Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата



Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата
Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата
Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата

 


Владельцы патента RU 2538828:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) мощных телекоммуникационных спутников, содержащим многочисленные (до 10) вертикально расположенные последовательно соединенные длинноразмерные (~3-6 м) коллекторы. Согласно изобретению, жидкостный контур СТР для наземных испытаний заправляют жидким теплоносителем, в частности растворителем. Затем этот теплоноситель сливают продувкой воздухом до его полного удаления перед вакуумной сушкой. Последняя предшествует заправке СТР штатным теплоносителем. При этом первоначально продувают весь жидкостный тракт, минуя (с помощью клапана-регулятора байпасной линии) указанные вертикально расположенные коллекторы панелей радиаторов. Продувку данных коллекторов осуществляют в последнюю очередь (переводя клапан-регулятор в другое положение). Техническим результатом изобретения является повышение технологичности СТР и сокращение времени продувки при сливе теплоносителя. 3 ил.

 

Изобретение относится к космической технике и предназначено для использования при изготовлении систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), содержащих общие замкнутые циркуляционные жидкостные контуры для модуля полезной нагрузки (МЛН) и модуля служебных систем (МСС).

Известны такие СТР КА, например, согласно патенту RU 2237600 [1], который (см. фиг.1) включает в себя общий циркуляционный контур для МПН 1 и МСС 2 и содержит: 2.1 - вентиль отсечной; 2.2 -вентиль «ЗАПРАВКА» («НАДДУВ»); 2.3 - вентиль «СЛИВ» («ДРЕНАЖ»); 1.4 - гидромуфты; 2.6 - компенсатор объема; 2.7 - электронасосный агрегат; 2.8 - клапан-регулятор для поддержания температуры работающих приборов, установленных на приборных панелях 2.10, 1.5, 1.6, в более узком диапазоне, чем температуры приборов, установленных на панелях радиаторов 2.9, установленных в вертикальных плоскостях, перпендикулярных к осям +Z и -Z КА; 2.10 - байпасная линия. В настоящее время для мощных КА высота панелей радиаторов 2.9 равна 3-6 м и на них расположены (или встроены) равномерно расположенные вертикальные коллекторы, например, по 10 штук на каждой панели радиатора "+Z" и "-Z", объединенные в один целый жидкостный тракт U-образными переходниками (см. фиг.3, где 2.9.1-2.9.10 - коллекторы; 2.9.11 - U-образные переходники).

В процессе изготовления СТР перед проверкой герметичности жидкостный контур заполняют и промывают чистым растворителем, например изооктаном (например, согласно патенту RU 2307774), затем из жидкостного контура его сливают (при этом при закрытом вентиле 2.1 и промежуточном положении регулирующего органа клапана-регулятора 2.8 на вход вентиля 2.2 подают допустимое избыточное давление газа и через вентиль 2.3 сливают растворитель (в заправщик) и далее продувают сжатым газом до почти полного удаления (например, до 95%, что контролируют измерением слитого объема растворителя) жидкой фазы и далее осуществляют вакуумную сушку жидкостного контура до отсутствия жидкого конденсата растворителя на выходе из СТР.

Однако, как показал опыт, в процессе слива растворителя из жидкостного контура СТР, который в составе панелей радиаторов содержит повышенное количество коллекторов (по 10 штук в каждой панели радиатора "+Z" и "-Z") с увеличенной вертикальной размерностью (H=3-6 м), при допустимом для СТР рабочем избыточном давлении сухого газа на входе (например, ≈0,5 ати ≈50 кПа) в вентиль 2.2 не обеспечивается (см. фиг.2) продувка линий радиаторов газом, и в них остается до ≈50% растворителя (это около 25% от общего объема в СТР), и, следовательно, в этом случае продолжительность вакуумной сушки существенно возрастет, что с точки зрения технологии изготовления неприемлемо.

Таким образом, существенными недостатками известного способа изготовления СТР КА на основе [1] в случае его использования, для изготовления СТР КА с вертикально расположенными с длинноразмерными коллекторами является недостаточная технологичность изготовления СТР, обуславливающая увеличение продолжительности изготовления ее.

