Приведенные выше формулы для определения давлении на стенки установки и испытуемого объекта были выведены в предположении сферической симметрии камеры и объекта, эквитемпературного поля стенок и равномерного распределения откачивающих поверхностей по установке.
В реальных установках, моделирующих вакуумные условия в космосе, давления газа на различные участки внутренней поверхности установки или объекта могут существенно различаться между собой. Данное различие, обусловленное присутствием элементов установки с разной степенью газоотделения, приводит к тому, что потоки на объект меняются от положения к положению на один - два порядка. Кроме того, в реальных установках весьма различаются между собой и температуры участков внутренней поверхности установок.
Следовательно, для измерения давления недостаточно определять средние давление на объект и стенку установки. Необходимо измерять поле давлений и поле температур стенок по всему объему установки.
Диапазон давлений, реализуемый в экспериментальных установках, очень широк: от атмосферного давления до ~ 10-14 торр.
В области давлений 760…10-6 торр для измерений целесообразно применение манометров: механических, термопарных и ионизационных.
В области сверхвысокого вакуума (10-7…10-12 торр) основными приборами для измерения давлений являются ионизационные манометры типа Баярда — Альперта (до 10-10 торр) и инверсно-магнетронные манометры с холодным катодом (10-12 торр) типа Редхеда.
Для измерения давлений в области сверхвысокого вакуума и более низких (до 10-14 торр) наилучшими являются магнетронные манометры с горячим катодом.
Измерение сверхнизких давлений связано с необходимостью измерять токи до -~ 10-17 А, поэтому желательно использовать в ионизационных манометрах ионный детектор с электронным умножителем. Наиболее надежное измерение сверхнизких давлений (ниже 10-14 торр) в настоящее время может быть осуществлено с помощью приборов масс-спектрометрического типа. Для этой цели могут использоваться: секторные масс-спектрометры с электронным умножителем, масс–спектрометры типа “омегатрон”, “хронотрон”, массфильтр и др.
Из вышеизложенного следует, что измерение давлений в установках для моделирования космического вакуума представляет собой сложную техническую задачу.
Для целей моделирования важно знать истинное давление на объект, достигнутое в системе. Манометрическая лампа, ориентированная входным отверстием к объекту испытаний, будет измерять давление, соответствующее потоку частиц от объекта к стенке установки.
Лампа, расположенная на испытуемом объекте, с входным отверстием, ориентированным по направлению к стенке установки, будет измерять давление на объект. Однако располагать измерительную лампу на объекте сложно и не всегда возможно (это можно делать лишь в случае протяженного объекта.).
Технологически просто располагать лампу на стенке установки. Однако при этом будет существовать перепад давлении между лампой и установкой, главным образом, из-за газоотделения штенгеля, соединяющего лампу и установку. Для удаления адсорбированных газов штенгель, как и камеру, необходимо тщательно и длительно прогревать.
Использование криогенных откачивающих систем для моделирования условий космического пространства в некоторых случаях позволяет обойтись без прогревания камеры.
3.1.5. Выбор уровня рабочего давления в испытательной установке.
Основной задачей моделирования космического вакуума является воспроизведение отдельных сторон воздействия вакуума на испытываемый КА, его узлы, элементы и системы.
К выбору давлений, необходимых для проведения лабораторных исследований, следует подходить дифференцированно в зависимости от типа исследуемого явления. Для этого всю совокупность исследуемых явлений можно условно разделить на три группы:
1) явления, связанные с воздействием перепада давлений (прочность, герметичность и др.);
2) явления объемные, обусловленные концентрацией частиц в объеме. Это, в основном, тепло- и электрофизические процессы;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.