Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции
Розглянуто стан робіт з підготовки наукового устаткування для проведення космічного експерименту «Трубка» на зовнішній поверхні та в гермооб’ємі російського сегменту Міжнародної космічної станції. Визначено тепловий стан зовнішньої поверхні транспортно-вантажного корабля «Прогресс-М». Приведено схем...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Назва видання: | Проблемы управления и информатики |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209094 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции / А.Г. Косторнов, В.М. Гуля, Ю.А. Еланский, А.П. Елчин, В.Г. Тихий, Р.М. Копяткевич, Г.С. Мишин, Ю.М. Прохоров, Г.А. Фролов, А.А. Шаповал // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 1. — С. 114-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-209094 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-2090942025-11-13T01:05:15Z Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции Особливості проведення космічного експерименту «Трубка» в гермооб’ємі та на зовнішній поверхні россійського сегменту Міжнародної космічної станції Distinguishing features of space experiment «Trubka» realization in air-tight compartment and on external surface of russian segment of the International space station Косторнов, А.Г. Гуля, В.М. Еланский, Ю.А. Елчин, А.П. Тихий, В.Г. Копяткевич, Р.М. Мишин, Г.С. Прохоров, Ю.М. Фролов, Г.А. Шаповал, А.А. Космические информационные технологии и системы Розглянуто стан робіт з підготовки наукового устаткування для проведення космічного експерименту «Трубка» на зовнішній поверхні та в гермооб’ємі російського сегменту Міжнародної космічної станції. Визначено тепловий стан зовнішньої поверхні транспортно-вантажного корабля «Прогресс-М». Приведено схеми польотно-експериментальних установок ЛЕУ-ТТ1 та ЛЕУ-ТТ2. Отримано експериментальні результати, що підтверджують працездатність блоку теплових труб ЛЕУ-ТТ2. The condition of works for preparation of the scientific equipment which is necessary for carrying out of space experiment «Trubka» is considered. This experiment should be carried out inside of the compartments located in the international space station. The thermal condition of an external surface of a transport space vehicle «Progress-M» is certain. Schemes of experimental flying devices «ЛЭУ-ТТ1» and «ЛЭУ-ТТ2» are presented. The received scientific results confirm, that the heat pipes created in Institute for problems of material science, have high physical and operational characteristics. 2008 Article Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции / А.Г. Косторнов, В.М. Гуля, Ю.А. Еланский, А.П. Елчин, В.Г. Тихий, Р.М. Копяткевич, Г.С. Мишин, Ю.М. Прохоров, Г.А. Фролов, А.А. Шаповал // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 1. — С. 114-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209094 523.036:536.24 10.1615/JAutomatInfScien.v40.i1.60 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Космические информационные технологии и системы Космические информационные технологии и системы |
| spellingShingle |
Космические информационные технологии и системы Космические информационные технологии и системы Косторнов, А.Г. Гуля, В.М. Еланский, Ю.А. Елчин, А.П. Тихий, В.Г. Копяткевич, Р.М. Мишин, Г.С. Прохоров, Ю.М. Фролов, Г.А. Шаповал, А.А. Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции Проблемы управления и информатики |
| description |
Розглянуто стан робіт з підготовки наукового устаткування для проведення космічного експерименту «Трубка» на зовнішній поверхні та в гермооб’ємі російського сегменту Міжнародної космічної станції. Визначено тепловий стан зовнішньої поверхні транспортно-вантажного корабля «Прогресс-М». Приведено схеми польотно-експериментальних установок ЛЕУ-ТТ1 та ЛЕУ-ТТ2. Отримано експериментальні результати, що підтверджують працездатність блоку теплових труб ЛЕУ-ТТ2. |
| format |
Article |
| author |
Косторнов, А.Г. Гуля, В.М. Еланский, Ю.А. Елчин, А.П. Тихий, В.Г. Копяткевич, Р.М. Мишин, Г.С. Прохоров, Ю.М. Фролов, Г.А. Шаповал, А.А. |
| author_facet |
Косторнов, А.Г. Гуля, В.М. Еланский, Ю.А. Елчин, А.П. Тихий, В.Г. Копяткевич, Р.М. Мишин, Г.С. Прохоров, Ю.М. Фролов, Г.А. Шаповал, А.А. |
| author_sort |
Косторнов, А.Г. |
| title |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции |
| title_short |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции |
| title_full |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции |
| title_fullStr |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции |
| title_full_unstemmed |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции |
| title_sort |
особенности проведения космического эксперимента «трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента международной космической станции |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Космические информационные технологии и системы |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209094 |
