Плёночный отражатель излучения

 

Изобретение относится к технике космической связи. Техническим результатом является сохранение функциональных возможностей при нарушении герметичности пневмоячеек. Сущность изобретения заключается в том, что отражатель содержит внешнюю пневмокамеру и радиальные стойки, выполненные в виде гибких трубок с отверстиями, на которых размещены пневмоячейки, взаимодействующие друг с другом, пневматически связанные с внутренней камерой и источником наполнителя, а также взаимодействующие с зеркальным полотном. Кроме того, во внутренней полости гибких трубок установлены твердотельные трубки с отверстиями, соосными отверстиям в гибких трубках, через которые внутренние полости соседних пневмоячеек сообщаются друг с другом. При этом с внешней стороны гибкой трубки над отверстиями установлены ниппели в виде цилиндрических насадок из эластичного материала. Внешняя пневмокамера и радиальные стойки пленочного отражателя излучения могут содержать цилиндрические чехлы, охватывающие пневмоячейки с внешней стороны и разделенные диафрагмами в местах соединения пневмоячеек. Источник наполнителя пленочного отражателя излучения может быть выполнен в виде источника пенообразующего диэлектрика или в виде источника электропроводящей жидкости с источниками ЭДС, подключенными через включатель к электропроводам, установленным в электропроводящей жидкости. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к космической технике связи.

Известны крупногабаритные пленочные отражатели света, которые могут быть использованы [1] для космической радиотелефонной связи и подсвета наземных объектов из космоса в ночное время.

Причиной, препятствующей достижению нижеуказанного технического результата при использовании известного устройства, относится то, что для раскрытия зеркального полотна используются центробежные силы вращения. При больших габаритах отражателя силы инерции, возникающие при вращении отражателя, аналогично гироскопу, препятствуют его управлению и наведению отражателя на подсвечиваемый объект.

Известен также отражатель электромагнитного излучения (света) [2], который является наиболее близким устройством того же назначения по совокупности существенных признаков. Известный отражатель [2] может быть указан в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Прототип содержит установленные на системе наведения внутреннюю и внешнюю пневмокамеры, соединенные пневматически друг с другом радиальными стойками, а также источник сжатого газа (воздуха). При этом пневмокамеры и радиальные стойки связаны и взаимодействуют с зеркальным полотном. Зеркальное полотно, в свою очередь, состоит из эластичной диэлектрической пленки, покрытой отражающей свет металлической пленкой (алюминием).

Однако известная конструкция отражателя излучения [2] не надежна. Достаточно попадание одной частицы в пневмокамеру и она теряет свою герметичность. При этом зеркальное полотно сворачивается и теряет свои отражающие свойства. Задача заявленного изобретения заключается в повышении надежности отражателя излучения.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в том, что появляется возможность автономно заполнять каждую ячейку пневмосистемы. Нарушение герметичности одной или несколько пневмоячеек не приводит к потере функциональных возможностей отражателя в целом.

Указанный технический результат, достигается тем, что отражатель излучения содержит внутреннюю и внешнюю пневмокамеры, радиальные стойки, выполненные в виде гибкой трубки с отверстиями, на которой наращены шарообразные пневмотические ячейки из эластичного материала, взаимодействующие друг с другом. Внешняя пневмокамера и радиальные стойки могут быть выполнены при этом в виде гибких трубок с отверстиями, на которых размещены тороидальные пневматические ячейки, внутренние полости которых сообщаются с внутренними полостями шлангов через отверстия, на которые надеты ниппели.

На фиг.1 приведена конструкция пленочного отражателя излучения, где: 1 - внешняя пневмокамера; 2 - радиальные стойки; 3 - внутренняя пневмокамера; 4 - гибкая трубка; 5 - отверстия; 6 - шарообразные пневмоячейки; 7 - крепежные ушки; 8 - растяжки эластичные; 9 - зеркальное полотно;
10 - радиальная трубка;
11 - радиальные пневмоячейки;
12 - стык радиальной и концентрической трубок;
13 - шланг;
14 - пластмассовая твердотельная трубка;
15 - отверстие;
16 - ниппель - цилиндрическая насадка.

