本发明专利技术公开了一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船，包括能折叠收纳在火箭整流罩内的拖船本体；拖船本体包括核电源荷载、折叠主梁、散热片结构和航天器平台结构；航天器平台结构包括主体段框架、两个翻转展开段框架和电推进器组；主体段框架底部设有飞船对接口；两个翻转展开段框架对称布设在其两端，且能折叠收纳在核电源荷载两侧的主体段框架顶部；折叠主梁折叠和散热片结构对称均能折叠收纳在主体段框架内；散热片结构能随折叠主梁的展开而同步展开。本发明专利技术折叠后收拢率低，占用空间小，能使用运载火箭进行发射至低地球轨道，并能在低地球轨道至环月/环火轨道之间往复摆渡货运飞船或载人飞船。复摆渡货运飞船或载人飞船。复摆渡货运飞船或载人飞船。
【技术实现步骤摘要】
一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船
[0001]本专利技术涉及航天器工程
，特别是一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船。
技术介绍
[0002]随着太空技术的进步，未来人类必然走向大规模建设月球、火星等地外星体基地，以及开展各种深空飞行的道路。目前人类进行月球/地火探索开发任务使用的主要是化学推进方式进行轨道转移，由于空间化学推进比冲较低，单次运输量小，成本高，不能满足未来建设月球/火星基地、频繁往返地月/地火的需要。现有电推进的推力和比冲受航天器能源限制，也不足以支撑星际运输任务。这导致星际旅行，尤其是载人旅行十分困难。
[0003]随着核能技术的发展，基于空间堆的核动力航天器具有电源能量密度高、工作寿命长，能量输出持续稳定且不受光照强度影响，且使用大功率核电推进不需要携带复杂庞大化学燃料等特性，应用于星际航行等飞行任务能够有效保证该航天器能源与动力持续可靠、可重复长期使用。由于采用空间核动力，还使得航天器上有效载荷等大功率用电可以得到保障，为电推进推力和比冲也提供了有力的支持。
[0004]为实现地月、地火等地外星体间货物及人员的运输，并尽可能降低成本和技术难度，采用太空摆渡车方案是一个优选方案，通过设计一款大功率空间核动力拖船，往返于不同星球对货物和人员舱进行摆渡，将有望大幅降低任务成本、促进太空运输事业发展。
[0005]然而大功率核动力航天器的设计显著不同于传统航天器，为实现空间核动力拖船在星体间往来航行，并考虑到空间核反应堆的巨大质量、体积等复杂因素，需要基于任务进行总体优化设计，兼顾航天发射能力，这使得大功率空间核动力拖船极其复杂。为此，本专利技术提供了一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船。
技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船，该采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船中的折叠主梁能带动散热片结构进行折叠，且折叠后收拢率低，占用空间小，因而能收纳在主体段框架内腔中能折叠收纳在火箭整流罩内，从而能使用运载火箭进行发射；同时，使用核电源荷载为电推进器组进行供电，为拖船在地月、地火等地外星体间长期运输提供保证；另外，庞大面积的散热片结构能为核电源荷载散热。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船，包括能折叠收纳在火箭整流罩空腔内的拖船本体。
[0009]拖船本体包括核电源荷载、折叠主梁、散热片结构和航天器平台结构。
[0010]航天器平台结构包括主体段框架、两个翻转展开段框架和电推进器组。
[0011]主体段框架底部设置有主平台，主平台中心设置有飞船对接口，能外接飞船；主体
段框架为中空结构，主体段框架顶部中心放置有所述核电源荷载。
[0012]两个翻转展开段框架对称布设在主体段框架的两端，每个翻转展开段框架均能绕主体段框架的对应侧端部进行180
°
的翻转转动，从而能折叠收纳在核电源荷载两侧的主体段框架顶部。
[0013]每个翻转展开段框架均内置有电推进器组。
[0014]折叠主梁折叠收纳在核电源荷载正下方的主体段框架的中空腔内；折叠主梁顶端与核电源荷载相连接，折叠主梁底端安装在主体段框架的中空腔底面上；折叠主梁能主动展开，且展开方向与主体段框架相垂直。
[0015]散热片结构对称布设在折叠主梁两侧，且能折叠收纳在主梁两侧的主体段框架的中空腔内；散热片结构能随折叠主梁的展开而同步展开。
[0016]折叠主梁包括n+1个横向框架、3n根纵梁和6n根伸缩对角件。
[0017]每个横向框架均为三角形，其中，最底层的横向框架底面安装在主体段框架的中空腔底面上，最顶层的横向框架顶面与核电源荷载相连接；n+1个横向框架形成为n层主梁折叠单元。
[0018]每层折叠单元中相邻两个横向框架的两个重合角点各通过一根纵梁相连接；每根纵梁均能折叠收纳在底层横向框架的三角形内腔中。
