Система терморегулирования для теплового режима на борту ИСЗ

Вопрос № 20

Система терморегулирования (СТР) обеспечивает необходимый тепловой режим на борту ИСЗ. На КА действуют несколько различных источников тепловой энергии: солнечное излучение, альбедо Земли, инфракрасное излучение испускаемое Землёй, а также тепло, вырабатываемое бортовым оборудованием. СОТР различны для каждого космического аппарата. В общем все СОТР можно разделить на активные и пассивные.

На выбор конструкции СОТР влияет множество факторов. На рис.2 представлены параметры, которые являются определяющими и определяемыми при выборе СОТР.

К пассивным средствам терморегулирования относится и изготовление специальных «шуб»— экрано-вакуумной тепловой изоляции (ЭВТИ). Такая изоляция состоит из 15–30 слоев металлизированной полимерной пленки, переложенных тончайшими слоями стекловаты, причем верхний и нижний слои для прочности выполнены из стеклоткани. ЭВТИ для упрощения технологии изготовления создается из нескольких частей, подобно тому как сшивается из разных частей одежда для человека: рукав, спинка и т. д. Различие только в том, что тепловой «комбинезон» для автоматического КА «сшивается» не заранее, а соединяется из частей непосредственно на самом КА.

Тепловая зашита с помощью ЭВТИ заключается в том, что каждый слой металлизированной пленки отражает большую часть теплового потока, а пропускает малую его часть. В итоге поток тепла от Солнца доходит до конструкций в очень ослабленном виде. С теневой же стороны КА «шуба» препятствует уходу тепла в окружающее пространство путем лучеиспускания.

Рис.3 Экранно-вакуумная теплоизоляция

1-поверхность космического аппарата; 2- стеклосетка; 3- металлизированная пленка; 4- внешний слой с определенными радиационными характеристиками.

1.  Активные методы регулирования температуры КА

Как правило, для КА используют наряду с пассивными элементами системы обеспечения теплового режима активные методы. К активным системам терморегулирования относятся системы, обеспечивающие принудительный теплообмен элементов КА с окружающей средой.

3.1.Тепловые трубы

Тепловая труба представляет собой закрытую систему, в которой тепловая энергия рассеивается за счёт испарения и конденсации рабочего тела. Тепло тбирается жидкостью, содержащейся в трубке. Жидкость испаряется, образуя газ. Газ переносит тепловую энергию на другой конец трубки, часто соединённый с радиатором или активной СОТР. Происходит сброс тепла, газ конденсируется в жидкость и возвращается снова в конец трубки, соединённый с источником тепла. Возвращение жидкости обеспечивается капиллярными трубками или каналами. При комнатных температурах трубу обычно делают из алюминия, а в качестве рабочего тела берут аммиак.

Развитие тепловых труб, особенно тех, которые работают при температуре пара до 200° С, стимулировалось космическими исследованиями в большей степени, чем какими-либо иными. Существуют тепловые трубы с постоянной и переменной тепловой проводимостью. Тепловые трубы переменной, проводимости наиболее широко используются для отвода теплоты от элементов электронного оборудования и других тепловыделяющих устройств спутников. В этой же сфере находят основное применение и обычные тепловые трубы. Тепловая труба переменной проводимости в дополнение к обычной функции переноса теплоты, выполняемой простыми тепловыми трубами, позволяет регулировать температуру объекта в узких пределах.

3.2.Жалюзи

Жалюзи - это система из пластинок, которую размещают перед радиатором. Пластинки покрывают различными покрытиями. Таким образом, при помощи жалюзи можно приоткрыть радиатор и охладить его до требуемой температуры. Пластинки приводятся в движение электромеханическим приводом.

3.3.Теплоотражающие шторки

Теплоотражающие шторки представляют собой шторки из ткани со специальным ТРП, в которые вшиты пластинки из лёгких сплавов или композитных материалов для поддержания формы. Шторки закрывают радиатор или элементы конструкции КА. Электромеханический привод приоткрывает и закрывает шторки, тем самым увеличивая или уменьшая рабочую площадь радиатора