Космическая ядерная энергетическая установка



Космическая ядерная энергетическая установка
Космическая ядерная энергетическая установка

 


Владельцы патента RU 2439723:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная Звезда" (RU)
Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" (RU)

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. В ядерной энергетической установке холодильник-излучатель снабжен дополнительными четырьмя размещенными снаружи панелями, выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью холодильника-излучателя через установленный на его торце шарнир. Оси шарниров расположены под углом 90° и обеспечивают одновременный разворот секторов в четырех взаимно перпендикулярных плоскостях. Шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части холодильника-излучателя. Холодильник-излучатель снабжен направляющими, по которым полезная нагрузка космического аппарата способна выдвигаться из-под холодильника-излучателя и развернутых дополнительных цилиндрических секторов холодильника-излучателя. Технический результат: компактное размещение в стартовом положении ядерной энергетической установки с холодильником-излучателем и отсека полезной нагрузки космического аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов (КА).

Известен ряд конструкций подобных ЯЭУ, в которых отвод в космос не преобразованного в электрическую энергию тепла происходит за счет излучения с холодильника-излучателя, например, в книге "Космические двигатели: состояние и перспектива". Пер. с англ. / Под ред. Л.Кейвни. - М.: Мир, 1998. 405 с.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является ЯЭУ КА, содержащая ядерный реактор, преобразователь энергии, радиационную защиту и холодильник-излучатель (ХИ), состоящий из двух частей: коническо-цилиндрической поверхности, жестко состыкованной с радиационной защитой и соединенной с ней через шарниры полуцилиндрической. Она в стартовом положении размещена снаружи реактора, радиационной защиты и первой коническо-цилиндрической части ХИ. В орбитальном положении за счет их разворота относительно полуцилиндрической поверхности формируется излучающая поверхность ХИ. Она состоит из коническо-цилиндрической части и двухсторонней полуцилиндрической. К последней с противоположной шарнирам стороне крепится полезная нагрузка КА. Например, в книге «Основы теории, конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ / А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.Д.Атамасов и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987, 283 с.

Недостатком такой ЯЭУ является ограничение, накладываемое габаритами отсека полезной нагрузки ракеты-носителя на величину излучающей поверхности холодильника-излучателя, наличие механизма, способного развернуть на 180° относительно полуцилиндрической части ХИ практически всю ЯЭУ, и сложности стыковки через полуцилиндрическую поверхность ХИ полезной нагрузки КА и ЯЭУ.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - увеличение теплоизлучающей поверхности ХИ ЯЭУ при ограниченных габаритах отсека полезной нагрузки ракеты-носителя.

Технический результат - компактное размещение в стартовом положении теплоизлучающих поверхностей ХИ, образующих после развертывания необходимую для функционирования ЯЭУ площадь ХИ.

Этот результат достигается тем, что ХИ снабжен дополнительными четырьмя панелями, расположенными снаружи и выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью ХИ через установленный на его торце шарнир, при этом оси шарниров расположены под углом 90° с возможностью одновременного разворота в четырех взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части ХИ. Снабженный направляющими ХИ дает возможность размещенной внутри его полезной нагрузки космического аппарата выдвинуться из-под него и развернутых дополнительных цилиндрических секторов ХИ.

Фиг.1 - приведена конструктивная схема ЯЭУ, стартовое положение.

Фиг.2 - приведена конструктивная схема ЯЭУ, орбитальное положение.

Предлагаемая ЯЭУ содержит ядерный реактор 1, радиационную защиту 2, жесткий ХИ 3, дополнительные панели холодильника излучателя 4, приводы 5 с шарнирами для развертывания дополнительных панелей холодильника-излучателя и полезную нагрузку 6 КА, размещенную в стартовом положении (см. фг.1) внутри жесткого холодильника-излучателя.

В стартовом положении (фиг.1) дополнительные панели ХИ, выполненные в виде цилиндрического сектора, размещены поверх цилиндрической части жесткого ХИ. Каждая панель снабжена шарниром и имеет возможность разворачиваться на 180 градусов вокруг оси, лежащей в перпендикулярной КА плоскости и проходящей через его продольную ось (Х-Х, Y-Y). На этой оси размещен привод, например электропривод, обеспечивающий разворот панели на 180 градусов и ее фиксацию после разворота (см. фиг.2). Габариты панелей при их размещении поверх жесткого холодильника излучателя должны обеспечивать продольные зазоры между панелями, дающими возможность их одновременного разворота.

