Способ регулирования давления в герметичных камерах космического аппарата и система для его осуществления

Изобретения относятся к средствам управления параметрами среды космического аппарата (КА) и могут быть использованы при проведении научных экспериментов и осуществлении технологических операций на борту КА. Предлагаемый способ включает контроль давления в герметичных камерах, находящихся снаружи и внутри КА, контроль давления в гермоотсеке, где находятся эти камеры, сравнение давления в герметичных камерах с заданным, стравливание газовой смеси из камер в случае превышения контролируемого давления над заданным или наддув газовой смесью в случае пониженного давления. Для получения глубокого вакуума газовую смесь стравливают через вакуумный трубопровод регулируемой длины, выводимый в удаленную от корпуса КА зону забортного вакуума. Предлагаемая система состоит из датчиков давления и вакуума, клапанов, установленных в магистрали наддува герметичных камер и основной магистрали сброса, быстроразъемных соединений с герметичными камерами, а также блоков управления нагревателями и сброса газа. Одна часть блоков сброса, состоящая из последовательно установленных электрических клапанов, находится внутри КА, а другая часть, содержащая нагреватели и датчики температуры, размещена снаружи КА. Система снабжена устройством подачи газа и дополнительной магистралью сброса газа, установленной параллельно основной магистрали сброса. С одной стороны дополнительная магистраль подключена к входу в герметичные камеры, а с другой - к основной магистрали сброса. Имеется также магистраль предварительной откачки газа, размещенная внутри КА и подключенная к основной магистрали сброса между дополнительной магистралью и двумя аварийными клапанами. На выход одного из них установлен вакуумный трубопровод регулируемой длины с датчиком вакуума, а на выход другого - безмоментный вакуумный насадок. Техническим результатом изобретений является расширение функциональных возможностей герметичных камер разной вместимости с полезной нагрузкой, улучшение эксплуатационных характеристик и повышение экономичности при их использовании. 2 н. и 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

 

Изобретение относится к космической технике, а конкретнее к области проектирования и эксплуатации систем регулирования давления в герметичных камерах (отсеках), используемых для проведения научных экспериментов и осуществления технологических операций, связанных с вакуумированием, на борту космического аппарата (КА).

Известен способ регулирования давления в герметичных отсеках космических объектов [1], заключающийся в контроле давления, выравнивании давления и стравливании давления.

Известна система регулирования давления в герметичных отсеках космических объектов [1], которая содержит датчик давления, манометр, автоматические клапаны выравнивания давления (АКВД), ручные клапаны выравнивания давления, автоматический клапан стравливания давления (АКСД), соединительные трубопроводы, при этом клапаны АКВД и АКСД могут управляться дистанционно.

При использовании данных способа и системы осуществляют регулирование давления в гермоотсеках при стыковке и расстыковке двух космических аппаратов для проверки герметичности стыка путем контроля давления в смежных отсеках при стравливании и выравнивании давления в них как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Однако такие способ и систему невозможно использовать для создания в герметичных камерах с научной аппаратурой заданных давлений или степеней вакуумирования, заполнения герметичных камер различными газовыми смесями, регулирования скоростей наддува и стравливания давления.

Известен способ регулирования давления в герметичных камерах (отсеках с полезной нагрузкой) КА, выбранный в качестве прототипа [2] и заключающийся в контроле давления в герметичных камерах, находящихся как снаружи, так и внутри КА, контроле давления в гермоотсеке, внутри которого находятся герметичные камеры, сравнения давления в герметичных камерах с заданным с последующим (дальнейшим) стравливанием газовой смеси из герметичных камер в случае превышения контролируемого давления над заданным или наддувом газовой смесью в случае пониженного уровня давления.

