RU2225332C1 - Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method - Google Patents
Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225332C1 RU2225332C1 RU2002121992/06A RU2002121992A RU2225332C1 RU 2225332 C1 RU2225332 C1 RU 2225332C1 RU 2002121992/06 A RU2002121992/06 A RU 2002121992/06A RU 2002121992 A RU2002121992 A RU 2002121992A RU 2225332 C1 RU2225332 C1 RU 2225332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- pressure
- compensator
- spacecraft
- hydraulic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, конкретно к способам удаления жидких компонентов рабочих тел из гидромагистралей и емкостей систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, и может быть использовано при изготовлении и промышленном применении такой техники.The invention relates to space technology, specifically to methods for removing liquid components of the working fluid from hydraulic lines and capacities of spacecraft systems equipped with a hydropneumatic compensator, and can be used in the manufacture and industrial use of such technology.
Опыт эксплуатации отечественных орбитальных станций и модулей в составе комплексов “Салют” и “Мир” показал, что операции по частичному или полному удалению нерасчетного количества жидких компонентов из емкостей и гидромагистралей различного рода систем космических аппаратов (например, систем терморегулирования, регенерации воды, жизнеобеспечения, емкостей с топливом двигательных установок и т.п.) в процессе их технического обслуживания или каких-либо ремонтных работ в полете являются довольно часто встречающимся видом практической деятельности экипажа.The operating experience of domestic orbital stations and modules as part of the Salyut and Mir complexes showed that operations to partially or completely remove an unaccounted amount of liquid components from tanks and hydraulic lines of various kinds of spacecraft systems (for example, temperature control systems, water recovery, life support systems, fuel tanks of propulsion systems, etc.) in the process of their maintenance or any repair work in flight are a fairly common form of practical th crew activities.
Проведение указанных работ позволяет поддерживать рабочие параметры систем на оптимальном уровне, что дает возможность, в конечном счете, обеспечивать их нормальную работоспособность и установленный гарантийный ресурс использования.Carrying out these works allows you to maintain the operating parameters of the systems at the optimal level, which makes it possible, ultimately, to ensure their normal performance and the established warranty use resource.
При этом такие работы должны быть полностью безопасны для экипажа, не нарушать экологию окружающей космический аппарат внешней среды и не оказывать негативного воздействия на элементы конструкции орбитального комплекса.Moreover, such work should be completely safe for the crew, not violate the ecology of the environment surrounding the spacecraft and not have a negative impact on the structural elements of the orbital complex.
Известен способ слива жидкости на космическом аппарате по авторскому свидетельству СССР № 1811132, кл. B 64 G 1/50.A known method of draining liquid on a spacecraft according to the author's certificate of the USSR No. 1811132, class. B 64 G 1/50.
Способ предусматривает гидравлическую локализацию поврежденного участка гидромагистрали системы, вакуумирование автономной герметичной сливной емкости, объем которой превышает внутренний объем поврежденного участка, до давления, обеспечивающего полное удаление сливаемой жидкости из поврежденного участка. После сообщения одного конца поврежденного участка гидромагистрали с емкостью, а другого конца - с атмосферой обитаемого отсека, производят слив жидкости в емкость за счет вытеснения ее давлением атмосферы отсека.The method provides for hydraulic localization of the damaged section of the hydraulic system, evacuation of an autonomous sealed drain tank, the volume of which exceeds the internal volume of the damaged section, to a pressure that ensures complete removal of the drained liquid from the damaged section. After the message of one end of the damaged section of the hydraulic highway with the tank, and the other end with the atmosphere of the habitable compartment, the liquid is drained into the tank due to its displacement by the pressure of the compartment atmosphere.
Способ обладает следующими недостатками:The method has the following disadvantages:
1) принципиально не может обеспечивать конкретный дозированный слив жидкости, т.к. после сообщения одного конца гидромагистрали с емкостью, а другого - с атмосферой отсека, текущий слив жидкости не регулируется и производится до ее полного вытеснения в емкость;1) fundamentally cannot provide a specific dosed discharge of liquid, because after one end of the hydraulic line is connected to the tank, and the other to the compartment atmosphere, the current drain is not regulated and is carried out until it is completely displaced into the tank;
2) требует обязательной проверки герметичности емкости после слива жидкости и хранения емкости в обитаемом отсеке в течение определенного времени до момента удаления ее из отсека;2) requires mandatory verification of the tightness of the container after draining the liquid and storing the container in the habitable compartment for a certain time until it is removed from the compartment;
3) способ предусматривает одноразовость использования емкости, поэтому для каждой последующей операции слива жидкости требуется новая емкость;3) the method provides for a one-time use of the tank, therefore, for each subsequent operation of draining the fluid requires a new tank;
4) способ предусматривает целый ряд вспомогательных технологических операций, связанных с одноразовостью применения сливных емкостей (например, герметизация емкостей после слива в них жидкости, перенос емкостей на место временного хранения, удаление емкостей с борта космического аппарата с соблюдением необходимых мер безопасности и т.п.).4) the method provides for a number of auxiliary technological operations related to the one-time use of drain containers (for example, sealing containers after draining the liquid in them, transferring containers to a temporary storage place, removing containers from the spacecraft in compliance with the necessary safety measures, etc. )
Этот способ реализуется в устройстве, включающем пневмомагистраль, связывающую сливную емкость с поврежденным участком гидромагистрали, и вакуумный трубопровод, сообщающий емкость с забортным вакуумом или бортовым компрессором для ее вакуумирования.This method is implemented in a device including a pneumatic line connecting the drain tank with the damaged section of the hydraulic line, and a vacuum pipe communicating the tank with an outboard vacuum or an onboard compressor for evacuating it.
