CC BY
118"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов
3. Методы условной оптимизации - Энциклопедия по машиностроению XXL [Электронный ресурс]. URL: http://mash-xxl.info/info/9360/ (дата обращения: 5.08.2016).
4. Методы оптимизации [Электронный ресурс]. URL: http://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=120_0pt/opt002.the (дата обращения: 10.08.2016).
5. Трифонов А. Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения [Электронный ресурс]. URL: http://matlab.exponenta.ru/optimiz/ book_2/3_4.php (дата обращения: 5.08.2016).
References
1. Vasil'ev V. V. Mekhanika konstruktsiy iz kompozitsionnykh materialov. [Mechanics of composite structures]. 1988, Moscow: Mashinostroenie, 272 p.
2. Bunakov V. A. Design of Axially Compressed Composite Cylindrical Shells with Lattice Stiffeners // Optimal Structural Design. Technomic Publishing Co, 1999. P. 207-246.
3. Metody uslovnoy optimizatsii - Entsiklopediya po mashinostroeniyu XXL. Available at: http://mash-xxl.info/info/9360/ (accessed 5.8.2016).
4. Metody optimizatsii. Available at: http://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=120_0pt/opt002.the (accessed 10.8.2016).
5. Trifonov A. G. Postanovka zadachi optimizatsii i chislennye metody ee resheniya. Available at: http://matlab.exponenta.ru/optimiz/book_2/3_4.php (accessed 5.8.2016).
© Исеева О. А., Кравченко Ю. С., Двирный В. В., Крушенко Г. Г., Пацкова Е. Г., 2016
УДК 629.7.064.2
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАПРАВКИ КСЕНОНОМ БАКОВ СИСТЕМЫ КОРРЕКЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Д. Г. Киндяков1, В. В. Двирный2
!АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Работа посвящена анализу существующей на АО «ИСС» технологии заправки ксеноном баков системы коррекции космического аппарата и описанию другого способа заправки путем замены консервационного газа ксенона на гелий высокой чистоты.
Ключевые слова: технология заправки, ксенон, системы коррекции.
IMPROVING TECHNOLOGY OF FILLING TANKS WITH XENON OF SPACECRAFT CORRECTION SYSTEM
D. G. Kindyakov1, V. V. Dvirniy2
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Ave., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article analyses the technology to fill tanks with xenon of spacecraft correction system existing in JSC ISS and the description of other filling technologies, which means replacement of conservation gas of xenon by helium of high purity.
Keywords: technology of filling, xenon, correction systems.
В настоящее время большинство ведущих миро- на весь срок активного существования КА к ксенону вых производителей космических аппаратов (КА), в предъявляются особые требования по чистоте [2]. том числе АО «ИСС», для корректировки положения В связи с этим одной из важных операций подготовки аппарата на орбите используют стационарные плаз- КА является заправка баков ксеноном; на АО «ИСС» менные двигатели [1]. Рабочим телом для данных в последнее время широкое применение находит ксе-двигателей является газ ксенон. Ксенон - это инерт- ноновый бак высокого давления (КБВД). ный газ с большой массой, при помощи которого в В современных КА негерметичного исполнения системе коррекции КА обеспечивается управляющее бак для ксенона находится внутри силовой конструк-воздействие. Для обеспечения бесперебойной работы ции аппарата, что исключает их отстыковку на момент
<Тешетневс^ие чтения. 2016
заправки. Поэтому баки заправляют в составе аппарата. Но перед установкой на КА баки чистят и консервируют ксеноном на заводе-изготовителе (ЗИ).
И так, заправка баков КА ксеноном осуществляется в два этапа:
1) подготовка оборудования и заправка баков кон-сервационным давлением на ЗИ;
2) подготовка оборудования и заправка баков ксеноном до нужных значений на технической позиции.
На первом этапе, при подготовке оборудования, происходит вакуумирование системы в течение 48 часов, и после 3-кратное полоскание ксеноном. После этого происходит забор проб ксенона из системы и проводится анализ на содержание примесей, кислорода и паров воды. После положительных анализов бак помещают в термобарокамеру и повторяют операции вакуумирования и полоскания. Далее снова происходит забор проб для анализов и уже непосредственно заправка баков консервационным давлением. Этот этап характеризуется большими тратами ксенона высокой чистоты, несмотря на то что часть отработавшего ксенона собирается в блоке сбора ксенона. Плюс ко всему содержание 02 и Н20 в ксеноне можно оценить только после проведения анализов проб, и при превышении показателей происходит повторение всех операций, что ведет к большим временным затратам [3].