Известна система, реализующая регулирование давления в герметичных камерах (отсеках с полезной нагрузкой) КА, выбранная в качестве прототипа [2], которая содержит датчики давления (с диапазоном измерения от 1 до 1200 ГПа (0-0,75 мм рт.ст. до 900 мм рт.ст.), ручные и электрические клапаны, установленные последовательно в магистрали сброса воздуха и в отдельной магистрали сброса газовой смеси (воздуха с побочными газами, являющимися продуктами реакции в экспериментах), ручные клапаны для наддува герметичных камер воздухом путем выравнивания давления с окружающей средой, быстроразъемные соединения для подсоединения герметичных камер, блоки сброса газа с подогревом, клапанная часть которых, состоящая из последовательно установленных электрических клапанов, находится внутри КА, а другая часть, содержащая нагреватели и датчики температуры, размещена снаружи КА. На выходе блока сброса газа и подогрева установлены безмоментные насадки.

Нагреватели используются для избежания образования льда снаружи вакуумного выхода при стравливании влажного воздуха или газов из герметичных камер за счет охлаждения газов при истечении в вакуум (резком расширении газов).

Кроме того, имеется блок управления работой нагревателей. Команда на открытие определенного клапана сброса газа поступает из системы управления КА на блок управления нагревателей, где с учетом величины сигнала от соответствующих температурных датчиков формируется режим работы нагревателей.

Такие способ и система позволяют вакуумировать термокамеры с полезной нагрузкой и наддувать их окружающим воздухом.

Недостатками таких способа и системы являются:

отсутствие функции регулирования давления (задания допустимой скорости изменения давления и величины абсолютного давления) внутри герметичных камер для сохранения целостности размещаемого научного оборудования и улучшения условий его эксплуатации;

малая экономичность из-за больших затрат электроэнергии на подогрев вакуумных выходов (до 195 Вт) и больших потерь воздуха при вакуумировании герметичных камер;

невозможность использования системы для обеспечения наддува герметичных камер различными газовыми смесями для проведения экспериментов в условиях различных газовых сред и различных давлений (от 10^-5 до 1700 мм рт.ст.).

Задачей настоящего изобретения является создание способа и системы регулирования давления в герметичных камерах с полезной нагрузкой (в том числе и с научной аппаратурой), которые расширяют функциональные возможности герметичных камер разной вместимости с полезной нагрузкой в космических аппаратах, имеют улучшенные эксплуатационные характеристики и обладают большей экономичностью при использовании.

Технический результат достигается тем, что в способе регулирования давления в герметичных камерах КА, заключающемся в контроле давления в герметичных камерах, находящихся как снаружи, так и внутри КА, контроле давления в гермоотсеке, внутри которого находятся герметичные камеры, сравнения давления в герметичных камерах с заданным с последующим (дальнейшим) стравливанием газовой смеси из герметичных камер в случае превышения контролируемого давления над заданным или наддувом газовой смесью в случае пониженного уровня давления в отличие от известного, при стравливании газовой смеси для получения глубокого вакуума используют забортный вакуум путем стравливания газовой смеси через вакуумный трубопровод регулируемой длины, выводимый в удаленную от корпуса космического аппарата зону.

При этом на выходе данного трубопровода может быть установлен датчик вакуума.

Кроме того, во избежание образования льда на вакуумном выходе снаружи КА при стравливании газовой смеси в присутствии паров воды процесс стравливания осуществляют поэтапно: сначала уменьшают расход газовой смеси для избежания пневматического удара в откачиваемой герметичной камере и парирования захолаживания газовой смеси при ее расширении путем прохождения через регулируемый ограничитель расхода, обогреваемый за счет подвода тепла от окружающего воздуха и теплоемкости конструкции системы, либо откачивают газовую смесь вакуум-насосом непосредственно в герметичную камеру, затем при уменьшении давления в герметичной камере до величины 5-10 кПа (35-75 мм рт.ст.) увеличивают проходное сечение вакуумного трубопровода до окончания процесса вакуумирования.

Технический результат достигается также тем, что в систему регулирования давления в герметичных камерах, состоящую из датчиков давления и датчика вакуума, ручных и электрических клапанов, установленных последовательно в основной магистрали сброса воздуха, ручных клапанов для наддува герметичных камер воздухом, быстроразъемных соединений для подсоединения герметичных камер, блоков сброса газа, одна часть которых, состоящая из последовательно установленных электрических клапанов, находится внутри космического аппарата, а другая часть, содержащая нагреватели и датчики температуры, размещена снаружи космического аппарата, а также блоков управления нагревателями, введены устройство подачи газа, подсоединенное к входу магистрали подачи, а также дополнительная магистраль сброса газа, установленная параллельно основной магистрали сброса, причем с одной стороны дополнительная магистраль подключена к входу в герметичные камеры и с другой стороны подключена к основной магистрали сброса между последовательно установленными аварийными вакуумными клапанами и магистралью предварительной откачки газа, размещенной внутри космического аппарата, и подключенной к выходу магистрали сброса между дополнительной магистралью сброса и двумя аварийными вакуумными клапанами, причем на выход одного аварийного вакуумного клапана установлен вакуумный трубопровод регулируемой длины с датчиком забортного вакуума, а на выход другого - безмоментный вакуумный насадок.

При этом для обеспечения высокой степени вакуумирования герметичных камер трубопровод основной магистрали сброса, аварийные вакуумные клапаны, установленные на трубопроводе, безмоментный вакуумный насадок и вакуумный трубопровод, установленные снаружи КА, имеют эквивалентное проходное сечение не менее 50 мм, а последний выполнен в виде трубопровода с регулируемой длиной и установленным на его выходе датчиком забортного вакуума.

Для обеспечения заданного расхода газа при сбросе из герметичных камер различных объемов устройство ограничения расхода газа выполнено со сменными дюзами, имеющими различные проходные сечения.

Для экономии потерь газа к выходу основной магистрали сброса газа подключена магистраль предварительной откачки газа, обеспечивающей перекачку газа из герметичных камер внутрь отсека КА.

Для обеспечения плавного подъема давления в герметичных камерах в устройстве подачи газа установлен регулируемый ограничитель расхода газа, а для исключения перенаддува герметичных камер там же установлен предохранительный клапан.

Во избежание обратной перетечки газа при отключении вакуум-насоса установлен переключающий клапан обратного типа и ручной отсечной клапан.

Сущность изобретения состоит в том, что способ и реализующая его универсальная система позволяют регулировать давление в герметичных камерах космического аппарата различной вместимостью с заданным темпом, обеспечивая внутри камер требуемый состав газа и величину давления (в том числе и вакуумирование).

Использование предлагаемой системы регулирования давления в герметичных камерах позволит значительно расширить функциональные возможности системы вакуумирования полезной нагрузки для осуществления научных экспериментов в условиях космического полета при различных газовых средах и давлениях этих сред и для осуществления штатных операций по переносу оборудования как внутрь, так и наружу космических аппаратов через шлюзовую камеру, а также повысить эффективность ее использования за счет снижения потерь газа при предварительной откачке воздуха из герметичных и шлюзовой камер в объем КА и за счет отсутствия необходимости подогрева газа (или воздуха) на выходе вакуумного клапана снаружи КА, так как максимальный перепад давления (а следовательно, и охлаждение) при сбросе газовой смеси будет наблюдаться на регулируемом ограничителе расхода, размещенном внутри КА и обогреваемом воздухом, имеющем температуру от 18 до 28°С.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, на которых представлены:

на фиг.1 - функциональная схема системы регулирования давления в герметичных камерах КА;

на фиг.2 - структурная схема устройства управления в системе регулирования давления в герметичных камерах КА.

Предлагаемая универсальная система регулирования давления в герметичных камерах состоит из следующих основных узлов, деталей и агрегатов: магистрали наддува 1 от стыков П6 и П5 до стыков П2 и ПЗ с переключающим клапаном 2, защитным фильтром 3, ручным клапаном наддува 4, электрическим клапаном 5 и датчиком давления 6, связанной по стыку П6 с внутренней атмосферой КА, по стыку П5 с устройством подачи газовой смеси 7, содержащей газовые баллоны 8, заправочный клапан 9, датчик давления 10, ручной клапан 11, редуктор 12, фильтр 13, регулируемый ограничитель расхода 14 и предохранительный клапан 15, по стыку ПЗ со шлюзовой камерой и по стыку П2 с герметичной камерой.

