Инновации в области газорегулируемых тепловых труб Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Инновационные технологии управления и международная кооперация в аэрокосмическом производстве

Библиографические ссылки

1. Российская космонавтика на новом этапе / Б. Н. Кантемиров [и др.] // Космос и человек. 1999. № 5. С. 78-93.

2. Структурные преобразования в экономике: опыт зарубежных стран // Экономический бюллетень. 2013. № 1. С. 2-4.

3. Реус Н. И. Мировая практика государственного управления структурными преобразованиями на современном этапе // Вестник МГТУ. 2010. Т. 13, № 1. С. 31-36.

4. Бородин Д. В. Управление структурными преобразованиями экономики промышленных отраслей России с точки зрения институционального подхода на современном этапе // Российское предпринимательство. 2015. Т. 16, № 3. С. 389-402.

5. Власкин Г. А., Ленчук Е. Б. Промышленная политика в условиях перехода к инновационной экономике. М. : Наука, 2006. 245 с.

References

1. Rossijskaja kosmonavtika na novom jetape / B. N. Kantemirov [i dr.] // Kosmos i chelovek. 1999. № 5. Pp. 78-93.

2. Strukturnye preobrazovanija v jekonomike: opyt zarubezhnyh stran // Jekonomicheskij bjulleten'. 2013. № 1. Pp. 2-4.

3. Reus N. I. Mirovaja praktika gosudarstvennogo upravlenija strukturnymi preobrazovanijami na sovremennom jetape // Vestnik MGTU. 2010. T. 13. № 1. Pp. 31-36.

4. Borodin D. V. Upravlenie strukturnymi preobrazovanijami jekonomiki promyshlennyh otraslej Rossii s tochki zrenija institucional'nogo podhoda na sovremennom jetape // Rossijskoe predprinimatel'stvo. 2015. T. 16. № 3. P. 389-402.

5. Vlaskin G. A. Lenchuk E. B. Promyshlennaja politika v uslovijah perehoda k innovacionnoj jekonomike. M. : Nauka, 2006. 245 p.

© Волков Д. О., 2016

УДК 629.78:621.5

ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ ГАЗОРЕГУЛИРУЕМЫХ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

В. В. Двирный1*, В. В. Голованова2, Н. Н. Петяева1

!АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: [email protected] 2ФГУП «КБ «Арсенал» имени М. В. Фрунзе» Российская Федерация, 195009, г. Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 1/3

Описаны преимущества тепловых труб и необходимость в дальнейших инновационных разработках в области применяемых в космосе газорегулируемых тепловых труб.

Ключевые слова: тепловые трубы, газорегулируемые тепловые трубы, система терморегулирования, совершенствование систем терморегулирования, термосифон, тепловая нагрузка.

INNOVATIONS IN THE FIELD OF GAS-CONTROLLED HEAT PIPES

V. V. Dvirnyi1*, V. V. Golovanova2, N. N. Petyaeva1

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]

2The Arsenal Design Bureau named after M. V. Frunze 1/3, Komsomola Str., St.-Petersburg, 195009, Russian Federation

The article describes the advantages and need for further innovative development in the field of gas-controlled heat pipes for space application.

Keywords: heat pipes, gas-controlled heat pipes, thermal control system, improving thermal control systems, thermosiphon, thermal load.

Области применения тепловых труб (ТТ) очень разнообразны. ТТ используются, например, для охлаждения криогенных мишеней в ядерных ускорителях, для охлаждения электронного оборудования, в уста-

новках для кондиционирования зданий, в космических летательных аппаратах.

В структуре любого космического аппарата присутствует система терморегулирования, которая обес-

<Тешетневс^ие чтения. 2016

печивает работоспособность целевой аппаратуры в заданных температурных условиях. ТТ представляет собой устройство, обладающее очень высокой теплопроводностью, ее свойства были по достоинству оценены, и выполнены серьезные исследования и разработки. ТТ по конструкции аналогична термосифону, но в тепловой трубе на внутренней стенке укреплен фитиль, сделанный, например, из нескольких слоев тонкой сетки, и конденсат возвращается в испаритель под действием капиллярных сил.

В случае небольших изменений теплового потока, а также при значительных изменениях подвода теплоты, может быть применено газовое регулирование.

Следует отметить, что температура, которая регулируется в большинстве простых газорегулируемых тепловых труб, представляет собой температуру пара в трубе. При прохождении теплоты через стенку корпуса на участках испарения и конденсации будут наблюдаться обычные перепады температур [1]. Одним из основных достоинств газорегулируемых тепловых труб является их высокая тепловая проводимость. Однако очень часто возникает необходимость регулировать эту проводимость для того, чтобы либо изменять количество передаваемого трубой тепла, либо поддерживать необходимый уровень температуры греющей или нагреваемой среды при изменении теп-лоподвода [2]. Целью заполнения тепловых труб газом является поддержание близкой к постоянной температуры активной зоны конденсатора, несмотря на значительные колебания тепловой нагрузки. Газоре-гулируемая тепловая труба способна ограничивать нарастание температуры, что связано с увеличением тепловой нагрузки [3].

