RU2771059C1 - Space vehicle electrication regulator - Google Patents
Space vehicle electrication regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771059C1 RU2771059C1 RU2021132675A RU2021132675A RU2771059C1 RU 2771059 C1 RU2771059 C1 RU 2771059C1 RU 2021132675 A RU2021132675 A RU 2021132675A RU 2021132675 A RU2021132675 A RU 2021132675A RU 2771059 C1 RU2771059 C1 RU 2771059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- plasma
- gas lines
- fragments
- electrons
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Critical Care (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к области космической техники, и может быть использовано для эмиссии электронов (статических зарядов) с элементов внешних поверхностей конструкции космического аппарата (КА). The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the field of space technology, and can be used for the emission of electrons (static charges) from elements of the outer surfaces of the spacecraft (SC) structure.
Технической проблемой при эксплуатации КА является электрическая поверхностная и объемная зарядка конструкционных материалов его поверхностей. В результате взаимодействия КА с окружающей космической плазмой его конструкция приобретает отрицательный заряд, обусловленный поступлением на поверхность КА электронов космической плазмы. Параметры плазмы для наихудшего случая зарядки на геостационарной орбите имеют значения (Λ):A technical problem in the operation of a spacecraft is the electrical surface and volumetric charging of the structural materials of its surfaces. As a result of the interaction of the spacecraft with the surrounding space plasma, its structure acquires a negative charge due to the influx of space plasma electrons onto the surface of the spacecraft. The plasma parameters for the worst case charging in geostationary orbit are (Λ):
- концентрация электронов 1,12 см-3;- electron concentration 1.12 cm -3 ;
- средняя энергия электронов 1,20⋅104 эВ;- average electron energy 1.20⋅10 4 eV;
- концентрация ионов (в основном Н+) 0,236 см-3;- concentration of ions (mainly H + ) 0.236 cm -3 ;
- средняя энергия ионов 2,95⋅10 4 эВ.- average ion energy 2.95⋅10 4 eV.
Заряд поверхностей КА будет увеличиваться в условиях возникновения в магнитосфере геомагнитных бурь, когда концентрация электронов с энергией порядка 20 кэВ, вносящих основной вклад в заряд поверхностей КА, увеличивается в несколько раз.The charge of the spacecraft surfaces will increase under conditions of geomagnetic storms in the magnetosphere, when the concentration of electrons with an energy of about 20 keV, which make the main contribution to the charge of the spacecraft surfaces, increases several times.
Вследствие сложной геометрии поверхностей КА, различия в освещенности и в электрофизических параметрах различных фрагментов поверхностей, возникает принципиальное неравномерное распределение заряда (дифференциальная зарядка) на поверхностях КА, взаимодействующих с окружающей средой (электроны) и также неравномерная объемная зарядка конструкционных материалов (ионы, в подавляющей концентрации Н+ солнечного ветра). Определенное влияние будет оказывать и плазма, создаваемая при работе двигательных установок. Due to the complex geometry of the spacecraft surfaces, differences in illumination and in the electrical parameters of various surface fragments, a fundamentally uneven charge distribution (differential charging) arises on the spacecraft surfaces interacting with the environment (electrons) and also uneven volumetric charging of structural materials (ions, in overwhelming concentration H + solar wind). A certain influence will also be exerted by the plasma created during the operation of propulsion systems.
Следствием возникновения дифференциальной зарядки КА является возникновение электростатического разряда (ЭСР). Его характеристики:The consequence of the occurrence of differential charging of the spacecraft is the occurrence of an electrostatic discharge (ESD). Its characteristics:
- ток в разрядном импульсе 100 А;- current in the discharge pulse 100 A;
- длительность разрядного импульса 10-7 – 10-6 c;- discharge pulse duration 10 -7 - 10 -6 s;
- энергия в разрядном импульсе 0,2 Дж;- energy in the discharge pulse 0.2 J;
- напряжение разрядного импульса 20 кВ;- discharge pulse voltage 20 kV;
- частота разрядов 10 Гц.-
Количество непроводящих элементов подсистем следует сводить к минимуму. Обязательно экранирование кабельных сборок и блоков.The number of non-conductive elements of subsystems should be kept to a minimum. Shielding of cable assemblies and blocks is mandatory.
