Имитатор излучения планет и луны

 

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 .цруг от друга на расстоянии, не менее чем в два раза превышающим их ширину, и снабжены отражателями, имеющими форму части параболоида вратени | с вершиной , совпадающей с удаленньм от. оси имитатора краем модуля, и ,с расстоянием от вершины до фокуса, равным ширине модуля. 3

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ)УБЛИН

„.SU 1066891 A

3(50 В 64 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2891262/40-23 (22) 10 03 ..80 (46) 15 .01. 84 . Бюл. Р 2 (72) А.В .Колесников и Л.В.Козлов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт. им.Серго Орджоникидзе (53) 629.. 78. 018. 3 (088 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 790556, кл В 64 G 7/00, 1979, 2. Артамонов В,В.и др. Автоматические планетные станции. М., flayка, 1973, с . 140-1 46 (прототип). (54)(57) H!1HTATOP ИЗЛУЧЕНИЯ IIJIAHET И ЛУНЫ, содержащий диффуэно 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 два раза превыиающим их ширину, и снабжены отражателями, имеющими форму части параболоида вращения с вершиной, совпадающей с удаленным от оси имитатора краем модуля, и, с расстоянием от вершины до фокуса, .равныч ширине модуля, е

1 06689.1

Изобретение относится к технике имитацйи,тепловых условий космического пространства и может быть использовано для наземной обработки космических аппаратов, подвергающихся воздействию лучистых тепловых потоков от планет s процессе функционирования., Известен имитатор излучения планет и Луны, содержащий диффуэно излучающий диск, кольцевые излучатели, расположенные под ним, с образукщими, перпендикулярными плоскости диска, и решетчатые экраны, охлаждаемые до криогенных температур Иольцевой излучатель и экран ,образуют излучакщий модуль (1j.

Однако, данный имитатоР характеризуется большими энергетическими потерями, приводящими к большому расходу охлаждающего агента, в частности жидкого азота .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является имитатор излучения поверхности небесного тела, содержащий диффузный диск и ряд, расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей (2 ).

Недостатком такого имитатора яв» ляется низкая эффективность использования излучения кольцевых модулей, поскольку в:промежуток между соседними модулями испускается излучение, характеризуемое диффузными индикатрисами ° Даже при оптимальном выборе coo;"ioøåíèÿ ..ирины кольцевого излучателя k и расстояния между излучающими модулями Н лишь

253 з. ергии одностороннего излучения кольцевых излучателей поступает во внутренний объем имитатора, а остальные 75% энергии поглощаются экранами, на охлаждение которых расходуется большое количество криогенного хладоносителя.

Цель изобретения - повышение .эффективности использования излучения модулей.

Гель достигается тем, что в имитаторе излучения планет и Луны, содержащем диффузно излучающий диск и ряд расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей, последние расположены друг от друга на расстоянии, не менее чем в два раза превышающем их ширину, и снабжены отражателями, имеющими форму части параболоида вращения с верШиной, совпадающей с удаленным от

ocR имитатора краем модуля, и с расстоянием от вершины до фокуса, равньм ширине модуля.

На фиг,1 представлена принципиалььая схема имитатора; на фиг. 2 схема сечения двух соседний коль55

Н r 20.

Испытуемый объект располагается в зоне, ограниченной снизу дном имитатора, сверху — плоскостью, проходящей через самый верхний кольцевой модуль 3, а сбоку цилиндрической поверхностью, соосной с ими-: татором и отстоящей от @го излучающих модулей 3 на расстоянии, которое выбирают равным 4-5 Н, что следует из необходимости получения в рабочей зоне имитатора достаточно однородного лучистого потока, Во все точки рабочей зоны излучение прихоцит из телесного угФ цевых модулей имитатора плоскостью, проходящей через ось имитатора; на фиг, 3 - схема использования криволинейных зеркал в имитаторах . планетного излучениями на фиг4

5 результаты расчета зависимости относительной величины лучистой энергии дф, поглощаемой коническим экраном, от величины отношения шага между плоскими кольцевыми мо)р дулями Н к ширине кольцевого изб: лучателя 8, Имитатор содержит жиффузно из- . лучающий диск .1 и расположенные над ним на цилиндрическом корпусе

2 излучающие модули 3, включающие в себя плоские кольцевые диффузные излучатели 4, заэкранированные снизу плоскими или коническими экранами 5 с. каналами 6 для циркуляции криогенного хладоносителя. Излучатели 4 охвачены отражателями 7.

Перед излучающими модулями размещены конические экраны 8, оснащенные каналами 9.для циркуляции криогенного хладоносителя, Устройство работает следующим образом, K диффузному диску 1 с помощью электронагревателей подводят такую энергию, при которой поверх30 ностная плотность излучения этого диска равняется плотности излучения имитируемой планеты . Для этого к кольцевым излучателям 4 подводится энергия обеспечива35 ющая пРевьзаение плотности излу:чения по"сравнению с плотностью излучения планеты в и раз л= — (< — (<- Р!)

Н /

2У 2

40 где " отражательная способность рабочей поверхности отражателя 7, Точность ограничения индикат рис излучения, испускаемого со-.

45 седними модулями, зависит от отношения Н/ 0,,0т этого соотношения зависит, следовательно, и точность имитации поля излучения планеты, Для получения приемлемой точности имитации должно соблюдаться усаовне

1 066891 ла, равного 2Л с учетом дискретности расположения излучателей, При этом поле интенсивности излучения в данном телесном угле будет достаточно. изотропньж.