[0019]每层折叠单元中相邻两个横向框架的两个对角角点各通过一根伸缩对角件相连接；每根伸缩对角件均能主动伸缩，且收纳在底层横向框架的对应侧边顶部。
[0020]每个横向框架均为等边三角形。
[0021]每根伸缩对角件中均设置有弹簧阻尼器，弹簧阻尼器能实现主动伸缩与减振。
[0022]每个散热片结构均包括n排散热翅板；n排散热翅板的高度相等，且均等于主梁折叠单元的高度；每排散热翅板的一端均与对应层主梁折叠单元中横向框架的至少一个角点相连接；相邻两排散热翅板相铰接；每排散热翅板包括a个散热片单元。
[0023]每个散热片单元均包括冷却剂管路、热管和碳纤维翅片；其中，冷却剂管路与折叠主梁的展开方向相一致；热管与冷却剂管路垂直相连接；碳纤维翅片布设在热管与冷却剂管路的顶面。
[0024]设每排散热翅板的长度为L，每排散热翅板的厚度为d，每排散热翅板的高度均为h，则每个散热片结构折叠后占用空间为ndhL；其中，d<0.04h。
[0025]两个散热片结构的散热面积能超过650m2，能为1.6MW核电源荷载产生的废热进行散热。
[0026]折叠主梁折叠后的收拢率能低于4％。
[0027]当翻转展开段框架折叠收纳在核电源荷载两侧时，拖船本体的纵截面为正六边形，核电源荷载呈六棱台型。
[0028]本专利技术具有如下有益效果：
[0029]1、本专利技术的折叠主梁能带动散热片结构进行折叠，且折叠后收拢率低，占用空间小，能收纳在主体段框架内腔中，因而，拖船本体能折叠收纳在火箭整流罩内，从而能使用运载火箭进行发射，提高一次性地月/地火运输能力，降低运输成本。
[0030]2、本专利技术使用核电源为电推进器组进行供电，为拖船在地月、地火等地外星体间长期运输提供保证；同时，拖船本体展开后，核电源荷载远离航天器平台结构，并通过庞大
面积的散热片结构能为核电源荷载散热。本专利技术中，两个散热片结构的散热面积能超过650m2，能为1.6MW核电源产生的3.4MW废热进行散热。
[0031]3、由于核电源荷载远离航天器平台结构，也即使得展开后的拖船本体呈哑铃型结构，本专利技术中弹簧阻尼器的设置，能避免哑铃型结构拖船本体的振动问题，提升拖船本体的稳定性。
[0032]4、本专利技术中主平台和飞船对接口的设置，能与外部的飞船进行对接，通过飞船向电推进组补给推进剂，进一步提高一次性地月/地火运输能力，降低运输成本。
[0033]5、本专利技术具备多次变轨和执行多次星体间运输任务的能力，从而能实现低地球轨道摆渡至环月/环火轨道等轨道之间往复摆渡货运飞船或载人飞船。
附图说明
[0034]图1为本专利技术一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船展开前的结构示意图。
[0035]图2为本专利技术中拖船本体折叠收纳在火箭整流罩内的结构示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船，其特征在于：包括能折叠收纳在火箭整流罩空腔内的拖船本体；拖船本体包括核电源荷载、折叠主梁、散热片结构和航天器平台结构；航天器平台结构包括主体段框架、两个翻转展开段框架和电推进器组；主体段框架底部设置有主平台，主平台中心设置有飞船对接口，能外接飞船；主体段框架为中空结构，主体段框架顶部中心放置有所述核电源荷载；两个翻转展开段框架对称布设在主体段框架的两端，每个翻转展开段框架均能绕主体段框架的对应侧端部进行180
°
的翻转转动，从而能折叠收纳在核电源荷载两侧的主体段框架顶部；每个翻转展开段框架均内置有电推进器组；折叠主梁折叠收纳在核电源荷载正下方的主体段框架的中空腔内；折叠主梁顶端与核电源荷载相连接，折叠主梁底端安装在主体段框架的中空腔底面上；折叠主梁能主动展开，且展开方向与主体段框架相垂直；散热片结构对称布设在折叠主梁两侧，且能折叠收纳在主梁两侧的主体段框架的中空腔内；散热片结构能随折叠主梁的展开而同步展开。2.根据权利要求1所述的采用折铰接柱展开机构的大功率空间核动力拖船，其特征在于：折叠主梁包括n+1个横向框架、3n根纵梁和6n根伸缩对角件；每个横向框架均为三角形，其中，最底层的横向框架底面安装在主体段框架的中空腔底面上，最顶层的横向框架顶面与核电源荷载相连接；n+1个横向框架形成为n层主梁折叠单元；每层折叠单元中相邻两个横向框架的两个重合角点各通过一根纵梁相连接；每根纵梁均能折叠收纳在底层横向框架的三角形内腔中；每层折叠单元中相邻两个横向框架的两个对角角点各通过一根伸缩对角件相连接；每根伸缩对角件均能主动伸缩，且收纳在底层横向框架的对应侧边顶部。3.根据权利要求2所述的采用折...
【专利技术属性】
技术研发人员：周思引，苏瑞祺，聂万胜，杨露，李新洪，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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