Считается, что большие общие статические заряды на поверхности и под поверхностью КА в условиях космоса – неизбежная проблема. Ее можно опосредовано минимизировать, грамотно занимаясь профилактикой ЭСР (экранирование, металлизация, выбор поверхностных материалов, установка фильтров помехозащищенности, «заземление», то есть организация гальванических связей на корпус КА). Абсолютная сумма носителей электрических зарядов при этом не будет превышать определенного для характеристики окружающей среды (Λ) уровня. Со временем та же космическая плазма способствует компенсации поверхностных зарядов (взаимодействие ионов плазмы и статических электронов), а накопление объемного положительного заряда способствует отторжению вновь внедряющихся в тело КА положительных ионов космической плазмы. Однако практика профилактики электрических пробоев не всегда срабатывает на длительных сроках существования КА. Принудительно минимизировать сумму носителей отрицательных электрических зарядов – значит напрямую уменьшать дифференциальную зарядку. Управлять процессом нейтрализации (деэлектризации) корпуса КА выгоднее и безопаснее, чем просто наблюдать за ним, без возможности вмешательства в этот процесс. It is believed that large total static charges on the surface and under the surface of the spacecraft in space conditions is an inevitable problem. It can be indirectly minimized by competently engaging in ESD prevention (shielding, metallization, selection of surface materials, installation of noise immunity filters, "grounding", that is, the organization of galvanic connections to the spacecraft body). The absolute sum of electric charge carriers in this case will not exceed the level determined for the environmental characteristic (Λ). Over time, the same space plasma contributes to the compensation of surface charges (the interaction of plasma ions and static electrons), and the accumulation of a positive volume charge contributes to the rejection of positive space plasma ions that again penetrate into the body of the spacecraft. However, the practice of preventing electrical breakdowns does not always work for long periods of SC existence. To forcefully minimize the sum of negative electric charge carriers means to directly reduce differential charging. It is more profitable and safer to control the process of neutralization (de-electrification) of the spacecraft body than simply to observe it, without the possibility of interfering in this process.
При производстве КА существуют требования по профилактике ЭСР и сохранению работоспособности бортовой аппаратуры служебных систем и полезной нагрузки, позволяющие минимизировать воздействие ЭСР: During the production of spacecraft, there are requirements for the prevention of ESD and maintaining the operability of onboard equipment of service systems and payloads, which make it possible to minimize the impact of ESD:
- все материалы, применяемые на поверхностях, контактирующих с внешней средой, должны быть отработаны на электризуемость и удовлетворять требованиям по стойкости к воздействию факторов электризации и по влиянию на ухудшение помеховой обстановки (в электронных цепях);- all materials used on surfaces in contact with the external environment must be tested for electrification and meet the requirements for resistance to the effects of electrification factors and for the effect on the deterioration of the interference environment (in electronic circuits);
- экранирование (сетки Фарадея) кабельных сборок и блоков должно быть произведено в соответствии с требованиями руководящих технических материалов;- shielding (Faraday grids) of cable assemblies and blocks must be made in accordance with the requirements of the guiding technical materials;
- корпуса блоков и сборок, расположенных снаружи КА, должны быть выполнены из проводящих материалов;- housings of blocks and assemblies located outside the spacecraft must be made of conductive materials;
- кабельные сборки должны быть металлизированы;- cable assemblies must be metallized;
- проводящие элементы конструкции должны быть металлизированы, количество непроводящих элементов на внешних поверхностях должно быть сведено к минимуму;- conductive structural elements should be metallized, the number of non-conductive elements on external surfaces should be minimized;
- кабельная сеть, расположенная снаружи КА, должна быть выполнена экранированной; на блочные и кабельные части соединителей кабельной системы должны быть установлены экранирующие корпуса, образующие непрерывный экран с корпусами внешних блоков и корпусом КА с одной стороны и с экранами кабельных стволов с другой стороны;- the cable network located outside the spacecraft must be shielded; on the block and cable parts of the connectors of the cable system, shielding cases must be installed, forming a continuous screen with the cases of external units and the spacecraft case on one side and with the screens of cable trunks on the other side;
- цепи управления не должны иметь гальванической связи с корпусом;- control circuits should not have galvanic connection with the body;
- датчиковая аппаратура, включая кабели, должна быть экранирована;- sensor equipment, including cables, must be shielded;
- с целью защиты электронных сетей и КА в целом от статической разности потенциалов, наводимой между шинами питания и корпусом, необходима установка фильтра. - in order to protect electronic networks and the spacecraft as a whole from the static potential difference induced between the power buses and the case, it is necessary to install a filter.
