Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов



Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов
Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов

 


Владельцы патента RU 2457160:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (RU)

Изобретение относится к космической технике, а именно к экранам для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов. Экран содержит ячеистую конструкцию из металлической сетки. Экран выполнен сборным из ячеек, каждая из которых имеет форму правильного многоугольника и выполнена из двух слоев металлической сетки, обжатых по периметру п-образными металлическими полосками. В одном из слоев металлической сетки выполнены пуклевки, выпуклости которых контактируют с другим слоем. Ячейки сшиты между собой металлической проволокой. Достигается уменьшение веса защитного экрана. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов относится к средствам защиты космических аппаратов (КА) от метеороидов - космических тел, промежуточных по размерам между межпланетной пылью и астероидами, включая объекты искусственного происхождения.

В настоящее время для защиты КА от высокоскоростных космических частиц (метеороидов) используют различные защитные покрытия и экраны, при соударении с которыми эти частицы теряют свою энергию.

Известно применение водяного льда в качестве защитного покрытия КА от механических повреждений на орбите (патент РФ 2265562 от 08.09.2003, B64G 1/56). Данное покрытие может частично восстанавливаться после столкновения с микрометеоритами, в том числе с маломасштабными фрагментами космического мусора, и позволяет обеспечить защиту КА от указанных объектов, если они обладают слишком большой скоростью и массой, но не обеспечивает достаточную надежность и стойкость к разрушению, особенно при воздействии интенсивных тепловых потоков, в том числе солнечного излучения.

Дальнейшим развитием данного типа покрытий является защитное покрытие КА от механических воздействий, содержащее прослойку из пористого материала, заполненную водяным льдом либо водо-ледяной смесью (заявка РФ №2003133632 от 18.11.2003, опубл. 27.04.2005, B64G 1/52). Данное покрытие обладает большей стойкостью к разрушению, чем предыдущий аналог, но поскольку оно также выполнено на основе льда, то весьма хрупко и подвержено разрушению. Восстановление места разрушения покрытия путем заливки водой и дальнейшего замораживания требует дополнительных действий и времени, что не желательно в условиях космического полета.

Известно устройство для сохранения герметичности оболочки КА космических аппаратов при столкновении с высокоскоростными телами (патент РФ 2349515 от 30.11.2006, B64G 1/56). Оно выполнено из одного и более слоев размещенных в защищаемом объеме КА элементов, которые начинают вращаться при прохождении через них метеорита или стороннего тела. Элементы имеют цилиндрическую или сферическую форму и каждый из элементов помещен в жесткую оболочку, которая обеспечивает свободное вращение элемента. В зазор между оболочкой и элементом помещен слой смазки, застывающий при контакте с веществом указанного защищаемого объема или в результате спада давления. Это устройство более надежно и обеспечивает восстановление герметичности оболочки КА после столкновения с мелкими метеоритами и космическим мусором, но обладает слишком большой массой и инерционностью при восстановлении герметичности.

Наиболее близким аналогом к заявленному экрану для защиты КА от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов, выбранным в качестве прототипа, является устройство для защиты космических аппаратов и станций от высокоскоростного ударного воздействия частиц космической среды (патент РФ 2299839 от 08.12.2005, МПК B64G 1/56). Устройство включает защитный экран, выполненный в виде ячеистой конструкции из металлической сетки, при этом размер ячеек не превышает половины минимального характерного размера метеорных частиц. По углам ячеек закреплены массивные компактные элементы. Предлагаемая конструкция экрана позволяет повысить эффективность защиты КА и уменьшить массу защитной конструкции за счет повышения дисперсности разрушения частиц космической среды и увеличения угла разлета их фрагментов, однако не обеспечивает достаточно эффективной защиты КА при увеличении скорости и массы частиц космической среды без увеличения массы экрана.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности экрана при уменьшении его массы.

Указанные задачи обеспечиваются тем, что в известном экране для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов, содержащем ячеистую конструкцию из металлической сетки, новым является то, что экран выполнен сборным из ячеек, каждая из которых имеет форму правильного многоугольника и выполнена из двух слоев металлической сетки, обжатых по периметру п-образными металлическими полосками, причем, по крайней мере, в одном из слоев металлической сетки выполнены пуклевки, выпуклости которых контактируют с другим слоем, при этом ячейки сшиты между собой металлической проволокой.

Кроме того, пуклевки выполнены на внутреннем слое экрана и обращены своими выпуклостями в сторону наружного слоя экрана.

Зазор между слоями экрана составляет 10 мм.

