CC BY
20Данная конструкция имеет преимущества и недостатки. Основными преимуществами являются простота в изготовлении и недорогой материал; недостатками - высокий коэффициент линейного термического расширения, а также значительное увеличение массы кронштейна при высоте более 250 мм.
При расположении приборов СОС над астропла-той выше 250 мм целесообразным является вариант конструкции из сотопанелей (рис. 2). Поддерживающая конструкция из сотопанелей представляет собой корпус из трехслойных панелей, состоящих из угле-пластиковых обшивок и алюминиевого сотозаполни-теля, которые собираются в параллелепипед по бескаркасной технологии. Для соединения сотовых панелей между собой используются блоковые вставки, фрезерованные кронштейны, уголки и другие конструктивные элементы.
Такая конструкция позволяет выполнять монтаж приборов СОС на значительном расстоянии от астро-платы, выполняя при этом требования по прочности и жесткости. Вместе с тем данное решение имеет ряд недостатков: высокая трудоемкость изготовления и сборки; необходимость установки дополнительных элементов крепления для выполнения монтажа бортовой кабельной сети по конструкции; достаточно высокая масса конструкции.
С целью разработки конструкции, лишенной перечисленных недостатков, была рассмотрена силовая анизогридная сетчатая конструкция из композицион-
ного материала, используемая в платформах КА «Экспресс-1000» и «Экспресс-2000».
В рамках работ по созданию новой конструкции была выпущена 3Б-модель конструкции и проведены расчеты на жесткость с использованием программного обеспечения иА1 (Бешар). Полученные результаты показали, что частота собственных колебаний конструкции 20 Гц. Данное значение является недостаточным с точки зрения требований по жесткости. Одним из способов повышения собственной частоты конструкции является введение оболочки.
Данная конструкция отвечает требованиям по жесткости. Для определения оптимальных толщин ребер и оболочки был проведен механический анализ наиболее нагруженных узлов (места крепления конструкции к астроплате) средствами модуля генеративного анализа прочности в Бешар. В результате были определены значения для ребер 4*4 мм, для оболочки 1,2 мм.
Анализ описанных конструкций показал, что наиболее универсальной является сетчатая композитная конструкция с оболочкой. Высокие характеристики по параметрам жесткости, прочности, вариантности исполнения и размеростабильности в сочетании с низкой массой позволяют использовать ее на КА, различных как по типу (малые, среднего класса, тяжелые), так и по средствам выведения.
© Пацкова Е. Г., Исеева О. А., Бикмаев Р. И., Филимонов И. В., Шарнин А. Е., 2013
УДК 629.78.018
СОКРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
А. С. Поздняков, В. В. Злотенко, В. В. Двирный
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected]
Рассмотрены проблемы использования многоярусного стапеля для проведения ВЧИ и возможность создания универсального рабочего места для ВЧИ.
Ключевые слова: высокочастотные испытания, универсальное рабочее место.
DECREASING DESIGNING TIME AND CREATING HIGH-FREQUENCY
TESTING WORKPLACE
A. Pozdnyakov, V. Zlotenko, V. Dvirny
JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: [email protected]
The problems to use a multi-level building berth for the high-frequency test and the ability to produce a universal workstation for high-frequency test are considered.
Keywords: high-frequency test, universal workplace.
Сложность космических аппаратов, высокие требования к надежности приводят к большому объему испытательных работ при производстве КА и в пери-
од технологической подготовки производства. Одним из этапов испытания КА являются высокочастотные испытания (ВЧИ) [1].
Решетневскуе чтения. 2013
При проведении высокочастотных испытаний (ВЧИ) КА необходимо установить на рабочее место (РМ), которое позволит проводить его комплексное обслуживание. Данное РМ традиционно представляет собой специальный многоуровневый стапель, позволяющий проводить обслуживание спутника. При этом затрачивается много времени и средств на проектирования и создание многоярусного стапеля, индивидуально под каждый спутник.