На фиг.2 приведена конструкция пленочного отражателя излучения, для раскрытия которого используются тороидальные пневмокамеры, где:
17 - радиальные пневмокамеры;
18 - внутренняя пневмокамера;
19 - ушки крепежные;
20 - стык концентрической и радиальной трубок;
21 - концентрическая внешняя пневмокамера;
22 - растяжки эластичные;
23 - зеркальное полотно;
24 - соединение растяжек с концентрической внешней пневмокамерой 21;
25 - гибкая трубка;
26 - пластмассовая твердотельная трубка;
27 - отверстие в трубках 25 и 26;
28 - ниппель - цилиндрическая эластичная насадка.

На фиг. 3 приведена конструкция третьего варианта выполнения пленочного отражателя излучения, где:
29 - пневмокамера из шарообразных (или тороидальных) пневмоячеек;
30 - цилиндрический чехол (чулок) из прочных (например, капроновых) ниток;
31 - ниппель.

На фиг.4 приведена конструкция четвертого варианта пленочного отражателя излучения, где:
29 - тороидальные или шарообразные пневмоячейки;
30 - цилиндрический чехол;
31 - ниппель
32 - узлы между пневмоячейками;
33 - диафрагма.

На фиг. 5 указано как подключаются к электропроводящей жидкости 34 с помощью электродов 35 источник ЭДС (Е1) 36
37- выключатель;
38 - вентили.

Пленочный отражатель излучения работает следующим образом.

Для наведения отражателя излучения его вращают с помощью системы наведения вокруг взаимноперпендикулярных осей ОХ и OY, проходящих через центр внутреннего кольца карданного подвеса 3 (фиг.1), аналогично прототипу [2]. Для этого его устанавливают неподвижно на внешней раме карданного подвеса системы наведения.

Внешняя 1 и внутренняя 3 пневмокамеры имеют круглую форму, типа велосипедных камер. Эти камеры соединены друг с другом эластичными гибкими радиальными трубками, типа пожарных шлангов 2. Пневмокамеры 1, 3, концентричные друг другу, с радиальными трубками образуют единную герметичную пневмосистему, которая через вентиль подключена к источнику сжатого газа (ИСГ). После подачи газа (воздуха) пневмокамеры 1 и 3 принимают форму круга, а радиальные трубки - форму прямых стержней, а вся пневмосистема принимает форму колеса (см. фиг.1).

Для того, чтобы пневмосистема при больших габаритах принимала форму колеса, необходимо применять следующие технические решения.

Конструкция пленочного отражателя, приведенная на фиг.1, отличается тем, что для его раскрытия используется давление сжатого газа, которое создается в пневмосистеме с помощью источника сжатого газа (ИСГ). На фиг.1 ИСГ не указан.

Пленочный отражатель излучения на фиг.1 функционирует следующим образом.

Внешняя пневмокамера и радиальные стойки 2 формируются из гибкой трубки 4 с отверстиями 5, на которой наращены шарообразные пневмоячейки 6 из эластичного материала (например, резины). Радиальные и кольцевая трубки пневматически связаны друг с другом и сообщаются с внутренней пневмокамерой 3, которая, в свою очередь, с помощью шланга подключается к источнику сжатого газа (ИСГ).

