Патент тижня: космічний холодильник

Обшивка космічних кораблів на орбіті зазнає колосальні перевантаження, одночасно всередині апаратів необхідно підтримувати постійну температуру, яка захищає від космічного холоду прилади та екіпаж. Як правило, і для обігріву, і для охолодження апаратів використовується один і той же рідкий теплоносій, а циклічність його використання забезпечують спеціальні космічні холодильники.

Редакція ПМ

При безпосередній участі Федеральної служби з інтелектуальної власності («Роспатенту») ми вирішили ввести на сайті рубрику «Патент тижня». Щотижня в Росії патентуються десятки цікавих винаходів і вдосконалень — чому б не розповідати про них в числі перших.

Патент: 2668386

Автори: Іван Завялов, Сергій Негідників, Наталія Зав’ялова, Ілля Михайлов, Ігор Шашин, Сергій Автайкин, Андрій Сафронов, Олексій Григор’єв

Патентовласник: Російська Федерація, від імені якої виступає Державна корпорація по космічної діяльності «Роскосмос»

Принцип дії всіх подібних пристроїв у самих загальних рисах виглядає наступним чином: за допомогою космічного холодильника рідкий теплоносій збирається з системи життєзабезпечення космічного апарату і розсіюється на дрібні краплі, які природним чином охолоджуються в космічному просторі. Далі, за допомогою «космічного холодильника» охолоджені краплі збираються і закачуються в систему охолодження, а після відпрацювання — назад в систему життєзабезпечення для підтримки робочої температури в обладнанні та відсіках космічного апарату.

Тим не менш, у подібних систем охолодження, які розроблені на сьогоднішній день, є серйозні конструктивні недоліки. Для однієї потрібно створювати складну додаткову конструкцію електродів, яка дозволить створити зовнішнє електричне поле, щоб краплі теплоносія можна було закачати назад в «холодильник». Інша вимагає створення додаткових конструкцій джерела позитивно заряджених частинок і необхідність створення додаткової витрати маси. У третьому — виникає проблема витрати маси (втрат вспрыскиваемого на краплі теплоносія газу) так само як і необхідність створення пристрою для його впорскування. У четвертому — безповоротна втрата маси розчиненого у теплоносії газу, оскільки він випаровується в космічному просторі, а також оснащення «холодильника» додатковим пристроєм з насичення газом теплоносія.

Всі ці труднощі пов’язані з тим, що при русі крапель теплоносія в космічному просторі за рахунок різних факторів на них відбувається накопичення статичної, як правило, негативного заряду. Його накопичення за рахунок електростатичних сил розштовхування однойменних зарядів призводить до відхилення траєкторій крапель, ускладнюючи їх потрапляння в зону збору.

Рішення було знайдено з допомогою… найпростішого ультрафіолетового випромінювання. Виявилося, що при дії потоку УФ випромінювання на розпорошені краплі, на їх поверхні виникає зовнішній фотоефект — так звана фотоелектронна емісія, випускання електронів речовиною під дією УФ-випромінювання, джерелом якого може бути використана эксимерная лампа. За рахунок випущення електронів на краплях зменшується негативний заряд, тому під дією розгінних пластин краплі потоку майже не відхиляються від заданої траєкторії, що, в свою чергу, значно підвищує ефективність збору охолодженого теплоносія, а також скорочує безповоротні втрати маси.

Подробиці винаходи — в опублікованому патенті.

Источник