Недостатки устройства:The disadvantages of the device:
1) в устройстве отсутствуют средства контроля слива и объема сливаемой жидкости;1) the device lacks controls for draining and the volume of the liquid being drained;
2) устройство предполагает монтаж новой емкости для каждой операции слива жидкости;2) the device involves the installation of a new tank for each fluid drain operation;
3) одноразовость использования емкости обуславливает необходимость доставки и хранения на борту космического аппарата запасных емкостей;3) the disposability of the use of the container necessitates the delivery and storage of spare tanks on board the spacecraft;
4) емкости со слитыми компонентами рабочих тел определенное время хранятся в обитаемых отсеках космического аппарата, что снижает безопасность экипажа.4) containers with fused components of the working fluid are stored for a certain time in the inhabited compartments of the spacecraft, which reduces the safety of the crew.
Известны также “Способ слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, и устройство для его осуществления”, охраняемые патентом Российской Федерации № 2067954, принятые автором за прототипы.Also known are “A method for draining components from hydraulic lines of auxiliary systems of spacecraft equipped with a hydropneumatic compensator and a device for its implementation”, protected by the patent of the Russian Federation No. 2067954, adopted by the author as prototypes.
В этом способе, основанном на сообщении гидромагистрали системы с вакуумом и вытеснении компонента давлением воздуха в гидропневматическом компенсаторе системы, 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 космический аппарат вакуумом, контролируют изменение давления воздуха в газовой полости компенсатора и при достижении величиной давления значения, определяемого из приведенного в формуле изобретения соотношения, прекращают слив компонента.In this method, based on the communication of the hydraulic circuit of the system with vacuum and the displacement of the component by air pressure in the hydropneumatic compensator of the system, before the communication of the hydraulic circuit with vacuum, the current volume of the gas cavity of the compensator is measured and the initial pressure equal to the atmospheric pressure of the inhabited compartments is set in it, and then, when communicating hydraulic lines with the vacuum surrounding the spacecraft, control the change in air pressure in the gas cavity of the compensator and when the pressure reaches values determined from the ratio given in the claims, stop draining the component.
В известном устройстве для осуществления способа слива компонентов из гидромагистралей вспомогательных систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, содержащем пневмомагистраль, связывающую газовую полость компенсатора с атмосферой обитаемого отсека, и трубопровод для слива компонента из гидромагистрали системы в вакуум, применены два последовательно установленных в упомянутом трубопроводе электромагнитных клапана, между которыми установлен датчик давления, а пневмомагистраль дополнительно содержит измерительный прибор абсолютного давления, запорный вентиль и заканчивается штуцером для подключения внешнего источника давления.In the known device for implementing the method of draining components from the hydraulic lines of auxiliary systems of spacecraft equipped with a hydropneumatic compensator containing a pneumatic line connecting the gas cavity of the compensator with the atmosphere of the inhabited compartment, and a pipeline for draining the component from the hydraulic line of the system into a vacuum, two electromagnetic coaxially installed in the mentioned pipeline are used valves, between which a pressure sensor is installed, and the pneumatic line additionally contains um absolute pressure measuring device, the shut-off valve and the end fitting for connecting an external pressure source.
Опыт многократного применения этой технологии на орбитальном комплексе “Мир” показал, что, наряду с известными преимуществами, рассматриваемые способ и устройство для его осуществления не лишены целого ряда недостатков, которые существенно ограничивают возможность их применения в неизменном виде на космических аппаратах с развитой внешней архитектурой конструкции типа Международной космической станции.The experience of the repeated use of this technology on the Mir orbital complex showed that, along with the known advantages, the method and device for its implementation are not without a number of disadvantages that significantly limit the possibility of their use in unchanged form on spacecraft with a developed external design architecture like the International Space Station.
К недостаткам способа относятся:The disadvantages of the method include:
1) негативное (разрушающее) воздействие сливаемого компонента на элементы конструкции внешней архитектуры космического аппарата, так как струя жидкости на выходе из расширительного насадка вакуумного трубопровода в реальных условиях космической среды превращается в факел, состоящий из капель различного размера и имеющий телесный угол раскрытия ~ 180°.1) the negative (destructive) effect of the component being drained on the structural elements of the outer architecture of the spacecraft, since the liquid stream at the outlet of the expansion nozzle of the vacuum pipeline under real conditions of the space environment turns into a torch consisting of droplets of various sizes and having a solid opening angle of ~ 180 ° .