Подачу теплоносителя из жесткого холодильника-излучателя в дополнительные панели выполняют шарнирно-сильфонные узлы, установленные в зоне расположения оси вращения привода.

Полезная нагрузка КА размещена внутри жесткого ХИ на направляющих, например, телескопических, позволяющих фиксировать полезную нагрузку в стартовом положении и одновременно перемещать ее в продольном осевом направлении при переходе из стартового положения в орбитальное.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В стартовом положении, занимая минимальные габариты, ЯЭУ и полезная нагрузка КА находятся под обтекателем ракеты-носителя. После вывода на орбиту и сброса обтекателя с помощью электроприводов происходит одновременный разворот дополнительных панелей ХИ вокруг осей Х-Х и Y-Y. После разворота и фиксации дополнительных панелей полезная нагрузка КА по телескопическим направляющим выходит наружу из под холодильника-излучателя. В результате этих операций ЯЭУ готова к функционированию.

1. Космическая ядерная энергетическая установка, содержащая ядерный реактор, радиационную защиту, раскладывающийся холодильник-излучатель и соединяющие их элементы конструкции, отличающаяся тем, что холодильник-излучатель снабжен дополнительными четырьмя панелями, расположенными снаружи и выполненными в виде секторов цилиндрической формы, каждый из которых соединен с жесткой частью холодильника-излучателя через установленный на его торце шарнир, при этом оси шарниров расположены под углом 90°.

2. Космическая ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что шарниры снабжены электроприводами для разворота цилиндрических секторов и шарнирно-сильфонными узлами для передачи на них теплоносителя с жесткой части холодильника-излучателя.

3. Космическая ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что холодильник-излучатель снабжен направляющими для выдвижения полезной нагрузки космического аппарата из-под холодильника-излучателя и развернутых дополнительных цилиндрических секторов холодильника-излучателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к источникам энергоснабжения космических аппаратов. .

Изобретение относится к энергомашиностроению. .

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к системам обеспечения глубокой подкритичности ядерного реактора космической ядерной энергетической установки на этапе входа космического аппарата с орбиты в плотные слои атмосферы Земли.

Изобретение относится к источникам электроснабжения космических аппаратов. .

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. .

Изобретение относится к энергомашиностроению и касается главного циркуляционного насосного агрегата (ГЦНА) преимущественно для энергоблоков АЭС. .

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к атомным паропроизводящим установкам морских атомных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к ядерной энергетике. .

Изобретение относится к конструкции подземных атомных теплоэлектростанций шахтного исполнения (ПАСШИ) и предназначено для использования в атомной энергетике. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к очистке теплоносителя тяжеловодных реакторов от трития

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на атомных электрических станциях (АЭС) с промежуточным перегревом пара

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ), используемым в качестве источников электрической энергии космических аппаратов

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в системе водоподготовки при подпитке питательной водой второго контура в стояночном режиме при поддержании ядерной энергетической установки (ЯЭУ)

