1 002207 2 Область техники

1
Область техники
Настоящее изобретение касается устройства, содержащего, по меньшей мере, одну схему
высокого напряжения, корпус, в котором размещена эта схема, имеющий, по меньшей мере,
одно отверстие, обеспечивающее связь внутреннего объема устройства с наружным по отношению к нему пространством, причем вблизи
него возможно появление электрических зарядов знака, противоположного полярности потенциала высокого напряжения, и заряды могут
проникать во внутренний объем этого корпуса.
Изобретение может быть использовано на
любом телекоммуникационном спутнике Земли.
Предшествующий уровень техники
В последнее время участились случаи
функциональных нарушений и полного отказа в
работе усилителей на лампе бегущей волны или
усилителей на ЛБВ, входящих в состав аппаратуры для телекоммуникаций, являющейся полезной нагрузкой на спутниках, в случаях, когда
включаются в работу ионные двигатели, которые используются для корректировки орбитального положения спутников.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является
создание барьера для любого проникновения
плазмы, образующейся при работе таких двигателей, во внутренний объем корпуса, содержащего схемы питания усилителей на ЛБВ, и распределения потенциала вне этих корпусов, когда подобное падение потенциала приводит к
проникновению плазмы вовнутрь и частичному
попаданию этой плазмы на цепи высокого напряжения, обеспечивающие работу ЛБВ.
В общем случае задачей изобретения является защита устройств, подобных описанным
выше, от электрических зарядов, которые могут
образовываться в окрестности корпусов этих
устройств.
Более точно задачей настоящего изобретения является создание устройства, подобного
указанному выше и характеризующегося тем,
что содержит
защитные приспособления, которые не перекрывают входа в корпус, но способные создавать барьер для проникновения этих зарядов
внутрь корпуса и
образования вне корпуса высоковольтных
потенциалов, обязанных своим происхождением
источникам высокого напряжения.
С помощью таких защитных средств удается избежать образования значительных по
величине электрических зарядов и, следовательно, разрядов короткого замыкания, которые
могут возникать на телекоммуникационных
спутниках из-за присутствия плазмы вблизи
усилителей на ЛБВ.
Согласно предпочтительному варианту
реализации описываемого изобретения защитные приспособления содержат фиксированную
напротив отверстия пластину, обладающую
002207
2
электропроводностью и электрически связанную с корпусом с внутренней или наружной
стороны этого корпуса, и выступающую за периметр этого отверстия.
В одном из вариантов изобретения защитные устройства включают две электропроводящие пластины, электрически связанные с корпусом, закрепленные на нем и расположенные
напротив отверстия с внутренней и с внешней
стороны корпуса, причем пластины выступают
за края этого отверстия.
Желательно, чтобы пластина, расположенная внутри корпуса, была бы покрыта со стороны рабочих цепей электроизолирующим материалом.
В предпочтительном варианте реализации
изобретения каждая проводящая пластина представляет собой лист тонкослойной фольги.
Вместо одной или двух пластин защитные
устройства могут включать электропроводящую
сетку, которая закрепляется, электрически соединяется с корпусом и перекрывает отверстие.
Электрические заряды знака, противоположного полярности потенциала высокого напряжения, возникают из-за присутствия, например, плазмы.
Каждая схема может включать усилитель
на ЛБВ или представлять собой схему питания
установленного на спутнике оборудования,
обеспечивающую такие напряжения питания,
что работа схем в присутствии плазмы может
быть нарушена.
Изобретение также относится и к искусственному спутнику, оборудованному, по меньшей мере, одним ионным двигателем, или работающему в присутствии плазмы естественного
происхождения,
причем спутник характеризуется тем, что в
его состав входит хотя бы одно устройство согласно изобретению, а возникновение электрических зарядов либо связано с присутствием
плазмы, образующейся в результате работы
ионного двигателя, или плазмы естественного
происхождения,
или заряды образуются искусственно в результате работы какого-либо генератора.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется
приведенным ниже описанием примеров его
реализации со ссылками на сопровождающие
чертежи, на которых
фиг. 1 изображает искусственный спутник,
оборудованный предлагаемым устройством с
источником высокого напряжения и ионным
двигателем согласно изобретению;
фиг. 2 изображает один из вариантов реализации устройства, согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта реализации устройства
На фиг. 1 схематично представлен в разрезе искусственный спутник 2, оборудованный
3
одним или несколькими ионными двигателями,
например, двигателем 4, а также средствами
связи, включающими усилители ЛБВ. На фиг. 1
показано только одно устройство, включающее
схемы 6 высокого напряжения, предназначенные для обеспечения питания усилителей ЛБВ и
расположенные внутри металлического корпуса 8.
Этот корпус оборудован вентиляционными
отверстиями 10, обеспечивающими связь внутреннего объема корпуса 8 с внешним, что облегчает удаление газов из внутреннего объема
этого корпуса, когда спутник 2 оказывается в
безвоздушном пространстве.
Когда ионный двигатель 4 запускается в
работу, генерируется плазма, часть которой 12
направляется в сторону корпуса 8 и через вентиляционные отверстия попадает в него.
Кроме того, наблюдается распределение
потенциала через вентиляционные отверстия в
пространстве и на фиг. 1 показаны соответствующие эквипотенциальные поверхности 14.
