Система терморегулирования космического аппарата

Авторы патента:


Система терморегулирования космического аппарата
Система терморегулирования космического аппарата

 


Владельцы патента RU 2577926:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов, например телекоммуникационных спутников. СТР содержит жидкостный контур теплоносителя с электронасосным агрегатом (ЭНА) и компенсатором объема (КО). Жидкостная полость КО соединена с контуром вблизи входа в ЭНА, а сильфонная газовая полость КО заправлена двухфазным рабочим телом. На подвижном днище сильфона установлен постоянный магнит, а снаружи корпуса КО равномерно установлены герконы с шагом, обеспечивающим одновременное замыкание до 2-4 рядом расположенных герконов. Герконы сообщены с системой телеметрии космического аппарата. В жидкостной полости КО предусмотрен запас теплоносителя в количестве, соответствующем половине его объема между соседними герконами. КО с герконами может быть покрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией. Техническим результатом изобретения является обеспечение диагностики и прогнозирования наличия в жидкостном контуре требуемого количества теплоносителя при эксплуатации СТР (на орбите и при наземных испытаниях) в текущий и последующий периоды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано, например, при создании телекоммуникационных спутников, система терморегулирования (СТР) которых (см. патенты Российской Федерации №2209750 [1], №2404089 [2]) содержит жидкостный контур, заполненный определенным количеством жидкого теплоносителя, температура которого в условиях эксплуатации на орбите изменяется, например, в диапазоне от минус 40°C до плюс 50-60°C.

Для компенсации температурного изменения объема теплоносителя - для приема из жидкостного контура избыточного объема теплоносителя и подачи его обратно в контур при изменении температуры, а также для хранения запаса теплоносителя для компенсации возможных утечек при существующих нормах негерметичности и поддержания рабочего давления в жидкостном контуре на входе в электронасосный агрегат (ЭНА) предусмотрен компенсатор объема (гидроаккумулятор).

Компенсатор объема представляет собой цилиндрическую емкость, внутренняя полость которой разделена сильфоном на жидкостную и газовую полости: жидкостная полость соединена с жидкостным трактом вблизи входа в ЭНА, а газовая полость заправлена определенным количеством фреона 141в.

Согласно известным техническим решениям [1], [2], в процессе наземных испытаний КА, наличие требуемого количества теплоносителя в жидкостном контуре устанавливают путем контроля объема газовой полости: для этой цели на подвижном днище сильфона компенсатора объема установлен постоянный магнит. Объем газовой полости определяют по замыканию геркона, расположенного вблизи наружной поверхности корпуса напротив магнита.

В обоих технических решениях контроль объема газовой полости и, следовательно, контроль наличия требуемого количества теплоносителя в жидкостном контуре возможно осуществить только при наземных испытаниях - при наличии допуска к СТР КА, т.к. в условиях орбитального полета в случае [1] в составе СТР отсутствует съемный блок и невозможно осуществить контроль, когда магнит находится между двумя соседними герконами, а в случае [2] - невозможно реализовать операцию контроля газовой полости из-за отсутствия доступа к компенсатору объема.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения является [1].

Известная СТР [1] представляет из себя циркуляционный жидкостный контур с ЭНА, на входе которого установлен компенсатор объема.

Согласно [1] принципиальная схема СТР (см. фиг. 1) включает в себя следующие элементы: 1 - жидкостный контур с теплоносителем; 1.1 - компенсатор объема с сильфоном 1.1.4; 1.1.2 - жидкостная полость его; 1.1.3 - газовая полость его; 1.1.5 - постоянный магнит, установленный на периферии днища сильфона 1.1.4; 1.2 - электронасосный агрегат (ЭНА); 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 - сотовые приборные панели, в которые встроены жидкостные коллекторы жидкостного контура 1; 1.7 - соединительные трубопроводы; 8 - пронумерованные герконы, установленные вблизи корпуса компенсатора объема напротив магниту, например, на съемной линейке, электрически сообщенные с пультом 9; 10 - жидкостный тракт съемного блока, снабженный теплообменником 10.1 и двумя компенсационными устройствами 10.2 (первое компенсационное устройство) и 10.3 (второе компенсационное устройство, предназначенное для изменения положения днища его сильфона в случае, если все герконы разомкнуты, до замыкания одного из ближайших номеров герконов, и по номеру замкнутого геркона по градуировочной характеристике, полученной измерениями при изготовлении компенсаторы объема 1.1, определение действительного объема газовой полости 1.1.3 и сравнение с требуемым объемом газовой полости).