Изобретение относится к радиационной защите в составе ядерной энергетической установки для космического аппарата. Защита в местах прохода трубопроводов снабжена вставками из теплозащитного материала, например, на основе кварцевых волокон, закрепленными на внешней поверхности защиты и отделяющими трубопроводы от герметизирующей оболочки контейнера с гидридом лития. Кроме этого, переднее и заднее днища защиты снабжены разделенными в окружном направлении на полости коллекторами, которые соединены между собой трубками, содержащими охлаждающий теплоноситель и закрепленными на размещенной в гидриде лития между коллекторами перфорированной обечайки защиты, переднее днище которой дополнительно снабжено эквидистантно расположенной сферической оболочкой с радиальными выштамповками, образующими совместно с передним днищем изолированные полости, соединяющиеся в центре и имеющие на периферии выход в полости коллектора на переднем днище, а полости заднего коллектора снабжены патрубками подвода и отвода теплоносителя. При этом узлы крепления защиты к агрегатам ядерной энергетической установки размещены на перегородках полостей коллекторов, выполненных на переднем и заднем днищах защиты. Технический результат: обеспечение приемлемого температурного режима гидрида лития, исключающего выход из него водорода и его диффузию через оболочку защиты в космическое пространство. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к источникам электроснабжения космического аппарата. Пары балок, стыкующихся крайними балками с космическим аппаратом, размещены по трем продольным плоскостям вокруг космического аппарата. При этом одна из пары балок стыкуется космическим аппаратом в плоскости, обращенной к ядерной энергетической установке, а вторая балка - со шпангоутом, с закрепленными в тех же плоскостях тремя парами балок с панелями холодильника излучателя, которые соединены с энергетическим блоком и расположены вокруг него. Шпангоут состоит из двух отдельных частей - на одной размещены шарниры балок, расположенных вокруг энергетического блока, на второй - шарниры балок, расположенных вокруг космического аппарата и стыкующихся между собой в поперечной плоскости. Технический результат - приближение положения центра массы ядерной энергетической установки к плоскости стыковки с космическим аппаратом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики, в частности к энергетическим ядерным реакторам, и может найти применение на атомных теплоэлектростанциях (АТЭС) и различного назначения энергетических установках. Наиболее эффективно использование изобретения для создания энергоемких малогабаритных АЭС, АТЭС и компактных высокотемпературных атомных энергетических установок (АЭУ). Реактор содержит теплообменную камеру, выполненную радиально секционированной, с комбинированной конструкцией ее секций и теплопроводящих элементов (тепловодов), а также выполненные с возможностью охлаждения органы регулирования в виде кольцевых решеток с поглощающими стержнями. Технический результат - повышение температуры нагрева теплоносителя и эффективности работы реактора. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способам эксплуатация АЭС. В пиковые часы электрической нагрузки газотурбинная установка вырабатывает дополнительную электроэнергию, в котле-утилизаторе генерируется пар, перегреваемый в пароводородном перегревателе и направляемый в дополнительную паровую турбину, также вырабатывающую дополнительную электроэнергию. В ночные внепиковые часы электрической нагрузки невостребованная электроэнергия аккумулируется в виде водорода и кислорода, ГТУ останавливается, дополнительная паровая турбина останавливается или работает на пониженной нагрузке на пару, отбираемом из устройства парораспределения перед ЦВД паровой турбины. Технический результат - аккумулирование в ночные внепиковые часы электрической нагрузки невостребованной энергии и выработка дополнительной электроэнергии в пиковые часы электрической нагрузки с сохранением безопасности и надежности эксплуатации станции за счет вывода оборудования парогазовой установки и водородного хозяйства за территорию площадки АЭС. 1 ил.

Изобретение относится к области теплотехники тяжелых жидкометаллических теплоносителей и может быть использовано в исследовательских, испытательных стендах и установках атомной техники с реакторами на быстрых нейтронах. В охладителе перед патрубком подвода охлаждающей воды установлен регулятор ее расхода, а перед ним - задатчик температуры, вход которого соединен с выходом термопреобразователя, установленного на патрубке отвода жидкометаллического теплоносителя. Технический результат - повышение эффективности теплообмена за счет автоматизации процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА), может быть использовано для обеспечения отведения на заданное расстояние ядерной энергетической установки (ЯЭУ) от приборно-агрегатного отсека КА. Устройство для отведения ЯЭУ представляет собой трансформируемую пространственную ферменную конструкцию, базовым элементом которой является секция в форме параллелепипеда с квадратными основаниями, общими для двух смежных секций, со складывающимися боковыми гранями на двух противоположных сторонах секции и со складывающимися диагоналями по одной на двух других противоположных сторонах. Основания, боковые грани и диагонали выполнены из полых стержневых элементов и соединены между собой шарнирными узлами. Диагонали смежных секций установлены разнонаправленно, а продольные и поперечные стержневые элементы боковых граней и оснований скреплены между собой фитингами, образуя с двух противоположных складывающихся боковых граней секции по две скрепленные между собой жесткие рамы. В шарнирных узлах установлены фиксаторы конструкции в развернутом состоянии. Пружины кручения в шарнирных узлах установлены на осях вращения и закреплены в проушинах фитингов, а фиксаторы конструкции в развернутом состоянии выполнены в виде защелки. Техническим результатом изобретения является автоматическое отведение на заданное расстояние ЯЭУ от агрегатного отсека КА с созданием после отведения жесткой конструкции системы. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх