RU210075U1

RU210075U1 - Устройство заправки системы терморегулирования космического аппарата

Info

Publication number: RU210075U1
Application number: RU2021123039U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Колесников; Олег Валентинович Шилкин; Евгений Юрьевич Бакуров; Арина Александровна Перебаева; Алена Вадимовна Шубина; Владимир Петрович Акчурин
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2022-03-28

Abstract

Полезная модель относится к области космической техники и может быть использована при создании устройства заправки жидким теплоносителем систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), например, телекоммуникационных КА.Конструкция устройства заправки включает в себя жидкостный тракт, сообщенный в процессе заправки с жидкостным контуром СТР. К жидкостному тракту, гидравлически параллельно пневмоклапану, установленному на выходе из заправочного бака, присоединен вентиль, приводимый в рабочие положения “Открыт” или “Закрыт” от руки, при этом в исходном состоянии вентиль находится в положении “Закрыт“.В результате такого выполнения конструкции устройства заправки в процессе аварийного режима работы его и в процессе устранения причины отключения электрического питания компьютера в жидкостный контур СТР не проникает атмосферный воздух и степень деаэрированности теплоносителя в СТР не ухудшается, т.е. и надежность СТР не ухудшается, притом операции по недопущению повышения давления в жидкостном контуре СТР достаточно простые и непродолжительные.

Description

Полезная модель относится к области космической техники и может быть использована при создании устройства заправки жидким теплоносителем систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА), например телекоммуникационных КА.

В настоящее время для обеспечения безотказной работы СТР на длительное время на орбите (не менее 15 лет) её жидкостный контур заправляют с помощью устройства заправки определённым количеством деаэрированного (растворенный в нём воздух предварительно полностью удалён) теплоносителя при допускаемом абсолютном давлении, например не более 1,5 кгс/см² в заправочном баке.

Известно устройство заправки согласно фигуре 1 патента RU № 2698503 [1], предназначенное для обеспечения вышеуказанных требований.

Известное устройство заправки 7 (см. фигуры 1 и 2 в [1]), присоединённое с помощью соединительных трубопроводов 3 и 5 с гидравлическими разъёмами на их концах, с жидкостным контуром СТР 1, включает в себя: в частности, жидкостный тракт 7.7; заправочный бак 7.5; датчик температуры 7.1; датчик абсолютного давления 7.2; гидравлические разъёмы 3.2 на “Входе“ и 5.2 на “Выходе” жидкостного тракта 7.7 устройства заправки; гидронасос 7.8 устройства заправки; пневмоклапаны: 7.3 и 7.4 - в исходном положении “Нормально открыт” (т. е. в обесточенном состоянии), 7.6 - в исходном положении “Нормально закрыт” (т. е. в обесточенном состоянии), функционирующие по командам с персонального компьютера 2. Рядом с устройством заправки 7 установлен технологический компенсатор объема 4 (в комплекте с соединительным трубопроводом и гидравлическим разъёмом 4.1).

Согласно [1] в процессе заправки жидкостного контура СТР КА с помощью устройства заправки [1] возможно возникновение аварийных режимов для жидкостного контура СТР, когда персональный компьютер зависает или случилось аварийное отключение электрического питания компьютера – в этом случае возможно:

1) первый вариант аварийного режима: неконтролируемое повышение давления над зеркалом теплоносителя (или изооктана) в заправочном баке 7.5 и, следовательно, повышение давления в жидкостном контуре СТР 1 выше допустимого из-за нерабочего положения рабочих органов пневмоклапанов;

2) второй вариант аварийного режима: пропадание гидравлического сообщения жидкостного контура СТР 1 (см. фигуры 1 и 2 в [1]) с жидкостной полостью заправочного бака 7.5 в случае аварийного пропадания электрического питания компьютера 2 и перехода пневмоклапана 7.6 в положение «Нормально закрыт» (т. к. функционально пневмоклапан 7.6 на выходе из заправочного бака 7.5 выполнен по схеме «Нормально закрыт» - это предусмотрено для обеспечения сохранения заблаговременно деаэрированного теплоносителя в баке до начала заправки) и, следовательно, в случае повышения температуры окружающего воздуха будет происходить недопустимое повышение давления в жидкостном контуре СТР и возможна разгерметизация его, что означает потерю работоспособности СТР.