Таким образом, под воздействием этого факела оказываются все элементы конструкции космического аппарата, находящиеся в полусфере слива жидкости.Thus, under the influence of this torch, all the structural elements of the spacecraft located in the hemisphere of liquid discharge are found.
Мелкие капли жидкости за счет интенсивного испарения в вакууме практически сразу замерзают и превращаются в частицы льда, которые при соударении с некоторыми элементами конструкции (солнечные батареи, чувствительные элементы инфракрасных датчиков, терморегулирующие покрытия и т.п.) оказывают на них постепенное разрушающее воздействие.Small droplets of liquid due to intense evaporation in a vacuum almost immediately freeze and turn into ice particles, which upon impact with some structural elements (solar cells, sensitive infrared sensors, temperature-controlled coatings, etc.) have a gradual destructive effect on them.
Крупные капли жидкости, попадая на поверхность солнечных батарей, иллюминаторов, оптических датчиков и замерзая там, в процессе своей дальнейшей сублимации оставляют после себя пленку, которая ухудшает оптические характеристики этих элементов.Large drops of liquid, falling on the surface of solar panels, windows, optical sensors and freezing there, during their further sublimation leave behind a film that degrades the optical characteristics of these elements.
При сливе же компонентов ракетного топлива образуются мелкие частицы льда, обладающие бризантными свойствами (взрываются при соударении с элементами конструкции). Такие частицы сильно повреждают поверхность этих элементов, вызывая глубокую эрозию материала;When the components of rocket fuel are discharged, small particles of ice are formed with brisant properties (they explode upon collision with structural elements). Such particles severely damage the surface of these elements, causing deep erosion of the material;
2) так как слив жидкого компонента производится непосредственно из системы и контролируется только космонавтом, то в результате допущенной им ошибки (что-то отвлекло внимание, не вовремя прекращен слив и т.п.) возможно полное опорожнение жидкостной полости компенсатора, что приведет к выходу системы из строя.2) since the discharge of the liquid component is carried out directly from the system and is controlled only by the astronaut, as a result of an error made by him (something distracted, the drain was not stopped on time, etc.), a complete emptying of the liquid cavity of the compensator is possible, which will lead to exit systems out of order.
К недостаткам устройства относятся:The disadvantages of the device include:
1) принципиальная невозможность получения узконаправленной струи сливаемого компонента, обусловленная реальными физическими законами истечения жидкости в условиях вакуума и невесомости, что исключает гарантированную защиту элементов конструкции практически во всей полусфере слива;1) the fundamental impossibility of obtaining a narrowly directed jet of the component being drained, due to the real physical laws of fluid flow under vacuum and zero gravity, which excludes guaranteed protection of structural elements in almost the entire hemisphere of the drain;
2) отсутствие схемной защиты от ошибок космонавта или одного отказа в устройстве, приводящее к выходу системы из строя;2) the lack of circuit protection against errors of the astronaut or one failure in the device, leading to the failure of the system;
3) отсутствие в составе устройства средств, позволяющих определять сверхнормативный избыток жидкости в компенсаторе системы.3) the absence in the composition of the device of means to determine excess excess fluid in the compensator system.
Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности и надежности способа и устройства для его осуществления.The objective of the present invention is to increase the safety and reliability of the method and device for its implementation.
Технический результат от использования изобретения состоит в том, что предложенные способ и устройство позволяют:The technical result from the use of the invention is that the proposed method and device allow:
- обеспечить безопасное удаление жидкости из гидромагистралей систем без оказания негативного (разрушающего) воздействия на внешние элементы конструкции космического аппарата;- to ensure safe removal of fluid from the hydraulic lines of the systems without exerting a negative (destructive) effect on the external structural elements of the spacecraft;
- повысить надежность способа за счет введения пооперационного контроля процесса удаления жидкости;- to improve the reliability of the method by introducing operational control of the process of liquid removal;
- обеспечить непосредственное измерение объема газовой полости компенсатора системы с целью определения сверхнормативного количества жидкости в системе;- provide direct measurement of the volume of the gas cavity of the compensator system in order to determine the excess amount of fluid in the system;
- исключить возможность выхода системы из строя при удалении жидкости из-за ошибок экипажа или отказе одного элемента в устройстве.- eliminate the possibility of a system failure when removing fluid due to crew errors or the failure of one element in the device.
