Экранная противометеоритная защита коллекторов теплоносителя холодильника-излучателя

 

Использование: в средствах противометеоритной защиты элементов космических объектов, преимущественно для коллекторов с теплоносителем космических ядерных энергоустановок. Сущность изобретения: снижение массы холодильника-излучателя и космической ядерной энергетической установки в целом путем совмещения двух функций (передача электроэнергии и противометеоритная защита коллекторов холодильника-излучателя) в силовом токопроводе. Для этого в экранной противометеоритной защите коллекторов теплоносителя холодильника-излучателя космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем электроэнергии силовыми токопроводами, силовые токопроводы выполнены в виде полос и установлены с зазором на внешней стороне коллекторов. Кроме того, в зазоре между токопроводом и коллектором размещена теплоизоляция из диэлектрического материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам противометеоритной защиты элементов космических объектов, преимущественно коллекторов с теплоносителем космических ядерных энергоустановок (КЯЭУ).

Эффективным средством противометеоритной защиты являются экраны, установленные с зазором около защитной стенки (О.Н. Фаворский, Я.С. Каданер. Вопросы теплообмена в космосе. "Высшая школа", М. 1976. с. 173).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является космический холодильник-излучатель, в котором в качестве противометеоритной защиты каналов с теплоносителем использованы экраны (бамперы), установленные с зазором около каналов (патент США 4738304 Direct condensation radiator for spaceсraft. МКИ F 28 F 11/00 F, 28 F 27/02, B 64 G 1/56, НКИ 165/13, опубл. 19.04.1988 г.) Недостатком применения специальных противометеоритных экранов является увеличение массы космического холодильника-излучателя.

Целью изобретения является снижение массы холодильника-излучателя и КЯЭУ в целом.

Технический результат заключается в совмещении двух функций (передача электроэнергии и противометеоритная защита коллекторов холодильника-излучателя) в силовом токопроводе.

Этот результат достигается выполнением силовых токопроводов в виде полос и установкой их с зазором на внешней стороне коллекторов. При этом в зазоре между токопроводами и коллекторами размещена теплоизоляция из диэлектрического материала. В итоге необходимость в применении специальных противометеоритных экранов частично или полностью отпадает. Метеоритный пробой силового токопровода не нарушает его известную функцию передачу энергии. Дополнительно достигается снижение температуры силовых токопроводов и как следствие уменьшение электросопротивления, обусловленные их развитой поверхностью и теплоизоляцией от коллекторов.

На фиг. 1 показана типовая компоновка КЯЭУ; на фиг. 2 сечение коллектора холодильника-излучателя с силовым токопроводом, используемым в качестве противометеоритного экрана.

КЯЭУ содержит реактор 1, блок энергетического оборудования 2, (включающий электрогенератор, насосы для прокачки теплоносителя и т.п.) и холодильник-излучатель 3. Холодильник-излучатель выполнен в виде излучающей оболочки 4, к которой подводится тепло с помощью тепловых труб 5 от циркулирующего по продольным коллекторам 6 теплоносителя. Вдоль коллекторов с внешней стороны с зазором около 20 мм закреплены через электроизоляторы 7 и хомуты 8 силовые токопроводы 9 корытообразного сечения с толщиной стенки около 1,5 мм. В зазоре между токопроводами и коллекторами уложена теплоизоляция 10 из диэлектрического материала, например, кремнеземного волокна. КЯЭУ связана с объектом 11 (потребителем электроэнергии) с помощью фермы 12. Оборудование КЯЭУ и объект скомпонованы внутри радиационного теневого конуса, образованного теневой защитой 13.

Устройство работает следующим образом.

Тепло из реактора 1 передается в блок энергетического оборудования 2, в котором вырабатывается электроэнергия, передаваемая объекту 11 по силовым токопроводам 9. Отработанное тепло передается теплоносителю, поступающему в коллекторы 6 холодильника-излучателя 3, а далее по тепловым трубам 5 подводится к оболочке 4 и излучается в космос. Теплоизоляция 10 исключает нагрев токопроводов 9 от коллекторов 6; развитая поверхность токопроводов обеспечивает эффективный отвод джоулева тепла, в результате их температура, а также электросопротивление и потери электроэнергии снижаются. При попадании метеоритной частицы в район коллектора происходит пробой силового токопровода с частичным или полным испарением частицы и с резкой потерей пробивной способности, чем обеспечивается сохранность коллектора. Роль противометеоритной защиты играет также теплоизоляция. Пробой токопровода (наиболее вероятны отверстия диаметром несколько десятых долей миллиметра) не нарушает его работоспособности.

Снижение массы КЯЭУ от использования предлагаемого изобретения иллюстрируется следующим примером. Так, для КЯЭУ мощность 120 кВт при напряжении 127 В и плотности тока 5 А/мм² масса токопроводов из меди на участке холодильника-излучателя длиной 10 м составляет около 40 кг. Применение токопроводов в качестве противометеоритной защиты коллекторов дает такое же снижение массы КЯЭУ за счет полностью или частичного исключения специальных противометеоритных экранов.

Формула изобретения

1. Экранная противометеоритная защита коллекторов теплоносителя холодильника-излучателя космической ядерной энергоустановки, соединенной с потребителем электроэнергии силовыми токопроводами, отличающаяся тем, что силовые токопроводы выполнены в виде полос и установлены с зазором на внешней стороне коллекторов.

2. Защита по п.1, отличающаяся тем, что в зазоре между токопроводом и коллектором размещена теплоизоляция из диэлектрического материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2