Имитатор излучения планет и луны — SU 1066891 (original) (raw)
,1066 7 0 З(Ю В ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . 62/.40-23,8084. Бюл. Роле сниковвский ордеской Револитут им . Се и Л, В . Козловна Ленина и ордеюции авиацирго Орджоникид.018,3(088 8) орское свидет л В 64 6 7/00 онов В,В.и др етные станции с. 140-146 (п ьство ССС 1979, АвтоматиМ Науототип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙИ ОТКРЫТИИ(21) 28912 (22) 10, 03 (46) 15,01 (72) А,В .К (71) Моско на Октябрь онный инст зе(53) 629., 7 (56) 1 АвР 790556,2. Арта ческие пла ка , 1973(54)(57)ИМИТАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАНЕТ И ЛУНЫ, содержащий диффуэноизлучающий диск и ряд расположенных над ним диффузных одностороннеизлучающих плоских кольцевых модулей, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эффективностиспользования излучения модулей,модули расположены друг от другана расстоянии, не менее чем в двараза превыиающим их ширину, и снабжены отражателями, имеющими формучасти параболоида вращения с вершиной, совпадающей с удаленным отоси имитатора краем модуля, и,срасстоянием от вершины до фокуса,равным ширине модуля,Изобретение относится к техникеимитацйи ,тепловых условий космического пространства и может быть использовано для наземной обработкикосмических аппаратов, подвергающихся воздействию лучистых тепловых потоков от планет в процессефункционирования.,Известен имитатор излучения планет и Луны, содержащий диффуэноизлучающий диск, кольцевые излучатели, расположенные под ним, собразукшими, перпендикулярными плоскости диска, и решетчатые экраны,охлаждаемые до криогенных темпера"тур Кольцевой излучатель и экран,образуют излучакщий модуль 13,Однако, данный имитатоРхарактеризуется большими энергетическимипотерями, приводящими к большомурасходу охлаждающего агента, в частности жидкого азота,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является имитаторизлученияповерхности небесноготела, содержащий диффузный диск иряд, расположенных над ним диффузных односторонне излучающих плоских кольцевых модулей Г 2 3.Недостатком такого имитатора является низкая эффективность использования излучениякольцевых модулей,поскольку впромежуток между соседними модулями испускается излучение, характеризуемое диффузнымииндикатрисамиДаже при оптимальном выборе соотношения ирины кольцевого излучателя 1 и расстояниямежду излучающими модулями Н лишь253 энергии одностороннего излучения кольцевых излучателей поступает во внутренний объем имитатора,а остальные 75 энергии поглощаютсяэкранами, на охлаждение которыхрасходуется большое количество криогенного хладоносителя,Цель изобретения - повышениеэффективности использования излучения модулей.Гель достигается тем, что вимитаторе излучения планет и Луны,содержащем диффузно излучающийдиск и ряд расположенных над нимдиффузных односторонне излучающихплоских кольцевых модулей, последние расположены друг от друга нарасстоянии, не менее чем в двараза превышающем ихширину, и снабжены отражателями, имеющими формучасти параболоида вращения с вершиной, совпадающей с удаленным отоси имитатора краем модуля, и срасстоянием от вершины до фокуса,равньи ширине модуля,На фиг,1 представлена принципиалььая схема имитатора; на фиг, 2схема сечения двух соседний коль 55 60 65 Н 2 Е.Испытуемый объект располагается в зоне, ограниченной снизу дном имитатора, сверху - плоскостью, проходящей через самый верхний кольцевой модуль 3, а сбоку цилиндрической поверхностью, соосной с имитатором и отстоящей от. его излучающих модулей 3 на расстоянии, которое выбирают равным 4-5 Н, что следует из необходимости получения в рабочей зоне имитатора достаточно однородного лучистого потока, Во все точки рабочей зоны излучение прихоцит из телесного угФ цевых модулей имитатора плоскостью,проходящей через ось имитатора;на фиг, 3 - схема использованиякриволинейных зеркал в имитаторах. планетного излучения; на фиг 45 результаты расчета зависимости относительной величины лучистой энергии дф , поглощаемой коническимэкраном, от величины отношенияшага между плоскими кольцевыми мо 0 дулями Н к ширине кольцевого изб,лучателя Р,Имитатор содержит риффузно из- .лучающий диск .1 и расположенныенад ним на цилиндрическом корпусе2 излучающие модули 3, включающиев себя плоские кольцевые диффузныеизлучатели 4, заэкранированные снизу плоскими или коническими экранами 5 с. каналами 6 для циркуляциикриогенного хладоносителя. Излучатели 4 охвачены отражателями 7Перед излучающими модулями размещены конические экраны 8, оснащенные каналами 9.для циркуляциикриогенного хладоносителя,Устройство работает следующимобразом,К диффузному диску 1 с помощьюэлектронагревателей подводят такую энергию, при которой поверх 30 ностная плотность излучения этого диска равняется плотности излучения имитируемой планеты . Дляэтого к кольцевым излучателям 4подводится энергия обеспечива 35 ющая превицение плотности излучения по"сравнению с плотностьюизлучения планеты в и раз-- - Р )Н / 1.-г40 гдеотражательная способностьрабочей поверхности отражателя 7,точность ограничения индикат.