Поставленная задача решается тем, что в способе удаления жидкости из гидромагистралей систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, включающем измерение текущего объема жидкости в системе и удаление ее сверхнормативного количества путем вытеснения жидкости давлением воздуха в компенсаторе в предварительно отвакуумированную и герметично подключенную к системе приемную емкость, в процессе вытеснения жидкости в емкость ее поглощают и удерживают в ней пористым гидрофильным материалом с открытыми порами, а затем, после полного вытеснения удаляемой жидкости, приемную емкость отключают от системы, сообщают с окружающей космический аппарат внешней средой и производят выпаривание жидкости, нагревая содержимое емкости до температуры, при которой давление насыщенных паров жидкости превысит общее гидравлическое сопротивление тракта выноса паров в окружающую внешнюю среду и поддерживают эту температуру постоянной до полного удаления жидкости.The problem is solved in that in the method of removing liquid from the hydraulic lines of spacecraft systems equipped with a hydropneumatic compensator, including measuring the current volume of liquid in the system and removing its excess amount by displacing the liquid with air pressure in the compensator into a receiving tank previously evacuated and hermetically connected to the system, in the process of displacing a liquid into a container, it is absorbed and held in it by a porous hydrophilic material with open pores, and then, after the complete removal of the removed liquid, the receiving tank is disconnected from the system, the external environment is communicated with the spacecraft, and the liquid is evaporated by heating the contents of the container to a temperature at which the pressure of saturated vapor of the liquid exceeds the total hydraulic resistance of the vapor transport path to the external environment and keep this temperature constant until the liquid is completely removed.
В устройстве для удаления жидкости из гидромагистралей систем космических аппаратов, снабженных гидропневматическим компенсатором, включающем пневмомагистраль, связывающую газовую полость компенсатора с обитаемым отсеком и содержащую измерительный прибор абсолютного давления, клапанно-распределительную арматуру, а также вакуумный трубопровод с поворотным безмоментным насадком, снабженный двумя последовательно установленными электромагнитными клапанами и датчиком давления, дополнительно введены приемная емкость и эталонный ресивер, причем приемная емкость с одной стороны через дополнительный электромагнитный клапан связана с гидромагистралью системы, а с другой стороны сообщена с вакуумным трубопроводом, на выходе которого в окружающую среду установлен дроссель, при этом приемная емкость заполнена гидрофильным пористым материалом с открытыми порами, суммарный объем которых равен максимальному разовому объему удаляемой жидкости, и содержит нагреватель с температурными датчиками, а эталонный ресивер установлен в пневмомагистрали и снабжен дополнительным датчиком давления.In a device for removing liquid from the hydraulic lines of spacecraft systems equipped with a hydropneumatic compensator, including a pneumatic line connecting the gas cavity of the compensator to the inhabited compartment and containing an absolute pressure measuring device, valve-distribution valves, and also a vacuum pipe with a rotary momentless nozzle equipped with two series-mounted solenoid valves and a pressure sensor; additionally, a receiving tank and a reference Iver, moreover, the receiving tank, on the one hand, is connected through an additional electromagnetic valve to the system’s hydraulic line, and, on the other hand, is connected to a vacuum pipe at the outlet of which a choke is installed into the environment, while the receiving tank is filled with open-pore hydrophilic porous material, the total volume of which equal to the maximum one-time volume of liquid to be removed, and contains a heater with temperature sensors, and the reference receiver is installed in the pneumatic line and is equipped with an additional pressure sensor.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на примере устройства для удаления теплоносителя из гидромагистрали системы терморегулирования космического аппарата, снабженной гидропневматическим компенсатором, приведена его принципиальная пневмогидравлическая схема.The invention is illustrated by the drawing, where on the example of a device for removing the coolant from the hydraulic line of the spacecraft thermal control system equipped with a hydropneumatic compensator, its basic pneumohydraulic diagram is shown.
На схеме обозначены:The diagram indicates:
1 - пневмомагистраль;1 - pneumatic line;
2 - обитаемый герметичный отсек;2 - inhabited airtight compartment;
3 - ручной запорный клапан;3 - manual shut-off valve;
4 - гермоввод;4 - pressure seal;
5 - дроссель;5 - throttle;
6 - гидропневматический компенсатор;6 - hydropneumatic compensator;
7 - негерметичный агрегатный отсек;7 - leaking aggregate compartment;
8 - гидромагистраль системы терморегулирования;8 - thermal line of the temperature control system;
9 - трубопровод;9 - pipeline;
10 - гермоввод;10 - pressure seal;
11 - гермоввод;11 - pressure seal;
12 - эталонный ресивер;12 - reference receiver;
13 - телеметрический датчик давления;13 - telemetric pressure sensor;
14 - измерительный прибор абсолютного давления;14 - measuring device of absolute pressure;
15 - штуцер;15 - fitting;
16 - штуцер;16 - fitting;
17 - дроссель;17 - a throttle;
18 - дроссель;18 - a throttle;
19 - дроссель;19 - throttle;
20 - ручной запорный клапан;20 - manual shutoff valve;
21 - ручной запорный клапан;21 - manual shutoff valve;
22 - ручной запорный клапан;22 - manual shutoff valve;
23 - ручной запорный клапан;23 - manual shutoff valve;
24 - приемная емкость;24 - receiving capacity;
25 - гидрофильный пористый материал;25 - hydrophilic porous material;
26 - нагреватель;26 - heater;
27 - нагреватель;27 - heater;
28 - температурный датчик;28 - temperature sensor;
29 - температурный датчик;29 - temperature sensor;
30 - экранно-вакуумная теплоизоляция;30 - screen-vacuum thermal insulation;
31 - вакуумный трубопровод;31 - vacuum pipeline;
32 - электромагнитный клапан;32 - the electromagnetic valve;
33 - электромагнитный клапан;33 - the electromagnetic valve;
34 - телеметрический датчик давления;34 - telemetric pressure sensor;
35 - дроссель;35 - throttle;
36 - поворотный безмоментный насадок;36 - rotary momentless nozzles;
37 - магистральный электромагнитный клапан;37 - trunk solenoid valve;
38 - трубопровод.38 - pipeline.
