SU1066891A1 - Имитатор излучени планет и луны - Google Patents

Abstract

ИМИТАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАНЕТ И ЛУНЫ, содержащий диффузно излучающий диск и р д расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности использовани  излучени  модулей, модули расположены .цруг от друга на рассто нии, не менее чем в два раза превышающим их ширину, и снабжены отражател ми, имеющими форму части параболоида вратени | с вершиной , совпадающей с удаленньм от. оси имитатора краем модул , и ,с рассто нием от вершины до фокуса, равным ширине модул . 3

Description

о

А 00 Ф

л

фиг.

Изобретение относитс  к технике имитации .тепловых условий космического пространства и может быть использовано дл  наземной обработки космических аппаратов, подвергающихс  воздействию лучистых тепловых потоков от планет в процессе функционировани .,

Известен имитатор излучени  планет и Луны, содержащий диффузно излучающий диск, кольцевые ;излучатели , расположённые под ним, с образуииими, перпендикул рными плоскости диска, и решетчатые экраны, охлаждаемые до криогенных температур Кольцевой излучатель и экран ,образуют излучающий модуль С13.

Однако, данный имитатор характеризуетс  большими энергетическими потер ми, привод щими к большому расходу охлаждающего агента, в частности жидкого азота .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  имитатор излучени  поверхности небесного тела, содержащий диффузный Диск и р д, расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей Г2

Недостатком такого имитатора  вл етс  низка - эффективность использовани  излучени  кольцевых модулей поскольку впромежуток между соседними модул ми испускаетс  излучение , характеризуемое диффузными

индикатрисами . Даже при оптимальном БМборе соотношени  . ирины кольцевого излучател  Е и рассто ни  между излучающими модул ми Н лишь 25% энергии одностороннего излучени  кольЦезых излучателей поступает во внутренний объем имитатора, а остальные 75% энергии поглощаютс  экранами, на охлаждение которых расходуетс  большое количество криогенного хладоносител .

Цель изобретени  - повышение эффективности использовани  излучени  модулей.

1ель достигаетс  тем, что в имитаторе излучени  планет и Луны, содержащем диффузно излучающий диск и р д расположенных над ним диффузных односторонне излучаквдих плоских кольцевых модулей, последние расположены друг от друга на рассто нии, не менее чем в два раза превышающе ихши|рину, и снабжены отражател ми, имеющими Форму части параболоида вращени  с вершиной , совпадающей с удаленным от оси кмитатора краем модул , и с рассто нием от вершины до фокуса, равные ширине модул .

На фиг.1 представлена принципиальна  cx&ia имитатора; на фиг. 2 схема сечени  двух соседний кольцевых модулей имитатора плоскостью, проход щей через ось имитатора; на фиг,3 - схема использовани  криволинейных зеркал в имитаторах Планетного излучени ; на фиг,4 результаты расчета зависимости относительной величины лучистой энергии й , поглощаемой коническим экраном, от величины отношени  шага плоскими кольцевыми мо0 .дул ми Н к ширине кольцевого изт. лучател  ,.

Имитатор содержит риффузно излучающий диск 1 и расположенные над ним на цилиндрическом корпусе

с 2 излучающие модули 3, включающие в себ  плоские кольцевые диффузные излучатели 4, заэкранированные снизу плоскими или коническими экранами 5 с каналами б дл  циркул ции криогенного хладоносител . Излу0 чатели 4 охвачены отражател ми 7. Перед излучающими модул м,и размещены конические экраны 8, оснащенные каналами 9.дл  циркул ции криогенного хладоносител  t

5, Устройство работает следующим образом .

к диффузному диску 1 с помощью электронагревателей подвод т такую энергию/ при которой поверх0 ностна  плотность излучени  этого диска равн етс  плотности излучени  имитируемой планеты . Дл  этого к кольцевым излучател м 4 подводитс  энерги  рбеспечива5 юща  превыиение плотности излучени  поссравнению с плотностью излучени  планеты в п раз

(i4(-p))

Q где f отражательна  способность

рабочей- поверхности отражател  7;

Точность огранич ени  индикат.рис излучени , испускаемого со5 седними модул ми/ зависит от отно . шени  Н/И, .ot этого соотношени  зависит, следовательно/ и точность имитации пол  излучени  планеты , Дл  получени  приемлемой точности имитации должно соблюдатьс  уссовие

Н :j2e.

Испытуемый объект располагаетс  в зоне/ ограниченной снизу дном имитатора/ сверху - плоскостью/ проход щей через саМый верхний кольцевой модуль 3, а сбоку цилиндрической поверхностью/ соосной с ими- татором л отсто щей oTvetro излучакщих модулей 3 на рассто нии/ ко0 тороё выбирают равным 4-5 Н/ что следует из необходимости получени  в рабочей зоне имитатора достаточно однородного лучистого потока t Во все точки рабочей зоны ;

5 излучение приходит из телесного уга , равного 2Л с учетом дискретости расположени  излучателей , При этом поле интенсивности излучени  данном телесном угле будет до статочно. изотропньм.

Утверждение о равенстве отмеенных телесных углов подтверждаетс  анализом индикатрисы и лученин модул  .3 имитатора в плоскости его осевого сечени , приведенным

на фиг.З, Дл  этого диффузный иэлучАтель 4 и отражатель 7 прин ты за.бесконечно прот женную полоску и за цилиндрическую поверхность с направл ющей, имеющей форму параболы , соответственно. Отражатель

7 представлен как предельный случай многогранного зеркала с бесконечно большим числом граней, кажда  из которых имеет бесконечно

малую ширину, Лучистый поток, испускаемый такой оптической системой через плоскость ее среза, можно рассматривать как поток, исход щий от бесконечно -большого числа изображений диффузной полоски в элементарных зеркалах, причем этот поток от каждого изображени  испускаетс  только как бы через соответствующие зеркальные элементы , При р 1 интенсивность И37 лучени  изображени  в направлении зеркального элемента, соответствующего ему, равна интенсивности излучени  диффузной полоски, В какую-то фиксированную точку пространства излучение от изображени  может попасть только в элементарном телесном угле,  вл ющемс  общей частью двух телесных углов, ОДИН из которых проходит через контуры элементарного зеркала, а другой - через контуры и ображени , Поскольку наиболее удаленный край диффузной полоски лежит на пр лой, проведенной через фокус парабол, то излучение от любого изображени  распростран етс  в направлении, не пересекающем сверху вниз плоскости, параллельной плоскости диффузной полоски и проход щей через зеркальный элемент,кОторому принадлежит изображение . Следствием этого индикатриса рас-сматриваемого излучающего 3  вл етс  наполовину срезанной

Ламбертовской (диффузной )индикатрисой . Поэтому с помощью таких модулей достигаетс  практически точна  имитаци  интенсивности диффузной однородной модели планет с те юсным углом обзора, равным 2Л. Дп  предотвращени  попадани  в рабочую зону потоков из внутреннего объема имитатора перед каждьм излучателем 4 установлен конический экран 8.Геометрические параметры экранов выбирают так, чтобы не

измен лась степень ограничени  индикатрисы излучени  модул 3 и не происходило затенени  нижерасположенных модулей Зг

В св зи с этим плоскость его 5 верхнего основани  должна совпадать с плоскостью кольцевого излучател , а угол полураствора конического экрана должен удовлетвор ть

л

0 условию Н -нТГП при котором образующа  конусй проходит через среднюю линию цилиндрической поверхности , касающейс  среза полости, образованной излучателем и отражате5 лем . Длину L образующей экрана

целесообразно выбирать минимальной. Минимально допустима  величина L имеет место в случае, когда луч, исход 1 ий от самого верхнего отражател  и касающийс  верхнего кра 

экрана нижерасположенного соседнего модул , при этом касаетс  кра  своего экрана, Из треугольника ABC (фиг,2) следует, что

. --А - Ч щт2- I .-

Верхнее основание конического экрана должно быть удалено от плоского кольцевого излучател  на рассто 0 ние тогда все лучи, падающие на отражатель из внутреннего объема, должны после отражени  попасть на экраны или на диффузный излучатель На фиг.4 представлены результат 5 ты расчета зависимости относительной величины поглощенной экраном энергии от отношени  Н/и.Поглощенна  экраном энерги  относилась к энергии, испускаемой модулем в направлении 0 рабочей зоны .Если прин ть в качестве предельно допустимой погреш- ноети, обусловленной поглощением экрана, погрешность в 4%, то на величину Н/Р накладываетс  условие г , а при по расчетам ,малы спектральные погрешности,

Вариантов конструктивного исполнени  имитатора Может быть множество , Он может Рыть выполнен необ - зательно цилиндрическим . Допускает с  люба  геометрическа  форма. Необходимо только обеспечить такое расположение его кольцевых излучающих модулей, чтобы при имитации телесного угла обзора планеты,равного 5 2Л ср,плоскости кольцевых излучателей были параллельны плоскости поверхности имитируемой планеты

или Луны. При этом плоскости выход- ;

ных-сечёний модулей должны расп.ола-. 0 гатьс  таким образом, чтобы они

касались некоторой непрерывной

гл&дкой поверхности, охватывающей /рабочий объем имитатОра. С псмоШ такого имитатора можно имитировать 5 .телесные углы обзора планеты как

Меньше, так и больше 29 ср Дл  этого вместо кольцевых модулей используетс  совокупность линейчатых модулей , расположенных таким образсм, ,что они образуют на виде сверху условные многоугольники , При необходимости имитации телесного угла обзора планеты, превыпающего 5 6

211 ср. модули наклон ютс  вниз на соотЬетствукадий угол, а при имитации угла.меньше 2Л ср. - вверх.

При высокой точности имитации изобретение позвол ет в несколько раз (в 2,5-3,8 раза) уменьшить потребление дорогосто щего криогенного хладоносител .

фие.З фие.2 tf ffttftaTrrDuca.

О

Ч сриеМ

Claims (1)

1. ИМИТАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАНЕТ И ЛУНЫ, содержащий диффузно излучающий диск и ряд расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования излучения модулей, модули расположены друг от друга на расстоянии, не менее чем в дня раза превышающим их ширину, и снабжены отражателями, имеющими форму части параболоида вращения с вершиной, совпадающей с удаленный от· оси имитатора краем модуля, и,с расстоянием от вершины до фокуса, равным ширине модуля.

   1 1066891