Согласно [1] в обоих вариантах аварийного режима, если в течение 10 минут не обеспечивалось открытие пневмоклапана 7.6, то (см. фигуру 2) немедленно отстыковывают гидравлические разъемы 5.2 и 3.2 и затем к разъему гидравлическому 5.2 (или 3.2) пристыковывают разъем гидравлический 4.1 компенсатора объема 4 - выполнение этих операций гарантирует, что жидкостный контур СТР 1 в процессе заправки не пребывал под недопустимым давлением и качество изготовления жидкостного контура СТР не снизилось.

Однако анализ функционирования устройства заправки 7 в процессе второго варианта аварийного режима показал: в случае каждого аварийного отключения электрического питания компьютера 2 проводятся продолжительные, достаточно сложные в выполнении, технологические операции - сперва по отстыковке гидравлических разъёмов 5.2 и 3.2 и стыковке гидравлических разъёмов 4.1 и 5.2, затем после возобновления подачи электрического питания на компьютер осуществляют отстыковку гидравлических разъёмов 4.1 и 5.2 и дальше проводят стыковку разъёма гидравлического 3.2 с разъёмом гидравлическим “Вход”, а также разъёма гидравлического 5.2 с разъёмом гидравлическим “Выход”. Согласно техническим условиям на разъемы гидравлические при каждой отстыковке из их жидкостных трактов вытечет деаэрированный теплоноситель, а при каждой стыковке - в конечном счёте во внутрь жидкостных трактов СТР проникает до не менее 15 см³ атмосферного воздуха и растворяется в деаэрированном теплоносителе и, тем самым, ухудшается качество теплоносителя в жидкостном тракте – теплоноситель становится не до конца деаэрированным – в дальнейшем недодеаэрированный теплоноситель может привести к преждевременной кавитационной (неустойчивой) работе гидронасоса СТР на орбите.

Проведенный анализ показал, что приоритетной задачей при разработке СТР для телекоммуникационных КА является исключение любого отрицательного влияния конструкции устройства заправки в процессе совместной его работы (испытаний) с СТР на надежность работы СТР в дальнейшем на орбите в течение не менее 15 лет.

Таким образом, конструкция устройства заправки по [1] в процессе второго варианта аварийного режима функционирования имеет недостаточно высокую надежность обеспечения сохранности степени деаэрированности теплоносителя в жидкостном контуре СТР перед началом эксплуатации КА в течение не менее 15 лет на орбите, а также при этом необходимо выполнять достаточно сложные продолжительные технологические операции.

Технической проблемой предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеуказанных существенных недостатков.

Техническая проблема решается за счет того, что устройство заправки СТР КА, выполненное с возможностью соединения с персональным компьютером и с помощью двух соединительных трубопроводов с гидравлическими разъёмами на их концах с жидкостным контуром СТР, включающее жидкостный тракт, заправочный бак, гидравлический разъём на выходе жидкостного тракта из устройства заправки, датчики температуры и абсолютного давления и пневмоклапан с исходным положением “Нормально открыт”, установленные вблизи выхода жидкостного тракта из устройства заправки, гидравлический разъём на входе жидкостного тракта в устройство заправки, гидронасос, пневмоклапан с исходным положением “Нормально открыт”, установленный в жидкостном тракте вблизи входа в устройство заправки, пневмоклапан с исходным положением “Нормально закрыт”, установленный в жидкостном тракте вблизи выхода из заправочного бака устройства заправки, причем при работе устройства заправки пневмоклапаны функционируют по командам с персонального компьютера, выполнено таким образом, что к конструкции жидкостного тракта устройства заправки гидравлически параллельно пневмоклапану, установленному на выходе из заправочного бака, присоединен вентиль, приводимый в рабочие положения “Открыт” или “Закрыт” от руки, при этом в исходном состоянии вентиль находится в положении “Закрыт“, 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 технического решения в известных источниках информации не обнаружено, и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом устройстве заправки.

Сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в предложенной авторами конструкции устройства заправки осуществлено следующим образом (см. фигуру 1 в настоящем описании): к жидкостному тракту 7.7 устройства заправки 7 гидравлически параллельно пневмоклапану 7.6, установленному на выходе из заправочного бака 7.5, присоединен вентиль 7.9, приводимый в рабочие положения “Открыт” или “Закрыт” от руки, при этом в исходном состоянии вентиль 7.9 находится в положении “Закрыт“. Остальные признаки предложенного устройства заправки совпадают с признаками прототипа (см. фигуру 1 в [1]).

Предложенное устройство заправки в процессе осуществления заполнения жидкостного контура СТР КА деаэрированным теплоносителем работает следующим образом.

Если в случае аварийного отключения электрического питания компьютера 2 реализуется второй вариант аварийного режима работы устройства заправки 7 (см. фигуру 1 в [1]): в этом случае из-за перехода пневмоклапана 7.6 в положение «Нормально закрыт» прекращается гидравлическая связь между жидкостным контуром СТР 1 и с жидкостной полостью заправочного бака 7.5. В этом случае в течение 10 мин выполняют следующие операции в следующей последовательности: в первую очередь проконтролируют величину абсолютного давления в газовой полости заправочного бака – оно должно быть стабильное и не должно превышать 1,5 кгс/см², затем контролируют положения пневмоклапанов: пневмоклапан 7.6 закрыт, а пневмоклапаны 7.3 и 7.4 - открыты. Дальше контролируют величину абсолютного давления теплоносителя на выходе из жидкостного тракта по датчику 7.2 – она не должно превышать 1,5 кгс/см² и температуру теплоносителя по датчику 7.1 (должно быть от 21ºС до 27ºС). Затем (см. фигуру 1 в этом описании) от руки открывают вентиль 7.9 и восстанавливают подачу электрического питания на компьютер и приводят по командам с компьютера пневмоклапаны 7.6, а также 7.3, 7.4 в исходные рабочие положения, что было до начала аварийного режима, а вентиль 7.9 закрывают, после чего продолжают заправку жидкостного контура СТР в дистанционном режиме управления работой устройства заправки.

Таким образом, в процессе аварийного режима работы устройства заправки и в процессе устранения причины отключения электрического питания компьютера в жидкостный контур СТР атмосферный воздух не поступает и степень деаэрированности теплоносителя не меняется, т.е. надежность СТР не ухудшилась, притом операции по недопущению повышения давления в жидкостном контуре СТР были достаточно простые и непродолжительные, т.е., тем самым, устранили существенные недостатки известного устройства заправки по [1].

Claims

Устройство заправки системы терморегулирования (СТР) космического аппарата, выполненное с возможностью соединения с персональным компьютером и с помощью двух соединительных трубопроводов с гидравлическими разъёмами на их концах с жидкостным контуром СТР, включающее жидкостный тракт, заправочный бак, гидравлический разъём на выходе жидкостного тракта из устройства заправки, датчики температуры и абсолютного давления и пневмоклапан с исходным положением “Нормально открыт”, установленные вблизи выхода жидкостного тракта из устройства заправки, гидравлический разъём на входе жидкостного тракта в устройство заправки, гидронасос, пневмоклапан с исходным положением “Нормально открыт”, установленный в жидкостном тракте вблизи входа в устройство заправки, пневмоклапан с исходным положением “Нормально закрыт”, установленный в жидкостном тракте вблизи выхода из заправочного бака устройства заправки, причем при работе устройства заправки пневмоклапаны функционируют по командам с персонального компьютера, отличающееся тем, что к конструкции жидкостного тракта устройства заправки гидравлически параллельно пневмоклапану, установленному на выходе из заправочного бака, присоединен вентиль, приводимый в рабочие положения “Открыт” или “Закрыт” от руки, при этом в исходном состоянии вентиль находится в положении “Закрыт“.