Предлагаемое устройство состоит из трех основных функциональных частей: пневмомагистрали 1, приемной емкости 24 и вакуумного трубопровода 31.The proposed device consists of three main functional parts: pneumatic line 1, the receiving
Пневмомагистраль 1 размещена в обитаемом герметичном отсеке 2 космического аппарата и через ручной запорный клапан 3, гермоввод 4 и дроссель 5 связана с газовой полостью гидропневматического компенсатора 6 системы терморегулирования, размещенного в негерметичном агрегатном отсеке 7.The pneumatic line 1 is located in a sealed
Гидропневматический компенсатор 6 сообщен с гидромагистралью системы терморегулирования 8 с помощью трубопровода 9.The hydro-
Гидромагистраль системы терморегулирования 8, имеющая в своем составе все остальные необходимые агрегаты (гидронасосы, теплообменные агрегаты всех видов, арматуру и т.п.), обеспечивающие ее нормальное функционирование и регулирование теплового режима элементов космического аппарата, проходит по всему изделию и связана, в том числе, и с обитаемым герметичным отсеком 2 через гермовводы 10, 11.The hydraulic line of the
Приемная емкость 24 и вакуумный трубопровод 31 также размещены в негерметичном агрегатном отсеке 7.The receiving
Пневмомагистраль 1 объединяет эталонный ресивер 12, снабженный, например, телеметрическим датчиком давления 13, измерительный прибор абсолютного давления 14 и два штуцера 15 и 16, каждый из которых снабжен герметизирующей заглушкой. Штуцер 15 предназначен для сообщения пневмомагистрали 1 с атмосферой обитаемого герметичного отсека 2, а штуцер 16 используется для подключения бортовых источников высокого или низкого давления.The pneumatic line 1 combines a
Эталонный ресивер 12, измерительный прибор абсолютного давления 14 и штуцер 15 сообщены с пневмомагистралью 1 соответственно через дроссели 17, 18, 19 и ручные запорные клапаны 20, 21, 22; штуцер 16 связан с пневмомагистралью 1 через ручной запорный клапан 23.The
В качестве измерительного прибора абсолютного давления 14 в устройстве используется хорошо зарекомендовавший себя на орбитальной станции “Мир” образцовый мановакуумметр ВК-316М, не имеющий электрического преобразователя измеряемой величины, но обладающий высокой точностью измерения (± 0,5 мм рт.ст.) абсолютного давления среды. Применение такого точного прибора вытекает из метода определения текущего объема газовой полости компенсатора системы, где высокая точность измерения объема определяется высокой точностью измерения давления. Другие средства измерения давления (например, телеметрические датчики типа МДДАС 100-2300 или ДАП 1-4000) такой точностью не обладают.As a measuring instrument of
Приемная емкость 24 представляет собой сферический баллон низкого давления, внутренняя полость которого заполнена кубиками гидрофильного пористого материала 25. В качестве такого материала в рассматриваемом устройстве может быть применена пенополивинилформаль марки “Аквипор” ТУ-6-05-221-833-87 (для других систем, использующих агрессивные жидкости, например, компоненты топлива двигательных установок, применяют пористые материалы на основе металлов - вспененный никель и т.п.).The receiving
На наружной поверхности приемной емкости 24 установлены нагреватели 26 и 27, выполненные, например, в виде двух секций электроподогрева и температурные датчики 28 и 29. Питание на нагреватели 26 и 27 подается от бортовой системы электропитания в соответствии с алгоритмами бортового компьютера, использующего электрические сигналы от температурных датчиков 28 и 29. Снаружи приемная емкость 24 теплоизолирована экранно-вакуумной теплоизоляцией 30.On the outer surface of the receiving
Внутренний объем приемной емкости 24 сообщен с вакуумным трубопроводом 31 через два последовательно установленных электромагнитных клапана 32 и 33, между которыми установлен телеметрический датчик давления 34. На конце вакуумного трубопровода 31, установлены настраиваемый на заводе-изготовителе дроссель 36, ограничивающий расход пара теплоносителя, а также расположенный за пределами негерметичного агрегатного отсека 7 поворотный безмоментный насадок 35, предназначенный для выброса паров удаляемого теплоносителя в открытый космос без оказания возмущающего воздействия на систему ориентации космического аппарата. Кроме того, внутренний объем приемной емкости 24 через магистральный электромагнитный клапан 37 связан трубопроводом 38 с гидромагистралью системы терморегулирования 8.The internal volume of the receiving
Оба телеметрических датчика давления (13 и 34) имеют два электрических выхода, один из которых электрически связан с бортовой системой измерений, а другой - с бортовым компьютером.Both telemetric pressure sensors (13 and 34) have two electrical outputs, one of which is electrically connected to the on-board measurement system, and the other to the on-board computer.
