Материалы лекции № 3.2.
Особенности установок, для моделирования условий космического пространства.
*****
Газовая среда вакуумных испытательных камер. Вакуумные системы установок для моделирования условий космического пространства (общие понятия). Механизмы криогенной откачки (Криоконденсация. Криосорбция. Криозахват (криооткачка газовых смесей). Криоосадок, его влияние на качество моделирования свойств космического пространства.). Общие понятия об устройстве крионасосов. Структура криогенных вакуумных систем испытательных установок для моделирования условий космического пространства. . Общие принципы устройства установок для моделирования условий космического пространства и их конструктивные особенности. Системы снабжения установок сжиженными газами (на примере системы жидкого азота). Классификации систем азотоснабжения. Регулирование расхода жидкого азота в системах азотоснабжения. Рефрижераторные установки в системах азотоснабжения.
*****
3.2.1. Газовая среда вакуумных испытательных камер.
Для создания условий, моделирующих космический вакуум, необходимы вакуумные системы, предназначенные для откачки паров и газов, выделяющихся из испытуемых объектов и элементов установок; и поддержания в них рабочих давлений, в ряде случаев весьма низких (до р ≤10-14 торр). При большом газоотделении испытуемых объектов необходимо обеспечить в установках огромные (до ~108 л/сек) скорости откачки и малые (~10-2…10-3) коэффициенты возврата. Кроме того, в некоторых случаях (например, при исследовании поверхностных химических реакций) необходимо обеспечить определенный состав и энергетические характеристики остаточного газа.
Для выбора структуры вакуумных откачных систем рассмотрим основные источники газоотделений в моделирующих установках и примерный состав паров и газов, подлежащих откачке.
В первую очередь, это атмосферный воздух или другой балластный газ, которым заполнены установки до начала откачки. Затем — это пары и газы, выделяющиеся из испытуемых объектов и различных элементов установок, состоящие из летучих компонентов уплотнений, проводов, изоляций, сублимирующих металлов (например, цинка, кадмия и др.); летучие вещества из поверхностных покрытий пассивного терморегулирования и облицовки тепловой защиты аппарата, продукты выхлопа двигателей, утечки газа из герметизированных отсеков испытуемых объектов и т. п. Кроме того, в установках обычно присутствуют пары различных веществ, вносимых откачными системами (например, пары масел диффузионных насосов; метан из титановых сорбционных насосов; пары низкокипящих охлаждающих жидкостей, просачивающиеся в вакуум через неплотности в панелях крионасосов и т. п.).
Присутствие вышеперечисленных паров и газов изменяет газовый состав моделируемой среды и может вызвать ряд нежелательных явлений в системах и устройствах испытуемых объектов (в оптических системах, тепловых покрытиях, подшипниках, электромеханических устройствах и т. п.).
Особенно нежелательно, а в ряде случаев и недопустимо присутствие в установках паров органических веществ (масел), попадающих из насосных систем. Наличие ловушек, охлаждаемых жидким азотом, только уменьшает (но не исключает) присутствие таких паров. В космическом вакууме такие пары отсутствуют.
В этой связи возникает необходимость использования так называемой “безмасляной” откачки, т. е. откачки с применением насосных систем, не использующих масла и других органических продуктов в качестве рабочих жидкостей.
3.2.2. Вакуумные системы установок для моделирования условий космического пространства (общие понятия).
В вакуумных системах моделирующих установок необходимо одновременно использовать несколько насосов различных типов. Это является следствием избирательной откачной способности каждого типа насоса и большого разнообразия паров и газов, подлежащих откачке.
Для откачки вакуумных камер предназначенных для имитации условий космического пространства, используют насосы основной, вспомогательной и предварительной откачки (т.н. форнасосы).
Насосы предварительной откачки предназначены для начального вакуумирования установок (от ~103 до 10-3…10-4 торр), после чего обычно начинают действовать насосы основной и вспомогательной откачки.
Насосы основной и вспомогательной откачки предназначены для откачки паров и газов в рабочем диапазоне давлений (10-4…10-14 торр).
С помощью насосов основной откачки откачивается основное количество паров и газов, и поэтому эти насосы имеют наибольшую объемную производительность из всех используемых типов насосов.
Вспомогательная откачка необходима вследствие избирательного откачного действия насосов основной откачки.
В качестве насосов основной откачки наиболее пригодны так называемые насосы поверхностного действия, использующие в максимально возможной степени внутреннюю поверхность установки (т.н. «внутренняя откачка»).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