Целью предложенного технического решения является устранение вышеуказанных существенных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления СТР КА, содержащем жидкостный циркуляционный контур с вертикально расположенными последовательно соединенными жидкостными коллекторами и с байпасной им линией с установленным на их входе клапаном-регулятором, включающем предварительную заправку его жидким теплоносителем (растворителем) для наземных испытаний, а затем слив его продувкой сухим газом для последующей вакуумной сушки контура, причем слив теплоносителя из вертикально расположенных последовательно соединенных жидкостных коллекторов продувкой сухим газом осуществляют в последнюю очередь, для чего первоначально обеспечивают продувку всего жидкостного тракта, минуя коллекторы панелей радиаторов, переложив клапан-регулятор в соответствующее положение, а затем - в последнюю очередь перед вакуумной сушкой, переложив клапан-регулятор в другое крайнее положение, продувают с допустимым рабочим давлением газа вертикально расположенные коллекторы радиаторов до полного удаления из всего контура жидкости, что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого изобретения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе изготовления системы терморегулирования космического аппарата.

Авторами было проведено комплексное (теоретическое и опытное) исследование такого явления блокировки растворителя (теплоносителя) в коллекторах радиаторов в количестве до ≈50% от их суммарного объема и установлено, что это обусловлено из-за нестабильного расхода продуваемого воздуха в линиях трактов ввиду продувки одновременно (в прототипе) по двум неравноценным гидравлически (вертикальным 2.9 и горизонтальным 2.10) параллельным трактам 2.9 и 2.10 из-за промежуточного положения клапана-регулятора и из-за сложных: горизонтально расположенных параллельно-последовательных трактов 1.5-1.6 впереди (до) трактов радиаторов 2.9, где (поз.1.5 и 1.6) до 50-60% объема теплоносителя от суммарного объема в СТР (см. фиг.2, где изображены продуваемые газом вертикальные коллекторы - условно три витка из 10, образованные ими:

Рвх - избыточное давление газа на входе, Па;

ΔHi - разность высот жидкости в соседних коллекторах, м;

ΔPi - разность гидравлического давления в витках, Па;

P1, Р2, Р3 - давления в витках на границах раздела жидкость - парогазовая смесь:

1. Условия гидростатического равновесия (отсутствия движения жидкости) для каждого витка

1ый виток:

Pвх-P1=ΔP1=ΔH1·ρ·q

где ρ - плотность жидкости, кг/м3;

q - ускорение силы тяжести нормальное (9,81 м/с2);

2ой виток:

Р12=ΔР2=ΔН2·ρ·q;

3ий виток:

Р23=ΔР3=ΔH3·ρ·q; и так далее;

10ый виток (рассмотрим для примера 10 витков):

Р9-P10=ΔР10=ΔH10·ρ·q.

2. Сложив левые и правые части выражений п.1 для случая, когда ΔHi=idem, получаем следующее условие равновесия - условие блокировки жидкости в коллекторах радиаторов:

Pвх-P10=(ΔH1+ΔH2+ΔH3+…+ΔH10)· ρ·q=ΔH·10·ρ·q.

Допустим, что на выходе избыточное давление равно нулю (атмосферное давление), а на входе - Рвх=50000 Па. Тогда высота столба жидкости в каждом витке получается равной

Δ H = P в х P 10 10 ρ q = 50000 10 700 10 = 0 , 7   м ,

т.е. получается, что допустимое давление газо-жидкостной смеси (из-за одновременной продувки в промежуточном положении клапана-регулятора) на входе обеспечивает продувку коллекторов, если в них столб жидкости не превышает 0,7 м.

3. В то же время, если обеспечить непрерывное удаление жидкости из коллекторов, подачей на вход только газа (предложение авторов) - тогда столбы жидкости в соседних коллекторах взаимно уравновешиваются и допустимое давление обеспечивает продувку жидкости из 10 коллекторов с высотой в каждом

Δ H продувки = P в х P 10 ρ q = 50000 700 10 = 7   м .