Измерительный прибор абсолютного давления 14, ручные запорные клапаны 3, 20, 21, 22, 23, штуцеры 15, 16 размещены на одной конструктивной панели.Absolute
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
В ходе проведения ежегодных регламентных работ на борту космического аппарата одной из операций является определение свехнормативного количества теплоносителя в системе терморегулирования и удаление этого теплоносителя из системы.During the annual routine maintenance on board the spacecraft, one of the operations is to determine the excess standard amount of coolant in the thermal control system and remove this coolant from the system.
Для выполнения этой операции экипаж проводит следующие работы:To perform this operation, the crew carries out the following operations:
1) подключает системный Lap-top к центральному бортовому компьютеру, инициирует на его дисплее мнемосхему устройства и контролирует его исходное состояние по показаниям телеметрических датчиков давления 13, 34;1) connects the system Lap-top to the central on-board computer, initiates a device mnemonic on its display and monitors its initial state according to the readings of
2) измеряет текущий объем газовой полости гидропневматического компенсатора 6. Измерение проводит методом “эталонной емкости”, изложенным, например, в отраслевом стандарте “Системы терморегулирования. Методика заправки теплоносителями” ОСТ 92-9470-81.2) measures the current volume of the gas cavity of the
По этому методу с помощью измерительного прибора абсолютного давления 14 экипаж последовательно проводит точное измерение давления воздуха в газовой полости гидропневматического компенсатора 6 и давление воздуха в эталонном ресивере 12.Using this method, using an absolute
Для измерения давления воздуха в газовой полости гидропневматического компенсатора 6 экипаж последовательно открывает ручные запорные клапаны 3 и 21, фиксирует давление по шкале измерительного прибора абсолютного давления 14 и вводит полученное значение в соответствующую программу бортового компьютера. После завершения этой операции экипаж закрывает ручной запорный клапан 3.To measure the air pressure in the gas cavity of the
Для точного измерения давления воздуха в эталонном ресивере 12 экипаж открывает ручной запорный клапан 20, фиксирует давление по шкале измерительного прибора абсолютного давления 14 и вводит полученное значение в программу бортового компьютера. Объем эталонного ресивера, измеренный на заводе-изготовителе с высокой точностью, предварительно учтен в программе;To accurately measure the air pressure in the
3) открывает ручной запорный клапан 3, фиксирует установившееся давление воздуха в системе “гидропневматический компенсатор 6 - эталонный ресивер 12” и вводит полученное значение в бортовой компьютер. Так как зависимость текущего объема газовой полости гидропневматического компенсатора 6 от измеренных давлений и объема эталонного ресивера 12 реализована в программе компьютера, то на дисплее Lap-top экипаж сразу получает значения текущего объема газовой полости, величину объема сливаемой дозы теплоносителя (величина объема сливаемой дозы равна разнице между величиной номинального (нормативного) объема газовой полости и измеренной величиной текущего объема газовой полости) и величину давления в газовой полости компенсатора, при котором необходимо прекратить удаление теплоносителя из системы. При этом в качестве исходного давления в газовой полости компенсатора, при котором начинается вытеснение теплоносителя из системы, компьютер выбирает установившееся давление в системе “гидропневматический компенсатор 6 - эталонный ресивер 12”. Затем экипаж закрывает ручной запорный клапан 20;3) opens the manual shut-off
4) производит вакуумирование приемной емкости 24. Для этого по команде с Lap-top открывает электромагнитные клапаны 32, 33. Процесс вакуумирования контролируется на Lap-top по показаниям телеметрического датчика давления 34.4) evacuate the receiving
При достижении определенного давления в приемной емкости 24 (меньшего, чем 2-3 мм рт.ст.) компьютер закрывает электромагнитные клапаны 32, 33 и дает сообщение на дисплей Lap-top о готовности устройства к операции удаления теплоносителя;When a certain pressure is reached in the receiving tank 24 (less than 2-3 mm Hg), the computer closes the
5) открывает с Lap-top магистральный электромагнитный клапан 37 и контролирует по измерительному прибору абсолютного давления 14 изменение давления воздуха в газовой полости гидропневматического компенсатора 6. Давлением воздуха в газовой полости гидропневматического компенсатора 6 сливаемая доза теплоносителя вытесняется в приемную емкость 24, где поглощается гидрофильным пористым материалом 25. При достижении контролируемым давлением рассчитанного компьютером значения экипаж прекращает слив теплоносителя, закрывая с Lap-top магистральный электромагнитный клапан 37.5) opens the
В процессе слива дозы в приемную емкость 24 в ней устанавливается давление насыщенных паров теплоносителя, соответствующее его текущей температуре. Это давление учитывается в программе компьютера при определении конечного давления в газовой полости гидропневматического компенсатора 6, при котором необходимо прекратить слив;In the process of draining the dose to the receiving
6) запускает с Lap-top алгоритм выпаривания теплоносителя. По этому алгоритму открываются электромагнитные клапаны 32, 33, подается питание на нагреватели 26, 27 и теплоноситель в приемной емкости 24 нагревается до заданной температуры (в зависимости от типа теплоносителя и гидравлического сопротивления тракта выноса паров), которая поддерживается постоянной до завершения операции выпаривания теплоносителя из приемной емкости 24. Управление работой нагревателей 26, 27 осуществляет бортовой компьютер по сигналам от датчиков температуры 28, 29.6) starts with Lap-top the algorithm for evaporating the coolant. According to this algorithm, the