Все эти требования - стандартный комплекс мероприятий по обеспечению электростатической защиты (СКМОЭЗ) на КА. Эти требования сводятся к двум, имеющим свойства обобщающих и обязательных признаков: экранирование, то есть недопущение статических зарядов за экраны, и заземление, или, при невозможности такового - создание надежной системы гальванических связей элементов конструкции внутри всего КА с проводящим корпусом КА. All these requirements are a standard set of measures to ensure electrostatic protection (ESPS) on a spacecraft. These requirements are reduced to two, which have the properties of generalizing and mandatory features: shielding, that is, the prevention of static charges behind the shields, and grounding, or, if this is not possible, the creation of a reliable system of galvanic connections of structural elements within the entire spacecraft with a conductive spacecraft case.
К активным способам диэлектризации КА относятся, например, следующие изобретения.For example, the following inventions belong to active methods of dielectricization of spacecraft.
Известен способ защиты КА от статического электричества и устройство для его осуществления (RU 2612474 C1, МПК B64G1/52, B64G1/50), в части способа включающий в себя металлизацию всех агрегатов, аппаратуры и корпуса КА, а также сбор, измерение, перевод в тепловую энергию накопленного поверхностного заряда и рассеивание ее в космическом пространстве, характеризующееся тем, что аппаратуру служебных систем металлизируют на шину, а комплекс целевой и/или научной аппаратуры – на другую шину, выводимые на корпуса двух частей КА, изолированных друг от друга токонепроводящей фермой, причем обе шины присоединяют к обкладкам электрического конденсатора большой емкости, разряжаемого автоматически по достижении определенной разности потенциалов по команде от системы управления на омическое сопротивление с выделением на поверхности последнего тепла, которое отводят через радиатор-охладитель в окружающее пространство. There is a known method of protecting spacecraft from static electricity and a device for its implementation (RU 2612474 C1, IPC B64G1 / 52, B64G1 / 50), in part of the method including the metallization of all units, equipment and spacecraft housing, as well as collecting, measuring, converting to thermal energy of the accumulated surface charge and its dissipation in outer space, characterized by the fact that the equipment of service systems is metallized on the bus, and the complex of target and / or scientific equipment - on another bus, output to the bodies of two parts of the spacecraft, isolated from each other by a non-conductive farm, moreover, both tires are connected to the plates of a large-capacity electric capacitor, which is automatically discharged upon reaching a certain potential difference on command from the control system to ohmic resistance with the release of the last heat on the surface, which is removed through the radiator-cooler to the surrounding space.
Аналог имеет недостатки:Analog has disadvantages:
1. Незачем разбивать всю аппаратуру на две неравноценные группы: модули служебных систем, с одной стороны, и целевую и научную аппаратуру – с другой стороны. Вряд ли это реально возможно, поскольку аппаратура на борту КА размещается компактно, что является одной из причин сокращения массы КА. Решение надо находить в оптимизации расстановки бортовой аппаратуры на две изолированные друг от друга шины совершенно произвольного исполнения без резких изгибов;1. There is no need to divide all equipment into two unequal groups: service system modules, on the one hand, and target and scientific equipment, on the other hand. This is hardly realistically possible, since the equipment on board the spacecraft is placed compactly, which is one of the reasons for the reduction in the mass of the spacecraft. The solution must be found in optimizing the placement of on-board equipment on two tires isolated from each other of a completely arbitrary design without sharp bends;
2. В окружающее пространство отводят электромагнитную энергию – тепло, тем самым максимально возможно выравнивая электрические потенциалы по всей поверхности и внутренней структуре КА. Это со временем приводит однозначно к более частому появлению ЭСР, так как постепенно повышается плотность статических зарядов и плотность конвекционных токов внутри КА, причиной которых является солнечное освещение и солнечный ветер. А надо бы отводить статические электроны. Выверенная работа по отводу статических электронов гарантирует полное отсутствие ЭСР на КА в течение всего срока его активного существования. 2. Electromagnetic energy (heat) is removed into the surrounding space, thereby equalizing the electrical potentials as much as possible over the entire surface and internal structure of the spacecraft. Over time, this unequivocally leads to a more frequent occurrence of ESD, as the density of static charges and the density of convection currents inside the spacecraft gradually increase, the cause of which is solar illumination and solar wind. And it would be necessary to divert static electrons. The verified work on the removal of static electrons guarantees the complete absence of ESD on the spacecraft during the entire period of its active existence.