Пуклевки выполнены в форме сферического сегмента, радиус которого R≥Н, где Н - расстояние между слоями экрана, мм.

Пуклевки равномерно размещены по площади ячейки с шагом 30 см.

Металлическая сетка выполнена из проволоки из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм с размером ячеек 0,5…0,9 мм.

Ячейки сшиты проволокой из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм.

Кроме того, металлическая сетка приварена к п-образным металлическим полоскам.

Выполнение экрана сборным из ячеек, имеющих форму правильного многоугольника и сшитых между собой металлической проволокой, позволяет достаточно легко адаптировать форму и размеры защитного экрана к компоновке и конструкции конкретного КА.

Выполнение ячеек экрана из двух слоев металлической сетки, обжатых по периметру п-образными металлическими полосками, и наличие в одном из слоев металлической сетки пуклевок, выпуклости которых контактируют с другим слоем, позволяет повысить защитные способности экрана и его прочность при снижении массы экрана.

Выполнение пуклевок на внутреннем слое экрана и их обращение своими выпуклостями в сторону наружного слоя экрана позволяет обеспечить наиболее оптимальные условия для взаимодействия обоих слоев экрана при противодействии высокоскоростному ударному воздействию метеороидов.

Зазор между слоями экрана, составляющий 10 мм, позволяет оптимизировать защитные свойства экрана.

Выполнение пуклевок в форме сферического сегмента, радиус которого R≥Н, где Н - расстояние между слоями экрана, и размещение пуклевок равномерно по площади ячейки с шагом 30 см обеспечивает повышение защитных свойств экрана и упрощает технологию его изготовления.

Выполнение металлической сетки из проволоки из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм с размером ячеек 0,5…0,9 мм и сшивание ячеек проволокой из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм позволяет уменьшить массу экрана при сохранении его прочностных свойств.

Приваривание металлической сетки к п-образным металлическим полоскам позволяет повысить надежность экрана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

фиг.1 - общий вид экрана;

фиг.2 - общий вид ячейки.

Экран 1 для защиты КА от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов содержит конструкцию, собранную из ячеек 2, сшитых между собой проволокой из нержавеющей стали 3. Ячейки имеют форму правильного многоугольника и выполнены из двух слоев металлической сетки 4, 5, обжатых по периметру п-образными металлическими полосками 6. В одном или в обоих слоях металлической сетки выполнены пуклевки 7, выпуклости которых контактируют с другим слоем. Преимущественно пуклевки выполнены на внутреннем слое 4 экрана 1 и обращены своими выпуклостями в сторону наружного слоя 5 экрана 1. Рекомендуемый зазор между слоями экрана составляет 10 мм. Пуклевки 7 выполнены в форме сферического сегмента, радиус которого R≥Н, где Н - расстояние между слоями экрана, мм. Пуклевки равномерно размещены по площади ячейки с шагом 30 см. Металлическая сетка 4, 5 выполнена из проволоки из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм с размером ячеек 0,5…0,9 мм. Ячейки сшиты проволокой из нержавеющей стали диаметром 0,3…0,34 мм. Металлическая сетка приварена к п-образным металлическим полоскам 6.

При столкновении летящего с большой скоростью метеороида с КА создается ударное воздействие, первоначально воспринимаемое наружным слоем 5 экрана 1, и происходит внедрение элементов сетки 5 в тело метеороида, приводящее к разрушению метеороида и изменению скорости и направления движения его частиц. Проникшие через наружный слой 5 экрана 1 частицы метеороида встречаются с внутренним слоем 4 экрана 1, где, за счет внедрения элементов сетки 4 в тело метеороидных частиц, происходит их дальнейшее разрушение и изменение скорости и направления их движения до безопасных для КА величин.

При этом наличие пуклевок, обеспечивающих контактирование слоев экрана друг с другом, позволяет, с одной стороны, увеличить прочностные свойства нижнего слоя экрана, а с другой стороны, перераспределить нагрузки между наружным и внутренним слоями экрана при столкновении летящим с большой скоростью метеороидом, что повышает защитные свойства экрана при уменьшении его массы. Выполнение экрана сборным из ячеек, имеющих форму правильного многоугольника и сшитых между собой металлической проволокой, позволяет упростить технологию изготовления экрана и в целом повысить эффективность защиты КА от высокоскоростного ударного воздействия метеороидами.

1. Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов, содержащий ячеистую конструкцию из металлической сетки, отличающийся тем, что экран выполнен сборным из ячеек, каждая из которых имеет форму правильного многоугольника и выполнена из двух слоев металлической сетки, обжатых по периметру п-образными металлическими полосками, причем, по крайней мере, в одном из слоев металлической сетки выполнены пуклевки, выпуклости которых контактируют с другим слоем, при этом ячейки сшиты между собой металлической проволокой.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что пуклевки выполнены на внутреннем слое экрана и обращены своими выпуклостями в сторону наружного слоя экрана.

3. Экран по п.1, отличающийся тем, что зазор между слоя экрана составляет 10 мм.

4. Экран по п.1, отличающийся тем, что пуклевки выполнены в форме сферического сегмента, радиус которого R≥H, где Н - расстояние между слоями экрана, мм.

5. Экран по п.1, отличающийся тем, что пуклевки равномерно размещены по площади ячейки с шагом 30 см.

6. Экран по п.1, отличающийся тем, металлическая сетка выполнена из проволоки из нержавеющей стали диаметром 0,3-0,34 мм с размером ячеек 0,5-0,9 мм.

7. Экран по п.1, отличающийся тем, что ячейки сшиты проволокой из нержавеющей стали диаметром 0,3-0,34 мм.

8. Экран по п.1, отличающийся тем, что металлическая сетка приварена к п-образным металлическим полоскам.



 

Похожие патенты:

Ракета // 2437807
Изобретение относится к космонавтике. .

Изобретение относится к методам и средствам защиты космических аппаратов (КА) от столкновения с объектами естественного и искусственного происхождения различной массы и степени дисперсности.

Изобретение относится к средствам защиты космических аппаратов (КА) и сооружений на поверхности небесных тел, не обладающих плотной атмосферой, от возможных последствий разгерметизации данных объектов в результате их столкновения с мелкими метеоритами и другими сторонними телами.

Изобретение относится к системам защиты космического аппарата от орбитальных осколков. .

Изобретение относится к области баллистики, в частности к способам обеспечения высокоэффективной защиты элементов конструкций ракетно-космической техники от воздействия высокоинтенсивных объемных источников тепла и высокоскоростных кинетических ударников с помощью специального покрытия.

Изобретение относится к устройствам для защиты космических аппаратов от повреждения частицами космической среды. .

Изобретение относится к устройствам для защиты космических аппаратов от повреждения частицами космической среды. .

Изобретение относится к методам и средствам защиты космических летательных аппаратов от средств нападения, преимущественно перед входом в верхние слои атмосферы. .
Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается технологии защиты космических аппаратов от повреждений микрометеоритами, в том числе маломасштабными фрагментами космического мусора.

Изобретение относится к средствам и методам защиты космических аппаратов преимущественно от микрометеоритных и техногенных частиц при долговременных орбитальных полетах.

Изобретение относится к космическим средствам защиты от космического мусора, например метеоритов, ядер комет и астероидов, и может быть использовано для предотвращения столкновения крупных фрагментов космического мусора с Землей
Изобретение относится к области защиты космических объектов от космического мусора, метеоритов и других опасных объектов, а также для очистки околоземного космического пространства от прекративших активное существование ИСЗ, их обломков и отходов жизнедеятельности человека

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для обеспечения безопасности и надежности космических аппаратов при воздействии на них высокоскоростных микрочастиц естественного или искусственного происхождения

Изобретение относится к защите космических аппаратов (КА) от внешних потоков высокоскоростных частиц

