Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата (ка)

Изобретение относится к космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы. Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата содержит приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу, в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала, при этом на поверхности космического аппарата установлены измерительные антенны не менее трех штук, которые дополнительно снабжены антенными усилителями, соединенными с устройством формирования сигнала. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

 

Устройство предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы.

Известно устройство (A.C. N1830499, МПК G01E 1/34, 13.10.92), включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.

Более совершенным по информационным возможностям является устройство (Diretzel H., Eihborn e.t.c. The Heos 2 aud Helios micrometeoroid experiments. J.Phys.Sei. Justrum. 1973, 6, 3, p.209-217), предназначенное для регистрации параметров микрометеороидов, содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа "Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата (КА)" (Патент РФ №2479829 МПК G01M 1/00, G01T 1/00 опубликован 20.04.2013).

Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата содержит приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу. В защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на поверхности контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала.

Недостатком такого устройства является невозможность контролировать вектор скорости ударяющейся частицы.

Задачей изобретения является разработать устройство, позволяющий контролировать вектор скорости ударяющий частицы и расширяющий функциональные возможности прототипа.

Поставленная задача достигается тем, что устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата содержит приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу, в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала, согласно изобретению на поверхности космического аппарата установлены измерительные антенны не менее трех штук, которые дополнительно снабжены антенными усилителями, соединенными с устройством формирования сигнала.

Измерительных антенн должно быть не менее трех штук, так как для определения вектора скорости в декартовой системе координат необходимо произвести не менее трех измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата ионосферы содержит приемник ионов 1, металлическую сетку 2, заряженную до потенциала - 300 В, устройство для передачи данных на Землю 3 (спутниковый модем), ионизующее устройство 4, антенну 5, устройство формирования сигнала 6, защитный корпус 7, пьезодатчик 8, усилитель 9, фотоэлектронный умножитель 10, измерительные антенны 11, 12, 13, антенные усилители 14, 15, 16.

Принцип работы устройства следующий. При совпадении микрометеороида с контролируемой поверхностью КА, в месте контакта образуется плазма, ионы которой попадают на приемник ионов 1, сбор их осуществляется за счет напряжения на приемнике, равном - 350 В относительно мишени. С целью увеличения поверхности сбора ионов приемником используется металлическая сетка 2, заряженная до - 300 В. Дальше происходит процесс ионизации окружающего пространства с помощью ионизующего устройства 4. В случае пробоя поверхности космического аппарата из него начинает выходить поток воздуха, который ионизуется устройством 4 и собирается приемником ионов. Пьезодатчик 8 срабатывает только тогда, когда происходит удар по поверхности космического аппарата. Далее сигнал с пьезодатчика 8 через усилитель 9 поступает на устройство формирования сигнала 6. Фотоэлектронный умножитель 10 регистрирует вспышку, образующуюся при соударении высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на поверхности космического аппарата. Устройство формирования сигнала 6 обрабатывает информацию с приемника ионов и пьезодатчика в форму, удобную для передачи через спутниковый модем 3. Спутниковый модем 3 и антенна 5 передают обработанный сигнал на наземный пункт связи. Пылевые частицы, находящиеся на околоземной орбите, обычно заряжены до определенного электрического потенциала. При подлете к поверхности КА на измерительные антенны 11, 12, 13 наводится импульс тока, который усиливается антенными усилителями 14, 15, 16 и подается на вход устройства формирования сигнала. На основе данных с усилителей 14. 15, 16 (по заранее оттарированным характеристикам, полученным в лабораторных условиях) производится корреляция полученных данных с вектором скорости высокоскоростной частицы до удара с поверхностью КА.

Преимуществом данного устройства по сравнению с другими аналогичными устройствами является то, что оно позволяет контролировать поверхность космического аппарата и измерять вектор скорости высокоскоростных пылевых частиц, при этом не мешая его работе.

Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата, содержащее приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу, в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на поверхности контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала, отличающееся тем, что на поверхности космического аппарата установлены измерительные антенны не менее трех штук и дополнительно снабжено антенными усилителями, соединенными с устройством формирования сигнала.