Шарообразные пневмоячейки 11, формирующие радиальные стойки 2, пневматически сообщаются с гибкой трубкой 4 внешней пневмокамеры 1. В трубках 4 и 10 имеются отверстия 5, смещенные относительно друг друга на расстояние, равное диаметру шарообразных пневмоячеек 6, 11 внешнего кольца 1 и радиальных стоек 3 соответственно. Шарообразные пневмоячейки наращиваются на гибких трубках 4 и 10 так, чтобы при подаче газа шары взаимодействовали друг с другом, т.е. отталкивали друг друга. Силы отталкивания пневмоячеек приводят к тому, что замкнутый кольцевой шланг 4 внешней пневмокамеры 1 принимает форму колеса, а радиальные стойки 12 выпрямляются. Радиальные трубки 10 стоек 2 пневматически сообщаются с концентрической трубкой 4 внешней пневмокамеры 1 и внутренней пневмокамерой 3. Они образуют единную замкнутую пневмосистему, подключенную с помощью шланга к источнику сжатого газа (ИСГ).

На боковых поверхностях шарообразных пневмоячеек внешней камеры наращиваются при их изготовлении крепежные ушки 7. К этим ушкам привязываются концы растяжек (крепежных эластичных ниток) 8. Другие концы указанных растяжек (ниток) прикрепляются через равные дистанции к зеркальному полотну 9. Со внутреней стороны зеркальное полотно с помощью растяжек 8 соединяется с крепежными ушками 7, наращенными на боковой поверхности внутренней пневмокамеры 3. Диаметр сечения внутренней камеры 3 равен диаметру шарообразных ячеек 6 внешней камеры 1. При подаче сжатого газа пневмоячейки заполняются газом, и при их взаимодействии отражатель принимает форму колеса (см. фиг. 1).

Крепежные нитки 8, соединяющие ушки 7 внешней и внутренней пневмокамер с зеркальным полотном 9, натягиваются. При раскрытии отражателя эластичные нитки 8 тянут в радиальном направлении связанное с ними по всему периметру зеркальное полотно 9. При окончательном натяжении ниток зеркальное полотно принимает форму плоского зеркала.

Для повышения надежности работы пленочного отражателя излучения все ячейки должны быть армированы тонкой прочной капроновой нитью или изготовлены из материала, который при достижении определенного размера ячеек, больше не расширялся. Это может быть прорезанная капроновая ткань, типа той, которая используется для изготовления дамских чулок. Для повышения надежности функционирования отражателя каждая пневмоячейка, входящая в состав радикальных стоек 2 и внешней пневмокамеры 1, имеет свой ниппель 16. Ниппель представляет собой цилиндрическую насадку из резины или другого эластичного материала.

При подаче в гибкую трубку 4 газа он проходит через отверстия 15 в пластмассовой твердотельной трубке 14, установленной во внутренней полости гибкой трубки 4 и в гибкой трубке. При этом газ под давлением растягивает эластичную насадку (ниппель) 16 и заполняет внутреннюю полость шарообразной пневмоячейки 6 (фиг.1). Когда все пневмоячейки полностью заполнятся газом, внешняя пневмокамера принимает форму круга, а вся пневмосистема - форму велосипедного колеса. После этого шланг 13, соединяющий источник сжатого газа с пневмосистемой, отключается от него и внутренняя полость шланга 13 и гибкой трубки 4 пневматически сообщается с окружающим пространством.

Цилиндрические эластичные насадки (ниппели) 16 при этом не пропускают газ из пневмоячеек 6 обратно в гибкую трубку 4.

В этом случае, если космическая частица пробьет отверстие в одном или несколько пневмоячейках, в целом отражатель сохраняет свою форму и функциональные возможности. Таким образом, повышается надежность и продолжительность работы отражателя.

Если не применять ниппелей, достаточно пробить отверстие в одной пневмоячейке 6, и вся пневмосистема теряет герметичность, и отражатель теряет свою форму и отражающие свойства.

Для раскрытия пленочного отражателя излучения в конструкции на фиг.2 используются тороидальные пневмокамеры 17, 21. Аналогично прототипу внутренняя пневмокамера 18 имеет круглую форму типа велосипедной камеры. С этой камерой через равные дистанции (90^o) соединены механически и пневматически гибкие трубки 25 радиальных стоек 17. Другие концы радиальных трубок соединены также через равные расстояния с гибкой трубкой, формирующей концентрическую внешнюю пневмокамеру 21.