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для очистки космического пространства от космического мусора (КМ). На геоцентрической орбите размещают пространственную область, обладающую большей силой сопротивления (трения, электромагнитная) и плотности, чем сила сопротивления и плотность атмосферы на данной орбите, и сформированную периферийной поверхностью трубчатого тела. Частицы КМ проходят сквозь трубчатое тело через открытые торцы. Трубчатое тело имеет отношение площади к массе, необходимое для схода с заданной орбиты. Изобретение позволяет удалять КМ без разрушения. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для космических аппаратов (КА). Отстреливают кассету с устройством формирования защитного экрана вдоль линии визирования в сторону потенциально опасного управляемого объекта, формируют с заданными интервалом времени, циклограммой функционирования и массогабаритными параметрами в виде колокола с основанием на безопасном расстоянии от КА экран в виде объемно-распределенного образования инжекцией микродисперсных углеродосодержащих частиц. Изобретение позволяет повысить защиту КА от управляемых объектов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от опасных космических объектов (КО). Устройство космического аппарата (КА) с зарядом взрывчатого вещества для газодинамического воздействия на опасный КО содержит основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), отсек с выпускаемыми блоками с дополнительным зарядом ВВ, систему управления, систему самонаведения, блоки движения и ориентации, систему детонации основного заряда ВВ, блок синхронизации времени, приемо-передающую аппаратуру связи с блоками с дополнительным зарядом ВВ и программой выпуска и построения блоков с дополнительными зарядами ВВ в формацию вокруг КА. Блоки с дополнительным зарядом ВВ содержат систему управления с программой с относительными координатами блока с дополнительным зарядом ВВ в формации и временем детонации дополнительного заряда ВВ относительно момента детонации основного заряда ВВ. Доставляют к КО КА с выпускаемыми и позиционируемыми в космическом пространстве блоками с зарядами ВВ, с КА с основным зарядом ВВ перед подходом к опасному КО выпускают блоки с дополнительным зарядом ВВ, позиционируют блоки в космическом пространстве в виде заданной пространственной формации, производят согласованную детонацию основного заряда ВВ КА и дополнительных зарядов ВВ блоков, формируют в облаке взрыва основного заряда ВВ высокотемпературную кумулятивную струю, направленную на опасный КО. Изобретение позволяет повысить безопасность Земли от опасных КО. 2 н.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от космических объектов (КО). Формируют линию воображаемой окружности на поверхности КО и равномерно по поверхности воображаемого купола, опирающегося на эту окружность, устанавливают группы зарядов, воздействуют на КО последовательно серией, согласованной с геометрическими размерами и плотностью КО, взрывов, отделяющихся от космических перехватчиков с системой управления, двигателями коррекции траектории полета, двигателями выравнивания скоростей и устройством наведения на цель, пространственно распределенных групп ядерных или термоядерных зарядов взрывчатых веществ с детонатором, жидкостью и дистанционным устройством одновременного подрыва всех зарядов группы в приповерхностных слоях метеоритно-кометного вещества, при этом в вершине воображаемого купола производят взрыв зарядов большей, или равной, или меньшей мощностей, а остальные взрывы производят зарядами равной мощности. Воображаемый купол формируют сферической, эллиптической, параболической и произвольной формами. Изобретение позволяет изменить траекторию полёта КО к Земле без разрушения. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к защите космического объекта (КО) от высокоскоростных микрометеороидных или техногенных частиц. Способ включает определение предполагаемого места пробоя гермооболочки пилотируемого КО указанными частицами. Затем вблизи этого места размещают устройство для определения места пробоя и герметизации гермооболочки (УМПГ). УМПГ содержит пенал с выдвижной крышкой, на наружной поверхности которого закреплены два акустических датчика и магнит между ними. Внутри пенала помещен герметизирующий элемент (ГЭ) в виде пластины пенополиуретана, покрытой слоем силиконового герметика. Перемещают УМПГ вдоль стенки гермоотсека и регистрируют сигналы датчиков. Резкое уменьшение сигналов возникает при нахождении УМПГ непосредственно над местом пробоя. Сдвигают крышку пенала, и ГЭ под действием разрежения, вызванного истечением воздуха через пробитое отверстие, выходит из пенала и перекрывает это отверстие. По прекращении сигналов с датчиков УМПГ отделяют от стенки гермоотсека. Технический результат группы изобретений состоит в уменьшении погрешности определения координат места пробоя и сокращении времени герметизации отверстия с помощью простых мобильных средств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для уборки космического мусора (КМ). Устройство уборки КМ (УУ КМ), испытывающего беспорядочное кувыркающееся движение, содержит корпус с буферным материалом, фиксирующими лапками, двигательной установкой, устройством захвата с гарпуном, устройством наблюдения за движением КМ и вычисления положения захвата и ориентации захвата, тормозным устройством с проводящим фалом. Гарпун содержит заостренную концевую часть с зубчатой частью, стопорную часть, часть формирования реактивной движущей силы для выброса гарпуна, провод для соединения гарпуна с корпусом, упругий корпус, устройство намотки провода. Выводят на орбиту УУ КМ, осуществляют причаливание УУ КМ к КМ, осуществляют процесс наблюдения и перемещения за КМ, вычисляют положение захвата и ориентацию захвата, перемещают УУ КМ в положение захвата и ориентацию захвата, близко подводят УУ КМ к КМ, выпускают гарпун в полый фрагмент КМ, соединяют УУ КМ и КМ, фиксируют КМ, тормозят захваченный КМ с помощью сброса проводящего фала. Изобретение позволяет упростить прикрепление тормозного устройства к КМ. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 36 ил.
Наверх