бой КА. Использование кантователя позволяет проводить размещение КА в любом положении (горизонтально, вертикально, диагонально), произвести ориентирование основного излучающего оборудования на радиопоглощающий материал (РПМ). При вертикальном расположении КА на многоярусном стапеле РПМ должен располагаться только в верхней части зала БЭК соответственно стороне расположения астропла-ты КА.
Рис. 1. Многоярусный стапель ВЧИ
Стапель является оптимальным решением для проведения ВЧИ серийных космических аппаратов, конструкции которых не изменяются. Однако в условиях увеличения номенклатуры разных КА встает вопрос постоянного демонтажа стапеля (при этом элементы стапеля необходимо утилизировать), проектирование и последующего изготовления нового стапеля для работ с новой конструкцией КА, что существенно увеличивает время технологической подготовки производства.
При проведении ВЧИ с использованием многоярусного стапеля происходит ограничение ориентирования КА относительно помещения - спутник на стапеле располагается преимущественно в вертикальном положении. Также существует необходимость проектирования стапеля для ВЧИ таким образом, чтобы отверстие под КА в пролете между ярусами стапеля позволяло беспрепятственно проводить раскрытие различных элементов конструкции (рефлекторов), что в свою очередь усложняет проектирование стапеля под конкретные конструкционные элементы КА.
В связи с вышеперечисленным встает необходимость создания универсального рабочего места проведения ВЧИ, которое позволяет проводить испытания без проблем, связанных с индивидуальными особенностями конструкции КА, и существенно сократит время на технологическую подготовку производства для ВЧИ.
Предполагается в качестве РМ для проведения ВЧИ использовать специальный кантователь, установленный на горизонтальную площадку зала БЭК.
Проектирование и изготовление данного кантователя позволяет в будущем отказаться от постоянного демонтажа и проектирования индивидуальных многоярусных стапелей под каждый аппарат, не являющийся серийным. Посадочные места кантователя с помощью переходников могут быть адаптированы под лю-
Рис. 2. Вариант расположения КА на универсальном РМ ВЧИ
Обслуживание КА, установленного на кантователе, осуществляется при помощи телескопических подъемников. С использованием поворотного стола кантователя подстыковка необходимого оборудования возможна в любой зоне путем проворачивания КА.
При проведении ВЧИ может существовать необходимость использования имитатора приема радиосигнала, в связи с чем необходимо предусмотреть конструкцию, обеспечивающую размещение данного имитатора в плоскости излучения сигналов. При вертикальном КА на многоярусном стапеле необходимо расположение имитатора в зале БЭК под перекрытиями потолка, что требует создания громоздкой конструкции, на которую устанавливается имитатор.
Использование в качестве РМ при ВЧИ кантователя существенно упрощает проектирование дополнительной специальной оснастки для испытаний КА ввиду того, что аппарат имеет возможность позиционирования относительно своей оси в любой точке от вертикального до горизонтального положения.
В целом можно сказать, что использование универсального РМ позволяет сократить время на технологическую подготовку производства, нет необходимости проектировать под каждый космический аппарат новый многоярусный стапель. Кантователь является универсальным под любой аппарат в своей категории грузоподъемности и опрокидывающего момента. Проектирование дополнительной технологической оснастки упрощается в связи с тем, что имеется возможность позиционировать спутник практически в любом направлении.
Библиографическая ссылка
1. Тестоедов Н. А., Михнев М. М., Михеев А. Е., Шатров А. К., Двирный В. В., Злотенко В. В., Филиппов Ю. А., Ильиных В. В. Технология производства космических аппаратов : учебник для вузов / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. 352 с.
Reference
1. Testoedov N., Mikhnev M., Mikheev A., Shatrov A., Dvirniy V., Zlotenko V., Filippov Yu., Ilyinykh V., The Technology of production of the spacecraft. Text-
book for universities ; Sib. State Aerospace University, Krasnoyarsk, 2009. 352 с.
