Способ контроля качества изготовления системы терморегулирования космического аппарата

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов, преимущественно телекоммуникационных спутников. Способ включает сборку жидкостного тракта (ЖТ) СТР на конструкции космического аппарата. До проверки герметичности ЖТ его промывают чистым растворителем (изооктаном), который затем сливают из ЖТ. Остатки жидкой фазы растворителя удаляют из ЖТ вакуумной сушкой. Вакуум контролируют, например, образцовым деформационным вакуумметром. Достижение требуемой полноты удаления остатков жидкой фазы растворителя из ЖТ устанавливают по выполнению определенного условия. В него входят барометрическое давление окружающего воздуха, упругость паров растворителя при измеренной температуре ЖТ и опытный коэффициент. Барометрическое давление измеряют вакуумметром вакуумметрического давления в ЖТ в его наиболее удаленной точке. Технический результат изобретения состоит в обеспечении твердых гарантий полного удаления остатков жидкой фазы растворителя из ЖТ при любом атмосферном давлении окружающего СТР воздуха, чем обеспечивается высококачественное изготовление СТР в отношении герметичности ЖТ. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), преимущественно телекоммуникационных спутников.

Известен способ контроля качества изготовления СТР, которые содержат жидкостный тракт, согласно патенту Российской Федерации (РФ) №2307774 [1].

Согласно вышеуказанному известному техническому решению основным параметром, характеризующим качественное изготовление жидкостного тракта СТР, является ее герметичность. Следовательно, для обеспечения качественного изготовления СТР на заключительном этапе необходимо обеспечить достоверный контроль герметичности жидкостного тракта, для чего перед этим должны быть качественно подготовлены внутренние поверхности - должны быть из нее удалены загрязнения, вскрыты, если есть, микротечи в результате удаления из жидкостного тракта возможных остатков жидкой фазы растворителя.

В настоящее время для этого жидкостный тракт изготавливают и осуществляют его сборку из сухих элементов монтажной сваркой и перед контролем герметичности промывают чистым растворителем - изооктаном в течение требуемого времени, затем сливают продувкой сжатым воздухом и далее удаляют остатки жидкой фазы (которые остаются на поверхности жидкостного тракта из-за ее смачиваемости) в процессе вакуумной сушки - вакуумируют его по показанию образцового вакуумметра деформационного (которые в настоящее время широко используются в наземном испытательном оборудовании из-за обеспечения ими простоты и быстроты контроля вакуума), имеющего шкалу от 0 до минус 1 кгс/см² с равномерно расположенными между ними условными оцифрованными делениями (см. ТУ 25-05-1664-74, приложение 4, лист 34 [2]), до вакуумметрического давления на выходе из СТР до (не более) минус 1 кгс/см² (98,066 кПа или 735,559 мм рт.ст.) и считают, что жидкостный тракт изготовлен качественно: удалена полностью жидкая фаза изооктана из жидкостного тракта СТР и внутренние поверхности чисты, вскрыты, если есть, все возможные микротечи.

Как показывает анализ, в настоящее время нет достоверных способов контроля и это верно только тогда, когда барометрическое давление окружающего воздуха равно 1 кгс/см² (98,066 кПа), в то время как, например, в наших условиях барометрическое давление окружающего воздуха изменяется в диапазоне от 0,979 кгс/см² (96 кПа) до 1,02 кгс/см² (100 кПа) (от 720 до 750 мм рт.ст.):

- если барометрическое давление окружающего воздуха равно 0,979 кгс/см² (720 мм рт.ст.), то жидкостный тракт невозможно отвакуумировать до не более минус 1 кгс/см² по показанию вакуумметра (т.е. невыполнимое условие);

- если барометрическое давление окружающего воздуха равно 1,02 кгс/см² (750 мм рт.ст.), то вакууммирование жидкостного тракта до давления минус 1 кгс/см² означает, что в жидкостном тракте не удалены остатки жидкой фазы изооктана и окружающего воздуха и, следовательно, возможные микротечи, если они есть, не вскрыты от жидкой фазы изооктана и проверка герметичности в этом случае даст недостоверные данные, т.е. скрытый брак и части герметичности жидкостного тракта.