Таким образом, для обеспечения качественной продувки жидкости из коллекторов радиаторов без образования в них блокировки необходимо первоначально обеспечить продувку всего жидкостного тракта, минуя коллекторы панелей радиаторов, переложив клапан-регулятор в соответствующее положение (при этом ≈50% объема теплоносителя сливается сплошным потоком, а остальные 50% - в виде газожидкостного потока, а в конце - в виде газа), а затем - в последнюю очередь, переложив клапан-регулятор в другое крайнее положение, продуть коллекторы радиаторов до полного удаления (см. фиг.3) из СТР жидкости.

Согласно вышеуказанному предложенному авторами техническому решению проведены опытные работы по сливу теплоносителя-растворителя из жидкостного контура с вертикально расположенными коллекторами (по 10 шт.) в радиаторах и установлено, что при продувке их с допустимым рабочим избыточным давлением на входе, равным 50 кПа, гидравлическая блокировка жидкостного контура в радиаторах отсутствовала и происходила свободная продувка жидкости до полного удаления их перед вакуумной сушкой жидкостного контура СТР, т.е. тем самым обеспечивалось достижение цели изобретения.

Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата, содержащей жидкостный циркуляционный контур с вертикально расположенными последовательно соединенными жидкостными коллекторами и с байпасной им линией с установленным на их входе клапаном-регулятором, включающий предварительную заправку его жидким теплоносителем (растворителем) для наземных испытаний, а затем слив его продувкой сухим газом для последующей вакуумной сушки контура, отличающийся тем, что слив теплоносителя из вертикально расположенных последовательно соединенных жидкостных коллекторов продувкой сухим газом осуществляют в последнюю очередь, для чего первоначально обеспечивают продувку всего жидкостного тракта, минуя коллекторы панелей радиаторов, переложив клапан-регулятор в соответствующее положение, а затем - в последнюю очередь перед вакуумной сушкой, переложив клапан-регулятор в другое крайнее положение, продувают с допустимым рабочим давлением газа вертикально расположенные коллекторы радиаторов до полного удаления из всего контура жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изделиям космической техники и касается съемного технологического оборудования изделий космической техники, использующегося при наземной подготовке космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к космической технике, а именно к трансбордерным тележкам для трансбордера технического комплекса космодрома. Трансбордерная тележка для трансбордера технического комплекса космодрома содержит электромеханический привод, питаемый от троллей через подвижный токосъемник, грузовую площадку, установку автоматического пенного пожаротушения с дистанционным управлением и с элементами, защищенными от воздействия опасных факторов взрыва и пожара и воздействия пролитых при аварийной ситуации компонентов ракетного топлива (КРТ), с пеногенераторами в кожухе электромеханического привода, с углубленными пеногенераторами с крышками для защиты от попадания КРТ, поддоны под грузовой площадкой для сбора пролитых КРТ, соединенные с трубопроводом с запорным вентилем, придонные зоны с токосъемником с ловушками из негорючих материалов.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для заправки топливом двигателя ракеты-носителя. Устройство для заправки топливом двигателей ракеты-носителя содержит наземный модуль с наземным каналом, наземным клапаном, наземной плитой, двумя коаксиальными наземными проходами, бортовой модуль с бортовым каналом, бортовым клапаном, бортовой плитой с бортовым проходом, двумя бортовыми коаксиальными проходами, систему гидравлического соединения между бортовым модулем и наземным модулем, две камеры, две кольцевые камеры, механическую запорную систему с вилкой отсоединения и запорный палец между наземной и бортовой плитами.

Изобретение относится к наземным проверкам космических аппаратов (КА) и их подготовке к штатной эксплуатации. Способ заключается в проведении включения и выключения КА, в т.ч.

Изобретение относится к космической технике. Устройство для проверки пульта космонавта включает в себя одноплатный компьютер VME VP9, операционную панель, рабочую консоль, источники питания.
Изобретение относится к космонавтике и может быть применено для обеспечения безопасности Земли от столкновения с опасным космическим телом. Центр обеспечения управления системы астероидной безопасности, размещенный на Земле, содержит средства связи и управления, оптическую и радиолокационную аппаратуру контроля и наблюдения с измерительными и телематическими приборами, три и более лунных летательных аппарата, выполненных в лунном, грузовом, пилотируемом вариантах, пять и более летательных топливных заправщиков, стартово-посадочный комплекс с заправочным комплексом, двумя и более взлетно-посадочными полосами, заводом жидкого водорода, средствами радиационной безопасности.