Таким образом, функционально (с учетом необходимости контроля объема газовой полости) компенсатор объема включает жидкостную полость, сообщенную с контуром вблизи входа ЭНА, и газовую полость, разделенную от жидкостной полости сильфоном. На днище сильфона установлен постоянный магнит, а на корпус, со стороны жидкостной полости, - герконы, расположенные, например, на съемной линейке из немагнитного материала параллельно продольной оси компенсатора объема.

О величине объема газовой полости судят по замыканию одного из герконов, находящегося напротив магнита. В состоянии, когда все герконы разомкнуты, перемещают днище сильфона с помощью специального компенсационного устройства, расположенного в съемном блоке, демонтируемым перед запуском КА на орбиту.

Как следует из вышеизложенного, существенным недостатком известного технического решения [1] является то, что оно не обеспечивает диагностику и прогнозирование наличия требуемого количества теплоносителя в СТР в условиях орбитального функционирования КА.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанного существенного недостатка известного технического решения.

Поставленная цель достигается тем, что система терморегулирования космического аппарата, включающая жидкостный контур с циркулирующим жидким теплоносителем, имеющий в своем составе электронасосный агрегат, компенсатор объема, жидкостная полость которого соединена с контуром вблизи входа в электронасосный агрегат, а газовая полость, разделенная от нее сильфоном, заправлена двухфазным рабочим телом, при этом на периферии подвижного днища сильфона установлен постоянный магнит, а снаружи корпуса предусмотрены герконы, выполнена таким образом, что герконы установлены равномерно с шагом, обеспечивающим одновременное замыкание до 2-4 рядом равномерно расположенных герконов, внутри диапазона между крайними герконами, причем герконы электрически сообщены с системой телеметрии космического аппарата, при этом в жидкостной полости предусмотрен дополнительный запас теплоносителя в количестве, соответствующем половине объема теплоносителя в жидкостной полости между соседними герконами внутри вышеуказанного диапазона; кроме того, компенсатор объема с установленными на нем герконами покрыт общей экранно-вакуумной теплоизоляцией, 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 заявляемой системе терморегулирования космического аппарата.

Принципиальная схема предложенной СТР КА изображена на фиг. 2, где 1 - жидкостный контур с теплоносителем; 1.1 - компенсатор объема с сильфоном 1.1.4; 1.1.2 - жидкостная полость его; 1.1.3 - газовая полость его; 1.1.5 - постоянный магнит, установленный на периферии днища сильфона 1.1.4; 1.2 - электронасосный агрегат (ЭНА); 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 - сотовые приборные панели, в которые встроены жидкостные коллекторы жидкостного контура 1; 1.7 - соединительные трубопроводы; 8 - пронумерованные герконы, установленные равномерно, например, как показал анализ, с шагом, соответствующим 0,3 дм3 теплоносителя в жидкостной полости компенсатора объема, например, на линейке вблизи корпуса компенсатора объема 1.1 напротив магниту 1.1.5, электрически сообщенные с системой телеметрии 9 КА.

Изготавливают жидкостный контур СТР КА согласно фиг. 2.

При этом компенсатор объема изготавливают с учетом следующих технических решений, предложенных авторами на основе результатов анализа теоретических и опытных данных, существующих характеристик конструкции компенсаторов объема и их газовых и жидкостных полостей, элементной базы (герконов, магнитов), допусков на изготовление, минимально возможных расстояний между магнитом и напротив ему расположенными герконами, объемов теплоносителя в жидкостном контуре и в жидкостной полости компенсатора объема:

- пронумерованные герконы установлены равномерно с шагом, обеспечивающим одновременное замыкание 2-4 рядом расположенных герконов внутри диапазона расположения герконов: существующий в настоящее время уровень разработки и технологии позволяет принять шаг для этого, например, 0,3 дм3 изменения объема газовой полости между двумя соседними уровнями расположения герконов;

- в этом случае наиболее вероятное пространственное положение магнита равно среднеарифметическому значению объемов газовых полостей, соответствующих замкнутым герконам (градуировочную шкалу: номер геркона - соответствующий этому номеру объем газовой полости компенсатора объема определяют опытно в процессе изготовления компенсатора объема) и погрешность определения не превышает половины шага, например не более 0,15 дм3;

- для обеспечения гарантированного запаса теплоносителя в жидкостной полости, предназначенного для компенсации возможных утечек из жидкостного контура, увеличивают на вышеуказанную погрешность, например 0,15 дм3;

- для контроля положения герконов «замкнуто» («разомкнуто») их электрически сообщают с системой телеметрии КА;

- предусматривают общую экранно-вакуумную теплоизоляцию для обеспечения рабочих температур в условиях орбитального полета компенсатора объема, в том числе герконов.