Для раскрытия внешней концентрической пневмокамеры 21 и радиальных стоек 17 в данной конструкции отражателя используются тороидальные пневмокамеры.

Пневмокамеры наращиваются на гибких трубках 25. Эти трубки имеют отверстия, которые отдалены друг от друга на расстояние, равное диаметру тороидальных пневмоячеек 17, 21. Отверстия 27 пневматически соединяют внутреннюю полость гибких трубок 18 с внутренними полостями всех тороидальных пневмокамер 17, 21, формирующих радиальные стойки и внешнюю пневмокамеру. При этом тороидальные камеры при заполнении их газом принимают круглую форму. Часть трубки 25, охваченной тороидальной пневмоячейкой, принимает форму прямой. За счет взаимодействия (отталкивания) пневмоячеек, в местах стыка между тороидальными пневмокамерами, внешняя пневмокамера 21 примет форму круга, а радиальные стойки 17 - форму прямых. Вся пневмосистема в целом примет форму велосипедного колеса.

Ориентация тороидальных пневмокамер, формирующих внешнюю концентрическую пневмокамеру 21, может быть перпендикулярной или совпадать с плоскостью зеркального полотна 23.

В зависимости от указанного крепления растяжек (ниток) 22 к тороидальным пневмокамерам 21 будет разное.

В первом случае растяжки 22 крепятся к тороидальным камерам с двух сторон. Другие концы растяжек крепятся к зеркальному полотну. С внутренней стороны зеркальное полотно крепится к ушкам 7 внутренней пневмокамеры 3. При раскрытии внешней пневмокамеры 3 растяжки, закрепленные по всему периметру к зеркальному полотну, тянут его за собою. При необходимости зеркальное полотно 23 может быть натянуто с двух сторон относительно радиальных пневмокамер. Такая необходимость может возникнуть при формировании вогнутых сферических зеркальных поверхностей [2,3]. Когда ориентация плоскости тороидальных пневмокамер 21 совпадает с плоскостью зеркального полотна 23, крепление растяжек 22 к пневмокамерами 21 осуществляется в одной точке. Для крепления растяжек на тороидальных пневмокамерах 21 могут быть наращены ушки 7, аналогичные тем, что на внутренней камере 3.

В обоих случаях при полном раскрытии пневмосистемы, состоящей из внутренней, внешней пневмокамер и радиальных стоек, зеркальное полотно 23, растянутое со всех сторон растяжками 22, примет форму плоского отражателя (зеркала).

Для повышения надежности работы отражателя излучения каждая пневмоячейка заполняется газом автономно.

Для этой цели внутри гибкой трубки 25 устанавливается пластмассовая твердотельная трубка 26 с отверстием 27. При этом отверстие в твердотельной трубке 26 совпадает с соосным отверстием в гибкой трубке 25. С наружной стороны над отверстиями на гибкую трубку надевают ниппель.

Ниппель 28 представляет собой цилиндрическую насадку из эластичного материала (например, из резины), которая пропускает воздух через отверстия в пластмассовой твердотельной трубке 26 и натянутой на ней эластичной трубке 25 во внутреннюю полость пневматических ячеек. После того, когда все пневмоячейки заполняются газом и пневмосистема примет форму колеса, источник сжатого газа отключается. Внутреннюю полость гибкой эластичной трубки соединяют затем с окружающим пространством - с вакуумом.

Ниппели не пропускают газ в обратном направлении. Пневмоячейки сохраняют давление газа независимо друг от друга. Нарушение герметичности отдельных ячеек не влияет на герметичность остальных. Это повышает надежность конструкции отражателя в целом.

Для упрощения технологии изготовления пленочного отражателя излучения может быть использована конструкция, представленная на фиг.3.