© Поздняков А. С., Злотенко В. В., Двирный В. В. 2013
УДК 536.248.2; 532.574.2
ПУЛЬСАЦИОННЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ПАРОВОМ КАНАЛЕ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ
А. В. Серяков, А. А. Павлов, Ю. Е. Михайлов, В. К. Белоусов
Научная лаборатория, специальное конструкторское технологическое бюро по релейной технике Россия, 173021, Великий Новгород, ул. Нехинская, 55. E-mail: [email protected]
Работа представляет собой часть комплексного расчетно-экспериментального исследования интенсификации теплопередающих характеристик тепловых труб (ТТ) низкотемпературного диапазона.
Ключевые слова: тепловые трубы среднего температурного диапазона, капиллярно-пористая вставка, капиллярные инжекторы пара, сопло Лаваля.
VORTEX FLOW PULSATION IN LOW TEMPERATURE HEAT PIPES
A. V. Seryakov, A. A. Pavlov, J. E. Mikhailov, V. K. Belousov
Joint Stock Company Special Relay System Design and Engineering Bureau 55, Nekhinskaya str., Novgorod, 173021, Russia. E-mail: [email protected]
A part of the complex rated experimental research of the heat- transfer characteristic intensification of the heat pipes (HP) of low temperature range is demonstrated.
Keywords: heat pipe of the medium temperature range, capillary porous insertion, capillary steam injectors, Laval nozzle.
При аксиальном направлении теплового потока на входе, характерном для коротких ТТ, появляется возможность использования струйного парового сопла, подобного соплу Лаваля, и вытянутого вдоль всей длины ТТ. Это увеличивает скорость течения двухфазного потока пара и коэффициент теплопередачи ТТ [3]. При повышенных тепловых нагрузках и кипении рабочей жидкости в пористом испарителе течение в паровом канале таких тепловых труб становится нестационарным и приобретает пульсирующий характер, причем частоты пульсаций пропорциональны тепловой нагрузке.
Повышение эффективности теплопередачи ТТ является решением сложного комплекса конструктивных и гидрогазодинамических проблем, решение которых не всегда удается довести до конца. Текучая паровая среда с микрокаплями конденсата представляет собой нелинейный объект, течение которого сопровождается внутренними процессами межфазного тепломассообмена и диссипации энергии [1]. Восстановление статического давления пересыщенного парового потока в области конденсации тепловой трубы связано с торможением потока, возникновением сильной и нестационарной завихренности вблизи поверхности конденсации и возвратного течения пара. Процессы вихреобразования и пульсаций плотности и давления в паровом канале тепловых труб в зависимости от тепловой нагрузки определяют интенсивность конденсации и представляют большой интерес.
Для экспериментального исследования этих процессов были изготовлены тепловые трубы из нержавеющей стали, с плоским капиллярно-пористым испарителем, с паровым каналом, выполненным в виде газодинамического конфузорно-диффузорного сопла, близкого к соплу Лаваля и окруженного слоем капиллярно-пористой вставки вдоль всей длины ТТ [2-3].
Дополнительно в верхней крышке ТТ установлены емкостные датчики, измеряющие толщину слоя конденсата. Подробное описание датчиков будет приведено после оформления патентов. Капиллярно-пористые вставка и испаритель образуют единую гидравлическую систему доставки рабочей жидкости в испаритель. При осевом направлении теплового потока, типичном для коротких ТТ (не более 25 диаметров сопла), испаритель выполнен из слоев металлической сетки с размером ячейки 0,04 мм, суммарной толщиной 3 мм, все слои приварены к плоской нижней крышке ТТ. Испаритель оснащен инжекторными паровыми каналами диаметром 1 мм, направленными под определенным углом к продольной оси ТТ и создающими закрутку потока пара при малых тепловых нагрузках. Длина тепловых труб 100 мм, диаметр 20 мм. В качестве рабочей жидкости ТТ выбран ди-этиловый эфир С4Н100, имеющий температуру кипения при атмосферном давлении Тв = 35,4°С, температуру замерзания ТР = -116,2 °С и критические параметры ТС = 193,4 °С, РС = 3,61 МРа.
