования КА элементов электропитания;- exclusion of power supply elements from the spacecraft thermal control system;
- обеспечение автоматического терморегулирования КА;- providing automatic thermal control of the spacecraft;
- рациональное использование энергии излучения работающих приборов.- rational use of radiation energy of working devices.
Известно, что корпус КА, обычно выполняемый из алюминия или его сплавов, имеет наибольший постоянный тепловой коэффициент линейного расширения и при изменении температуры корпуса КА происходит его тепловая деформация. Эта циклическая тепловая деформация расширения корпуса КА, получаемая при его нагревании от излучения работающих приборов КА, и тепловая деформация уменьшения размеров корпуса КА охлаждением его при открытии створок жалюзи не используется рационально в общем балансе энергопотребления КА.It is known that the spacecraft body, usually made of aluminum or its alloys, has the largest constant thermal coefficient of linear expansion and when the spacecraft body temperature changes, its thermal deformation occurs. This cyclic thermal deformation of the expansion of the spacecraft body, obtained when it is heated from the radiation of the working spacecraft devices, and the thermal deformation of reducing the size of the spacecraft body by cooling it when the shutters are opened, are not used rationally in the overall balance of power consumption of the spacecraft.
Для исключения данных недостатков по использованию паразитной энергии излучения тепла приборами предлагается устанавливать внутри корпуса КА в контакте с его терморадиационной поверхностью вдоль его большего размера стержень из материала со значительно меньшим тепловым коэффициентом линейного расширения, прикрепляя один конец стержня к одной из торцевых стенок корпуса КА, а другой конец стержня прикрепляя к устройству, преобразующему тепловую линейную деформацию корпуса КА в увеличенные линейные перемещения для управления створками жалюзи, закрепленному на противоположной торцевой стенке корпуса КА. Наиболее рационально применять способ терморегулирования КА с использованием в качестве материала для стержня сплава инвара марки Н36, коэффициент теплового расширения которого не более α=1,5×0,000001/град в диапазоне температур от минус 60°С до плюс 100°С.To eliminate these shortcomings in the use of parasitic energy of heat radiation by instruments, it is proposed to install a rod made of a material with a significantly lower thermal coefficient of linear expansion, in contact with its thermo-radiation surface along its larger size, by attaching one end of the rod to one of the end walls of the spacecraft, and attaching the other end of the rod to a device that converts the thermal linear deformation of the spacecraft body into increased linear displacements to control the sash E shutters fixed to the opposite end wall of the spacecraft body. It is most rational to apply the method of thermoregulation of the spacecraft using the Invar brand H36 as a material for the alloy core, whose thermal expansion coefficient is not more than α = 1.5 × 0.000001 / deg in the temperature range from minus 60 ° С to plus 100 ° С.
На фиг.1 изображено терморегулирующее устройство КА по предложенному способу в исходном положении с закрытыми створками жалюзи (вид на КА сверху).Figure 1 shows the thermostatic device of the spacecraft according to the proposed method in the initial position with the shutters of the blinds closed (view of the spacecraft from above).
На фиг.2 изображено терморегулирующее устройство КА по предложенному способу в исходном положении с открытыми створками жалюзи (вид на КА сверху).Figure 2 shows the thermostatic device of the spacecraft according to the proposed method in the initial position with the open shutters of the blinds (view of the spacecraft from above).
На фиг.3 изображено терморегулирующее устройство КА в сечении А-А (сечение А-А на фиг.1).Figure 3 shows the thermostatic control device KA in section AA (section AA in figure 1).
На фиг.4 изображена графика узла Б (вариант устройства, преобразующего тепловую линейную деформацию корпуса КА в увеличенные линейные перемещения, например полиспаста с элементами терморегулирующего устройства).Figure 4 shows the graph of the node B (a variant of the device that converts the thermal linear deformation of the spacecraft into increased linear displacements, for example, a chain hoist with elements of a thermal control device).