В этой конструкции для формирования радикальных стоек и внешней пневмокамеры используются соединенные друг с другом механически и пневматически гирлянда из пневмоячеек формы шара или тора 29, 32 (фиг.3 и 4). При этом вся цепочка из пневмоячеек помещается внутри цилиндрического чехла 30 из прочного материала, например из капроновой нити. Цилиндрический чехол имеет форму, прочность и вес, аналогичные дамскому чулку. Промышленностью выпускаются материалы, по прочности на разрыв которые превосходят капрон и даже стальную проволоку при одинаковой толщине.

При подаче газа из источника сжатого газа (ИСГ) в пневмосистему ячейки принимают форму шара или тора 29. Достигнув размера цилиндрического чехла, который имеет фиксированный диметр, пневматические ячейки больше не расширяются в радиальном направлении. Они расширяются только вдоль оси цилиндрического чехла. Взаимодействие соседних пневмоячеек, точнее взаимное их отталкивание, направленное по оси цилиндра приведет к тому, что внешняя пневмокамера принимает форму круга, радикальные стойки - форму прямолинейных стержней.

Чтобы каждая пневмоячейка 29 приняла одинаковый размер, капроновый цилиндрический чехол может быть перегорожен поперечными диафрагмами или завязан через одинаковые фиксированные расстояния в узловых точках 32 перехода от одной пневмоячейки к другой. В этих местах во внутрь гибкой трубки 25 пневмоячеек вставляются твердотельные (например, пластмассовые) трубки 26 (фиг.2 и 3) с отверстиями 27, на которых надевается нипель 31.

Вся пневмосистема при этом примет форму велосипедного колеса, которая взаимодействует с зеркальным полотном и придает ему форму плоского зеркала.

Для крепления и натяжения зеркального полотна 9 используются эластичные растяжки, соединенные с ним по всему периметру. Другие концы растяжек крепятся к цилиндрическому чехлу 30. Чтобы исключить раскрутку цилиндрического чехла вокруг пневмоячеек, растяжки крепятся к нему симметрично с двух сторон. К внутренней пневмокамере растяжки крепятся с помощью ушек, наращенных на ней с двух сторон, аналогично прототипу.

Вследствие того, что цилиндрический чехол и внутренняя камера имеют одинаковые сечения, после раскрытия отражателя излучения растяжки с двух сторон, устанавливаются вдоль радикальных направлений в двух параллельных плоскостях. При необходимости, возможно, натянуть одновременно два зеркальных полотна параллельно друг другу. Чтобы получить круглое зеркало, достаточно иметь одну внешнюю пневмокамеру.

Для упрощения технологии изготовления отражателя и повышения его надежности эластичная труба 33 с ниппелем 31 может быть пропущена непосредственно через внутреннюю полость тороидальной пневмоячейки 29 (фиг.4).

В этом случае число стыков (склеек) гибкой трубки с тороидальными пневмоячейками уменьшаются вдвое. При этом длина гибкой трубки 32 в пределах одой ячейки должна быть больше, чем половина средней длины окружности тора и свободно проходить через внутреннюю его полость.

Пластмассовая твердотельная трубка 26 устанавливается во внутренней полости гибкой эластичной трубки 33, аналогично конструкциям на фиг.2 в местах стыковки тороидальных (или шарообразных) пневмоячеек друг с другом. Пластмассовая трубка имеет отверстие, через которые внутренняя полость гибкой трубки пневматически соединяются с внутренними полостями пневмоячеек тороидальной (или шарообразной) формы и с источником сжатого газа (ИСГ).

Для предания жесткости конструкции отражателя излучения шарообразные (или тороидальные) пневмоячейки могут быть накачены пенообразующим диэлектриком, который затем затвердевает и принимает постоянную форму. Такие затвердевающие пенообразующие вещества выпускаются промышленностью и используются для заполнения зазоры окон и дверей при строительстве домов.

