Способ слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к космической технике, а именно, к способам слива теплоносителей из гидравлических систем терморегулирования космических аппаратов, снабженных гидропневматическими компенсаторами. Цель - обеспечение высокоточного тарированного слива и исключение пролива компонента внутрь обитаемых отсеков. Цель достигается тем, что перед сообщением гидромагистрали 1 с вакуумом проводят измерение текущего объема газовой полости компенсатора 2 и устанавливают в ней исходное давление, равное давлению атмосферы обитаемых отсеков, а затем при сообщении гидромагистрали 1 с вакуумом контролируют изменение давления воздуха в газовой полости компенсатора 2 и при достижении давлением значения прекращают слив компонента, а в устройстве, содержащем пневмомагистраль 1, связывающую газовую полость компенсатора 2 с обитаемым отсеком, и трубопровод 7 для слива, сообщающий гидромагистраль СТР 6 с окружающим пространством (вакуумом), трубопровод 7 снабжен двумя последовательно установленными электромагнитными датчиками 8, между которыми установлен датчик давления 9, а пневмомагистраль 1 содержит измерительный прибор абсолютного давления 3 и запорный вентиль 4, заканчивается штуцером 5 для подключения внешнего источника давления. 1 ил. 2 н.з.п. ф-лы.

Изобретение относится к космической технике, конкретно, к способам слива теплоносителей из гидравлических систем терморегулирования космических аппаратов, снабженных гидропневматическими компенсаторами, и может использоваться при проведении различного рода ремонтных работ с системами терморегулирования (СТР) в условиях полета.

Известен способ слива теплоносителя из поврежденных гидромагистралей внутренних контуров системы терморегулирования.

Способ предусматривает механическое отключение поврежденного участка гидромагистрали от системы, вакуумирование герметичной емкости, объем которой превышает внутренний объем поврежденного участка до давления, обеспечивающего полное заполнение емкости теплоносителем. После сообщения одного конца поврежденного участка с емкостью, а другого конца с атмосферой обитаемого отсека, производят слив теплоносителя в емкость.

Способ обладает следующими недостатками: а) способ принципиально не может обеспечивать слив определенной (заданной) дозы теплоносителя, т.к. после сообщения одного конца трубопровода с емкостью, а другого с атмосферой отсека, текущий слив не регулируется, а производится до полного слива всего теплоносителя из участка гидромагистрали в емкость; б) способ содержит ряд вспомогательных операций (вакуумирование емкости, сообщение трубопровода гидромагистрали с емкостью), выполнение которых увеличивает время ремонтных работ; в) способ требует проведения герметизации емкости после слива теплоносителя и хранения в течение определенного времени емкости на борту К.А.

Этот способ реализуется устройством, включающим пневмомагистраль, связывающую газовую полость компенсатора с обитаемым отсеком, и трубопровод для слива компонента из гидромагистрали системы в вакуум.

Недостатки устройства вытекают из недостатков способа, а именно: а) устройство требует наличия герметичной емкости достаточно большого объема; б) одноразовость использования емкости требует наличия запасных емкостей; в) в устройстве отсутствуют средства контроля слива.

Цель изобретения обеспечение высокоточного тарированного слива и исключение пролива компонента внутрь обитаемых отсеков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, основанном на сообщении гидромагистрали системы с вакуумом и вытеснении теплоносителя давлением воздуха в компенсаторе, перед сообщением гидромагистрали с вакуумом измеряют текущий объем газовой полости компенсатора и устанавливают в ней исходное давление, равное давлению атмосферы обитаемых отсеков, а затем при сообщении гидромагистрали с окружающим вакуумом контролируют изменение давления воздуха в газовой полости компенсатора и при достижении давлением значения, определяемого из соотношения где P_k контрольное давление воздуха в газовой полости компенсатора; V_k измеренный текущий объем газовой полости компенсатора перед сливом компонента из системы;
P_исх исходное давление воздуха в газовой полости компенсатора перед сливом, равное давлению атмосферы обитаемых отсеков;
ΔV_сл. V_сл объем сливаемой дозы теплоносителя,
прекращают слив теплоносителя. При этом в известном устройстве трубопровод содержит два последовательно установленных электромагнитных клапана, между которыми установлен датчик давления, а пневмомагистраль содержит измерительный прибор абсолютного давления, а также запорный вентиль и заканчивается штуцером для подключения внешнего источника питания.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов.

Устройство содержит пневмомагистраль 1 (измерительную пневмосеть), связывающую газовую полость компенсатора 2 с обитаемым отсеком.

В состав пневмомагистрали 1 входят измерительный прибор абсолютного давления 3 и запорный вентиль 4. Пневмомагистраль заканчивается штуцером 5 для подключения внешнего источника давления. Гидромагистраль 6 посредством сливного трубопровода 7 сообщается с окружающим космический аппарат пространством (вакуумом).

Сливной трубопровод 7 в свою очередь содержит два последовательно установленных дистанционно управляемых электромагнитных клапана 8, два датчика давления 9 и направляющий насадок 10. Первый датчик давления установлен на трубопроводе между клапанами 8, а второй вместе с насадком 10 на конце сливного трубопровода 7.

Для обеспечения заданной точности (±2% от измеряемой величины сливаемой дозы) в качестве измерительного прибора абсолютного давления используется образцовый мановакуумметр ВК-316М, имеющий точность измерения ±0,5 мм рт.ст.