Но, принимая эти недостатки, способ и соответствующее ему устройство промышленно применимы, и их следовало бы использовать при проектировании новых КА, поскольку это шаг вперед по сравнению с только СКМОЭЗ.But, accepting these shortcomings, the method and the device corresponding to it are industrially applicable, and they should be used in the design of new spacecraft, since this is a step forward compared to only SKMOES.
Известен способ регулирования электризации КА и устройство для его осуществления (RU 2020776 C1, МПК Н05F3/04), в части устройства (с приемлемым разъяснением способа) содержащий датчики контроля уровня электризации фрагментов поверхности аппарата и нейтрализаторы в виде ионно-плазменных двигателей (ИПД) с системами электропитания, управления и подачи рабочего вещества в камеры двигателей, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности регулирования при снижении уровня динамических и электромагнитных помех, на нейтрализуемых фрагментах установлены по крайней мере два сопряженных датчика уровня электризации и одна пара ИПД с симметрично соосно ориентированными встречно или противоположно выходными соплами, при этом каналы подачи рабочего вещества в камеры двигателей и цепи электропитания и управления двигателями выполнены сопряженными, при этом последние соединены с общим блоком управления, выходы которого соединены с сопряженными датчиками контроля уровней нейтрализации фрагментов. There is a known method for regulating the electrization of spacecraft and a device for its implementation (RU 2020776 C1, IPC H05F3/04), in terms of the device (with an acceptable explanation of the method) containing sensors for monitoring the level of electrization of fragments of the surface of the apparatus and neutralizers in the form of ion-plasma engines (IPD) with systems of power supply, control and supply of the working substance to the engine chambers, characterized in that, in order to increase the efficiency of regulation while reducing the level of dynamic and electromagnetic interference, at least two conjugated sensors of the electrization level and one pair of PPDs with symmetrically coaxially oriented opposite or opposite to the outlet nozzles, while the channels for supplying the working substance to the engine chambers and the power supply and engine control circuits are made conjugated, while the latter are connected to a common control unit, the outputs of which are connected to conjugated sensors for controlling fragment neutralization levels in.
По сигналам датчиков генерируют два встречно или противоположно направленных потока с взаимной компенсацией их реактивного силового воздействия на КА, что создает у нейтрализуемой поверхности искусственную внешнюю собственную атмосферу, которая парирует воздействие электронных потоков и препятствует возрастанию потенциалов на отдельных участках, благодаря их разрядке через прилегающую к поверхности более плотную плазму. Данное устройство взято за прототип.Based on the signals from the sensors, two counter- or opposite-directed flows are generated with mutual compensation of their reactive force impact on the spacecraft, which creates an artificial external own atmosphere near the surface to be neutralized, which fends off the effect of electronic flows and prevents the potentials from increasing in individual areas, due to their discharge through the surface adjacent to the surface. denser plasma. This device is taken as a prototype.
Важным здесь является то, что такой двигатель развивает тягу за счет инжекции ионов рабочего тела (РТ), независимо от типа двигателя. Это может быть и стационарный плазменный двигатель (далее – двигатель плазменным (ПД). It is important here that such an engine develops thrust due to the injection of ions of the working fluid (RT), regardless of the type of engine. It can also be a stationary plasma engine (hereinafter referred to as a plasma engine (PD).
