Система обеспечения теплового режима космического аппарата. Расчет характеристик систем обеспечения теплового режима космических аппаратов, страница 11

1 – приборы; 2 – блок управления; 3 – датчик температуры газа; 4 – баллон с газом; 5 – электропневмоклапан; 6 – редуктор; 7 – запас хладагента; 8 – вентиль; 9 – теплообменник-испаритель; 10 – редукционный клапан; 11 – вентилятор.

В качестве хладагента обычно используется вода, обладающая большой теплотой парообразования. Необходимая температура испарения хладагента обеспечивается путем поддержания  определенного давления в теплообменнике-испарителе 9 за счет настройки редукционного клапана 10. Например, при давлении 0,0065...0,0075 кГ/см² вода кипит при температуре 1...3⁰С.

Регулирующим параметром является температура газа в отсеке, замеряемая датчиком температуры газа 3. Информация от датчика 3 передается в блок управления 2, который изменяет расход хладагента через теплообменник-испаритель 9.

Достоинством испарительной СТР является простота и надежность системы. Основной недостаток таких СТР - расход хладагента в процессе работы. Поэтому испарительные СТР используются на КА с малым сроком активного функционирования и в качестве дополнительных в режиме пиковых тепловых нагрузок.

Наиболее широкое применение в СОТР КА нашли радиационные СТР. Принципы построения и функционирования радиационных СТР отличаются большим разнообразием. Классификация радиационных СТР представлена на рис. 2.2.

 

Рис. 3.8. Классификация радиационных СТР

Принципиальная схема СТР с газовым контуром показана на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Принципиальная схема СТР с газовым контуром:

1 – приборы; 2 – газовод; 3 – датчик температуры газа; 4 – блок управления;  5 – корпусной радиатор; 6 – створки; 7 – вентилятор; 8 – жалюзи.

Приборы 1 размещаются в герметичном отсеке, заполненном газом, который является теплоносителем. Вентилятор 7 обеспечивает циркуляцию газа в отсеке и его прокачку через газовод 2. Газ, омывая приборы, отбирает от них тепловую энергию и поступает в газовод 2. В газоводе 2 тепло передается корпусу отсека 5, с которого оно излучается в окружающее пространство.

В качестве средств регулирования температуры могут использоваться жалюзи 8, которые по сигналу с датчика температуры 3 могут изменять интенсивность внешнего теплообмена. Кроме того, возможно регулирование  теплообмена между приборами 1 и корпусом отсека 5. Это обеспечивается изменением расхода газа через газовод 2 путем изменения положения створок 6 по сигналам с датчика температуры газа 3.

Данная СТР нашла очень широкое распространение в автоматических КА. Достоинствами СТР с газовым контуром являются простота и малая масса при малых тепловыделениях внутри КА. Малая масса достигается благодаря тому, что корпус отсека одновременно служит радиатором СТР (корпусной радиатор) и газ заполнения отсека одновременно является теплоносителем  СТР.

Существенным недостатком СТР с газовым контуром является низкая теплоемкость газа. Поэтому при большом тепловыделении приборов необходим очень большой расход газа, что существенно увеличивает потребную электрическую мощность вентилятора. Кроме того, вследствие низкого коэффициента теплоотдачи между газом и стенкой отсека при больших тепловыделениях требуется большая площадь корпусного радиатора, омываемая газом отсека. Последнее обстоятельство часто является основным фактором, ограничивающим использование СТР с газовым контуром.

Принципиальная схема СТР с жидкостным контуром показана на Рис.3.10

Рис. 3.10. Принципиальная схема СТР с жидкостным контуром:

1 – приборы; 2 – гидравлический контур; 3 – гидроблок;

4 – выносной  радиатор; 5 – вентиль; 6 – блок управления;

7 – датчик температуры жидкости.

Высокая плотность жидкости и плохая совместимость ее с приборами не дают возможности непосредственного заполнения отсеков КА жидким теплоносителем. Поэтому при использовании жидкого теплоносителя выполняется специальный гидравлический контур 2 и специальный выносной радиатор 4. Жидкий теплоноситель прокачивается гидроблоком 3 через специальные каналы (рубашку охлаждения) в приборах 1 и отбирает от них тепловую энергию. Далее тепло передается выносному радиатору 4, с которого излучается в окружающее пространство.