При рассмотрении самой простой схемы тепловой трубы переменной проводимости - газорегулируемой тепловой трубы (ГРТТ) с так называемым горячим резервуаром (лишенным капиллярной структуры) как наиболее перспективной и более глубоко изученной с теоретической точки зрения, можно показать термо-регулирующие свойства тепловых труб и наметить пути инженерного расчета основных теплофизических и конструктивных параметров такого рода устройств. Для этих целей мы воспользовались некоторыми результатами работ, проведенными в Московском энергетическом институте. Наши экспериментальные исследования, проведенные в АО «ИСС», показали, что ГРТТ с горячим резервуаром имеют недостаток - большое время запуска (1-3 суток), поэтому нами предложены, исследованы и применяются на КА типа «Луч» и «Гонец» ГРТТ с холодным резервуаром, имеющим капиллярную структуру [5; 6].

При изменении внешних условий, например температуры окружающей среды или мощности источника, «граница» раздела между паром и газом перемещается, изменяя поверхность конденсационной зоны и ее термическое сопротивление, вследствие чего происходит саморегулирование системы, и температура источников стабилизируется [4; 5].

С увеличением количества транспондеров (каналов ретрансляции) растут габариты спутников и тепловыделение аппаратуры, соответственно, повышаются требования и к системе терморегулирования

в части повышения её эффективности, теплоотводя-щей способности и топологической совместимости со всем оборудованием КА. Совершенствование систем терморегулирования (СТР) представляет собой актуальную задачу в работе организаций космической отрасли. АО «ИСС» является одним из немногих предприятий, обладающих богатым опытом, творческим и интеллектуальным потенциалом, чтобы заниматься разработкой СТР для перспективных КА [5].

Выводы:

1. Необходимы дальнейшие инновационные разработки в области газорегулируемых тепловых труб для совершенствования системы терморегулирования.

2. АО «ИСС» является одним из немногих предприятий, обладающих богатым опытом, творческим и интеллектуальным потенциалом для разработки СТР.

Библиографические ссылки

1. Голованова В. Тепловая труба: исследование двухфазной системы терморегулирования : дис. ... ведущего инженера. СПб. : ФГУП КБ «Арсенал» им. М. В. Фрунзе».

2. Bibliotekar.ru : сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www.bibliotekar.ru (дата обращения: 12.09.2016).

3. Ngpedia.ru : сайт [Электронный ресурс]. URL: http://ngpedia.ru (дата обращения: 12.09.2016).

4. Szppk.ru : сайт [Электронный ресурс]. URL: http://www.szppk.ru (дата обращения: 12.09.2016).

5. Webiss/media/journal.ru : сайт [Электронный ресурс]. 23 с. URL: http://www. webiss/media/journal.ru. (дата обращения: 12.09.2016).

6. Агрегаты автономных энергетических систем : учеб. пособие / Е. Н. Головенкин [и др.] / под ред. К. Г. Смирнова-Васильева ; КрПИ. Красноярск, 1986. С. 89.

References

1. Golovanova V. Teplovaya truba: issledovanie dvuhfaznoy sistemyi termoregulirovaniya [Heat pipe: a study of the two-phase thermal control system] : Dis. ... leading engineer. S.-Petersburg : The Arsenal Design Bureau named after M. V. Frunze. (In Russ.)

2. Bibliotekar.ru : website. Avaliable at: URL: http://www. bibliotekar.ru (accessed: 02.09.2016).

3. Ngpedia.ru : website. Avaliable at: URL: http:// ngpedia.ru (accessed: 02.09.2016).

4. Szppk.ru : website. Avaliable at: URL: http://www. szppk.ru (accessed: 02.09.2016).

5. Webiss/media/journal.ru : website. Avaliable at: URL: http://www.webiss/media/journal.ru (accessed: 12.09.2016).

6. Golovenkin E. N., Dvirnyiy V. V., Kovalev N. A., Kraev M. V., Ruzanov V. P., Smirnov-Vasilev K. G. [Assemblies of autonomous energy systems]. Ucheb. posobie / E. N. Golovenkin i dr. / pod red. K. G. Smirnova-Vasileva ; KrPI. Krasnoyarsk, 1986. p. 89. (In Russ.)

© Двирный В. В., Голованова В. В., Петяева Н. Н., 2016