На фиг.5 изображена графика узла Б (вариант устройства, преобразующего тепловую линейную деформацию корпуса КА в увеличенные линейные перемещения, например, в виде устройства системы двуплечих рычагов с элементами терморегулирующего устройства). Устройство изображено в положении конечной фазы охлаждения КА.Figure 5 shows the graph of the node B (a variant of the device that converts the thermal linear deformation of the spacecraft into increased linear displacements, for example, as a device of a two-arm leverage system with elements of a temperature-regulating device). The device is shown in the position of the final phase of the spacecraft cooling.
На фиг.6 изображена графика узла Б (вариант устройства, преобразующего тепловую линейную деформацию корпуса КА в увеличенные линейные перемещения, например, в виде устройства системы двуплечих рычагов с элементами терморегулирующего устройства). Устройство изображено в положении начальной фазы охлаждения КА.Figure 6 shows the graph of the node B (a variant of the device that converts the thermal linear deformation of the spacecraft into increased linear displacements, for example, in the form of a device of a two-arm lever system with elements of a temperature-regulating device). The device is shown in the position of the initial phase of the spacecraft cooling.
Устройство терморегулирования КА, сформированное по предложенному способу, изображено на фиг.1. Устройство терморегулирования КА состоит из корпуса 1 КА, теплоизоляции 2 корпуса, стержня 3 с наименьшим тепловым коэффициентом линейного расширения, кронштейна 4 крепления стержня 3 к корпусу 1 КА, устройства 5, преобразующего тепловую линейную деформацию КА в увеличенные линейные перемещения, используемые для вращения створок жалюзи, створки жалюзи 6, оси 7 створок жалюзи 6, барабана 8, жестко закрепленного на оси 7, нити 9, передающей и преобразующей линейные перемещения во вращательные от устройства 5 на барабан 8 и пружины заневоливания 10.The spacecraft thermal control device formed by the proposed method is shown in FIG. The spacecraft thermal control device consists of a
Терморегулирующее устройство КА в исходном положении изображено на фиг.1. Створки жалюзи 6 с элементами теплоизоляции 2 закрывают терморадиационную поверхность КА и при этом нити 9, закрепленные на барабанах 8, удерживают жалюзи 6 пружиной 10 в таком равновесном положении, пока тепловой режим корпуса 1, закрытого снаружи теплоизоляцией 2, находится в заданном отрегулированном температурном интервале температур. При нагревании корпус КА 1 и находящийся с ним в контакте стержень 3 удлиняются, но так как алюминиевый корпус КА удлиняется значительно больше, чем стержень 3 из сплава инвар 36Н, то разница тепловой деформации корпуса КА 1 и стержня 3 растягивает устройство 5 (например, полиспаст) за такелажные узлы, а нить 9 «втягиваясь» и распределяясь на блоках полиспаста поворачивает барабан 8 совместно со створкой 6 на оси 7, открывая терморадиационную поверхность корпуса КА 1 и растягивая пружину 10. Открытая створками 6 терморадиационная поверхность корпуса КА 1 сбрасывает тепло излучением и температура корпуса КА 1 понижается.The temperature control device of the spacecraft in the initial position is shown in figure 1. The shutters of the
При понижении температуры корпус КА 1 и находящийся с ним в контакте стержень 3 уменьшаются в размерах за счет сброса тепла излучением. Так как алюминиевый корпус КА уменьшается в размерах больше, то тепловое напряжение на устройство 5 ослабевает, уменьшается усилие натяжения нити 9 и пружина 10, сжимаясь, вытягивает с барабана 8 нить 9. Створки 6 закрывают терморадиационную поверхность корпуса 1 КА. Сброс тепла прекращается. Цикл - нагрев корпуса КА и затем его охлаждение автоматически завершен.With decreasing temperature, the body of the
В качестве устройства для увеличения теплового линейного перемещения можно использовать двуплечий рычаг, но он будет иметь большие габариты, т.к. для преобразования малых тепловых деформаций в увеличенные линейные перемещения нужен большой коэффициент соотношения плеч рычага. Для уменьшения габаритов рычажного устройства в нем необходимо использовать систему двуплечих рычагов. На фиг.5 и 6 представлена схема рычажного устройства с системой двуплечих рычагов.As a device for increasing thermal linear displacement, you can use a two-arm lever, but it will have large dimensions, because To convert small thermal deformations into increased linear displacements, a large ratio of the lever arm ratio is needed. To reduce the size of the lever device, it is necessary to use a system of two-shouldered levers in it. Figures 5 and 6 show a diagram of a lever device with a two-arm leverage system.
