Космический аппарат
Полезная модель относится к космической технике, а именно к конструкции космических аппаратов, снабжённых шлюзовыми камерами. Задачей полезной модели является снижение потерь рабочего газа при декомпрессии шлюзовой камеры во время выхода космонавтов в открытый космос. Указанная задача достигается тем, космический аппарат, содержащий герметичный отсек 1, шлюзовую камеру 2, систему поддержания давления в шлюзовой камере, включающую баллон высокого давления 3 с рабочим веществом и регулятор давления 4 с управляющей полостью, связанные со шлюзовой камерой магистралью с клапаном заполнения 5, и электронный блок управления 20, блок контроля количества расходуемого вещества 6, установленный в магистрали до клапана заполнения и выполненный в виде ёмкости, разделённой подвижной мембраной 9 на накопительную 8 и управляющую 7 полости и содержащей датчики контроля положения мембраны 10, 11 и впускной клапан 22, установленный на входе в накопительную полость, при этом управляющие полости регулятора давления и блока контроля связаны магистралями с полостью герметичного отсека, а датчики положения мембраны электрически связаны через блок управления с клапаном заполнения и впускным клапаном, причём аппарат дополнительно снабжён системой откачивания рабочего газа, включающую в себя откачивающий компрессор 25 и баллон временного хранения рабочего газа 23, соединенные трубопроводом 24, снабжённым запорным клапаном 26, со шлюзовой камерой 2.
Полезная модель относится к космической технике, а именно к конструкции космических аппаратов, снабжённых шлюзовыми камерами.
Известен космический аппарат, содержащий герметичный отсек, шлюзовую камеру, систему поддержания давления в герметичном отсеке и в шлюзовой камере, включающую баллон высокого давления с рабочим веществом и регулятор давления с управляющей полостью, связанные со шлюзовой камерой магистралью с клапаном заполнения и электронный блок управления (Космонавтика. - Энциклопедия. М: Советская энциклопедия, 1985, с.440).
Наиболее близким решением из известных является изобретение по авторскому свидетельству SU №1784533 А1 «Космический аппарат», содержащий герметичный отсек, шлюзовую камеру, систему поддержания давления в шлюзовой камере, включающую баллон высокого давления с рабочим веществом и регулятор давления с управляющей полостью, связанные со шлюзовой камерой магистралью с клапаном заполнения, и электронный блок управления, кроме того, космический аппарат содержит блок контроля количества расходуемого вещества, установленный в магистрали до клапана заполнения и выполненный в виде ёмкости, разделённой подвижной мембраной на накопительную и управляющую полости и содержащей датчики контроля положения мембраны и впускной клапан, установленный на входе в накопительную полость, при этом управляющие полости регулятора
давления и блока контроля связаны магистралями с полостью герметичного отсека, а датчики положения мембраны электрически связаны через блок управления с клапаном заполнения и впускным клапаном.
При функционировании данных аппаратов в период декомпрессии шлюзовой камеры, открывается запорный клапан, и рабочий газ устремляется в космическое пространство через выпускной патрубок. При шлюзовании выравнивание давления в герметичном отсеке и в шлюзовой камере обеспечивается путём подачи в последнюю по магистрали рабочего газа из баллона высокого давления.
Недостатком космических аппаратов, описанных выше, является большая потеря рабочего газа при разгерметизации шлюзовой камеры через выпускной патрубок, во время выхода космонавтов в открытый космос.
Задачей полезной модели является снижение потерь рабочего газа при декомпрессии шлюзовой камеры во время выхода космонавтов в открытый космос.
Указанная задача достигается тем, что космический аппарат, содержащий герметичный отсек, шлюзовую камеру, систему поддержания давления в шлюзовой камере, включающую баллон высокого давления с рабочим веществом и регулятор давления с управляющей полостью, связанные со шлюзовой камерой магистралью с клапаном заполнения, электронный блок управления, блок контроля количества расходуемого вещества, установленный в магистрали до клапана заполнения и выполненный в виде ёмкости, разделённой подвижной мембраной на накопительную и управляющую полости, содержащей датчики контроля положения
мембраны и впускной клапан, установленный на входе в накопительную полость, при этом управляющие полости регулятора давления и блока контроля связаны магистралями с полостью герметичного отсека, а датчики положения мембраны электрически связаны через блок управления с клапаном заполнения и впускным клапаном, согласно заявляемой полезной модели, аппарат дополнительно снабжён системой откачивания рабочего газа, включающую в себя откачивающий компрессор и баллон временного хранения рабочего газа, соединенные трубопроводом, снабжённым запорным клапаном, со шлюзовой камерой.