К магистрали сброса 16 от стыков П2 и П3 до стыков П7 и П8 с установленными на ней аварийными вакуумными клапанами 17, 18 и 19, ручного клапана контроля 20 и мановакуумметра 21 параллельно подсоединена дополнительная магистраль сброса 22 с фильтром 23, электрическим клапаном 24 и регулируемым ограничителем расхода 25, на выход которых внутри КА подключена магистраль предварительной откачки газа 26, состоящая из блока фильтров 27, ручного клапана 28, перепускного клапана 29 и вакуум-насоса 30, а снаружи КА на стык П7 установлен вакуумный трубопровод 32 с датчиком забортного вакуума 33, на стык П8 - безмоментный насадок 31.

К стыку П1 подключен мановакуумметр 21 для визуального контроля давления в процессе наддува и сброса давления в герметичной и шлюзовой камерах и на выходе системы, а также для проверки герметичности системы при наземной подготовке и в процессе летной эксплуатации.

Допускается использовать только один из стыков в группе П2 и ПЗ и в группе П5 и П6, оставляя другой в качестве резервного, закрытого герметичной заглушкой.

Ручной клапан контроля 20 предназначен для подключения мановакуумметра к магистрали сброса с целью контроля давления в герметичной и шлюзовой камерах и на выходе системы, а также для проверки герметичности системы при наземной подготовки и в процессе летной эксплуатации.

Защитные фильтры 3, 23 и блок фильтров 27 предохраняют установленные за ними соответственно клапаны 4, 24 и 28 от попадания под седла клапанов механических частиц, что может привести к отказу клапанов.

Регулируемый ограничитель расхода газа 25 обеспечивает замедленный темп сброса давления из герметичной и шлюзовой камер. Конструктивные характеристики ограничителя расхода газа 25 выбираются экспериментальным путем для обеспечения максимального теплоподвода из окружающей среды и избежания образования льда на выходе безмоментного насадка 31.

Электрический клапан с ручным дублированием 24 обеспечивает открытие дополнительной магистрали сброса давления 22 из герметичной или шлюзовой камер, при этом газ стравливается через регулируемый ограничитель расхода газа 25 и аварийный вакуумный клапан 18.

Аварийные вакуумные клапаны 17 и 18 служат для ускоренного сброса газа из герметичной и шлюзовой камер с максимальным расходом через безмоментный насадок 31. К наружному выходу аварийного вакуумного клапана 19, предназначенного для окончательного сброса давления и получения глубокого вакуума, подсоединен вакуумный трубопровод с регулируемой длиной 32, на выход которого установлен датчик забортного вакуума 33. В целях безопасности открытие клапанов 17-19 осуществляется только вручную, закрытие - как вручную, так и автоматически. Для получения в вакуумируемых гермокамерах гарантируемой глубины вакуума необходимо, чтобы вакуумный трубопровод, через который обеспечивается соединение гермокамер с забортным вакуумом, был выведен за зону влияния СВА, т.е. подальше от корпуса КА. При этом глубина вакуума на входе вакуумного трубопровода (на свободном конце) должна быть на порядок ниже требуемой. Например, для получения в гермокамере вакуума величиной 10^-3 мм рт.ст. давление в зоне входа вакуумного трубопровода должно быть не более 10^-4 мм рт.ст. Для контроля глубины вакуума в зоне входа в вакуумный трубопровод установлен датчик забортного вакуума, величина сигнала которого пропорциональна глубине вакуума в заданном диапазоне давлений.

Получая сигнал от датчика забортного вакуума и сравнивая его величину с задаваемыми величинами сигналов с устройства управления, которые соответствуют требуемой глубине вакуума (уставками, заложенными в логическом устройстве) добиваются уменьшения рассогласования этих сигналов путем выдвижения вакуумного трубопровода в ту или другую сторону от гермокорпуса КА, тем самым обеспечивая необходимую глубину вакуумирования в гермокамерах, а также возможность автоматизации процесса вакуумирования при ограниченной рабочей длине вакуумного трубопровода [3]-[5].

Датчик абсолютного давления 6 обеспечивает постоянный автоматический контроль давления в шлюзовой и герметичной камерах и в магистралях системы.

