Корпус для космической станции
Изобретение относится к области космических сооружений, а именно конструирования корпусов космических станций непосредственно в космическом пространстве с использованием заранее выведенных на орбиту модулей, которые могут принимать большие космические аппараты. Одновременно решается задача защиты людей в центре корпуса от радиации, причем ремонт и обслуживание может производиться без скафандров. Возможно также создавать сложные пространства в корпусе. Эти задачи решаются за счет особой конструкции модуля с использованием в нем металлических пластин с обратной кривизной (1). Пластины имеют такую кривизну внешних поверхностей, которая за счет выбора их поперечного сечения (2) обеспечивает эти большие объемы (3). Предлагаются также средства для герметизации и пневматические средства для поддержания объема, которыми снабжают модули, в виде единой для каждого цилиндрического объема мембраны из кевлара, состоящей из двух плоских круглых пластин, связанных между собой по длине корпуса в рабочем состоянии также плоскими деталями. Круглые элементы мембраны для герметизации торцов и связывающие их элементы выполнены заодно и изначально свернуты в виде рулонов. Рулоны способны разворачиваться в цилиндрических объемах корпуса станции с помощью пневматики. Пластины модулей снабжены также средствами, устроенными в толщу пластин модуля, для создания заранее заданной планировки пространства корпуса. Таким образом, данное изобретение позволяет существенно расширить арсенал уже известных технических средств и решить важнейшие технические задачи космической отрасли. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к области строительства в космическом пространстве сооружений больших объемов помощью унифицированных модулей (и или их блоков) собранных на земле и выведенных на орбиту.
Известны корпуса больших объемов, собираемых на орбите с помощью надувных модулей В-330 Бигелоу (Л1),однако они недостаточно надежны в эксплуатации и теряют форму из за стравливания воздуха при вводе космического объекта в космическое сооружение.
Известны орбитальные космические станции с телескопическими модулями (Л.2). Однако указанные модули не позволяют получить корпус большого объема, а вывод их на орбиту требует больших затрат. Известны корпуса для станций, в которых используют для создания больших объемов унифицированные модули в виде жестких металлических плоских пластины, которые комбинируют на орбите (Л.3). Однако это техническое решение исключает возможность индивидуальной транспортировки модулей, что приводит к удорожанию сооружения.
Наиболее близким к настоящему изобретению является корпус, составленный из объемных унифицированных модулей, скрепленных между собой по краям (Л.4), в котором унифицированные модули выполнены из металлических листов, соединенных по краям с образованием внутреннего объема. Однако это техническое решение затрудняет формирование сложных планировок в корпусе.
Настоящее изобретение позволяет создавать корпуса больших объемов, использовать полученные дополнительные объемы для требуемой планировки станции, создавать благоприятную обстановку для персонала станции, экономить ресурсы при ее создании, также расширить арсенал известных технических средств для строительства и использования космических станций.
Для достижения этих результатов предлагается корпус выполнять из одинаковых модулей имеющих объемную конструкцию. Каждая такая конструкция состоит в виде нескольких изогнутых металлических пластин из материала пригодного для работы в космосе, при соединении которых образуется внутренний объем модуля. Изогнутая пластина имеет обратную кривизну, а вместе они соединены по краям и расположены так, что кривизна их обращена внутрь корпуса, при том, что поперечное сечение каждой пластины выбрано как часть окружности из условия, чтобы длина этой части окружности L была не менее, чем 2пR/n, где R- радиус требуемой и заранее рассчитанной окружности поперечного сечения цилиндрического объема, образованного при соединении модулей в корпусе с учетом необходимого технологического зазора, а n-число пластин с обратной кривизной. Диаметр и радиус окружности выбраны из условия надежного размещения космического объекта. Каждый модуль может быть составлен из трех или четырех пластин. Все полости корпуса, как внутренние полости модулей, так и цилиндрические полости корпуса, могут быть снабжены мягкими гибкими герметизирующими элементами типа кевлара, геометрия которых соответствует геометрии той полости, для которой они предназначены, а также пневматическими средствами для поддержания формы для надежной герметизации стыков. Мембраны в торце могут быть выполнены двойными. Внешняя мембрана может быть выполнена разъемной в виде одного или нескольких лепестков. Каждая пластина модуля может иметь встроенные элементы для прокладки в корпусе инженерных сетей или для обеспечения возможности перемещения грузов или персонала, т.е. создания заданной планировки станции. Для повышения надежности герметизации каждый объем может содержать металлическую трубку, прилегающую к внутренним стенкам.
На фиг 1 - изображен модуль из 4-х пластин.
На фиг. 2 - модуль из 3-х пластин.
На фиг. 3 - поперечная проекция фрагмента корпуса с модулями из 3-х
пластин.
На фиг. 4 - эскиз модуля с разверткой герметизирующих элементов.
