CC BY
35Тепломассообменные процессы в конструкциях ЛА, энергетическихустаноеок,и систем жизнеобеспечения
6. Electronic textbook StatSoft [Электронный ресурс]. URL: http://newsruss.ru/ (дата обращения 8.02.2015).
7. Петухов В. А. Безопасность и эксплуатация газовозов : учеб.-справ. пособие (издательский проект «Академия», серия «Библиотечка судового механика», вып. 12). СПб. : Эл-мор, 1999. 128 с.
References
1. Kostylev I. I., Ovsyannikov M. K. Morskaya transportirovka szhizhennogo gaza [Sea transportation of liquefied gas]: Teaching-theoretical publ. St.Petersburg: GMA named. Makarova S. O., 2009. 304 p.
2. Baskakov S. P. Perevozkaszhizhennyhgazovmorem [Transportation of liquefied gas by sea]: Teaching material. St.Petersburg: Shipbuilding, 2001. 272 p.
3. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://www.cryonord.ru/spg_technology.html (accessed 5.01.2015).
4. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://www.mining-enc.ru/g/gazovoz (accessed 6.01.2015).
5. International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk (IGC code).
6. Electronic textbook StatSoft. Available at: http://newsruss.ru/ (accessed 8.02.2015).
7. Petuhov V. A. Bezopasnost' I ekspluataciya gazovozov [Safety and exploitation of ship carrying liquefied gas]. Teaching-reference manual (publishing project «Academy», series «Ship mechanician's library», issue 12). St.Petersburg: El-mor, 1999. 128 p.
© Алексеев А. А., 2015
УДК 629.78
ТЕРМОВАКУУМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МАСШТАБНОГО ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ОБСЕРВАТОРИИ «МИЛЛИМЕТРОН»
Е. Ю. Бакуров, А. Ю. Вшивков, А. В. Убиенных, О. В. Шилкин, А. П. Колесников
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Изучение космоса в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне требует от космических аппаратов обеспечения сверхнизких температур научного оборудования. Защита космического телескопа от солнечного излучения - одна из важнейших задач. Описаны подходы к проектированию и экспериментальной отработке защитного экрана зеркала космического телескопа.
Ключевые слова: система пассивного охлаждения, «Миллиметрон», термовакуумные испытания, жидкий гелий, космический телескоп.
THERMAL VACUUM TESTS OF LOW-SCALE TEST MODEL PASSIVE COOLING SYSTEM AT MILLIMETRON OBSERVATORY SPACE TELESCOPES
E. Y. Bakurov, A. Y. Vshivkov, A. V. Ubiennikh, O. V. Shilkin, A. P. Kolesnikov
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
Space observation in the millimeter and submillimeter range requires the spacecraft to provide extremely low temperature of scientific equipment. Protection of Space Telescope from solar radiation is one of the major problems. This article describes the approaches to designing and developing shield screen space telescope experimentally.
Keywords: passive cooling system, "Millimetron ", thermal vacuum tests, liquid helium, Space telescope
При разработке космической обсерватории «Миллиметрон» одной из главных задач является обеспечение температуры главного зеркала космического телескопа на уровне 4 К.
Эта задача решается системой охлаждения, которая включает в себя пассивную и активную части. Система пассивного охлаждения предназначена для
сведения к минимуму (блокирования) радиационных тепловых потоков в обеспечение работы активной системы охлаждения с минимальным количеством активных охладителей - криомашин. В температурном эквиваленте система пассивного охлаждения должна обеспечить температуру не более 50 К на ближайшем к криоэкрану тепловом экране.
Решетнеескцие чтения. 2015
За основу при проектировании пассивной системы охлаждения была принята схема в виде набора из трех теплозащитных экранов, установленных между криоэкраном активной системы охлаждения и внешним экраном из многослойной экранно-вакуумной тепловой изоляции (ЭВТИ). Диаметр рефлектора телескопа космической обсерватории «Миллиметрон» -10 м, диаметр внешнего экрана системы пассивного охлаждения - 15,3 м.
На сегодня в России нет материально-технической базы для отработки полноразмерного образца таких размеров на уровне гелиевых температур, поэтому первым шагом проверки эффективности выбранной схемы пассивного охлаждения стало проведение эксперимента на масштабном образце телескопа (макете 1:10) при имитации штатных условий функционирования. Подобный подход использовался в проекте SPIRIT Origins Probe [1] - испытаниям на уровне гелиевых температур подвергалась уменьшенная (18 % от реальной модели) модель пассивной системы охлаждения.
На момент разработки и проведения эксперимента отсутствовали экспериментальные данные по основным теплофизическим свойствам применённых материалов в конструкциях объекта испытаний (теплопроводность, теплоёмкость, термооптические характеристики), поэтому разработанный макет являлся опытным образцом, на котором впервые проводилась отработка конструкторских решений и проверка эффективности пассивной системы охлаждения космической обсерватории «Миллиметрон» в области гелиевых температур.