Ручной клапан наддува 4 предназначен для открытия магистрали наддува шлюзовой или герметичной камер воздухом из объема КА или газом из устройства подачи газовой смеси 7.

В устройстве подачи газовой смеси 7 баллоны 8 заправляются через клапан заправки 9 азотом или любым другим инертным газом до давления около 30 МПа, текущая величина которого в процессе эксплуатации контролируется датчиком давления 10. Подача газа из баллонов осуществляется при открытии ручного клапана 11 через редуктор 12, в котором происходит снижение давления газа до заданной величины. На выходе из редуктора 12 установлен регулируемый ограничитель расхода 14, который защищен фильтром 13 от попадания механических частиц и засорения. Конструктивные параметры ограничителя расхода 14 задаются исходя из допустимого темпа повышения давления. Во избежание перенаддува герметичной камеры на выходе газового трубопровода установлен предохранительный клапан 15, стравливающий избыточный газ при увеличении давления выше заданного.

Система регулирования давления в герметичных камерах снабжена устройством управления 34 (фиг.2), состоящего из блока питания 35, блоком обработки сигналов 36, логического устройства 37, панели управления и сигнализации 38 и блока коммутации 39.

В устройстве управления 34 блок обработки сигналов 36 получает информацию от датчика давления 6 в системе, датчика давления 10 в устройстве подачи газа 7, датчика давления 40 внутри КА (на фиг.1 не показан как не входящий в систему), датчика забортного вакуума 33 и от сигнализаторов положения клапанов 41 переводит в цифровой код и выводит на панель управления и сигнализации 38 данные о текущем состоянии клапанов 5, 17, 18, 19, 24, системы и величине давлений внутри системы, вне КА и внутри КА, а также направляет аналогичную информацию в логическое устройство 37.

Логическое устройство 37 связано с блоком обработки сигналов 36 в части получения информации с датчиков давления 6, 10, 33 и 40 и сигнализаторов положения клапанов 41, с панелью управления 38 в части получения уставок (задаваемых оператором параметров по уровням давлений) и выдачи информации и рекомендаций оператору по результатам сравнения текущих значений параметров с заданными (уставками), с блоком коммутации в части выдачи команд на срабатывание клапанов и обеспечивает выполнение следующих операций:

постоянно сравнивает величину текущего давления в гермоотсеке с начальным давлением и при достижении значения давления более заданной величины (выданной уставки с панели управления и сигнализации 38) выдает предупредительный сигнал оператору о нерасчетном снижении давления в гермоотсеке, а при достижении минимально допустимого уровня давления выдает команду в блок коммутации на закрытие всех клапанов 5, 17, 18, 19, 24 системы;

после получения информации из блока обработки сигналов 36 об открытии аварийного вакуумного клапана 19 сравнивает показания датчика забортного вакуума 33 с заданной величиной (уставки с панели управления и сигнализации 38) и по величине рассогласования выдает оператору информацию о требуемой длине вакуумного трубопровода 32 для получения требуемого вакуума;

в процессе наддува из устройства подачи газовой смеси 7 контролирует давление в баллонах 8 и при достижении минимального уровня (уставки с панели управления и сигнализации 38) выдает информацию оператору об отсутствии газа в баллонах и прекращении наддува;

в процессе наддува контролирует давление в герметичных камерах и при превышения давления выше нормы (уставки с панели управления и сигнализации 38) выдает команду на закрытие электроклапана 5;

в процессе вакуумирования как в автоматическом, так и ручном режимах контролирует текущее давление в системе и при достижении давления величины 5-10 кПа (35-75 мм рт.ст.) выдает на пульт управления и сигнализации 3 8 информацию оператору о готовности системы к открытию аварийного вакуумного клапана 17; при достижении давления величины 1,33·10^-3 кПА (10^-2 мм рт.ст.) выдает на пульт управления и сигнализации 38 информацию оператору о готовности системы к открытию аварийного вакуумного клапана 19;

блокирует открытие клапана 5 при открытых клапанах 17-19 и 24 и наоборот.