Данный аналог имеет следующие недостатки:This analogue has the following disadvantages:
1. Если использовать ПД, применяемые для коррекции движения центра масс КА, то струи, направленные вдоль нейтрализуемой поверхности, создадут не собственную для КА атмосферу, а просто сожгут все, что попадется на их пути. Температура плазмы на выходе из двигателя порядка 1000 К;1. If we use the PD used to correct the motion of the center of mass of the spacecraft, then the jets directed along the neutralized surface will not create their own atmosphere for the spacecraft, but will simply burn everything that gets in their way. The plasma temperature at the engine outlet is about 1000 K;
2. Если использовать специальные ПД с пониженным секундным расходом рабочего вещества, то надо уменьшать сечение входного жиклера, что приводит к ужесточению требований к чистоте рабочего вещества в топливных баках. Что экономически неприемлемо;2. If you use special PDs with a reduced second consumption of the working substance, then it is necessary to reduce the cross section of the inlet jet, which leads to stricter requirements for the purity of the working substance in fuel tanks. What is economically unacceptable;
3. Возможно, что придется выстраивать систему питания двигателей-регуляторов электризации, параллельную аналогичной системе питания двигателей системы коррекции движения центра масс КА: те же баки, те же топливные магистрали, та же масса. Вопросы массы в числе главных при проектировании КА. 3. It is possible that it will be necessary to build a power supply system for electrification motors-regulators, parallel to a similar power supply system for the engines of the spacecraft center of mass movement correction system: the same tanks, the same fuel lines, the same mass. Mass issues are among the main ones in spacecraft design.
Для заявленного изобретения выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: регулятор электризации КА, содержащий датчики контроля уровня электризации фрагментов поверхности КА и плазменные двигатели с системами электропитания, управления и подачи рабочего тела в камеры двигателей.For the claimed invention, the following essential features in common with the prototype have been identified: a spacecraft electrification controller containing sensors for controlling the level of electrization of spacecraft surface fragments and plasma engines with systems for power supply, control and supply of the working fluid to the engine chambers.
Технической проблемой изобретения является создание устройства, регулирующего уровень электризации КА. Указанная техническая проблема решается за счет того, что регулятор электризации (РЭ) космического аппарата, содержащий датчики контроля уровня электризации фрагментов поверхности КА и плазменные двигатели с системами электропитания, управления и подачи рабочего тела в камеры двигателей, отличается от прототипа тем, что содержит ускорительные каналы (УК) плазменных двигателей, которые в зоне создания низкотемпературной плазмы соединены боковыми входными газовыми магистралями, имеющими в начале в УК полуцилиндрические заборные скорлупы, и боковыми выходными газовыми магистралями с расположенными на них электроклапанами с ограниченными со всех сторон и сообщающимися с внешней средой посредством только газовых магистралей нейтрализаторами, в состав которых входят металлизированные фрагменты поверхности КА и жестко размещенные на них и имеющие с ними гальваническую связь термоэлементы.The technical problem of the invention is the creation of a device that regulates the level of electrization of the spacecraft. This technical problem is solved due to the fact that the electrification controller (RE) of the spacecraft, containing sensors for monitoring the level of electrization of fragments of the surface of the spacecraft and plasma engines with power supply systems, control and supply of the working fluid to the engine chambers, differs from the prototype in that it contains acceleration channels (UK) plasma engines, which in the zone of low-temperature plasma creation are connected by side inlet gas lines, which have semi-cylindrical intake shells at the beginning in the UK, and side outlet gas lines with electrovalves located on them, limited from all sides and communicating with the external environment through only gas lines with neutralizers, which include metallized fragments of the surface of the spacecraft and thermoelements rigidly placed on them and having a galvanic connection with them.
Идея предлагаемого изобретения состоит в создании на борту КА, в отличие от покрытия облаком собственной атмосферы большей части КА, как в прототипе, закрытого, прилегающего к поверхности КА потока так называемой низкотемпературной плазмы из УК ПД, поступающей затем для дальнейшей регенерации и ускорения обратно в УК, то есть без потерь РТ на деэлектризацию КА. Идея нова, и реализация ее принципиально возможна. The idea of the proposed invention is to create on board the spacecraft, in contrast to covering most of the spacecraft with a cloud of its own atmosphere, as in the prototype, a closed flow of the so-called low-temperature plasma from the UK PD adjacent to the surface of the spacecraft, which then flows back to the UK for further regeneration and acceleration , that is, without RT losses for spacecraft de-electrification. The idea is new, and its implementation is fundamentally possible.