На чертеже изображён общий вид космического аппарата. Космический аппарат содержит герметичный отсек 1, шлюзовую камеру 2, баллон высокого давления 3 с рабочим веществом (газом), регулятор давления 4 с управляющей полостью, клапан заполнения 5, блок контроля количества расходуемого вещества 6, содержащий управляющую полость 7 и накопительную полость 8, разделённые мембраной 9, датчики контроля положения мембраны 10 и 11, дроссель 12, магистрали 13, 14, 15, 16, 17, выпускной патрубок 18, клапан сброса 19, блок управления 20 и счётчик команд 21, впускной клапан 22, баллон временного хранения рабочего газа 23, трубопровод 24, откачивающий компрессор 25, запорный клапан 26.
При функционировании предлагаемого космического аппарата в период подготовки шлюзовой камеры к выходу космонавтов в космос, открывается запорный клапан 26 и начинается откачивание компрессором 25 рабочего газа из шлюзовой камеры 2 в баллон временного хранения 23, который связан со шлюзовой камерой трубопроводом 24.После того, как давление газа в шлюзовой камере 2
и давление позади лопаток компрессора сравняются, запорный клапан 26 отделит шлюзовую камеру от баллона временного хранения газа 23. Оставшееся рабочее вещество будет стравлено в космическое пространство через выпускной патрубок 18, путём открытия клапана сброса 19.
После этого станет возможным выход космонавтов из шлюзовой камеры в открытый космос для внекорабельной деятельности.
В период шлюзования запорный клапан 26 откроется, и рабочий газ из баллона временного хранения 23 перейдёт по трубопроводу 24 в шлюзовую камеру 2. Так как при декомпрессии часть газа была стравлена в космическое пространство, и, в связи с этим для выравнивания давления в шлюзовой камере и герметичном отсеке 1 газа, находящегося в баллоне временного хранения рабочего газа недостаточно, то для повышения давления в шлюзовой камере используется баллон высокого давления 3, из которого при открытии регулятора давления 4 газ по магистрали 14 поступает в полость 8 блока контроля 6. По мере заполнения накопительной полости 8 мембрана 9 под воздействием большего давления перемещается и в крайнем положении взаимодействует с датчиком контроля положения мембраны 10. По сигналу датчика 10 блок управления 20 закрывает впускной клапан 22 и открывается клапан заполнения 5. Так как управляющая полость 7 связана магистралью 15 с полостью отсека 1, то на мембрану 9 воздействует давление газа в отсеке и мембрана перемещается в противоположном направлении, вытесняя рабочее тело в полость шлюзовой камеры 2 в случае, если в ней давление меньше, чем давление в отсеке 1. При срабатывании датчика 11 по команде блока управления 20 клапан 22 открывается и газ снова поступает в накопительную полость 8, цикл повторяется до тех пор,
пока давление в шлюзовой камере не сравняется с давлением в герметичном отсеке. Так как вытеснение производится под воздействием давления отсека 1, то в шлюзовой камере 2 может создаться давление, только равное давлению газа в отсеке, что исключает колебания давления в отсеке 1 при шлюзовании, а также перерасход газа. Так как управляющая камера регулятора давления 4 связана магистралью 16 с полостью герметичного отсека 1, то по впускной магистрали 14 создаётся определённое постоянное избыточное давление относительно отсека, что обеспечивает постоянство давления при заполнении полости 8 в зависимости от плотности и температуры. Для исключения резких забросов давления в начале заполнения полости 8 во впускной магистрали установлен дроссель постоянного расхода 12. Количество перемещений мембраны 9, а соответственно и суммарное количество газа фиксируется счётчиком команд 21, который, кроме того, может выдавать команду на отключение клапанов 5 и 22 при любом количестве перемещений.
После полного выравнивания давления между шлюзовой камерой и герметичным отсеком становится возможным вход космонавтов из шлюзовой камеры в герметичный отсек.
Космический аппарат, содержащий герметичный отсек, шлюзовую камеру, клапан сброса, выпускной патрубок, систему поддержания давления в шлюзовой камере, включающую баллон высокого давления с рабочим веществом и регулятор давления с управляющей полостью, связанные со шлюзовой камерой магистралью с клапаном заполнения, и электронный блок управления, блок контроля количества расходуемого вещества, установленный в магистрали до клапана заполнения и выполненный в виде емкости, разделенной подвижной мембраной на накопительную и управляющую полости и содержащей датчики контроля положения мембраны и впускной клапан, установленный на входе в накопительную полость, при этом управляющие полости регулятора давления и блока контроля связаны магистралями с полостью герметичного отсека, а датчики положения мембраны электрически связаны через блок управления с клапаном заполнения и впускным клапаном, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен системой откачивания рабочего газа, включающую в себя откачивающий компрессор и баллон временного хранения рабочего газа, соединенные трубопроводом, снабженным запорным клапаном, со шлюзовой камерой.
