Создание базового стандарта температуры для космического аппарата по отработке системы прецизионной термостабилизации Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневские чтения

УДК 629.78.064.55

И. А. Кравченко, А. А. Коновалов, Л. М. Бородин, А. В. Леканов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

СОЗДАНИЕ БАЗОВОГО СТАНДАРТА ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ПО ОТРАБОТКЕ СИСТЕМЫ ПРЕЦИЗИОННОЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ

Рассматривается устройство, обеспечивающее высокостабильную температуру на борту космического аппарата (КА), относительно которой могут быть измерены температуры всех элементов КА.

Для обеспечения высокостабильной (реперной) температуры на борту космического аппарата (КА), относительно которой могут быть измерены темпера -туры всех элементов КА необходимо создать бортовой стандарт температуры (БСТ).

В основе работы БСТ лежит принцип стабильности температуры на границе раздела фаз рабочего вещества. Этот же принцип положен в основу Международной практической температурной шкалы (МПТШ-68), принятой на основе международных соглашений. В данном случае используется один из эвтектических сплавов Оа-1и (Тпл = 15,3 °С) или Оа-Би (Тпл = 20,4 °С).

Особенностью эвтектических сплавов является равенство температур плавления и отвердевания, поэтому если образцовый температурный датчик помещается на границе (или вблизи границы) раздела фаз «жидкость - твердое тело», то его температура будет постоянна с высокой степенью точности.

Рассматриваемое устройство предназначено для поддержания существования стабильной границы раздела фаз. Общий вид продемонстрирован на рисунке.

БСТ состоит из корпуса, закрытого гибкой мембраной. Внутри корпуса находится эвтектический сплав в жидком и твердом состоянии, на границе между которыми и поддерживается стабильная температура. Положение фазовой границы регулируется отводом тепла через дно корпуса на теплоотводящий радиатор. Скорость отвода тепла определяется термоэлектрическим преобразователем. При перемещении фазовой границы (вверх или вниз) происходит изменение соотношения объемов жидкой и твердой фаз сплава. Плотность галлия в твердом состоянии

ртв = 5,9 г/см3, в жидком - рж = 6,1 г/см3, т. е. при плавлении общий объем галлия уменьшается.

Модель БСТ

При движении фазовой границы сплава диафрагма будет перемещаться, вызывая перемещение штока. Он же, в свою очередь, будет замыкать (или размыкать) электрический контакт, управляющий работой термоэлектрического нагревателя. Термоэлектрический преобразователь, поддерживая равенство подводимого к БСТ от электронагревателя теплового потока и отводимого затем на радиатор, поддерживает динамическое равновесное положение границы фазового перехода. При этом распределение температур по высоте корпуса БСТ стабильно с высокой степенью точности и температура образцового датчика температуры также под -держивается постоянной с точностью < ± 0,01 °С.

Вся конструкция размещается внутри корпуса, который устанавливается на сотопанели. Для исключения влияния внешних тепловых потоков внутри корпуса помещается экранно-вакуумная изоляция (ЭВТИ).

I. A. Kravchenko, A. A. Konovalov, L. M. Borodin, A. V. Lekanov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

CREATION OF THE BASE TEMPERATURE STANDARD FOR THE SFD WORKING OFF THE SYSTEM OF PRECISION THERMOSTABILIZATION

The device ensuring highly stable temperature on the board of the space flying device (SFD) which can adjust temperatures of all elements SFD is considered.

© Кравченко И. А., Коновалов А. А., Бородин Л. М., Леканов А. В., 2010