| citation_txt |
Особенности проведения космического эксперимента «Трубка» в гермообъеме и на внешней поверхности российского сегмента Международной космической станции / А.Г. Косторнов, В.М. Гуля, Ю.А. Еланский, А.П. Елчин, В.Г. Тихий, Р.М. Копяткевич, Г.С. Мишин, Ю.М. Прохоров, Г.А. Фролов, А.А. Шаповал // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 1. — С. 114-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Проблемы управления и информатики |
| work_keys_str_mv |
AT kostornovag osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT gulâvm osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT elanskijûa osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT elčinap osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT tihijvg osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT kopâtkevičrm osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT mišings osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT prohorovûm osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT frolovga osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT šapovalaa osobennostiprovedeniâkosmičeskogoéksperimentatrubkavgermoobʺemeinavnešnejpoverhnostirossijskogosegmentameždunarodnojkosmičeskojstancii AT kostornovag osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT gulâvm osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT elanskijûa osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT elčinap osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT tihijvg osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT kopâtkevičrm osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT mišings osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT prohorovûm osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT frolovga osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT šapovalaa osoblivostíprovedennâkosmíčnogoeksperimentutrubkavgermoobêmítanazovníšníjpoverhnírossíjsʹkogosegmentumížnarodnoíkosmíčnoístancíí AT kostornovag distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT gulâvm distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT elanskijûa distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT elčinap distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT tihijvg distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT kopâtkevičrm distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT mišings distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT prohorovûm distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT frolovga distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation AT šapovalaa distinguishingfeaturesofspaceexperimenttrubkarealizationinairtightcompartmentandonexternalsurfaceofrussiansegmentoftheinternationalspacestation |
| first_indexed |
2025-11-13T02:16:41Z |
| last_indexed |
2025-11-14T02:14:10Z |
| _version_ |
1848730137482231808 |
| fulltext |
© А.Г. КОСТОРНОВ, В.М. ГУЛЯ, Ю.А. ЕЛАНСКИЙ, А.П. ЕЛЧИН, В.Г. ТИХИЙ, Р.М. КОПЯТКЕВИЧ,
Г.С. МИШИН, Ю.М. ПРОХОРОВ, Г.А. ФРОЛОВ, А.А. ШАПОВАЛ, 2008
114 ISSN 0572-2691
КОСМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ
УДК 523.036:536.24
А.Г. Косторнов, В.М. Гуля, Ю.А. Еланский,
А.П. Елчин, В.Г. Тихий, Р.М. Копяткевич, Г.С. Мишин,
Ю.М. Прохоров, Г.А. Фролов, А.А. Шаповал
ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ
КОСМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА «ТРУБКА»
В ГЕРМООБЪЕМЕ И НА ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
РОССИЙСКОГО СЕГМЕНТА МЕЖДУНАРОДНОЙ
КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Введение
Эффективность использования тепловых труб (ТТ) в системах обеспечения
теплового режима космических аппаратов (КА) доказана давно [1]. Однако целе-
направленное системное изучение особенностей эксплуатации ТТ в условиях
микрогравитации практически не проводилось. При наземных испытаниях сила
тяжести существенно влияет на их теплопередающие способности и искажает ре-
зультаты измерений параметров ТТ даже при их горизонтальном расположении.
Поэтому предложение Института проблем материаловедения (ИПМ) НАН Украи-
ны, в котором на протяжении десятков лет ведутся работы по созданию ТТ с ме-
талловолоконными капиллярными структурами, обеспечивающими высокие теп-
лофизические и эксплуатационные характеристики ТТ, о проведении космическо-
го эксперимента (КЭ) «Трубка» активно поддержано рядом ведущих российских
и украинских научных организаций [2].
В настоящее время ведутся совместные работы по подготовке двух летных
экспериментальных установок: ЛЭУ-ТТ1, размещаемой в космосе на внешней по-
верхности российского сегмента (РС) Международной космической станции (МКС),
и ЛЭУ-ТТ2, размещаемой в гермообъеме.