Блок питания 35 устройства управления 34 обеспечивает подачу электропитания на датчики давления 6, 10 и датчик забортного вакуума 33, клапаны 5, 17, 18, 19, 24 и вакуум-насос 30 при выдаче команд с панели управления и сигнализации 34.

На панели управления и сигнализации 34 отображается текущее значение давлений в системе и состояние электроклапанов 5, 17, 18, 19, 24 и имеется аварийное табло, предупреждающее об отклонении величин давлений от заданного диапазона. С панели управления также выдаются отдельные команды на включение вакуум-насоса 30, на открытие электроклапанов 5 и 24 и закрытие всех клапанов 5, 17, 18, 19, 24.

Система регулирования давления в герметичных камерах работает следующим образом:

Перед началом работы все ручные, электрические и аварийные вакуумные клапаны закрыты.

С момента включения устройство управления 34 постоянно анализирует информацию с датчиков давления 6, 10, 40, датчика забортного вакуума 33 и с сигнализаторов положения клапанов 41. На любом этапе эксплуатации в случае уменьшения давления в гермоотсеке до заданного уровня устройство управления 7 выдает команду на аварийное закрытие всех клапанов 5, 17, 18, 19, 24.

Система осуществляет два режима: вакуумирования и наддува герметичной или шлюзовой камер.

Процесс вакуумирования реализуется в две стадии: на первой стадии давление снижают до величины 5-10 кПа (35-75 мм рт.ст.) последовательным открытием электрического клапана 24 и аварийного вакуумного клапана 18, при этом газ проходит через устройство ограничения расхода газа 25, подбираемого из условия допустимой скорости уменьшения давления в камерах, и безмоментный насадок 31 для уменьшения возмущающих воздействий на КА. Для получения более глубокой степени вакуумирования до 1,33·10^-3 кПА (10^-2 мм рт.ст.) на заключительной стадии сброса газа в основной магистрали сброса 16 открывается аварийный вакуумный клапан 17 с площадью проходного сечения, превышающей площадь проходного сечения электроклапана 24 в несколько раз. По данной схеме также может быть произведен сброс наружу токсичных газов, которые могут образовываться в герметичных камерах в результате проведения научного эксперимента.

При необходимости уменьшения потерь газа в вакуум (при подключении герметичных камер большого объема) процесс вакуумирования осуществляется путем предварительной откачки газа из камер в гермоотсек КА вакуум-насосом 30 при закрытых клапанах 5, 18 и 19 и открытых клапанах 17 и 28 до давления 5-10 кПа (35-75 мм рт.ст.). Окончательный сброс давления производится после выключения вакуум-насоса 30 и закрытия ручного клапана 28 и открытия аварийного вакуумного клапана 18.

Для получения в герметичных камерах более высокого вакуума (например, до 1,33·10^-6 кПа (10^-5 мм рт.ст.) аварийный вакуумный клапан 18 закрывается и открывается клапан 19, на выход которого установлен вакуумный трубопровод регулируемой длины с установленным снаружи на его свободном конце датчиком забортного вакуума 33. По показаниям датчика забортного вакуума 33 осуществляется предварительная оценка степени вакуумирования объемов герметичных камерах. По показаниям датчика забортного вакуума логическое устройство 37 выдает на панель управления и сигнализации 38 сигнал оператору о требуемой длине вакуумного трубопровода.

Процесс вакуумирования контролируется автоматически по датчику давления 6 и визуально по мановакуумметру 21, подсоединенному к соединителю П1.

При запуске автоматического режима вакуумирования устройство управления 34 проверяет закрытое положение всех электроклапанов 5, 17, 18, 19, 24. Затем вручную открывается аварийный вакуумный клапан 18 и устройство управления 34 проверяет герметичность электроклапана 24 и аварийного вакуумного клапана 17 по величине сигнала с датчика давления 6. При положительном результате устройство управления 34 выдает команду на открытие электрического клапана 24 и контролирует процесс сброса давления в вакуумируемой камере. При достижении порогового уровня давления логическое устройство 37 выдает на панель управления и сигнализации 38 сигнал оператору о необходимости открытия аварийного вакуумного клапана 19 для снижения давления до получения заданной степени вакуумирования камеры. При завершении процесса вакуумирования устройство управления 34 выдает команды на закрытие всех электроклапанов системы. Автоматический режим вакуумирования неосуществим при открытом положении электрического клапана 5.