Таким образом, известные технические решения не обеспечивают высоконадежное качественное изготовление СТР по параметру «герметичность жидкостного тракта».

Анализ источников информации по патентной и научно-технической литературе показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является способ контроля качества изготовления СТР КА на основе [1].

Известный вышеуказанный способ контроля качества изготовления СТР, содержащей жидкостный тракт, включает в себя следующие основные операции:

- осуществляют сборку СТР на конструкции КА;

- промывают жидкостный тракт СТР (например, прокачкой через него) чистым растворителем в течение требуемого времени (например, 3 часа) - до отсутствия на выходе из него загрязнений, после чего сливают растворитель из жидкостного тракта;

- затем удаляют из жидкостного тракта остатки жидкой фазы растворителя - проводят вакуумную сушку его - вакууммируют жидкостный тракт до величины (не более) минус 1 кгс/см² (98,066 кПа) с периодическим контролем вакуума измерением вакуумметрического давления в жидкостном тракте с использованием образцового вакуумметра [2] (которые в настоящее время широко используются в наземном испытательном оборудовании из-за обеспечения ими простоты и быстроты контроля вакуума);

- затем осуществляют проверку герметичности жидкостного тракта - для качественного изготовления жидкостного тракта величина герметичности должна удовлетворять заданной норме.

Как было указано выше, существенным недостатком известного способа контроля качества изготовления СТР КА является то, что не обеспечивается высоконадежное изготовление СТР по параметру «герметичность жидкостного тракта», обусловленное тем, что недостаточно высока достоверность полного удаления растворителя из жидкостного тракта, использованного для промывки, перед его проверкой герметичности.

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеуказанного существенного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества изготовления СТР КА, содержащей жидкостный тракт, включающем сборку системы, промывку жидкостного тракта чистым растворителем, после чего слив его из жидкостного тракта, затем удаление из него остатков жидкой фазы растворителя вакуумной сушкой его с периодическим контролем вакуума измерением вакуумметрического давления в жидкостном тракте (с использованием однострелочного образцового вакуумметра деформационного), далее - проверку герметичности жидкостного тракта, достижение требуемой степени удаления остатков жидкой фазы растворителя из жидкостного тракта устанавливают по выполнению условия

Р_вых=К·Р_St-Р_δ

где Р_вых - измеренное вакуумметрическое давление (берется со знаком «минус») газа (паров чистого растворителя и остатков воздуха) в жидкостном тракте на выходе его для данного момента времени, кПа;

Р_в - барометрическое давление окружающего воздуха для данного момента времени, кПа;

Р_St - упругость паров чистого растворителя при измеренной для данного момента времени температуре жидкостного тракта, кПа,

К=0,2 - опытно определенный коэффициент, что и является, по мнению авторов, существенным отличительным признаком предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено, и следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе контроля качества изготовления СТР КА.

На фиг.1 изображена принципиальная схема реализации предлагаемого технического решения, где 1 - космический аппарат; 2 - система терморегулирования; 3, 5 - сотовые панели с встроенными жидкостными коллекторами; 4 - жидкостный тракт; 6 - гидроаккумулятор; 6.1 - датчик температуры; 7 - электронасосный агрегат; 8 - вентиль «ВХОД»; 9 - вентиль «ВЫХОД»; 10 - отсечной вентиль; 11, 12 - магистрали заправщика; 12.1 - вакуумметр образцовый деформационный на выходе СТР; 13, … 18 - вентили заправщика; 19 - емкость заправщика; 20 - источник сжатого газа; 21 - вакуумный насос; 22 - барометр.

Предлагаемый способ контроля качества изготовления СТР КА включает в себя следующие нижеуказанные основные операции:

1. Осуществляют сборку СТР 2 из сухих комплектующих на конструкции КА 1, после чего к жидкостному тракту 4 - к вентилям 8 и 9 подключают магистрали заправщика 11 и 12.