На втором этапе на ТП происходит заправка ксеноном до требуемого уровня, после чего происходит забор проб и при положительном результате анализов бак дозаправляется до расчетной массы ксенона.
Автор предлагает полностью заменить ксенон в операциях по подготовке оборудования, чистки систем и заправки консервационным давлением на гелий. Для этих операция предлагается использовать гелий 7.0 [4], он обеспечит очистку бака и системы до достижения оптимальных параметров по кислороду (02) и парам воды (Н20). Чтобы сократить время проведения операций, а также более оперативно реагировать на изменения параметров, предлагается доосна-стить имеющееся оборудование датчиками 02 и Н20, работающими по методу масс-спектрометрии [5] или любому другому, обеспечивающему достаточную точность анализа и малые габариты. Проверка газа на месте позволит оперативно решать проблему, так как официальный анализ газа на годность к эксплуатации проводит сторонняя организация, что занимает достаточно много времени.
Данный метод может заменить как целый цикл подготовки оборудования и бака, так и частичный. Полный цикл замены подразумевает исключение ксенона на всех технологических операциях, проводимых на ЗИ. Подготовка оборудования и бака, а также заправка консервационным давлением производится гелием 7.0. Тогда основная заправка бака на технической позиции будет включать в себя операцию по вытеснению гелия ксеноном. Частичный цикл замены подразумевает проведения операции по подготовке оборудования и бака с применением гелия, а заправка бака консервационным давлением производится ксеноном после вакуумирования.
Данный метод позволяет значительно сократить время технологических операций, входящих в цикл заправки на ЗИ, также он позволяет контролировать параметры 02 и Н20 в процессе всей работы и оперативно реагировать на возникшие проблемы. Также этот метод многократно сокращает объем использования ксенона высокой чистоты, что ведет к значительной финансовой экономии.
Библиографические ссылки
1. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.
2. ГОСТ 10219-77. Ксенон. Технические условия. М. : Изд-во стандартов, 1977. 21 с.
3. Киндяков Д. Г. Анализ технологий заправки ксеноном баков системы коррекции космического аппарата // Разработка, производство, испытания и эксплуатация космических аппаратов и систем : материалы III Научно-техн. конф. молодых специалистов ОАО «ИСС» (10-12 сентября 2014, г. Железногорск) / ред. кол. Н. А. Тестоедов и др. ; Информ. спутниковые системы. Железногорск, 2014. C. 148-149.
4. ТУ 0271-001-45905715-02. Гелий газообразный высокой чистоты (сжатый). Технические условия. Введ. 15.08.02. М. : Госстандарт России : Изд-во стандартов, 2002. 14 с.
5. Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. Инертные газы. / под ред. В. Г. Фастов-ского. 2-е изд., испр. и доп. М. : Атомиздат, 1972. 352 с.
References
1. Chebotarev V. E., Kosenko V. E. Osnovy proektirovaniya kosmicheskikh apparatov informatsionnogo obespecheniya. [Bases of design of satellites of information support]. Krasnoyarsk : Sib. gos. aerokosmich. un-t Publ., 2011. 488 p.
2. GOST 10219-77. Xenon. Tekhnicheskie usloviya [State Standard 10219-77. Xenon. Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 1977. 21 p.
3. Kindyakov D. G. [Analysis of technologies of filling with tanks xenon of system of correction of the satellite] // Materialy III Nauchno-tekhni. konf. molodykh spetsialistov OAO «ISS» «Razrabotka, proizvodstvo, ispytaniya i ekspluatatsiya kosmicheskikh apparatov i sistem» [materials III Scientific and technical conferences of young specialists of JSC IS S "Development, production, tests and operation of satellites and systems"]. Zheleznogorsk, 2014. P. 148-149 (In Russ.).
4. TU 0271-001-45905715-02. Geliy gazoobraznyy vysokoy chistoty (szhatyy). Tekhnicheskie usloviya. [Specifications 0271-001-45905715-02. Gaseous helium of high purity (compress). Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2002. 14 p.
5. Fastovskiy V. G., Rovinskiy A. E., Petrovskiy Yu. V. Inertnye gazy. [Noble gases]. Moscow : Atomizdat Publ., 1972. 352 p.
© Киндяков Д. Г., Двирный В. В., 2016