Операция по наддуву начинается с проверки закрытого положения всех клапанов и проверки величины давления газовой смеси в баллонах. При наддуве герметичной или шлюзовой камер воздухом из гермоотсека переключающий клапан 2 переводится в положение «Гермоотсек», затем последовательно открываются ручной клапан 4 и электрический клапан 5.

Для наддува герметичной или шлюзовой камер газовыми смесями из устройства наддува 7 переключающий клапан 2 переводят в положение «Устройство наддува», открывают ручной клапан 11 и газ из баллонов 8 поступает в редуктор 12, в котором давление газа уменьшается до заданной величины, затем проходит через фильтр 13 и регулируемый ограничитель расхода 14, в котором расход газа уменьшается до величины, обеспечивающей безопасную скорость подъема давления в камерах, и далее после открытия ручного клапана 4 и электрического клапана 5 газ поступает в одну из подсоединенных к стыкам ПЗ или П2 камерам. В процессе наддува клапаны 17-19 и 24 закрыты.

Для наддува герметичной или шлюзовой камер воздухом из гермоотсека (выравнивания давления в камерах с давлением в гермоотсеке) переключающий клапан 2 переводят вручную в положение «Гермоотсек», открывают ручной клапан 4 и электрический клапан 5. Рост давления в камерах контролируют по показаниям датчиков давления 6 и 40 на панели управления и сигнализации 34 или визуально по мановакуумметру 21 при открытии клапанов 20 и 24. При выравнивании показаний датчиков давления 6, 40 и мановакуумметра 21 все клапаны закрывают.

При работе в автоматическом режиме наддув газовыми смесями производится выдачей команды с панели управления и сигнализации 38 на открытие клапана 5 при открытых клапанах 4, 11, 20, 24 и 2 (в положении «Устройство наддува»), и при закрытых клапанах 17-19 с визуальным контролем давления по мановакууметру 21 в магистралях и камерах. При достижении заданного уровня давления устройство управления 34 выдает команду на закрытие клапана 5. Остальные клапаны 2, 4, 11, 20 и 24 закрываются вручную.

При работе в автоматическом режиме наддув воздухом герметичной и шлюзовой камер производится выдачей команды с панели управления и сигнализации 38 на открытие клапана 5 при открытых клапанах 4, 11, 20, 24 и 2 (в положении «Гермоотсек»), и при закрытых клапанах 17-19 с визуальным контролем давления по мановакуумметру 21 в магистралях и камерах. Устройство управления 34 сравнивает показания датчиков давления 6 и 40 и при их равенстве выдает команду на закрытие клапана 5. Остальные клапаны 2, 4, 11, 20 и 24 закрываются вручную.

При всех операциях наддува или сброса давления устройство управления 34 отслеживает состояние датчиков давления 6 и 10 внутри системы и внешнего датчика давления 40, а также сигнализаторов положения клапанов и в случае обнаружения открытого клапана 5 при открытых клапанах 17-19 и 24 или падения давления по датчику давления 40 выдает команду на закрытие всех клапанов 5, 17-19, 24 и предупредительный сигнал на панель управления и сигнализации 38.

Предлагаемая система регулирования давления в герметичных камерах обладает следующими преимуществами:

сохранение целостности размещаемого в герметичных камерах научного оборудования и улучшения условий его эксплуатации, так как система позволяет регулировать темпы наддува герметичных камер путем изменения проходного сечения ограничителя расхода 14 и темпы сброса давления путем изменения проходного сечения ограничителя расхода 25, а также устанавливать любое давление в камерах, ограниченное по верхнему пределу настройкой предохранительного клапана 15;

уменьшение энергопотребления за счет отказа от подогрева вакуумных выходов путем установки ограничителя расхода 25 (места максимального захолаживания газа при расширении) в зоне температур от 18 до 28°С и;

уменьшение потерь газа герметичного отсека КА за счет предварительной откачки газа из герметичных камер в отсек КА вакуум-насосом;

расширение функциональных возможностей, так как система позволяет наддувать герметичные камеры разных объемов различными газовыми смесями для проведения экспериментов в условиях различных газовых сред и различных давлений (от 10^-5 мм рт.ст. до 2000 мм рт.ст.);

увеличение надежности функционирования за счет введения защитных фильтров в газовые тракты;

автономность работы системы, так как она может функционировать не только в автоматическом, но и без использования какой-либо автоматики.

