RU2361789C2 - Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment - Google Patents

Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment Download PDF

Info

Publication number
RU2361789C2
RU2361789C2 RU2007120603/11A RU2007120603A RU2361789C2 RU 2361789 C2 RU2361789 C2 RU 2361789C2 RU 2007120603/11 A RU2007120603/11 A RU 2007120603/11A RU 2007120603 A RU2007120603 A RU 2007120603A RU 2361789 C2 RU2361789 C2 RU 2361789C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
moisture
condenser
heat exchanger
sorbent
Prior art date
Application number
RU2007120603/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007120603A (en
Inventor
Владислав Михайлович Цихоцкий (RU)
Владислав Михайлович Цихоцкий
Александр Моисеевич Рябкин (RU)
Александр Моисеевич Рябкин
Александр Григорьевич Железняков (RU)
Александр Григорьевич Железняков
Анатолий Петрович Елчин (RU)
Анатолий Петрович Елчин
Алексей Анатольевич Нежурин (RU)
Алексей Анатольевич Нежурин
Сергей Юрьевич Романов (RU)
Сергей Юрьевич Романов
Александр Анатольевич Телегин (RU)
Александр Анатольевич Телегин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2007120603/11A priority Critical patent/RU2361789C2/en
Publication of RU2007120603A publication Critical patent/RU2007120603A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361789C2 publication Critical patent/RU2361789C2/en

Links

Landscapes

  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

FIELD: aerospace engineering.
SUBSTANCE: proposed device comprises heat exchanger-condenser (13) with intermediate moisture collector with its moisture chamber communicating with hydraulic circuit of SV thermal control system, while its air chamber communicates with crew compartment (1). Aforesaid intermediate moisture collector communicates, via condensate pump-out pump (17), with detachable condensate collector of SV thermal control system. Proposed device comprises two cartridges (7, 19) with reversible moisture absorbent, two airflow regulators (4, 11), bypass air duct (22) incorporating throttle flap (6) and distributor valve (16). Each cartridge incorporates sorbent heater. Inlet of every cartridge (7, 19) communicates, via air ducts, with the 1st and 2nd outlets of the 1st airflow regulator (4) with its inlet communicating, via 1st fan (2), with crew compartment (1). Outlet of each cartridge (7, 19) communicates, via air ducts, with the 1st and 2nd inlets of the 2nd airflow regulator (11) with one of its outlets communicating with crew compartment (1) and the other one communicating with aforesaid air chamber of heat exchanger-condenser (13) and, further on, via 2nd fan (14), with crew compartment (1). Air ducts, at the inlet of cartridges (7, 19), communicate via bypass air duct (22). Intermediate moisture collector of heat exchanger-condenser (13) communicates, via distributor valve (16) with water recovery system.
EFFECT: air drying at all stages of SV operation, reduced weight and power consumption.
1 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, конкретно к устройствам для регулирования влажности воздуха в обитаемых отсеках многоместных пилотируемых космических аппаратов, и является одной из составных частей комплекса систем обеспечения жизнедеятельности экипажа.The invention relates to space technology, specifically to devices for regulating air humidity in the inhabited compartments of multi-seat manned spacecraft, and is one of the components of a complex of crew life support systems.

Изобретение может быть использовано в пилотируемой космической технике на многоместных транспортных кораблях и обитаемых орбитальных станциях. Изобретение также может быть использовано в наземных условиях в составе систем жизнеобеспечения испытателей на экспериментальных объектах, где моделируются длительные космические полеты с обеспечением замкнутой среды обитания. Кроме того, изобретение может быть использовано в составе систем очистки и тепловлажностной обработки воздуха в герметичных помещениях специальных наземных фортификационных сооружений, а также на стационарных подводных объектах и подводных лодках.The invention can be used in manned space technology on multi-seat transport ships and inhabited orbital stations. The invention can also be used in terrestrial conditions as part of the life support systems of testers at experimental facilities, where long space flights are modeled to provide a closed living environment. In addition, the invention can be used as part of purification systems and heat-moisture treatment of air in sealed rooms of special ground-based fortifications, as well as in stationary underwater objects and submarines.