Перед сообщением гидромагистрали с вакуумом проводят измерение текущего объема газовой полости компенсатора. Изменение осуществляют, например, методом "эталонной емкости" по методике, изложенной в отраслевом стандарте ОСТ 92-9470-81 "Системы терморегулирования. Методика заправки теплоносителями". По этой методике с помощью запорного вентиля 4 сообщают газовую полость компенсатора с атмосферой обитаемого отсека, после чего вентиль 4 закрывают, а к штуцеру 5 пневмомагистрали 1 подключают эталонную емкость. В эталонной емкости с помощью бортового источника давления создают необходимое давление (выбирается в зависимости от соотношения объемов газовой полости компенсатора и емкости) и открывают вентиль 4. По величине установившегося давления в системе компенсатор емкость определяют объем газовой полости компенсатора. Далее эталонную емкость отключают от штуцера 5, открывают вентиль 4 и устанавливают в газовой полости компенсатора исходное давление, равное давление атмосферы обитаемых отсеков, затем вентиль 4 закрывают.

После этого по приведенному в формуле изобретения соотношению определяют контрольное давление, при котором должен быть остановлен слив. Объем пневмомагистрали 1, включая объем внутренней полости измерительного прибора 3, определяют на заводе изготовителе при сборке К.А. и вносят полученное значение в паспорт сборки, а оттуда в соответствующий раздел бортовой документации.

Затем приступают непосредственно к сливу теплоносителя из гидромагистрали. Здесь могут быть два варианта слива. В первом варианте, когда нужно слить заданное количество теплоносителя из полностью собранной и замкнутой гидромагистрали СТР, по командам с бортового пульта открывают клапаны 8 и давлением воздуха в компенсаторе теплоноситель вытесняется в окружающее К.А. пространство. Так как перепад давлений между воздухом в компенсаторе и окружающим К.А. вакуумом во много раз превышает величину гидравлического сопротивления сливного трубопровода 7, то теплоноситель выбрасывается из насадка 10 в виде достаточно сильной струи.

В ходе слива экипаж ведет постоянный контроль давления воздуха в газовой полости компенсатора по измерительному прибору 3. При достижении давлением воздуха контрольного значения экипаж выдает команду на закрытие клапанов 8 и прекращает слив теплоносителя.

При этом сначала закрывают второй (ближний к насадку 10) электромагнитный клапан и с помощью датчиков давления 9 контролируют герметичность закрытия клапана. При этом один из датчиков (между клапанами) показывает контрольное давление в системе, при котором остановлен слив, а другой давление близкое к окружающему К.А. вакууму. При приведении СТР в исходное состояние закрывают первый электромагнитный клапан и устанавливают в гидромагистрали штатное рабочее давление.

В том случае, если в ходе ремонтных работ контур оказался разомкнутым, предварительно устанавливают герметизирующие заглушки на стыки трубопроводов (со стороны контура), а затем производят слив теплоносителя по описанному выше способу.

Для обеспечения дополнительной надежности сливной трубопровод 7 конструктивно размещают вне герметичных обитаемых отсеков снаружи К.А. Так как слив теплоносителя проводится в окружающее К. А. пространство (космос), конец сливного трубопровода располагают в такой зоне, чтобы струя теплоносителя не попала на элементы К.А. (солнечные батареи, антенны, иллюминаторы и т.п.), при этом направление струи регулируют с помощью насадка.

С экологической точки зрения слив теплоносителя в космос опасности не представляет, т.к. проводится на высотах 350-400 км (обычная высота орбитальных станций) за пределами защитных поясов Земли. После выброса в космос струя теплоносителя распадается на отдельные капли, которые практически сразу замерзают. Затем эти капли под действием ультрафиолета Солнца распадаются на отдельные молекулы составляющих теплоноситель простейших элементов.

Кроме того, слив теплоносителя из СТР является достаточно редкой операцией, выполняемой 1^oC2 раза в течение года, а объем сливаемой жидкости не превышают в сумме 3-5 литров. В то же время двигательные установки станции в период ориентации и коррекции орбиты расходуют сотни килограммов топлива, по сравнению с которыми доля выбросов СТР практически ничтожна.

Применение предложенного способа слива теплоносителя из гидромагистрали СТР по сравнению с известными способами позволяет:
а) обеспечить высокоточный слив теплоносителя из гидромагистрали в ходе ремонтных работ. При этом ошибка при сливе не превышает 2% от объема сливаемой дозы;
б) обеспечить безопасность экипажа и сократить общее время проведения ремонтных работ.

Формула изобретения

1. Способ слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, основанный на сообщении гидромагистрали системы с вакуумом и вытеснений компонента давлением воздуха в компенсаторе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокоточного тарированного слива и исключения пролива компонента внутрь обитаемых отсеков, перед сообщением гидромагистрали с вакуумом измеряют текущий объем газовой полости компенсатора и устанавливают в ней исходное давление, равное давлению атмосферы обитаемых отсеков, а затем при сообщении гидромагистрали системы с вакуумом контролируют изменение давления воздуха в газовой полости компенсатора и при достижении давлением значения, определяемого из соотношения

где Р_к контрольное давление воздуха в газовой полости компенсатора;
V_к измеренный текущий объем газовой полости компенсатора перед сливом компонента из системы;
P_исх исходное давление воздуха в газовой полости компенсатора перед сливом, равное давлению атмосферы обитаемых отсеков;
ΔV_сл объем сливаемой дозы компонента,
прекращают слив компонента.

2. Устройство для слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, включающее пневмомагистраль, связывающую газовую полостъ компенсатора с обитаемым отсеком, и трубопровод для слива компонента из гидромагистрали системы в вакуум, отличающееся тем, что трубопровод содержит два последовательно установленных электромагнитных клапана, между которыми установлен датчик давления, а пневмомагистралъ содержит измерительный прибор абсолютного давления, а также запорный вентиль и заканчивается штуцером для подключения внешнего источника давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1