Эти утечки заметно увеличивают степень
проникновения плазмы вовнутрь, заряды которой имеют знак, противоположный полярности
высокого напряжения схем питания.
Согласно изобретению эта проблема решается путем создания барьера для проникновения
плазмы через вентиляционные отверстия, одновременно препятствующего распространению
потенциала через эти отверстия, причем без их
перекрытия.
На фиг. 2 схематично показано в разрезе
устройство согласно изобретению, включающее
схемы 6, размещенные в корпусе 8, металлическая пластина очень малой толщины (что связано с вопросами веса), например, в виде фольги
16, которая фиксирована и электрически соединена с корпусом 8, вне корпуса и напротив каждого отверстия 10, причем пластина по периферии отверстия выступает за его края.
Как вариант фиксируют и соединяют электрически фольгу 18 с корпусом 8, внутри него и
напротив каждого отверстия 10 таким образом,
чтобы фольга выступала по периферии соответствующего отверстия и находилась между этим
корпусом и схемами высокого напряжения.
Желательно, чтобы поверхность фольги
18, обращенная к схемам 6, была покрыта слоем
изоляции 20, чтобы избежать пробоя между источником высокого напряжения и фольгой.
Также можно использовать фольгу внутри
корпуса 16 и фольгу 18, расположенную вне
корпуса (покрытую слоем изоляции 20) напротив того же отверстия 10.
Соединение фольги и стенки корпуса по
периферии соответствующего отверстия выполнено в виде зигзага, что препятствует проникновению плазмы вовнутрь и эффективность этого тем выше, чем меньше отношение расстояния
между фольгой и корпусом и размером фольги
(то есть диаметром фольги, если кусок фольги
круглой формы).
002207
4
Для фиксации каждого куска фольги и сохранения в натянутом виде (что показано в виде
пунктирной линии 22) можно использовать, например, винты или металлические заклепки.
Форма, размеры и материал куска фольги
выбираются в зависимости от формы соответствующего отверстия (в рассматриваемом примере это вентиляционное отверстие), от расстояния между фольгой и этим отверстием, от расстояния между фольгой и схемами высокого
напряжения, от толщины стенок корпуса, от
параметров высокого напряжения и от характеристик плазмы.
В качестве примера рассмотрим случай,
когда отверстие круглой формы диаметром 1
мм, корпус со стенками толщиной 1 мм, высокое напряжение 6 кВ для плазмы, образующейся
при работе обычного ионного двигателя, схемы
высокого напряжения расположены в корпусе в
20 мм от отверстия. В этом случае используется
медная фольга круглой формы диаметром 20
мм, помещенная на расстоянии 1 мм от отверстия вне корпуса.
В некоторых случаях вместо пластин можно использовать для перекрытия каждого отверстия 10 металлическую сетку, закрепленную и
электрически связанную с корпусом.
Настоящее изобретение не ограничивается
приведенными примерами, его можно использовать для любого устройства с источником высокого напряжения, вблизи которого могут возникать заряды, связанные с генерацией плазмы
естественным путем или при работе специального генератора плазмы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Высоковольтное устройство для применений на космических аппаратах, содержащее,
по меньшей мере, одну схему высокого напряжения (6) и корпус (8), по меньшей мере, с одним отверстием (10), обеспечивающим сообщение между внутренним объемом и внешним
пространством, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит защитные средства (16,
18), электрически связанные с корпусом и расположенные напротив отверстия для предотвращения проникания носителей зарядов внутрь
корпуса и распространения наружу высокого
потенциала.
2. Высоковольтное устройство по п.1, отличающееся тем, что защитное средство выполнено в виде, по меньшей мере, одной электропроводной пластины, выступающей за края отверстия.
3. Высоковольтное устройство по п.1, отличающееся тем, что защитное средство выполнено в виде, по меньшей мере, одной сетки, выступающей за края отверстия.
4. Высоковольтное устройство по п.2, отличающееся тем, что электропроводная пласти-
5
002207
на расположена внутри или вне корпуса и выступает за края отверстия (10).
5. Высоковольтное устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит две электропроводящих пластины, одна из которых расположена внутри корпуса, а вторая снаружи, при
этом обе пластины выступают за края отверстия
(10).
6. Высоковольтное устройство по п.2, отличающееся тем, что пластина расположена
внутри корпуса, покрыта изолирующим материалом (20) со стороны схемы высокого напряжения.
7. Высоковольтное устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве электропроводной пластины использована фольга.
8. Высоковольтное устройство по п.3, отличающееся тем, что электропроводная сетка
перекрывает отверстие.
Фиг. 1
6
9. Высоковольтное устройство по пп.1-8,
отличающееся тем, что каждая схема высокого
напряжения (6) содержит усилитель на лампе
бегущей волны.
10. Высоковольтное устройство по пп.1-8,
отличающееся тем, что каждая схема высокого
напряжения (6) представляет собой схему питания бортового оборудования.
11. Искусственный спутник Земли (2), содержащий, по меньшей мере, один ионный движитель (4) или работающий в атмосфере плазмы
естественного происхождения, отличающийся
тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одно высоковольтное устройство согласно любому из пп.1-10.
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, ГСП-9 101999, Москва, Центр, М. Черкасский пер., 2/6