Изобретение направлено на технический результат – эмиссию электронов дифференциальной зарядки с поверхностей КА, контактных с плазмой ПД. The invention is directed to the technical result - the emission of differential charging electrons from the surfaces of the spacecraft in contact with the PD plasma.
Технический результат достигается за счет того, что термоэлектронная эмиссия и подхватывающий электроны поток плазмы ПД создают условия конечной депортации электронов дифференциальной зарядки в космическое пространство. Конечным результатом является снижение уровней электризации корпусных частей КА. The technical result is achieved due to the fact that thermionic emission and the PD plasma flow picking up electrons create conditions for the final deportation of differential charge electrons into outer space. The end result is a reduction in the levels of electrization of the hull parts of the spacecraft.
На фиг. 1 представлена функционально-кинематическая схема устройства РЭ в сечении: один ПД – один нейтрализатор. На фиг. 2 представлена примерная принципиальная схема сетей газовых магистралей, нейтрализаторов (приведен их минимум) и ПД в структуре РЭ для устранения дифференциальной зарядки.In FIG. Figure 1 shows a functional-kinematic diagram of the RE device in cross section: one PD - one neutralizer. In FIG. 2 shows an exemplary schematic diagram of networks of gas mains, neutralizers (their minimum is given) and PD in the RE structure to eliminate differential charging.
Отметим еще раз, что СКМОЭЗ предписывается (совершенно справедливо) проводящие элементы конструкции металлизировать, и количество непроводящих элементов на внешних поверхностях сводить к минимуму. We note once again that SKMOES is prescribed (quite rightly) to metallize the conductive elements of the structure, and to minimize the number of non-conductive elements on the outer surfaces.
РЭ содержит:RE contains:
- ПД 9 (согласно штатному расписанию на систему коррекции КА) с системами электропитания, управления и подачи РТ в камеры двигателей (УК 10); - PD 9 (according to the staffing table for the spacecraft correction system) with systems for power supply, control and supply of RT to the engine chambers (UK 10);
- датчики контроля уровня электризации 16 фрагментов поверхности КА 14;- sensors for monitoring the level of electrization of 16 fragments of the surface of the
- УК 10, каждый из которых имеет боковые выходное и входное отверстия газовых магистралей 5, соединяющих этот УК 10 с сетью нейтрализаторов 4, расположенных по поверхности 1 КА; -
- сеть газовых магистралей 5 с электроклапанами 6, доставляющих плазму РТ при наличии тяги и полуцилиндрических заборных скорлуп 11 в нейтрализаторы 4 для нейтрализации поверхностных электронов 2 и отводящих в УК 10 конечный продукт нейтрализации; - a network of
- электроклапаны 6, регламентирующие доступ плазмы РТ в нейтрализаторы 4: могут быть открыты при работе ПД 9 во время коррекции параметров орбитального движения КА и закрыты при отключенном ПД 9; -
- полуцилиндрические заборные скорлупы 11, способствующие принудительному отбору РТ из УК 10 в нейтрализаторы 4; - semi-
- нейтрализаторы 4, представляющие ограниченные со всех сторон пространства, сообщающиеся с внешней средой газовыми магистралями 5, в состав нейтрализаторов 4 входят металлизированные фрагменты поверхности 14 КА с жестко размещенными на них и имеющих с ними гальванические связи термоэлементами 13. -
Основными частями РЭ являются ПД 9 и нейтрализаторы 4. УК 10 ПД, имеющие входы/выходы РТ посредством газовых магистралей 5 в нейтрализаторы 4, использующие в работе термоэлектронную эмиссию - существенные признаки, отвечающие критерию «новизна». Ни один аналог-устройство не обладает такой совокупностью составных частей.The main parts of the RE are
Газовые магистрали 5 являются термостойкими.The
Движение (тяга) плазмообразного РТ в нейтрализаторе 4 создается за счет того, что:The movement (thrust) of the plasma-like RT in the
1. При включенном ПД 9 создается рабочая тяга, и, следовательно, заборное устройство (скорлупа) 11 будет эффективно отводить часть образовавшейся низкотемпературной плазмы в соответствующую газовую магистраль 5. Далее плазма, проходя через распределительный узел 7, попадает в сеть газовых магистралей 5 и, наконец, - во все нейтрализаторы 4 РЭ.1. When
