CC BY
39Решетневскце чтения
Средняя эффективная площадь, м2, определяется по формуле
Кр , (7)
где К0 и ¥х - площади соответственно теплой и холодной поверхностей изоляции.
Формулы (6) и (7) применимы для различных геометрических поверхностей - плоского, шарового и цилиндрического слоев.
Правильный выбор способа охлаждения криопро-дукта и криоизоляции позволяет обеспечить наиболее стабильный и устойчивый режим работы криогенного оборудования за счет уменьшения теплопритоков, а также выполнение условий испытания и повышение достоверности измеряемых параметров внутри криогенного оборудования за счет снижения пульсирующих колебаний криоагентов.
N. V. Baturov
JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk
SELECTION OF CRYOGENIC AGENT COOLING BELOW BOILING TEMPERATURE AT OF CRYOGENIC TEST EQUIPMENT
The article is devoted to basic approaches for method selection of cryogenic agent cooling below boiling temperature and influence of cryogenic insulation selection on cooling process.
© EaTypoB H. B., 2011
УДК 629.7.01
Т. Ю. Бобылев, И. Н. Захарова, В. В. Христич
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ТЕПЛОВАКУУМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПОТОКАМИ
Рассмотрены вопросы повышения точности, эргономики, качества измерения и управления тепловыми потоками при тепловакуумных испытаниях космических аппаратов в термобарокамере. Улучшение вышеприведенных характеристик было произведено путем создания автоматизированной системы управления тепловыми потоками.
Тепловакуумные испытания (ТВИ) - это испытания, целью которых является экспериментальная отработка теплового режима, тепловых схем элементов космического аппарата (КА) и подтверждение температурных требований по элементам его конструкции и оборудования.
Для создания определенных температурных условий при таком виде испытаний необходимо управлять непрерывными медленно меняющимися процессами теплового обмена элементов конструкции КА в вакууме. Частным случаем такого управления является регулирование тепловых потоков, которое в общем случае сводится к поддержанию определенных температур с помощью нагревательных элементов и криогенных экранов на КА [1].
Для выполнения задач ТВИ необходимо соблюдение теплофизических характеристик космической среды, для чего испытания проводятся в специальных наземных испытательных комплексах, основой которых является термобарокамера (ТБК).
На КА устанавливается около 400 датчиков измерения температуры. Для создания необходимого теплового режима применяют нагревательные элементы в количестве до 100. При этом расположение как дат-
чиков, так и нагревательных элементов от одного испытания к другому меняется, и в целом - достаточно непредсказуемо.
В современных испытаниях задействуется коллектив в количестве от 5 человек, выполняющих ручное регулирование и контроль системы теплового баланса внутри термобарокамеры. Контроль температуры должен вестись в пределах 3 оС.
До недавнего времени измерение и контроль температуры, управление мощностью имитатора теплового потока (ИТП) на испытуемым объекте производились с помощью следующих устройств: компенсационных самопишущих мостов КСМ и тиристорных усилителей У-13. Данные виды устройств позволяли регистрировать (КСМ) и управлять мощностью, подаваемой на нагревательные элементы (У-13). Точность КСМ позволяла фиксировать температуру в пределах 2 оС, а управление мощностью ИТП через У-13 производилось при помощи потенциометра, что фактически означает управление по аналоговому принципу.
Проведенные научно-технические расчеты показали, что для выполнения задач производства недостаточно простого обновления аппаратной базы, например, установления устройства более высокой точно-
Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов
сти. Для решения текущих проблем, а также проблем проведения тепловакуумных испытаний ближайшего будущего необходимо введение в эксплуатацию контрольно-измерительного комплекса, включающего в себя как современные измерительные устройства, так и аппаратно-программный вычислительный комплекс, позволяющий централизованно собирать, обрабатывать и представлять информацию по испытаниям и управлять ею в соответствии с современными требованиями эргономики и качества. Во время разработки данной системы также преследовалась цель сделать комплекс масштабируемым, что позволило бы повысить мобильность, а также повысить такие показатели надежности, как безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость.
В результате проведенных работ была создана автоматизированная система управления имитацией тепловых потоков, представляющая собой масштабируемую многомодульную систему, где вычислительный центр устроен по принципу клиент-сервер, а каждый отдельный функциональный элемент, такой как измерительный канал и блок подачи мощности,
заключен в собственный самодостаточный блок, управляемый компьютером на базе мезонинных плат. Представленная система блоков и модулей соединена в локальную сеть и предоставляет, кроме очевидной эргономичности данного решения, еще и возможность «горячей» замены вышедших из строя блоков.
Таким образом, данный комплекс соответствует современным требованиям как вычислительных, так и информационно-измерительных систем.
На данный момент автоматизированная система управления тепловыми потоками введена в эксплуатацию и обладает следующими характеристиками: стабилизация выходной мощности на ИТП - 2 %; погрешность измерения температуры на испытуемом объекте - 1 °С; цикл опроса всех датчиков - менее 4 с.
Библиографическая ссылка
1. Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов / В. А. Афанасьев, В. С. Барсуков, М. Я. Гофин ; под ред. Н. В. Холодкова. М. : Изд-во МАИ, 1994.
T. Yu. Bobylev, I. N. Zakharova, V. V. Khristich JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THERMOVACUUM TESTS OF SPACE VEHICLES. THERMAL STREAMS AUTOMATED CONTROL
The article considers questions of increase of accuracy, ergonomics and quality of measurement and management of thermal streams at thermovacuum tests of space vehicles in a thermopressure chamber. Improvement of the abovestated characteristics has been made by creation of the automated control system by thermal streams.
© Бобылев Т. Ю., Захарова И. Н., Христич В. В., 2011
УДК 621.45.04.4
А. С. Богомолов, В. Ю. Журавлев, М. В. Кубриков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ ДИАФРАГМЫ-РАЗДЕЛИТЕЛЯ ТОПЛИВНОГО БАКА ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МАЛОЙ ТЯГИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Представлена методика проведения экспериментальной отработки разделителя при циклических колебаниях температуры.
Для подтверждения эффективности физической модели деформирования разделителя топливного бака при циклическом температурном воздействии необходимо проведение ряда испытаний диафрагменного узла в экспериментальном разъемном баке.
В ходе испытаний достигаются следующие задачи:
- доводка профиля диафрагмы для обеспечения осесимметричного перемещения разделителя;
- определение перепада давления Ар на диафрагме, построение графика зависимости перепада давления от вытесненного объема Ар = ^V);
- определение остатка незабора топлива;
- определение местоположения диафрагмы в процессе выработки топлива;
- замер радиусов качения в процессе свободного перемещения диафрагмы;
- проверка возможности повторного срабатывания диафрагмы;
- проверка работоспособности диафрагмы при циклическом изменении объема жидкости вследствие колебаний температуры (для условий наземного хра-