С момента открытия электромагнитных клапанов 32, 33 начинается выпаривание теплоносителя из приемной емкости 24 и удаление паров через вакуумный трубопровод 31 и поворотный безмоментный насадок 36. В ходе нагрева теплоносителя давление его насыщенных паров повышается и процесс выпаривания выходит на расчетный режим.From the moment of opening of the
Расход пара через вакуумный трубопровод 31 ограничивается дросселем 35, гидравлическое сопротивление которого подбирается, исходя из физических характеристик конкретного типа удаляемой жидкости, в частности, коэффициента парообразования, во время наземной экспериментальной отработки конструкции устройства.The steam flow through the
Это позволяет уменьшить выброс пара в единицу времени до допустимого безопасного значения из соображений экологии с учетом движения космического аппарата по орбите.This allows you to reduce the steam emission per unit time to an acceptable safe value for environmental reasons, taking into account the movement of the spacecraft in orbit.
На выходе из поворотного безмоментного насадка 36 пары теплоносителя выбрасываются в открытый космос в виде разреженных полусферических факелов, не оказывая разрушающего воздействия на элементы конструкции космического аппарата вследствие их малой плотности и большой разреженности. В дальнейшем под действием ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения пары разлагаются на отдельные молекулы и не оказывают негативного воздействия на экологию окружающей среды.At the exit from the
Процесс выпаривания теплоносителя происходит без участия экипажа и полностью контролируется бортовым компьютером по телеметрическому датчику давления 34. После завершения операции выпаривания (практически полного удаления теплоносителя из приемной емкости 24) давление среды в приемной емкости 24 резко снижается до уровня, на 30-40 мм рт.ст. меньшего давления насыщенных паров теплоносителя при контролируемой температуре, и компьютер выдает команды на выключение нагревателей 26, 27 и закрытие электромагнитных клапанов 32, 33, а затем формирует сообщение на Lap-top о завершении операции удаления теплоносителя из системы;The process of evaporation of the coolant occurs without the participation of the crew and is completely controlled by the on-board computer using a
7) контролирует на Lap-top параметры устройства, устанавливает в газовой полости гидропневматического компенсатора номинальное рабочее давление и приводит устройство в исходное состояние.7) controls the parameters of the device on the Lap-top, sets the nominal working pressure in the gas cavity of the hydropneumatic compensator and brings the device to its original state.
В процессе установки номинального рабочего давления в газовой полости гидропневматического компенсатора 6 и приведения устройства в исходное состояние экипаж может подключать к штуцеру 16 бортовые источники высокого (давление выше, чем давление в обитаемом герметичном отсеке 2) и низкого (давление ниже, чем давление в обитаемом герметичном отсеке 2) давления или производить сброс избыточного воздуха из устройства в атмосферу обитаемого герметичного отсека через штуцер 15.In the process of setting the nominal working pressure in the gas cavity of the
Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, дает возможность создать способ и устройство позволяющие:Thus, the totality of new features that are absent in the known technical solutions, makes it possible to create a method and device that allows:
- обеспечить безопасное, не оказывающее негативного разрушающего воздействия на элементы внешней конструкции космического аппарата, удаление жидкости из гидромагистралей различных систем путем ее выпаривания на борту и выброс в окружающий космос разреженных паров;- to provide a safe, not having a negative destructive effect on the elements of the outer structure of the spacecraft, the removal of liquid from the hydraulic lines of various systems by evaporating it on board and the release of rarefied vapors into the surrounding space;
- сократить время проведения регламентных работ за счет исключения вспомогательных технологических операций (сборку пневмосхемы для определения объема газовой полости компенсатора, проверку ее герметичности и т.п.);- reduce the time of routine maintenance by eliminating auxiliary technological operations (assembling a pneumatic circuit to determine the volume of the gas cavity of the compensator, checking its tightness, etc.);
обеспечить непосредственное измерение объема газовой полости компенсатора системы средствами самого устройства;provide direct measurement of the volume of the gas cavity of the compensator system by means of the device itself;
исключить возможность выхода системы из строя при удалении жидкости из-за ошибок экипажа или отказа одного какого-либо элемента в устройстве, т.к. объем удаляемой жидкости ограничен конструкцией приемной емкости и не превышает максимального разового объема удаляемого сверхнормативного избытка жидкости.to exclude the possibility of a system failure when liquid is removed due to crew errors or the failure of any one element in the device, because the volume of liquid to be removed is limited by the design of the receiving tank and does not exceed the maximum one-time volume of the removed excess excess liquid.