2. Выходное боковое отверстие газовой магистрали 5 в УК 10 ПД 9 расположено ближе к аноду (входу РТ из блока подачи РТ (БПРТ) 12), чем входное боковое отверстие другой газовой магистрали 5 в УК 10 ПД 9. Давление РТ в стационарном ПД (СПД) 9 падает стремительно от порядка 2 – 3 кгс/см2 на входе в двигатель практически до нуля на выходе из СПД: тяга СПД100 (диаметр выходного отверстия 100 мм) составляет 8,3⋅10-2 Н; это 8,5⋅10-3 кгс; делим на площадь выходного отверстия СПД100, получаем выходное давление РТ 1,1⋅10-4 кгс/см2, то есть практически ноль. При длине УК порядка 0,1 м. Даже рядом расположенные отверстия газовых магистралей 5 дают значимую циркуляцию плазмообразного РТ на интервале порядка 1,5 – 2 ч времени коррекции параметров движения центра масс КА. Качество факела 8 от наличия газовых магистралей у стенки УК 10 при выходе на рабочий режим РЭ не пострадает. А выход на рабочий режим с открытием электроклапана 6 происходит практически мгновенно.2. The side outlet of the
Электроклапаны 6 на магистралях 5 наряду с датчиком 16 контроля уровня электризации необходимы для гибкого сопряжения работ системы коррекции и комплекса электрозащиты.
Чтобы эффективность активной деэлектризации была максимальной, в составе РЭ находятся термоэлементы 13, способствующие принудительной эмиссии электронов 2 в плазму РТ. Плазма в нейтрализаторах становится более нейтральной, так как ионы 3 РТ, соединяясь с электронами 2, превращаются в нейтральные частицы РТ. In order to maximize the efficiency of active de-electrification, the RE contains
Поверхностями 14 КА следует выбирать любые поверхности 1 конструкции КА, по возможности, свободные от элементов служебных систем и целевой и научной аппаратуры, или иные поверхности, состояние элементов которых не критично при повышенных нагревах. The
В пределах контактных поверхностей 14 следует размещать на них (над ними) в полный и плотный контакт термоэлементы 13. То есть необходимо организовать гальваническую связь, чтобы электроны 2, покидая термоэлементы 13, создавали электрический ток в проводящих поверхностях КА, прилегающих к данному нейтрализатору 4, в направлении его поверхности 14. Количество термоэлементов 13 рассчитывается, исходя из энергобаланса на борту КА и практической эффективности их работы.Within the contact surfaces 14, thermoelements 13 should be placed on them (above them) in full and tight contact. That is, it is necessary to organize a galvanic connection so that the
Каждый нейтрализатор 4 имеет связь со всеми двигателями ПД 9, и газовых магистралей 5 не две, а целая сеть с распределительными входным и выходным узлами 7, и нейтрализаторов 4 в РЭ на борту КА от 4 штук по числу имеющихся ПД 9, задействуемых в регулярном процессе поддержания орбитальной позиции КА. Требуется иметь посадочные места на корпусе 1 КА, наиболее эффективно собирающие, как показано на фиг. 1 стрелками 15 отрицательные заряды дифференциальной зарядки КА. Однако площади охвата каждым нейтрализатором 4 могут быть достаточно большими, чтобы удовлетворительно справляться с задачей минимизации электростатического заряда на борту КА. Процесс деэлектризации контактных поверхностей приводит к деэлектризации всего КА.Each
Блок подачи РТ 12 предназначен для обеспечения подачи РТ (ксенона) с заданным давлением в ПД 9.The
БПРТ 12 выполнен в виде моноблока, в состав которого входят следующие основные элементы: датчик высокого давления, фильтры, каркас под экранно-вакуумную теплоизоляцию (ЭВТИ), трубопроводы и элементы соединения, электрические соединители и кабели и две линии (основная и резервная) понижения давления РТ и его подачи в двигатели. Каждая линия состоит из редуктора давления, ресивера, датчика низкого давления, сигнализатора давления и двух электроклапанов (высокого и низкого давления). БПРТ содержит также подогреватель РТ, необходимый для исключения попадания жидкой фазы РТ в редуктор. Для обеспечения теплового режима блок снаружи закрыт кожухом ЭВТИ.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132675A RU2771059C1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Space vehicle electrication regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132675A RU2771059C1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Space vehicle electrication regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771059C1 true RU2771059C1 (en) | 2022-04-25 |