На фиг. 5 - поперечный разрез фрагмента корпуса с модулями из 4-х пластин.
На фиг. 6 - фрагмент корпуса с герметизирующими элементами.
На фиг. 7 - эскиз модуля с разверткой герметизирующих элементов.
Сборка корпуса осуществляется в космическом пространстве. Для этого на орбиту выводят уже готовые, собранные на земле объемные конструкции - модули. И блокируют их друг с другом создавая заранее проектируемую конфигурацию корпуса. Примеры модулей представлены ниже. Жесткие металлические пластины 1. с отрицательной кривизной, обращенные к центру модуля жестко скреплены между собой. В центре модуля таким образом образуется полость 2. В дальнейшем при сборке эта полость может быть использована для создания жилых или инженерных отсеков. Так как каждая пластина модуля в поперечном сечении представляет собой часть окружности, длина которой выбрана из условия согласно настоящей формуле изобретения, то при сборке корпуса образуются цилиндрические полости 3. Эти полости являются основными объемами для приема и ремонта космических объектов, преимущественно цилиндрического типа. Обслуживаться в их могут также и другие космические объекты, геометрия которых позволит обеспечить их надежное размещение в цилиндрическом объеме полученных размеров. Модули снабжены средствами для герметизации, выполненными в виде мембран из мягкого материала, например кевлара и пневматическими средствами для их вывода из внутреннего объема модуля через люки в торце модуля для герметизации основных объемов. Мембрана выполнена цельной состоящей из двух круглых плоских кевларовых элементов 4 соединенных между собой элементами соединяющими эти мембраны 5 по длине, которые под действием пневматических средств (не показано) разворачиваются и надежно герметизируют стыки цилиндрических объемов 3 корпуса. Пластины модуля имеют встроенные в их толще элементы, необходимые для функционирования корпуса при работе станции, например люками и лючками (не показано). Таким образом достигается возможность обслуживания основных объемов 3. Также, при необходимости, основной объем 3 можно использовать для введения в него сменного инженерно - технологического блока любого назначения.
Корпус согласно изобретения, позволяет создавать доки и ремонтные станции, а также возможно и поселения на орбите и поверхности космического тела с максимально защищенным от радиации внутренним пространством. При увеличении количества модулей в корпусе, защита людей в центральном блоке становится абсолютной. Ремонт и обслуживание внутреннего пространства может производиться без скафандров, что является существенным преимуществом настоящего изобретения. Расположение модулей в корпусе и их блоков, с креплением их сбоку или встык или тем и другим образом, позволяет получать разнообразную компоновку станции, расширяя ее функциональные возможности.
Источники информации:
1. US №6236785, 244-159 1999 г.
2. US №6568638, 244-158R 2007 г.
3. US №5086999 244-68 1992 г.
4. RU №2643100 В64G 1/22 2015 г.
1. Корпус для космической станции, предназначенный для приема и ремонта космических кораблей, преимущественно цилиндрического типа, состоящий из сборки одинаковых модулей или их блоков, жестко соединенных между собой, в котором каждый модуль выполнен в виде объемной конструкции, состоящей из изогнутых металлических пластин, пригодных для работы в космосе, установленных симметрично по отношению к оси модуля с образованием внутреннего объема, отличающийся тем, что в качестве изогнутых пластин используют пластины с обратной кривизной, обращенной к центру модуля, причем поперечное сечение каждой пластины представляет собой часть окружности, длина которой выбрана из условия 
, где R является радиусом того цилиндрического объема, который необходим для приема космического корабля, а n - число пластин модуля, так что каждая образованная при этом внешняя поверхность пластины является одновременно частью внутренней цилиндрической поверхности цилиндрического объема, образованного при соединении модулей в корпусе с учетом необходимого технологического зазора, а n - число пластин с обратной кривизной, причем диаметр и радиус окружности выбраны из условия надежного размещения космического корабля; каждый модуль может быть составлен из трех или четырех пластин; все цилиндрические полости корпуса снабжены мягкими гибкими герметизирующими элементами - мембранами, геометрия которых соответствует геометрии полости, для которой они предназначены, а также пневматическими средствами для поддержания формы для надежной герметизации; пластины модуля имеют встроенные в их толще элементы, необходимые для функционирования корпуса при работе станции, например люки и лючки, обеспечивающие взаимопроникновение между полостями корпуса.
2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что мембраны выполнены цельными, из двух торцевых круглых плоских элементов из мягкого материала, например кевлара, предназначенных для размещения по торцам, сопряженных между собой элементами, объединяющими их в единое целое по длине, свернутые в рулон, размещенный в объеме модуля, способный в рабочем состоянии под действием пневматических средств разворачиваться и надежно герметизировать стыки между пластинами в цилиндрических объемах корпуса.