Термовакуумные испытания проводились на испытательном комплексе КТВУ-40Г в ОАО НПО «Молния». Для имитации условий холодного космоса был спроектирован и изготовлен технологический гелиевый экран (ТГЭ), который размещался напротив плоскости раскрытия масштабного образца и обеспечивал температуру ниже минус 260 °С.
Одним из наиболее важных результатов эксперимента стало экспериментальное подтверждение зависимости степени черноты поверхностей ТГЭ от его температуры (см. рисунок).
При повышении температуры на ТГЭ в результате прекращения подачи жидкого гелия или при понижении расхода жидкого гелия в тракте ТГЭ наблюдалось снижение температуры на тепловых экранах системы пассивного охлаждения, и, наоборот, при понижении температуры ТГЭ в результате прокачки жидкого гелия через его тракты наблюдалось повышение температуры на тепловых экранах.
В ходе эксперимента были подтверждены заявленные характеристики теплопроводов из алюминиевых пластин с классом чистоты соответствие термооптических характеристик пленочных экранов и термического сопротивления ЭВТИ заданным требованиям.
Полученные результаты использованы для уточнения тепловой математической модели космической обсерватории «Миллиметрон».
По результатам эксперимента были выработаны рекомендации по улучшению конструкции космической обсерватории «Миллиметрон», пассивной системы охлаждения и рекомендации по улучшению испытательной схемы при последующих исследованиях.
Изменение температуры на элементах масштабного опытного образца в период прекращения и возобновления подачи жидкого гелия в тракт ТГЭ
Тепломассообменные процессы в конструкциях ЛА, энергетическихустаноеок^и систем жизнеобеспечения
Вторым этапом испытаний, который предстоит выполнить в будущем, будет являться отработка элементов конструкции, включая систему охлаждения, при температурах на уровне (4-6) К.
Для проведения этих испытаний необходимо обеспечить оптимальную регулировку расхода хладагента в ТГЭ или использовать активные охладители (криомашины) в конструкции имитатора космического окружения.
Предложен способ, позволяющий обеспечить по-глощательную способность на имитаторе космического окружения, близкую к единице.
Библиографическая ссылка 1. DiPirro M, Cleveland P., Durand D., Klavins A., Muheim D., Paine C., Petach M., Tenerelli D., Tolomeo J., Walyus K. Cooling Technology for Large Space Telescopes // Proceedings of the SPIE. 2007. Vol. 1. P. 6.
References
1. DiPirro M., Cleveland P., Durand D., Klavins A., Muheim D., Paine C., Petach M., Tenerelli D., Tolomeo J., Walyus K. Cooling Technology for Large Space Telescopes. Proceedings of the SPIE, 2007. Vol. 1. P. 6.
© Бакуров Е. Ю., Вшивков А. Ю., Убиенных А. В., Шилкин О. В., Колесников А. П., 2015
УДК 621.651-181.4-629.786
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВАГОНА-РЕФРИЖЕРАТОРА
Д. О. Божко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Получение низких температур является важной частью технологических процессов, в том числе в машиностроительной отрасли, в связи с чем появилась необходимость в использовании экономичных и надежных криогенных установок.
Ключевые слова: сверхнизкие температуры, криогенная установка.
REFRIGERATION SYSTEM FOR A REFRIGERATOR CARRIAGE
D. O. Bozhko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Obtaining low temperatures is a significant part of technological processes including machinebuilding; in this connection applying economical and reliable cryogenic systems is a necessity.
Keywords: super-low temperatures, cryogenic system.
Рефрежираторные вагоны - это изотермические вагоны, имеющие цельнометаллический кузов с хребтовой балкой и теплоизоляционной прослойкой, защищающей груз от повышенной температуры снаружи. Основным отличием от других изотермических вагонов является наличие машинного охлаждения и электрического отопления. В холодильных машинах рефрижераторного подвижного состава используют в качестве хладагентов аммиак, хладон, а также энергию, вырабатываемую дизель-генераторами. Для отопления используются электрические печи. Также рефрижераторы включают в себя устройства принудительной циркуляции воздуха и вентиляции грузового помещения.
Ходовая часть - двухосные бесчелюстные тележки типа ЦМВ с базой 2400 мм. Оборудованы они буксами c роликовыми подшипниками.
Рефрижераторный подвижной состав классифицируется: по составности - поезда (23- и 21-вагонные), секции (12- и 5-вагонные) и автономные вагоны; типу хладагента холодильной установки - аммиак и хла-дон; системе хладоснабжения - групповой и индивидуальной.
При групповой системе холод вырабатывается аммиачными холодильными установками, размещенными в центральном вагоне, и в грузовые вагоны-холодильники передается по рассольной системе при помощи хладоносителя (раствор хлористого кальция СаС12), при индивидуальной - грузовые вагоны охлаждаются холодильными установками, размещенными в каждом из них [1-5].
Цель данной работы состоит в том, чтобы спроектировать не совсем вагон-рефрижератор, а так называемый рефрижераторный контейнер. Большим преимуществом такого контейнера является