Изобретение относится к наземным имитационным испытаниям космических аппаратов (КА), а именно многозвенных маложестких механических систем изделий космической техники.

Изобретение относится к наземным испытаниям электротехнических систем космических аппаратов (КА). Способ состоит в проведении включения и выключения КА, в т.ч.

Изобретение относится к космической технике, а именно к колонизации космических объектов (КО). Космический корабль (КК) содержит посадочный (модуль длительно действующей базы (ДДБ)) (ПМ) и взлётный модули (ВМ).

Изобретение относится к ракетно-космической отрасли, а именно к наземному вспомогательному оборудованию. .

Изобретение относится к управлению движением космического аппарата (КА), на котором размещены теплоизлучающий радиатор и солнечная батарея (СБ). Способ включает выполнение полета КА по орбите вокруг планеты с разворотом СБ в положение, соответствующее совмещению нормали к рабочей поверхности СБ с направлением на Солнце.

Изобретение относится к управлению движением космического аппарата (КА), на котором размещены теплоизлучающий радиатор и солнечная батарея (СБ). Способ включает выполнение полета КА по орбите вокруг планеты с разворотом СБ в положение, соответствующее совмещению нормали к рабочей поверхности СБ с направлением на Солнце.

Изобретение относится преимущественно к системам терморегулирования космических объектов. Побудитель циркуляции содержит электронасосные агрегаты (ЭНА) и соединительные трубопроводы с гидроразъемами (ГР).

Группа изобретений относится к способам отвода низкопотенциального тепла от энергетических систем космических аппаратов (КА). Способ работы капельного холодильника-излучателя (КХИ) включает нагрев теплоносителя, его преобразование в поток капель, охлаждающихся излучением в космическом пространстве, сбор капель и подачу конденсата в энергетическую систему.

Изобретение относится к авиационно-ракетной технике и может быть использовано для обеспечения теплового режима приборных отсеков сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов.

Изобретение относится к конструкции и терморегулированию космических аппаратов (КА), преимущественно массой до 100 кг, запускаемых как попутные полезные нагрузки. В негерметичном контейнере КА, выполненном в форме параллелепипеда, на сотопанелях (СП) (3,4,5) установлены приборы (2).

Изобретение относится к космической технике, а именно к компоновке космических аппаратов (КА). Продольные и поперечные силовые сотовые панели компонуют в виде «двутавровой» конструкции, образующей центральную внутреннюю полость и две боковые П-образные полости.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР), главным образом мощных геостационарных телекоммуникационных спутников с длительным сроком эксплуатации.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР), главным образом мощных телекоммуникационных спутников. СТР содержит замкнутый циркуляционный контур с теплоносителем.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), в частности телекоммуникационных спутников. СТР включает в себя замкнутый жидкостный контур с циркулирующим теплоносителем.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), преимущественно телекоммуникационных спутников. СТР содержит два независимых, одинаковых по составу, бортовых циркуляционных тракта с теплоносителем, которые размещены рядом друг с другом в сотовых панелях (или на них). Каждый из трактов содержит входной и выходной гидроразъемы для соединения с гидроразъемами съемного блока СТР. В последнем установлен жидкостно-жидкостный теплообменник с хладопроизводительностью, превышающей ее требуемую величину для одного тракта не менее чем в 2,1-2,2 раза. При электрических испытаниях КА съемный блок подключен к одному из циркуляционных трактов согласно программе испытаний КА. Одновременно другой тракт закольцован жидкостным трактом, имеющим такое же гидравлическое сопротивление, как у жидкостного тракта съемного блока. Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции съемного блока СТР, уменьшении его габаритов и массы, что упрощает монтаж и демонтаж съемного блока на борту КА. 3 ил.
Наверх