Утверждение о равенстве отмеченных телесных углов подтверждается анализом индикатрисы излучения модуля 3 имитатора в плоскости его осевого сечения, приведенным

l на фиг.3, Для этого диффузный излучатель 4 и отражатель 7 приняты за.бесконечно протяженную полоску и за цилиндрическую поверхность с направляющей, имеющей форму параболы, соответственно . Отражатель

7 представлен как предельный случай многогранного зеркала с бесконечно большим числом граней, каж/ дая из которых имеет бесконечнО малую ширину, Лучистый поток, испускаемый .такой оптической системой через плоскость ее среза, можно рассматривать как поток, исходящий от бесконечно большого числа изображений диффузной полоски в элементарных зеркалах, причем этот поток от каждого изображения иапускается только как бы через соответствующие зеркальные элементы, При P=-1 интенсивность из.лучения изображения в направлении зеркального элемента, соответству-. ющего ему,. равна интенсивности излучения диффузной полоски . В какую-то фиксированную точку пространства излучение от изображения может попасть только в элементарном телесном угле, являющемся общей частью двух телесных углов, один из которых проходит через контуры элементарного зеркала, а другой - через контуры изображеl ния, Поскольку наиболее удаленный край диффузной полоски лежит на прямой, проведенной через фокус параболы, то излучение от любого иэображения распространяется в направлении, не пересекающем сверху. вниз плоскости, параллельной плоскости диффузной полоски и проходящей через зеркальный элемент, которому принадлежит изображение, Следствием этого индикатриса рас сматриваемого излучающего модуля

3 является наполовину срезанной ,ламбертовской (диффузной)индикатрисой . Поэтому с помощью таких модулей достигается практически точная имитация интенсивности диффузной однородной модели планет с телесным углом обзора, равным 2Ti.

Для предотвращения попадания в рабочую зону потоков из внутреннего объема имитатора перед каждым излучателем 4 установлен конический экран 8.Геометрические параметры экранов выбирают так, чтобы не изменялась степень ограничения

\ индикатрисы излучения модуля 3 и на происходило затенения нижерасположенных модулей 3, В связи с этим плоскость его

5 верхнего основания должна совпадать с- плоскостью кольцевого излучателя, а угол полураствора коничесl кого экрана должен -удовлетворять у ловию ф = Н 1 . при котором образующая конуса проходит через среднюю линию цилиндрической поверхности, касающейся среза полости об а разованной излучателем и отражатети, лем . Длину 1. образующей экрана целесообразно выбирать минимальной.

Минимально допустимая величина L имеет место в случае, когда луч, исходящий от самого верхнего отражателя и касающийся верхнего края экрана.нижерасположенного соседнего модуля, при этом касается края сво" его экрана, Из треугольника ABC (фиг.2) следует, что

25 (.= Н вЂ”, — -, где =acct

Sin (оС+у) < H(g 2

Верхнее основание кониче"кого экрана должно быть удалено от плоско"

30 го кольцевого излучателя на расстоя- . ние r =30 тогда все лучи, падающие на отражатель из внутреннего объема, должны после отражения попасть на экраны или на диффузный излучатель.

На фиг.4 представлены результа-.

35 ты расчета зависимости относительной величины поглощенной экраном энергии от отношения Н/0.Поглощенная экраном энергия относилась к энергии, испускаемой модулем в направлении

40 рабочей эоны . Если принять в качестве предельно допустимой погрешности, обусловленной поглощением экрана, погрешность в 4%, то на ве личину Н/2 накладывается условие

45 H/e7j4, а при 6)H/Ð jj4 по расчетам ,малы спектральные погрешности.

Вариантов кон.струк тив ного исполнения имитатора может быть множество, Он может быть выполнен необя-. зательно цилиндрическим . Допускает" ся любая геометрическая форма. Необходимо только обеспечить такое расположение его кольцевых излучаю" щих модулей,, чтобы при имитации телесного угла обзора планеты,равног@

23 cp,ïëîñêîñòè кольцевых излучателей были параллельны плоскости поверхности имитируемой планеты или Луны. При этом плоскости выходных "сечений модулей должны распола-.

60 гаться таким образом, чтобы они касались некоторой непрерывной гладкой поверхности, охватывающей рабочий объем имитатора. С помощью такого имитатора можно имитировать

65 телесные углы обзора планеты как

1066891

Меньше, так и больше 2Я ор. Для этого вместо кольцевых модулей используется совокупность линейчатых модулей, расположенных таким образом,,что они образуют на виде сверху условные многоугольники, При необходимости имитации телесного угла обзора планеты, превьааающего

2 ср. модули наклоняются вниз на соотйетствующия угол, а при имитации угла меньше 2Л ср. - вверх.

При высокой точности имитации изобретение позволяет в несколько

5 раз (в 2,5-3,8 раза) уменьшить потребление дорогостоящего криогенного хладоносителя.

1 066891

ОВ

Составитель Н Морозов

Редактор И Бандура Техред И. Метелева . Корректор 10.Макаренко

Заказ 11120/22 . Тираж 441 Подпи оное

BHMH1IH ЕОсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F.-35, РаУшскаЯ наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул.Проектная, 4