рис излучения, испускаемого со-.45 седними модулями, зависит от отношения Н/ 00 т этого соотношениязависит, следовательно, и точностьимитации поля излучения планеты,Для получения приемлемой точностиимитации должно соблюдаться усао- виела, равного 2 Л с учетом дискрет" ности расположения излучателей, При этом поле интенсивности излучения в данном телесном угле будет достаточно. изотропньж.Утверждение о равенстве отмеченных телесных углов подтверждается анализом индикатрисы излучения модуля 3 имитатора в плоскости его осевого сечения, приведенным Гна фиг.3, Для этого диффузный излучатель 4 и отражатель 7 приняты за.бесконечно протяженную полоску и за цилиндрическую поверхность с направляющей, имеющей форму параболы, соответственно, Отражатель7 представлен как предельный случай многогранного зеркала с беско" нечно большим числом граней, каж/дая из которых имеет бесконечнО малую ширину, Лучистый поток, иС- пускаемый такой оптической системой через плоскость ее среза, можно рассматривать как поток, исходящий отбесконечно большого числа изображений диффузной полоски в элементарных зеркалах, причем этот поток от каждого изображения иапускается только как бы через соответствующие зеркальные элементы, При =1 интенсивность излучения изображения в направлении зеркального элемента, соответству-. ющего ему, равна интенсивности излучения диффузной полоски . В какую-то Фиксированную точку пространства излучение от изображения может попасть только в элементарном телесном угле, являющемся общей частью двух телесных углов, один из которых проходит через контуры элементарного зеркала, а другой - через контуры изображения, Поскольку наиболее удаленный край диффузной полоски лежит на прямой, проведенной через фокус параболы, то излучение от любого иэображения распространяется в направлении, не пересекающем сверху вниз плоскости, параллельной плоскости диффузной полоски и проходящей через зеркальный элемент,ко" торому принадлежит изображение, Следствием этого индикатриса рас" сматриваемого излучающего модуля 3 является наполовину срезанной ,ламбертовской (диффузной)индикат- рисой, Поэтому с помощью таких модулей достигается практически точная имитация интенсивности дифФузной однородной модели планет с телесным углом обзора, равным 23,Для предотвращения попадания в рабочую зону потоков из внутреннего объема имитатора перед каждым излучателем 4 установлен конический экран 8,Геометрические параметры экранов выбирают так, чтобы не изменялась степень ограниченияиндикатрисы излучения модуля 3 и непроисходило затенения нижерасполо"женных модулей 3В связи с этим плоскость его5 верхнего основания должна совпадать с плоскостью кольцевого излучателя, а угол полураствора конического экрана должен удовлетворять10, юНр 1при которомобразующая. конуса проходит черезсреднюю линию цилиндрической поверхности, касающейся среза полостиоб аразованной излучателем и отражатети,лем . Длинуобразующей экранацелесообразно выбирать минимальной.Минимально допустимая величина Ьимеет место в случае, когда луч,исходящий от самого верхнего отражателя и касающийся верхнего краяэкрана.нижерасположенного соседнегомодуля, при этом касается края сво"его экрана, Из треугольника АВС(Фиг.2) следует, что25 (.= Н - , =-, где у=вгс5 ь(с.ууд-нее аВерхнее основание кониче"когоэкрана должно быть удалено от плоско"30го кольцевого излучателя на расстоя- .ние г:38 тогда все лучи, падающиена отражатель из внутреннего объема,должны после отражения попасть наэкраны или на диффузный излучатель.На Фиг,4 представлены результа",35 ты расчета зависимости относительнойвеличины поглощенной экраном энергийот отношения Н/1.Поглощенная экраном энергия относилась к энергии,испускаемой модулем в направлении40 рабочей эоны . Если принять в качестве предельно допустимой погреш.ности, обусловленной поглощениемэкрана, погрешность в 4, то на величину Н/2 накладывается условие45 Н/04, а при 6)Н/РЪ 4 по расчетам,малы спектральные погрешности,Вариантов конструктивного исполнения имитатора может быть множество, Он может быть выполнен необя-.зательно цилиндрическим, Допускает"ся любая геометрическая форма. Необходимо только обеспечить такоерасположение его кольцевых излучаю"щих модулей чтобы при имитациителесного угла обзора планеты, разногО2 У ср,плоскости кольцевых излучателей были параллельны плоскости поверхности имитируемой планетыили Луны, При этом плоскости выходных "сечений модулей должны распола-,60 гаться таким образом, чтобы оникасались некоторой непрерывнойгладкой поверхности, охватывающейрабочий объем имитатора. С помощьютакого имитатора можно имитировать65 телесные углы обзора планеты какМеньше, так и больше 2 Я ср. Для этоговместо кольцевых модулей используется совокупность линейчатых модулей, расположенных таким образом,,что они образуют на виде сверхуусловные многоугольники, При необходимости имитации телесного угла обзора планеты, превиаающего 27 ср. модули наклоняются вниз насоотйетствующия угол, а при имитации угла меньше 2 Л ср. - вверх.При высокой точности имитацииизобретение позволяет в несколько 5 раз (в 2,5-3,8 раза) уменьшить потребление дорогостоящего криогенного хладоносителя.Составитель Н МорозовРедактор И Бандура Техред И, Метелева 120/22 . Тираж 441 ВНИИПИ Гасударственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж-Э 5, Раушдпи оное Зак комитета СССРи открытийская наб , д. илиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул.Проектная, 4