Family
ID=81306203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021132675A RU2771059C1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Space vehicle electrication regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771059C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5103193A (en) * | 1989-08-25 | 1992-04-07 | The Boeing Company | Apparatus and methods for simulating a lightning strike in an aircraft avionics environment |
RU2020776C1 (en) * | 1990-09-06 | 1994-09-30 | Центральный научно-исследовательский институт машиностроения | Method of spacecraft electrization control and device for its accomplishment |
US8944385B2 (en) * | 2007-09-14 | 2015-02-03 | Thales Electronic Systems Gmbh | Device for reducing the impact on a surface section by positively charged ions, and ion accelelerator arrangement |
-
2021
- 2021-11-10 RU RU2021132675A patent/RU2771059C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5103193A (en) * | 1989-08-25 | 1992-04-07 | The Boeing Company | Apparatus and methods for simulating a lightning strike in an aircraft avionics environment |
RU2020776C1 (en) * | 1990-09-06 | 1994-09-30 | Центральный научно-исследовательский институт машиностроения | Method of spacecraft electrization control and device for its accomplishment |
US8944385B2 (en) * | 2007-09-14 | 2015-02-03 | Thales Electronic Systems Gmbh | Device for reducing the impact on a surface section by positively charged ions, and ion accelelerator arrangement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1184781A (en) | Method and device for separating particles difficult in sedimentation from gaseous fluid by charging electric charge | |
RU2771059C1 (en) | Space vehicle electrication regulator | |
Rosen | Spacecraft charging: Environment-induced anomalies | |
CN105514979B (en) | The satellite distribution system of high electrical-magnetic compatibility energy | |
US6369520B1 (en) | Starter circuit for an ion engine | |
Rawlin et al. | An ion propulsion system for NASA's deep space missions | |
CN105158617A (en) | Charge-discharge simulator based on electron induction | |
WO1991001036A1 (en) | Energy source system | |
RU2657795C2 (en) | Method for manufacturing spacecraft | |
CN106159758B (en) | Ring main unit, which does not have a power failure, accesses the servicing unit of cable | |
Hastings et al. | Space station freedom structure floating potential and the probability of arcing | |
JPH0752900A (en) | Method and device for extracting electron from space ship | |
US4232244A (en) | Compact, maintainable 80-KeV neutral beam module | |
Stevens | Space environmental interactions with biased spacecraft surfaces | |
RU2024785C1 (en) | Electric-jet propulsion plant | |
CN205811384U (en) | Ring main unit does not have a power failure and accesses the auxiliary device of cable | |
Kozhevnikov et al. | Diagnostics of primary arcing in electronics of satellite telecommunication systems | |
Ferguson | The role of space plasma simulation chambers in spacecraft design and testing | |
Baghirzade et al. | Magnetized High-Frequency Excited Plasmas for Rarefied Air Ionization in Air-Breathing Electric Propulsion | |
IT9009534A1 (en) | ELECTRONIC BARREL DEVICE FOR THE CONTROL OF THE POTENTIAL OF A BODY IN THE SPACE. | |
RU2020776C1 (en) | Method of spacecraft electrization control and device for its accomplishment | |
CN110103732B (en) | Electrical energy distribution device for fuel cells and method for manufacturing and integrating same | |
Cho et al. | Interaction Between High Voltage Solar Array and Ion Thruster Plasma | |
Morozov | Electric propulsion thrusters and plasmadynamics | |
Zhu et al. | The role of air pressure in the variation of compound electric field due to negative corona discharge in a rod to plane electrode |