Поскольку важнейший вопрос испытаний — определение ресурса ТТ, а ряд
неблагоприятных факторов, таких как радиолиз, образование неконденсирующихся
газов и коррозия, интенсифицируются космическим излучением и не моделируются
внутри гермоотсека из-за функционирования радиационной защиты экипажа, то
ЛЭУ-ТТ1 размещается вне гермоотсека. Это условие расширяет диапазон применя-
емых в ТТ рабочих жидкостей-теплоносителей, включая вещества, бортовая экс-
плуатация которых без специальных средств защиты недопустима (например, ам-
миак). Аммиачные ТТ использовались на станции «Мир», КА «Ямал-100» и др.
1. Конструкция ЛЭУ-ТТ1 и тепловой режим ТТ, размещаемых
на внешней поверхности транспортного грузового корабля «Прогресс-М»
В настоящее время ведутся работы по подготовке комплекта бортового и
наземного оборудования для ЛЭУ-ТТ1, а также создается комплекс имитационного
моделирования характеристик теплопередающего элемента (ТЭ) в условиях косми-
ческого полета и наземных испытаний. Конструкцию ЛЭУ-ТТ1 предполагается вы-
Проблемы управления и информатики, 2008, № 1 115
полнить в виде шести ТЭ с двумя ТТ в каждом, расположенных в трех зонах снару-
жи транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс-М», и электронного блока
научной аппаратуры, установленного внутри герметичного отсека КА. В каждой
зоне снаружи КА устанавливаются по два ТЭ. Схема расположения ТЭ на внешней
поверхности ТГК «Прогресс-М» приведена на рис. 1 (а — вид спереди, б — вид сбо-
ку).
ТЭ5
ТЭ6
ТЭ4
ТЭ3
ТЭ1
ТЭ2
Панель ТЭ
Отсек
полезной нагрузки
а б
Рис. 1
6 7 8
3
5
1
4
2
СУ СИ И
Рис. 2
На рис. 2 показана блок-схема одного ТЭ ЛЭУ-ТТ1, включающего ТТ 1, узел
теплоподвода 2, узел теплоотвода 3, монтажную платформу 4, датчики темпера-
туры 5, систему управления (СУ) 6, систему измерения (СИ) 7, интерфейс (И) 8.
Комплекс имитационного моделирования включает в себя программно-ма-
тематическое обеспечение расчетов, вычислительную технику на базе ПЭВМ
«Pentium-4» и оргтехнику. Комплекс имитационного моделирования характери-
стик ТЭ позволяет определять внешнюю тепловую нагрузку на радиационный
теплообменник (РТО) ТЭ как в условиях полета, так и при наземных испытаниях,
проводить математическое моделирование процессов тепло- и массообмена в ТТ
обычных типов и в «контурных» ТТ, а также имитационное моделирование штат-
ной и нештатной работы ТЭ, определять режимы испытаний ТЭ и обрабатывать
результаты испытаний.
Математическая модель ТТ представляет собой систему дифференциальных
уравнений теплового баланса, записанных для различных участков ТТ. Для тем-
пературы Tev испарительной части тепловой трубы уравнение теплового баланса
имеет следующий вид:
.)( hpev
ev
ev QN
d
dT
mc −=
τ
(1)
Для температуры Tcon конденсационной части ТТ уравнение теплового баланса
представим в таком виде:
а) ТТ с радиатором —
116 ISSN 0572-2691
;)( radabshp
con
con QQQ
d
dT
mc −+=
τ
(2)
б) ТТ с термоплатой —
.)( cphp
con
con QQ
d
dT
mc −=
τ
(3)
Мощность ,hpQ передаваемая тепловой трубой, определяется уравненим
).( conevhphp TTcQ −= (4)
Здесь evN — мощность электронагревателя; absQ — внешняя тепловая нагрузка на
РТО; radQ — собственное излучение РТО; cpQ — тепло, отведенное от ТТ в тер-
моплату системы терморегулирования КА; hpc — коэффициент теплопередачи ТТ.
Тепло ,absQ получаемое радиационной панелью от Солнца и Земли, а также
от окружающих радиационную панель элементов, рассчитывается с помощью па-
кета прикладных программ «ТЕРМ» [3].
На рис. 3 показан фрагмент конфигурации РС МКС.
