Особенности установок для моделирования условий космического пространства, страница 10

Требования по холодопроизводительности гелиевых крионасосов: ~10 вт на 1 м² криоповерхности.

3.2.6. Общие принципы устройства установок для моделирования условий космического пространства и их конструктивные особенности.

Примером устройства малогабаритных испытательных камер с использованием в качестве насосов внешней откачки паромасляных насосов может служить установка созданная во второй половине прошлого века фирмой: «National Research Corporation» (США) для моделирования космического вакуума, в которой были получены давления (вакуум) до 10^-14 торр.

Установка сконструирована путем размещения одной камеры внутри другой и откачки каждой камеры самостоятельным высоковакуумным насосом, что обеспечивает получение сверхвысокого вакуума во внутренней камере при практически достижимой герметичности каждой из камер.

На рисунке 3.2.13. схематически изображено поперечное сечение этой установки. Главная, внутренняя камера, как правило, откачивается до давлений ~ 10^-10 торр.

Установка содержит так называемые средние стенки, которые частично экранируют главную внутреннюю камеру.

Во внутренней камере, в которой достигается наибольшее разрежение, имеется только одно отверстие для откачки остаточных газов. Охлаждаемые средние стенки, окружающие внутреннюю камеру, образуют промежуточное пространство, чем достигается удлинение пути откачки газов из внутренней камеры и повышается вероятность их конденсации на внешних поверхностях средних стенок.

С противоположной стороны от откачного отверстия расположен высоковакуумный диффузионный паромасляный насос, предназначенный для откачки неконденсируемых газов. Благодаря длинному пути откачки летучим продуктам из диффузионного насоса трудно попасть противотоком во внутреннюю камеру, но разумеется более целесообразно использовать вместо диффузионных насосы «безмасляной» откачки.

Поверхность внутренней камеры может также конденсировать летучие газообразные продукты. Следовательно, при этом осуществляется двойной конденсационный эффект, способствующий получению более низких давлений во внутренней камере.

Средние стенки также должны быть охлаждены жидким азотом. Они не только конденсируют некоторые газы, но и экранируют основную часть стенок внутренней камеры.

Для предварительного нагревания внутренних стенок предусмотрены нагреватели.

Промежуточную камеру изготавливают из металлических или других теплостойких материалов с малым газоотделением. Эластомеры используются только в качестве уплотнителей двух частей внешней камеры. Выделяющиеся из них газы откачиваются насосом внешней камеры и не достигают внутренней камеры.

Особенностью установки является наличие в ней, кроме средних, также и внешних стенок, размещенных таким образом, что образуемые этими стенками камеры разобщены и прямой доступ во внутреннюю камеру возможен только через отверстие для откачки.

Внутренняя камера жестко связана и поддерживается консольно с помощью пустотелой вакуумированной трубы, которая герметизирована относительно внутренней камеры. Труба охлаждена до температуры жидкого азота и имеет часть, соединенную с внутренней камерой стенками. Средние стенки, образующие промежуточную камеру, имеют две части: одну, связанную с внешней камерой, другую - с внутренней камерой. В центре NASA имени Годдарда была создана установка, в которой с помощью криосорбционных насосов получены давления <10^-12 торр. Криосорбционный насос представляет собой алюминиевые панели с нанесенным сорбентом типа молекулярного сита, охлаждаемые газообразным Не, а также двойные шевронные экраны, также охлаждаемые газообразным Не. Кроме этого, в установке имеются экраны, охлаждаемые жидким азотом (рисунок 3.2.14.).

Несколько позже Фирма «Боинг» предложила более крупногабаритную установку моделирования космических вакуумных условий. Откачка в ней производится «безмасляными» средствами откачки. Установка имеет форму сосуда почти сферической формы. Основная откачка осуществляется гелиевым крионасосом. Внутренняя полость представляет собой рубашку, охлаждаемую жидким азотом, в которую вмонтированы криопанели, охлаждаемые «холодным» (15 К) газообразным гелием (рисунок 3.2.15.).