Все это, в целом, позволяет обеспечить надежность и безопасность космического аппарата, сэкономить время работы экипажа, сохранить конструкционный ресурс материальной части.All this, in general, allows to ensure the reliability and safety of the spacecraft, save the crew’s work time, and save the structural resource of the material part.
Предложенные способ и устройство разработаны в порядке выполнения производственного задания для системы терморегулирования служебного модуля “Звезда” Российского сегмента Международной космической станции. С учетом реальных сроков проведения плановых ремонтно-профилактических работ с системой основная часть конструкции устройства будет доставлена на станцию одним из грузовых кораблей “Прогресс” и смонтирована экипажем. Остальная часть устройства, размещенная в труднодоступных местах, смонтирована на заводе-изготовителе служебного модуля.The proposed method and device were developed in order to fulfill the production task for the temperature control system of the Zvezda service module of the Russian segment of the International Space Station. Taking into account the real terms of scheduled repair and maintenance work with the system, the main part of the device’s design will be delivered to the station by one of the Progress cargo ships and mounted by the crew. The rest of the device, located in hard-to-reach places, is mounted at the factory of the service module.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121992/06A RU2225332C1 (en) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121992/06A RU2225332C1 (en) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002121992A RU2002121992A (en) | 2004-02-20 |
RU2225332C1 true RU2225332C1 (en) | 2004-03-10 |
Family
ID=32390633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002121992/06A RU2225332C1 (en) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2225332C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104828262A (en) * | 2015-04-30 | 2015-08-12 | 北京控制工程研究所 | Low-pressure liquefied gas thrust generating method for spacecraft |
-
2002
- 2002-08-12 RU RU2002121992/06A patent/RU2225332C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104828262A (en) * | 2015-04-30 | 2015-08-12 | 北京控制工程研究所 | Low-pressure liquefied gas thrust generating method for spacecraft |
CN104828262B (en) * | 2015-04-30 | 2017-05-03 | 北京控制工程研究所 | Low-pressure liquefied gas thrust generating method for spacecraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002121992A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6339157B2 (en) | Propellant transfer method to re-supply fluid propellant to spacecraft on orbit | |
CN106762224B (en) | A kind of Large Copacity half manages formula surface tension propellant tank balance charging method in parallel | |
KR20210142136A (en) | Apparatus and method for storing and supplying fluid fuel | |
US9909574B1 (en) | Electrothermal space thruster heater for decomposable propellants | |
GB2051246A (en) | Propellant Feed System | |
CN112407337A (en) | Propulsion system of satellite simulator and satellite simulator | |
RU2225332C1 (en) | Method of removal of liquid from hydraulic lines of spacecraft systems equipped with hydropneumatic compensators and device for realization of this method | |
US10843808B2 (en) | Methods and apparatus for cryogenic fuel bayonet transfers | |
Hejmanowski et al. | CubeSat high impulse propulsion system (CHIPS) design and performance | |
Garceau et al. | Performance test of a 6 L liquid hydrogen fuel tank for unmanned aerial vehicles | |
AU767530B2 (en) | Cyrogenic densification through introduction of a second cryogenic fluid | |
RU2324629C2 (en) | Device for working medium in-flight refilling of hydraulic pipeline of spacecraft thermoregulation system equipped with hydro pneumatic compensator of volume expansion of working medium, and method of operation of this device | |
CN109854957B (en) | Filling method of closed parallel storage tank with low filling rate | |
IL194621A (en) | Apparatus and method for measuring the amount of fuel aboard a spacecraft | |
RU2317234C1 (en) | Device for filling the spacecraft engine plants with xenon | |
CN114291297B (en) | Lunar surface launching aircraft propulsion system | |
RU2386890C2 (en) | Spacecraft cryogenic refueling system | |
CN114252344B (en) | Low-temperature hydraulic testing device and method for pressure container without heat insulation layer | |
US11617971B2 (en) | Method for degassing flowable fluids | |
Day et al. | Two-Fault Tolerant Cold Gas Propulsion System for Spacecraft-Inspection CubeSat | |
Mills et al. | The performance of gas filled multilayer insulation | |
RU2067954C1 (en) | Method of drainage of components from hydraulic mains of auxiliary systems of space vehicles equipped with hydropneumatic compensator and device for realization of this method | |
JP6525754B2 (en) | Liquefied natural gas charging method and apparatus | |
CN220248229U (en) | Stainless steel-based recyclable carrier rocket low-temperature propellant filling prying device | |
RU2509695C1 (en) | Method of filling of fluid circuit hydraulic line with working fluid equipped with hydropneumatic compensator of working fluid volume expansion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180813 |