В условиях наземных испытаний и орбитального полета по данным системы телеметрии периодически контролируют номера замкнутых герконов и по ним определяют действительный объем газовой полости и сравнивают с требуемым (расчетным) объемом газовой полости и судят (осуществляют диагноз) о наличии требуемой массы теплоносителя в жидкостном контуре на данный момент полета и, используя предыдущие данные контроля, прогнозируют нормальное функционирование жидкостного контура СТР в течение дальнейшего этапа эксплуатации на орбите.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, предложенное авторами техническое решение обеспечивает диагностику и прогнозирование наличия требуемого количества теплоносителя в СТР в условиях орбитального функционирования КА, а также при наземных испытаниях, когда компенсатор объема на КА установлен внутри приборного отсека и нет к нему доступа, т.е. тем самым достигается цель изобретения.

1. Система терморегулирования космического аппарата, включающая жидкостный контур с циркулирующим жидким теплоносителем, имеющий в своем составе электронасосный агрегат, компенсатор объема, жидкостная полость которого соединена с контуром вблизи входа в электронасосный агрегат, а газовая полость, отделенная от нее сильфоном, заправлена двухфазным рабочим телом, при этом на периферии подвижного днища сильфона установлен постоянный магнит, а снаружи корпуса компенсатора объема предусмотрены пронумерованные герконы, отличающаяся тем, что герконы установлены равномерно с шагом, обеспечивающим одновременное замыкание до 2-4 рядом расположенных герконов внутри диапазона между крайними герконами, причем герконы электрически сообщены с системой телеметрии космического аппарата, при этом в жидкостной полости предусмотрен дополнительный запас теплоносителя в количестве, соответствующем половине объема теплоносителя в жидкостной полости между соседними герконами внутри вышеуказанного диапазона.

2. Система терморегулирования космического аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что компенсатор объема с установленными на нем герконами покрыт общей экранно-вакуумной теплоизоляцией.



 

Похожие патенты:

Изобретение используется для высокоточного определения диэлектрической проницаемости жидкости, находящейся в какой-либо емкости, независимо от ее уровня. Сущность изобретения заключается в том, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, затем выделяют сигнал разностной частоты на выходе смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, сохраняют эти данные в виде массива выборок за время периода модуляции, аппроксимируют полученные данные суммой двух синусоид путем подбора амплитуды, частоты и фазы каждой из них до максимального совпадения с полученными данными, по частотам полученных синусоид и известному расстоянию от антенн до дна емкости определяют диэлектрическую проницаемость жидкости.

Изобретение относится к животноводству, в частности к системам очистки вытяжного и рециркуляционного воздуха в животноводческих и птицеводческих помещениях, и направлена на создание системы, позволяющей постоянно в автономном режиме контролировать степень загрязненности омывающей жидкости.

Изобретение относится к системам нефтепродуктообеспечения. Изобретение касается способа замера объема нефтепродукта в резервуаре, в котором мерной линейкой замеряют высоту нефтепродукта в резервуаре, имеющем форму цилиндра круглого горизонтально расположенного, и при известных величинах радиуса и длины резервуара объем нефтепродукта определяют по безразмерной диаграмме, единой для всех горизонтально расположенных резервуаров и которая представляет функцию V/(R2*L)=f(h/R), где V - объем нефтепродукта в резервуаре, R - радиус резервуара, L - длина резервуара, h - высота нефтепродукта в резервуаре.

Изобретение относится к эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью глубинно-насосного оборудования и может использоваться в нефтедобывающей промышленности.
Изобретение относится к области водоотведения. Способ включает установку на каждом исследуемом участке канализационной сети датчика, выполненного с возможностью измерения параметра, характеризующего состояние канализационной сети, определение для каждого исследуемого участка сети зависимости измеряемого датчиком параметра от времени, а также анализ зависимости, полученной для каждого исследуемого участка, позволяющий определить наличие дефекта на исследуемом участке канализационной сети.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества), находящегося в какой-либо емкости.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к устройствам для определения дальности до водной поверхности и может быть использовано для определения уровня водоемов.

