Система терморегулирования пилотируемого орбитального космического аппарата с парокомпрессионной холодильной машиной

При разработке космических аппаратов (КА) одной из наиболее приоритетных является задача оптимизации массогабаритных характеристик. Разработаны технические решения, позволяющие снизить массу системы терморегулирования КА и повысить ее надежность. Предложено заменить однофазный наружный гидравлический контур с жидким теплоносителем наружным контуром, работающим по парокомпрессионному циклу, который позволяет повысить температуру на радиационном теплообменнике, выполняющем роль конденсатора в контуре и обеспечивающем снижение его площади и массы. Выполнены расчеты парокомпрессионных циклов с различными температурами конденсации для выявления наиболее оптимального диапазона температур на поверхности радиационного теплообменника (температур конденсации) с учетом массы оборудования и энергопотребления. На основе выбранного диапазона температур определена конечная технологическая схема реализации цикла наружного холодильного контура, оптимизированная в части применяемого хладагента и использования оборудования. Рассчитаны основные характеристики внешнего контура. Проведено сопоставление массовых характеристик предлагаемого контура и существующего. Для повышения надежности и долговечности работы внешнего холодильного контура рекомендовано применение двухступенчатого холодильного турбокомпрессора с газодинамическими опорами ротора. Исследование показало, что предлагаемая схема системы терморегулирования имеет ряд значительных преимуществ в массовых, энергетических характеристиках и безопасности перед существующими системами в сравнении с однофазными контурами.

Литература

[1] Шибанов Г.П. Обитаемость космоса и безопасность пребывания в нем человека. Москва, Машиностроение, 2007. 544 с.

[2] Кудрявцева Н.С. Основы проектирования эффективных систем терморегулирования космических аппаратов. Москва, Изд-во МАИ, 2012. 226 с.

[3] Иванов В.Л., Касилов П.В. Радиатор-излучатель развертываемого типа для космической энергоустановки. Студенческий научный вестник. Сб. тез. докл. общеуниверситетской науч.-техн. конф. Студенческая научная весна–2010, т. X, ч. 3. Москва, Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010, с. 228–229.

[4] Касилов П.В. Теплообменник радиационного типа энергоустановки космического базирования. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, № 10. URL: http://technomag.edu.ru/doc/253502.html (дата обращения 20 августа 2014).

[5] Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. Теплотехника. Москва, Высшая школа, 2000. 671 с.

[6] Официальный сайт производителя компрессорной техники CopeLand: URL: http://www.copeland.su/ (дата обращения 26 июня 2014).

[7] Баренбойм А.Б. Малорасходные турбокомпрессоры для кондиционирования воздуха и охлаждения аппаратуры на транспорте. Одесса, Студия «Негоциант», 2000. 265 с.

[8] Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух: Сб. НИИ охраны атмосферного воздуха, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.И. Сысина. Санкт-Петербург, 2010. 438 с.

[9] Бабакин Б.С., Стефанчук В.И., Ковтунов Е.Е. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе. Москва, Колос, 2000. 160 с.

[10] Леонов В.П., Максимович Т.И. Лепестковые газовые подшипники турбомашин. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 60 с.