Источники информации

1. Справочник по операциям системы ATV (SOR). Полетные операции. Расстыковка и отбытие» ATV-AS-SOR-4000-11, вып: 4, изменение: А, раздел 7.3.1.1 и 7.3.1.2, рисунок 0-7, EADS, октябрь 2003 г.

2. "Living together in Space: The Design and Operation of the Life Support Systems on the International Space Snanion", NASA/TM-1998-206956/volume I, 1998 г., с.256-257 - прототип.

3. Я.Грошковский. Техника высокого вакуума, перевод с польского. - М.: Мир, 1975, с.90-92).

4. Белоцерковский М.Б., Голубев Е.Н., Душин В.К., Котов В.М., Крылов А.Н., Мишина Л.В., Пылев В.П., Б.А. Рабинович. Некоторые экспериментальные результаты измерений параметров собственной внешней атмосферы ОС «Мир» в эксперименте «Астра-2». Космонавтика и ракетостроение, №17, 1999 г., с.148-158.

5. Крылов А.Н., Мишина Л.В. Натурные эксперименты по исследованию изменений давления собственной внешней атмосферы космических аппаратов. Труды 25 симпозиума по динамике разреженного газа, 2006 г. (в состоянии подготовки издания).

1. Способ регулирования давления в герметичных камерах космического аппарата, заключающийся в контроле давления в герметичных камерах, находящихся как снаружи, так и внутри космического аппарата, контроле давления в гермоотсеке, внутри которого находятся герметичные камеры, сравнении давления в герметичных камерах с заданным, с последующим стравливанием газовой смеси из герметичных камер в случае превышения контролируемого давления над заданным или наддувом газовой смесью в случае пониженного уровня давления, отличающийся тем, что при стравливании газовой смеси для получения глубокого вакуума используют забортный вакуум путем стравливания газовой смеси через вакуумный трубопровод регулируемой длины, выводимый в удаленную от корпуса космического аппарата зону.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стравливание газовой смеси осуществляют поэтапно: сначала уменьшают ее расход, а затем, при уменьшении давления в герметичной камере до величины 5-10 кПа, увеличивают степень вакуумирования путем увеличения проходного сечения вакуумного трубопровода до окончания процесса вакуумирования.

3. Система регулирования давления в герметичных камерах космических аппаратов, состоящая из датчиков давления и датчика вакуума, ручных и электрических клапанов, установленных последовательно в основной магистрали сброса воздуха, ручных клапанов для наддува герметичных камер воздухом, быстроразъемных соединений для подсоединения герметичных камер, блоков сброса газа, одна часть которых, состоящая из последовательно установленных электрических клапанов, находится внутри космического аппарата, а другая часть, содержащая нагреватели и датчики температуры, размещена снаружи космического аппарата, а также блоков управления нагревателями, отличающаяся тем, что она снабжена устройством подачи газа, подсоединенным к входу магистрали подачи, дополнительной магистралью сброса газа, установленной параллельно основной магистрали сброса, причем с одной стороны указанная дополнительная магистраль подключена к входу в герметичные камеры, а с другой стороны подключена к основной магистрали сброса между последовательно установленными аварийными вакуумными клапанами, а также магистралью предварительной откачки газа, размещенной внутри космического аппарата и подключенной к основной магистрали сброса между указанной дополнительной магистралью сброса и двумя параллельно установленными аварийными клапанами, на выход одного из которых установлен вакуумный трубопровод регулируемой длины с датчиком вакуума, а на выход другого - безмоментный вакуумный насадок.