Проведены исследования влияния внешней падающей тепловой нагрузки со
стороны Земли и Солнца на параметры теплопередачи ТТ, размещенных на по-
верхности ТГК «Прогресс-М» в зонах 258, 262, 264 (рис. 3, 4).
На рис. 4 представлена нумерация зон расчетной схемы фрагмента МКС с
ТГК «Прогресс-М», для которой рассчитаны внешние тепловые потоки с учетом
переотражений и переизлучений элементов конструкции КА «Прогресс-М» и
служебного модуля РС МКС.
Как следует из расчетов, солнечные тепловые потоки изменяются для зоны,
обращенной в космос (зона 264), в диапазонах от 0 до 1285 Вт/м2 (на теневой ор-
бите) и от 185 до 850 Вт/м2 (на солнечной орбите). При этом средний (за один ви-
ток КА) падающий тепловой поток составляет 416 и 525 Вт/м2 для теневой и сол-
нечной орбит соответственно.
0
z
x
y
Рис. 3
Проблемы управления и информатики, 2008, № 1 117
267
266
270
240
247 246
249
256 255
278
277
284
283 272
276
258
257
264 263
233
232
239 238
207
208
200
156
155
162
161
152
153
154
175
0
z
x
y
Рис. 4
Солнечный тепловой поток, падающий на боковые зоны 258 и 262, может
значительно изменяться в зависимости от ориентации КА по отношению к Солн-
цу. При этом средний за виток падающий солнечный поток для зоны 258 состав-
ляет 190 Вт/м2 на теневой орбите и 8 Вт/м2 — на солнечной орбите, а для зоны
262 — соответственно 80 и 1260 Вт/м2.
Инфракрасный тепловой поток, падающий на указанные зоны, обусловлен
собственным тепловым излучением поверхности Земли и соседних элементов
конструкции ТГК «Прогресс-М» и РС МКС; при этом он рассчитан с учетом пе-
реотражений и их взаимного экранирования. Величины средних за виток значе-
ний падающего инфракрасного потока на эти зоны приведены в табл. 1, из кото-
рой видно, что средний за виток падающий инфракрасный поток относительно
слабо зависит от типа орбиты.
Таблица 1
№ зоны
Орбиты
Теневая Солнечная
258 43,3 45,5
262 108,7 114,6
264 7,9 9,1
Для выбора режимов испытаний ТТ в полете выполнено математическое мо-
делирование теплопереноса ТТ с учетом условий эксплуатации РС МКС. Предпо-
лагается, что тепло сбрасывается в космос с помощью радиационной панели дли-
ной 1,25 м и шириной 0,25 м. Считаем, что коэффициент поглощения солнечного
излучения покрытием панели ,2,0s =A а степень черноты покрытия .9,0=ε Кор-
пус ТТ изготовлен из нержавеющей стали, внешний диаметр трубы — 14 мм,
толщина трубы — 1,0 мм. Рабочее тело (жидкость-теплоноситель внутри ТТ) —
аммиак. Длина испарительной части ТТ составляет 0,25 м, длина конденсацион-
ной части ТТ — 1,25 м, коэффициент теплоотдачи при кипении аммиака в испа-
рителе — 10 кВт/(К⋅м2). В качестве примера на рис. 5 приведены результаты
расчетов температуры ТТ для ТЭ, размещенного в зоне 262, при полете КА по
солнечной орбите (1 — температура испарительной части ТТ; 2 — температура
конденсационной части ТТ). При этом на зону 262 падают тепловые потоки
с плотностью: от Земли — ,Вт/м6,114 2=q от Солнца — .Вт/м9,1257 2=q Теп-
118 ISSN 0572-2691
лоподвод к ТТ изменяется от 0 до 120 Вт с шагом 40 Вт. Время выхода ТТ на ста-
ционарный тепловой режим составляет около 30 мин. При движении КА по тене-
вой орбите время и характер выхода на стационарный режим изменяется: наблю-
дается участок захолаживания ТТ при мощности подогрева 40 Вт.
80
60
40
20
0
Те
мп
ер
ат
ур
а,
°
С
1000 2000 3000 4000 5000 6000
Время, с
Рис. 5
Таким образом, размещение ТТ на трех плоскостях ТГК «Прогресс-М» позво-
ляет определить влияние микрогравитации и радиолиза при различных воздействи-
ях космического пространства. Математическое моделирование теплопереноса ТТ
в этих условиях дает возможность определить рабочую температуру ТТ, время ее
выхода на квазистационарный режим и временной интервал изменения мощности.
