многофункциональная конструкция несущей оболочки герметичного отсека космического аппарата

Формула изобретения

Многофункциональная конструкция несущей оболочки герметичного отсека космического аппарата, содержащая внутреннюю тонкостенную оболочку, внешнюю тонкостенную оболочку и соединяющие их на клеевой основе стеклосоты, отличающаяся тем, что внутренняя тонкостенная оболочка выполнена герметичной, внешняя оболочка выполнена негерметичной из композиционного материала с модулем упругости, не отличающимся от модуля упругости внутренней герметичной оболочки, стеклосоты выполнены крупноячеистыми, а внутри каждой ячейки размещен пакет экранно-вакуумной теплоизоляции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике и предназначено для применения в конструкции корпусов герметичных отсеков ГО КА с длительным сроком активного существования, в том числе - орбитальных станций (ОС).

Известны трехслойные конструкции оболочки корпуса ОС, в которых внутренняя оболочка с силовым набором является герметичным несущим элементом конструкции, внешняя оболочка выполняет функции буфера, а соединяющий их пенопласт улавливает осколки буфера и высокоскоростных частиц (Инженерный справочник по космической технике. Изд. 2-е. Под редакцией А.В.Солодова, Воениздат, 1977, рис. 3.9, стр. 139).

Недостатком такой конструкции является нерациональное использование конструкционных материалов в силовой схеме корпуса - буферная оболочка не используется в качестве силового элемента трехслойной оболочки и, кроме того, по теплофизическим характеристикам пенопласт существенно хуже пакета экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ).

Известна конструкция несущей оболочки герметичного отсека космического аппарата, содержащая внутреннюю тонкостенную оболочку, внешнюю тонкостенную оболочку, соединяющие их на клеевой основе стеклосоты (книга "Конструирование автоматических космических аппаратов", Д.И.Козлов и др., Москва, Машиностроение, 1996 г., стр. 275).

При высокой удельной прочности такая оболочка негерметична, а стеклосоты не обладают приемлемыми теплофизическими характеристиками, что исключает возможность применения такой конструкции в составе корпуса ГО КА.

Поставлена задача - создание такой конструкции несущей многослойной оболочки для ГО КА, которая обладала бы при заданных несущей способности и герметичности меньшей по сравнению с прототипами массой и при этом с заданной надежностью обеспечивала бы функции теплоизоляции и защиты герметичного корпуса от высокоскоростных частиц.

Поставленная задача решается за счет того, что многофункциональная конструкция несущей оболочки герметичного отсека космического аппарата, содержащая внутреннюю тонкостенную оболочку, внешнюю тонкостенную оболочку, соединяющие их на клеевой основе стеклосоты, внутренняя тонкостенная оболочка выполнена герметичной, внешняя оболочка выполнена из композиционного материала с модулем упругости, отличающимся от модуля упругости внутренней герметичной оболочки, стеклосоты, соединяющие внешнюю и внутреннюю оболочки, выполнены крупноячеистыми, внутри каждой ячейки размещен пакет экранно-вакуумной теплоизоляции.

Авторами впервые предлагается оригинальная конструкция трехслойной оболочки для герметичных корпусов отсеков КА, выполняющая одновременно три функции: восприятие сосредоточенных и распределенных нагрузок на всех этапах эксплуатации КА, термостатирование внутреннего объема герметичного отсека КА, защиту ГО от поражения высокоскоростными частицами естественного и техногенного происхождения.

На фиг. 1 показано пространственное изображение герметичного модуля орбитальной станции, для отсека 1 которого целесообразно применение предлагаемого изобретения.

На фиг. 2 показано сечение предлагаемой конструкции отсека 1 (фиг. 1).

Фиг. 3 - это разрез A-A фиг. 2.

Трехслойная оболочка состоит из внутренней герметичной оболочки 1 из свариваемого сплава с высокой удельной прочностью, внешней оболочки 2 из композиционного материала, стеклосот 3 и пакетов ЭВТИ 4, расположенных в ячейках сот. Стеклосоты 3 воспринимают и передают нагрузки от одной оболочки к другой с помощью клеевых швов 5.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Трехслойная оболочка при существенно меньшей массе по сравнению с аналогами воспринимает все виды механических воздействий на всех этапах эксплуатации КА, что обеспечивает возможность увеличения массы полезной нагрузки КА.

При взаимодействии внешней оболочки с высокоскоростной частицей поражающий эффект снижается за счет разрушения ВСЧ и гашения энергии осколков в пакете ЭВТИ.

Негерметичность внешней оболочки позволяет вакуумировать пространство в ячейках стеклосот, заполненное пакетами ЭВТИ, что создает нормальные условия для работы ЭВТИ как термостатирующего покрытия на орбитальном участке полета.