Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц



Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц
Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц

 


Владельцы патента RU 2481256:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к защите космических аппаратов (КА) от внешних потоков высокоскоростных частиц. Устройство содержит преграду, состоящую из металлического защитного экрана (1), изоляционного слоя (2) и металлической подложки (3). К подложке (3) и экрану (1) подключен источник питания (4). Преграда расположена на расстоянии от корпуса (6) КА, причем на корпусе выполнен диэлектрический экран (5), поверх которого нанесен проводящий слой (7). К подложке (3) и слою (7) подключена система электропитания (8). Между подложкой (3) и слоем (7) выполнены диэлектрические перемычки (9), разделяющие данные элементы на секции. При встрече с КА метеорная частица преодолевает преграду (1-2-3) и образует конгломерат из плазмы, осколков частицы, экрана и изоляционного слоя. В этой преграде происходит начальное разрушение частицы за счет джоулева тепла при разряде источника (4). При движении конгломерата к электропроводящему слою (7) возникает градиент напряженности и происходит электрический пробой. Возникающий электрический ток довершает разрушение частицы. Диэлектрические перемычки (9) уменьшают время разряда. Технический результат изобретения состоит в расширении диапазона размеров и масс частиц, от которых возможна защита КА, а также в повышении эффективности использования электрической энергии при разрушении частиц. 2 ил.

 

Изобретение относится к исследованиям и освоению космического пространства и может быть использовано в космических объектах для защиты от метеорных частиц.

Известно защитное покрытие космического аппарата от механических воздействий, содержащее прослойку из пористого материала, заполненную водяным льдом или водо-ледяной смесью (патент РФ №2258641, МПК B64G 1/52, B64G 1/56, опубликовано 20.08.2005).

Наиболее близким аналогом является устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц и устройство для его осуществления (Заявка 94027439/28, 19.07.1994, МПК B64G 1/56, опубликованное 10.04.1999).

В этом способе описывается устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц, которое содержит преграду, расположенную на расстоянии от корпуса КА, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем на корпусе, а второй - с преградой, преграда выполнена в виде металлического защитного экрана, который соединен с вторым выходом системы энергопитания через токоограничивающий резистор, а между первым и вторым выходами системы энергопитания подключен накопительный конденсатор, металлический защитный экран снабжен изоляционным слоем, который расположен со стороны электропроводящего слоя.

Однако он обладает рядом недостатков:

- пригоден для защиты от небольшого диапазона частиц;

- из-за большой емкости накопительного конденсатора он не успевает полностью разрядиться в процессе разрушения частиц, что снижает эффективность самого способа защиты космического аппарата.

Поставлена задача - расширить диапазон размеров частиц, от которых производится защита космического аппарата, и повысить эффективность использования электрической энергии при разрушении частиц.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для защиты от метеорных частиц содержит преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя, расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, согласно изобретению преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства для защиты космического аппарата от метеорных частиц, на фиг.2 изображен вид сверху устройства для защиты космического аппарата от метеорных частиц.

Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц содержит преграду, выполненную в виде трехслойной структуры (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3), к металлической пленке и металлической подложке подключен второй источник питания 4 и расположенный на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран 5, нанесенный на корпус 6, поверх которого нанесен электропроводящий слой 7, систему энергопитания для создания разности потенциалов 8, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем на корпусе, а второй - с преградой, диэлектрические перемычки 9.

Устройство работает следующим образом. Метеорная частица с достаточной кинетической энергией при встрече с космическим аппаратом преодолевает преграду (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3) и образует конгломерат из плазмы, осколков частицы, экрана и изоляционного слоя вследствие неполного своего разрушения и испарения. При продвижении конгломерата по направлению к электропроводящему слою 7 возникает градиент напряженности и происходит пробой электрического поля. Поэтому в ней возникает электрический ток. Скорость пробоя электрического поля по аналогии с искровым разрядом в атмосфере - молнией, до 100 тысяч километров в секунду. Диэлектрические перемычки 9 служат для деления преграды на секции, что позволяет уменьшить время разряда tразряда, согласно формуле:

tразряда≈3·R·C,

где R - сопротивление разрядного канала, C - емкость секции.

Дополнительное разрушение частиц происходит в первой преграде при разряде второго источника питания, что приводит к джоулеву нагреву метеорной частицы и частичному разрушения.

Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц, содержащее преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя, расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, отличающееся тем, что преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, а металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, причем между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды.



 

Похожие патенты:

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 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 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 космической технике, а именно к экранам для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия метеороидов. .

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 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.

Изобретение относится к защите космического аппарата от высокоскоростных частиц естественного или техногенного типа. Защитный экран выполнен из композиционного материала в виде эластичного полимерного связующего с внедренными в него частицами по крайней мере одного порошка тяжелого металла. Плотность металла - не менее 6000 кг/м3, а размеры частиц - от 5 до 500 мкм, при этом массовое содержание порошка в композите составляет от 0,4 до 0,9. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности защиты преимущественно трансформируемых объектов, развёртываемых в космосе. 1 ил.
Наверх