Изобретение относится к контролю среды в резервуарах для хранения, в частности к способу и устройству для обнаружения разделения фаз в резервуарах для хранения. По меньшей мере один поплавок имеет плотность, откалиброванную таким образом, чтобы обнаруживать различие в плотности между окружающими текучими средами.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к измерителям уровня криогенной жидкости, и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами в криогенных воздухоразделительных установках.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Уровнемер содержит чувствительный элемент из не менее чем трех катушек индуктивности.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), преимущественно телекоммуникационных спутников. В жидкостном контуре СТР установлен двухступенчатый электронасосный агрегат (ЭНА) с последовательно расположенными рабочими колесами, вращающимися с частотой 6000 об/мин.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА) с тепловой нагрузкой от 13 до 18 кВт. СТР состоит из замкнутых жидкостных контуров и тепловых труб (ТТ), а также раскрываемых панелей радиатора (РПР).

Изобретение относится к бортовому оборудованию, преимущественно телекоммуникационных спутников. Способ включает изготовление коллекторов (К) и соединительных трубопроводов (СТ) из трубы специального профиля (с двумя полками).

Группа изобретений относится к средствам предстартовой подготовки космического аппарата (КА). Устройство содержит противоточный рекуперативный жидкостно-жидкостный теплообменный агрегат, включенный в циркуляционный тракт теплоносителя системы терморегулирования КА.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для обеспечения теплового режима полезной нагрузки (ПН). Устройство обеспечения теплового режима полезной нагрузки в сборочно-защитном блоке содержит теплоизолирующую перегородку, теплоизолирующие покрытия, отверстия подачи и истечения термостатирующего газового компонента в головном обтекателе (ГО) и переходном отсеке (ПхО).

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), преимущественно телекоммуникационных спутников. СТР таких КА содержит одинаковые дублированные жидкостные контуры теплоносителя.

Изобретение относится к управлению работой систем обеспечения теплового режима (СОТР) автоматических космических аппаратов (КА) на околоземных орбитах. Способ состоит в том, что при штатном теплонагружении КА обеспечение температур сотопанелей (СП) осуществляют пассивными средствами на уровне номинального значения допустимых температур приборов, установленных на этих СП.

Изобретение относится к системам терморегулирования космических аппаратов (КА), а именно к холодильникам-излучателям для сброса излишков тепловой энергии, вырабатываемой на борту КА.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при подготовке и старте ракеты космического назначения. Устройство обеспечения теплового режима и чистоты космической головной части ракеты космического назначения с крупногабаритной полезной нагрузкой содержит на головном обтекателе и на переходном отсеке отверстия вдува термостатирующей газовой среды, отверстия истечения термостатирующей газовой среды, шарнирно установленные клапаны одностороннего действия отверстий вдува и истечения термостатирующей газовой среды, устройство вдува термостатирующей газовой среды в виде закрепленного на окантовке отверстия вдува лотка с клапанами одностороннего действия в виде уплотняющих крышек, дополнительные отверстия вдува термостатирующей газовой среды, клапаны одностороннего действия в виде заслонки с противовесом между входным отверстием с защитной сеткой и выходным отверстием, теплоизолирующее и терморегулирующие покрытия.

Изобретение относится к системе терморегулирования (СТР) бортовой аппаратуры космического аппарата. СТР выполнена на основе двухкаскадного теплового насоса.

Изобретение относится к бортовым системам электропитания (СЭП), преимущественно низкоорбитальных космических аппаратов (КА) с трехосной ориентацией. СЭП содержит панели солнечной батареи с устройством изменения их ориентации, размещенные с внешней стороны боковых сотопанелей приборного контейнера. В боковые, верхнюю и нижнюю сотопанели контейнера встроены тепловые трубы. СЭП также содержит четыре одинаковых подсистемы электропитания: две рабочих и две резервных. Каждая подсистема установлена на одной из внутренних поверхностей боковых сотопанелей и включает в себя аккумуляторную батарею с зарядным и разрядным устройством. Единый модуль двух таких устройств соседних подсистем установлен на одну боковую сотопанель. Часть внешней поверхности боковых сотопанелей имеет терморегулирующее покрытие с и , а на остальную часть нанесена теплоизоляция. Все сотопанели соединены коллекторными тепловыми трубами с электронагревателями. Технический результат изобретения заключается в оптимизации компоновки СЭП на КА, снижении массы и улучшении термостабилизации основных узлов СЭП. 3 ил.
Наверх