2. Конструкция блока ТТ ЛЭУ-ТТ2 и исследование характеристик ТТ
при различных углах их наклона к горизонтальной поверхности
Непосредственно исследование влияния микрогравитации на теплофизиче-
ские и эксплуатационные характеристики ТТ, включая исследование тепломассо-
переноса внутри ТТ, лучше проводить в гермообъеме РС МКС. Для этой цели ис-
пользуется установка ЛЭУ-ТТ2, снабженная системой измерения температур вы-
сокой точности. Испытания ТТ внутри гермоотсека позволяют определить как
теплопередающие способности различных ТТ, так и ресурсные характеристики и
коррозионную стойкость сварных швов в условиях влажной атмосферы на борту
КА, что важно для ТТ приборных зон внутри КА.
На рис. 6, 7 показана конструкция блока ТТ (БТТ) и схема размещения в гер-
мообъеме научной аппаратуры (НА) ЛЭУ-ТТ2 (1 — ТТ, 2 — электрические
нагреватели, 3 — радиатор, 4 — температурные датчики; A — БТТ, Б — блок из-
мерения и управления, В — коммутатор для сенсоров температуры, Г — комму-
татор для сенсоров нагревателей). Образец НА ЛЭУ-ТТ2 включает БТТ (рис. 6) и
блок измерения и управления (БИУ) (рис. 7), расположенные на монтажной плат-
форме. В состав каждого БТТ входят три ТТ, электронагреватели и радиатор с
вентилятором. Экспериментальные ТТ, используемые для исследования работо-
способности образца НА ЛЭУ-ТТ2, изготовлены в ИПМ НАН Украины из прямо-
угольного медного профиля. В качестве внутренней капиллярной структуры ТТ
применяются металловолоконные материалы, технология создания которых раз-
работана в ИПМ; рабочая жидкость-теплоноситель — ацетон. Блок управления
космическим экспериментом (для ЛЭУ-ТТ2) разработан и изготовлен на Государ-
ственном научно-производственном предприятии «Спецавтоматика».
Проблемы управления и информатики, 2008, № 1 119
2
1
3
4
Рис. 6
2
А
3
4
2 2
1 1 1
Б
В
Г
Рис. 7
Экспериментальные исследования характеристик ТТ проводились с учетом
времени эксплуатации (ресурсные испытания) и ориентации (изменение угла
наклона ТТ относительно горизонта) с целью проверки работоспособности изго-
товленного образца. На рис. 8 показана структурная схема испытаний опытного
образца НА «Трубка» (ЛЭУ-ТТ2), предназначенного для работы в гермообъе-
ме КА.
Некоторые результаты испытаний приведены на рис. 9 (изменение темпера-
туры в контрольных точках ТТ: а — в горизонтальном положении; б — под уг-
лом 60 о; точки 1–4 — показания температурных датчиков). Очевидно, что из-
менение ориентации трубки относительно горизонта приводит к увеличению
теплопередающей способности ТТ, что также подтверждается расчетами [4], ре-
зультаты которых приведенны в табл. 2.
9:15 9:51 10:27 11:03 11:39 12:15 12:51 13:27 14:03 14:39 15:15 15:51
Время, ч
Те
мп
ер
ат
ур
а,
°С
Точка 5 (температура в помещении)
Точка 1 (термопара расположена перед нагревателем)
Точка 2 (за нагревателем)
Точка 3 (перед радиатором)
Точка 4 (за радиатором)
26
24
22
20
18
16
14
Рис. 8
120 ISSN 0572-2691
9:20 9:56 10:32 11:08 11:44 12:20 12:56 13:32 14:08 14:44
Время, ч
Те
мп
ер
ат
ур
а,
°С
Точка 5 (температура в помещении)
Точка 1 (перед нагревателем)
Точка 2 (за нагревателем)
Точка 3 (перед радиатором) Точка 4 (за радиатором)
28
26
24
22
20
18
16
30
Рис. 9
Таблица 2
Угол наклона ТТ 0° 30° 60° 90°
Максимальная мощность, пе-
редаваемая ТТ длиной 0,5 м 255 Вт 372 Вт 668 Вт 1080 Вт
Выводы
1. Разработаны конструкции летных экспериментальных установок ЛЭУ-ТТ1
и ЛЭУ-ТТ2, позволяющие исследовать влияние факторов космического простран-
ства на характеристики ТТ.