2. Заправляют, затем промывают жидкостный тракт 4 СТР 2 чистым растворителем - изооктаном, после чего его сливают в емкость 19 заправщика.

3. Открыв и закрыв соответствующие вентили, например:

- вентили 8 и 9 - открыты;

- вентиль 10 - закрыт;

- вентили 13, 14, 15, 16, 17 - закрыты;

- вентиль 18 - открыт, включают в работу вакуумный насос 21.

4. И вакуумируют жидкостный тракт 4 до полного удаления остатков жидкой фазы изооктана - и это устанавливают по выполнению условия (которые установлены авторами на основе анализа принципа работы вакуумметров и измерения барометрического давления, а также на основе проведенных опытных работ):

Р_вых=К·Р_St-Р_δ

где Р_вых - измеренное вакуумметрическое давление (берется со знаком «минус») газа (паров чистого растворителя и остатков воздуха) в жидкостном тракте на выходе его (наиболее удаленная от вакуумного насоса точка жидкостного тракта СТР) для данного момента времени, кПа;

Р_б - барометрическое давление окружающего воздуха для данного момента времени, кПа;

Р_St - упругость паров чистого растворителя при измеренной для данного момента времени температуре жидкостного тракта, кПа,

К=0,2 - опытно определенный коэффициент (например, для СТР с холодопроизводительностью от 1,5 кВт до 10 кВт).

При этом для обеспечения выполнения вышеуказанного условия жидкостный тракт вакуумируют, при необходимости (в случае высокого барометрического давления окружающего воздуха), до достижения показания вакуумметра ниже минус 1 кгс/см², т.е. до зашкаливания стрелки вакуумметра дальше минус 1 кгс/см² - после минус 1 кгс/см² на циферблате вакуумметра имеются дополнительные неоцифрованные условные деления.

5. Затем после выполнения этого условия продолжают вакуумирование жидкостного тракта не менее 1 часа- выполнение этой операции однозначно гарантирует отсутствие в жидкостном тракте не только остатков жидкой фазы, но и паров изооктана, что подтверждено опытными данными.

6. После этого отстыковывают от СТР 2 магистрали заправщика 11 и 12 и осуществляют проверку герметичности жидкостного тракта.

Как видно из вышеизложенного, в результате осуществления в процессе изготовления СТР КА предложенного способа гарантированно достоверно обеспечивается полное удаление остатков жидкой фазы изооктана из жидкостного тракта СТР при любом атмосферном давлении окружающего воздуха и после этого тем самым обеспечивается высоконадежное определение степени герметичности жидкостного тракта СТР, и следовательно, обеспечивается высоконадежное качественное изготовление СТР КА по параметру «герметичность жидкостного тракта», т.е. тем самым достигается цель изобретения.

Способ контроля качества изготовления системы терморегулирования космического аппарата, содержащей жидкостный тракт, включающий сборку системы, промывку жидкостного тракта чистым растворителем, последующий его слив из жидкостного тракта, затем удаление из этого тракта остатков жидкой фазы растворителя вакуумной сушкой с периодическим контролем вакуума измерением вакуумметрического давления в жидкостном тракте, последующую проверку герметичности жидкостного тракта, отличающийся тем, что достижение требуемой степени удаления остатков жидкой фазы растворителя из жидкостного тракта устанавливают по выполнению условия:
Р_вых=K·P_St-Р_б,
где Р_вых - измеренное вакуумметрическое давление (берется со знаком «минус») газа (паров чистого растворителя и остатков воздуха) на выходе жидкостного тракта для данного момента времени, кПа;
Р_б - барометрическое давление окружающего воздуха для данного момента времени, кПа;
P_St - упругость паров чистого растворителя при измеренной для данного момента времени температуре жидкостного тракта, кПа,
К=0,2 - опытно определенный коэффициент.