Использование способа терморегулирования корпуса КА за счет его тепловой деформации позволяет:Using the method of thermal control of the spacecraft's body due to its thermal deformation allows:
- снизить массу комплектующих системы терморегулирования КА;- reduce the mass of components of the spacecraft thermal control system;
- исключить из системы терморегулирования КА электроприводы;- exclude electric drives from the spacecraft thermal control system;
- исключить из системы терморегулирования КА элементы электропитания;- to exclude power elements from the spacecraft thermal control system;
- обеспечить автоматическое терморегулирование КА;- provide automatic thermal control of the spacecraft;
- рационально использовать энергию излучения работающих приборов.- rationally use the radiation energy of working devices.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106434/11A RU2436716C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing spaceship thermal control system and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106434/11A RU2436716C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing spaceship thermal control system and device to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009106434A RU2009106434A (en) | 2010-08-27 |
RU2436716C2 true RU2436716C2 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=42798520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106434/11A RU2436716C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing spaceship thermal control system and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2436716C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793702C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-04-04 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Space vehicle thermal control device |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106434/11A patent/RU2436716C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793702C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-04-04 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Space vehicle thermal control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009106434A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11015578B2 (en) | Wind generator with energy storage system | |
EP3069021B1 (en) | Wind turbine | |
US20140150419A1 (en) | Low differential temperature rotary engines | |
EP3382165B1 (en) | Piezo-electric motor for bowed rotor mitigation | |
US10690123B2 (en) | Cooperative shape memory alloy torque tubes for continuous-action turning motor | |
JP2013510981A (en) | Low temperature difference rotary engine | |
RU2436716C2 (en) | Method of producing spaceship thermal control system and device to this end | |
US20170356422A1 (en) | Combined wind and solar power generating system | |
Masi et al. | A long duration cryostat suitable for balloon borne photometry | |
CA3189128A1 (en) | Control drum controller for nuclear reactor system | |
Xiao et al. | Energy harvesting across temporal temperature gradients using vaporization | |
CN114408226A (en) | Paraffin temperature sensing element and shutter adjusting mechanism based on thermal control of paraffin temperature sensing element | |
JPS61234314A (en) | Driving apparatus | |
US9316125B2 (en) | Thermal energy conversion system | |
Eigenmann et al. | Conceptual phase A design of a cryogenic shutter mechanism for the SAFARI flight instrument | |
WO2009065411A1 (en) | Device for generating electrical energy | |
RU85062U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC STABILIZATION OF TEMPERATURE IN THE HOUSING OF A RADIO ELECTRONIC INSTRUMENT | |
JPS6062575A (en) | Temperature regulating damper device | |
RU2545467C1 (en) | Method of actuating mechanical clocks, apparatus for automatic actuation of clock mechanism, clock mechanism having apparatus for automatic actuation of clock mechanism, mechanical clock having apparatus for automatic actuation of clock mechanism | |
Epps et al. | Methodology for In‐Flight Tracking of Helicopter Rotor Blades Using Shape Memory Alloy Actuators | |
RO137455A0 (en) | Opening system with passive control of the opening torque and accommodation of thermal expansions when opening the panels in the construction of microsatellites | |
JPH1055217A (en) | Thermal actuator | |
PL210333B1 (en) | Method for converting thermal energy from the environment and assembly designed to convert energy from the environment | |
Urbach et al. | A small long-life dewar for explorer-type space experiments | |
Birner et al. | Development of a relatchable cover mechanism for a cryogenic IR-sensor |