2. Ресурсные испытания образца НА «Трубка» (ЛЭУ-ТТ2), предназначенного
для работы в гермоотсеке, которые продолжались примерно 20 часов, показали,
что все устройства функционируют нормально и обеспечивают возможность про-
ведения КЭ на борту МКС.
3. Изменение ориентации ТТ (угол наклона –60 о относительно линии гори-
зонта) увеличивает мощность, передаваемую ТТ, что подтверждается расчетами и
доказывает необходимость проведения КЭ «Трубка» в условиях микрогравита-
ции.
А.Г. Косторнов, В.М. Гуля, Ю.А. Єланський,
А.П. Єлчин, В.Г. Тихий, Р.М. Копяткевич, Г.С. Мішин,
Ю.М. Прохоров, Г.О. Фролов, А.А. Шаповал
ОСОБЛИВОСТІ ПРОВЕДЕННЯ КОСМІЧНОГО
ЕКСПЕРИМЕНТУ «ТРУБКА» В ГЕРМООБ’ЄМІ
ТА НА ЗОВНІШНІЙ ПОВЕРХНІ РОССІЙСЬКОГО
СЕГМЕНТУ МІЖНАРОДНОЇ КОСМІЧНОЇ СТАНЦІЇ
Розглянуто стан робіт з підготовки наукового устаткування для проведення ко-
смічного експерименту «Трубка» на зовнішній поверхні та в гермооб’ємі росій-
ського сегменту Міжнародної космічної станції. Визначено тепловий стан зов-
нішньої поверхні транспортно-вантажного корабля «Прогресс-М». Приведено
схеми польотно-експериментальних установок ЛЕУ-ТТ1 та ЛЕУ-ТТ2. Отрима-
но експериментальні результати, що підтверджують працездатність блоку теп-
лових труб ЛЕУ-ТТ2.
Проблемы управления и информатики, 2008, № 1 121
A.G. Kostornov, V.M. Gulya, Yu.A. Elanskiy,
А.P. Elchin, V.G. Tikhiy, R.M. Kopyatkevich, G.S. Mishin,
Yu.M. Prokhorov, G.A. Frolov, A.A. Shapoval
DISTINGUISHING FEATURES OF SPACE
EXPERIMENT «TRUBKA» REALIZATION
IN AIR-TIGHT COMPARTMENT AND ON EXTERNAL
SURFACE OF RUSSIAN SEGMENT
OF THE INTERNATIONAL SPACE STATION
The condition of works for preparation of the scientific equipment which is necessary
for carrying out of space experiment «Trubka» is considered. This experiment should
be carried out inside of the compartments located in the international space station.
The thermal condition of an external surface of a transport space vehicle «Progress-M»
is certain. Schemes of experimental flying devices «ЛЭУ-ТТ1» and «ЛЭУ-ТТ2»
are presented. The received scientific results confirm, that the heat pipes created
in Institute for problems of material science, have high physical and operational
characteristics.
1. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы / Пер. с англ. — М. : Энергия, 1979. — 272 с.
2. Скороход В.В., Косторнов А.Г., Фролов Г.А. Подготовка космических экспериментов «Ма-
териал–Трение» и «Трубка» для исследования антифрикционных материалов и тепловых
труб на борту РС МКС // Космічні дослідження в Україні, 2002–2004. — К. : НКАУ, 2004 —
С. 71–76.
3. Альтов В.В. Математическое моделирование тепловых режимов КА с помощью пакета
«ТЕРМ» // Космонавтика и ракетостроение. — 2001. — 23. — С. 110–115.
4. Косторнов А.Г. Материаловедение дисперсных и пористых металлов и сплавов. Т. 1. —
Киев : Наук. думка, 2002. — 570 с.
Получено 29.11.2007
Введение
1. конструкция лэу-тт1 и тепловой режим тт, размещаемых на внешней поверхности транспортного грузового корабля «Прогресс-М»
2. Конструкция блока ТТ ЛЭУ-ТТ2 и исследование характеристик ТТ при различных углах их наклона к горизонтальной поверхности
Выводы
|