Кроме того, могут быть использованы затвердевающие жидкости типа эпоксидной смолы. Если температура окружающей среды постоянно отрицательна, шарообразные или тороидальные ячейки могут быть наполнены водой. После замерзания воды лед превращает каркас отражателя излучения в жесткую конструкцию.

В этом случае при сборке отражателя лед может быть преобразован в жидкость путем его нагрева. Для этого в жидкость (воду) предварительно добавляют марганцовый порошок или соль, чтоб он стал электропроводящим. Пропуская электрический ток через затвердевшую жидкость (лед), можно перевести его в жидкое состояние и выкачать, а затем свернуть и собрать отражатель. Меняя концентрацию марганцовки или соли можно достичь необходимой электропроводности льда и времени его растаивания.

На фиг. 5 показано как внутренняя камера разделена на две изолированные друг от друга половинки. Электроды 35 установлены во внутренней плоскости камеры 3 попарно параллельно и контактируют с электропроводящей жидкостью 34. Электроды, установленные в правой половине камеры соединены друг с другом, и подключены через выключатель 37 к положительной обкладке источника ЭДС (Е1) 36. А электроды левой половины подключены к отрицательной обкладке источника Е1. Источник ЭДС необходим для нагрева и оттаивания замершей и затвердевшей жидкости 34. Пропуская электрический ток через электропроводящую затвердевшую массу (лед), возможно перевести ее в жидкое состояние и откачать из герметичных внутренней и внешней камер и радикальных стоек, чтобы свернуть отражатель.

Могут быть использованы и другие вещества типа воска, парафина ртути и т. д. , которые при нагреве превращаются в жидкое состояние, а при понижении температуры затвердевают.

Аналогично прототипу [2] , предлагаемый пленочный отражатель излучения может быть использован в системах освещения городов в ночное время, а также для создания больших солнечных парусов. Управляя ориентацией паруса, можно вывести космический корабль (КК) на более высокую орбиту. Достаточно маломощной ракетой вывести КК на самую низкую орбиту, а затем с помощью управляемого солнечного паруса КК выводится на геостационарную орбиту. Солнечный парус может быть использован для запуска межпланетных кораблей или для отправки КК в другие галактики.

Источники информации
1. Проект "Знамя" РКК "Энергия".

2. Амиров С.Д., Алиев А.С. Система для подсвета объекта. Патент 2163024, МПК 7 G 01 S 17/66.

Формула изобретения

1. Пленочный отражатель излучения, содержащий внешнюю пневмокамеру и радиальные стойки, выполненные в виде гибких трубок с отверстиями, на которых размещены пневмоячейки, взаимодействующие друг с другом, пневматически связанные с внутренней пневмокамерой и источником наполнителя и взаимодействующие с зеркальным полотном, отличающийся тем, что во внутренней полости гибких трубок установлены твердотельные трубки с отверстиями, соосными отверстиям в гибких трубках, через которые внутренние полости пневмоячеек сообщаются друг с другом, при этом с внешней стороны гибких трубок над отверстиями установлены ниппели в виде цилиндрических насадок из эластичного материала.

2. Пленочный отражатель излучения по п.1, отличающийся тем, что внешняя пневмокамера и радиальные стойки содержат цилиндрические чехлы с диафрагмами, охватывающие пневмоячейки с внешней стороны, при этом диафрагмы установлены в местах стыковок пневмоячеек.

3. Пленочный отражатель излучения по п.1, отличающийся тем, что содержит цилиндрические чехлы, затянутые в узлы в местах стыковок пневмоячеек друг с другом.

4. Пленочный отражатель излучения по п.1, отличающийся тем, что источник наполнителя выполнен в виде источника пенообразующего диэлектрика.

5. Пленочный отражатель излучения по п.1, отличающийся тем, что источник наполнителя выполнен в виде источника электропроводящей жидкости и содержит источник ЭДС, подключенный через включатель к электродам, установленным в электропроводящей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5