В настоящее время поддержание комфортной влажности воздуха (относительная влажность φ=30-70%) в обитаемых отсеках космических аппаратов различного назначения производится путем регулируемого удаления паров воды из воздуха отсеков. При этом удаленная из воздуха влага может складироваться либо в емкостях средств ее удаления, либо в специальных сборниках, либо использоваться в качестве рабочего тела для испарительных систем охлаждения, либо перерабатываться в системах регенерации для дальнейшего использования по назначению.Currently, maintaining a comfortable air humidity (relative humidity φ = 30-70%) in the inhabited compartments of spacecraft for various purposes is carried out by controlled removal of water vapor from the air of the compartments. In this case, moisture removed from the air can be stored either in the containers of its removal means, or in special collectors, or used as a working fluid for evaporative cooling systems, or processed in regeneration systems for further use as intended.

Известны устройства для осушки воздуха, основанные на поглощении паров воды нерегенерируемыми физико-химическими поглотителями в композиции с химическими влагопоглощающими веществами [1]. Такие устройства очень просты и представляют собой вентилятор, продувающий воздух обитаемого отсека через контейнер необходимого объема, заполненный соответствующим поглотителем влаги. В настоящее время влагопоглощающие вещества, освоенные промышленностью, имеют реальную емкость по воде ~600-700 г на один килограмм поглотителя. Легко подсчитать, что даже для экипажа из трех человек (каждый выделяет в воздух отсека ~1,6-1,8 кг влаги в сутки) на 10 суток автономного полета устройство для осушки воздуха отсека, использующее нерегенерируемые поглотители влаги, потребует более 80 кг поглощающего вещества. Главным недостатком таких устройств, который практически исключает возможность их применения на пилотируемых транспортных кораблях в качестве средств осушки воздуха в обитаемом отсеке, является их большая масса.Known devices for air drying based on the absorption of water vapor by non-regenerable physicochemical absorbers in a composition with chemical moisture-absorbing substances [1]. Such devices are very simple and constitute a fan blowing through the air of the inhabited compartment through a container of the required volume filled with an appropriate moisture absorber. At present, moisture absorbing substances developed by industry have a real water capacity of ~ 600-700 g per kilogram of absorber. It is easy to calculate that even for a crew of three people (each releases ~ 1.6-1.8 kg of moisture per day into the compartment air) for 10 days of autonomous flight, a device for drying the compartment air using non-regenerable moisture absorbers will require more than 80 kg of absorbing substances. The main disadvantage of such devices, which virtually eliminates the possibility of their use on manned transport ships as a means of drying air in the inhabited compartment, is their large mass.

Известно также устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха, рассмотренное в описании к [3]. Работа устройства основана на адсорбции паров воды регенерируемым сорбентом с последующим извлечением сорбированной воды путем нагрева сорбента, созданием в его объеме насыщенных паров воды и конденсации этих паров в теплообменнике-конденсаторе. В состав устройства входят вентилятор, композитный сорбент, помещенный в адсорбер, источник тепла для нагрева сорбента или атмосферного воздуха, продуваемого через сорбент при его регенерации, и теплообменник-конденсатор.A device for producing fresh water from atmospheric air, described in the description of [3], is also known. The operation of the device is based on the adsorption of water vapor by a regenerated sorbent, followed by extraction of the sorbed water by heating the sorbent, creating saturated water vapor in its volume and condensation of these vapors in a heat exchanger-condenser. The device includes a fan, a composite sorbent placed in an adsorber, a heat source for heating the sorbent or atmospheric air blown through the sorbent during its regeneration, and a heat exchanger-condenser.

Работа устройства происходит циклически. В цикле сбора влаги поток атмосферного воздуха с помощью вентилятора пропускается через адсорбер, где пары воды поглощаются сорбентом, а затем выбрасывается в атмосферу. В цикле регенерации сорбент нагревают для создания в его объеме насыщенных паров воды с одновременной продувкой сорбента атмосферным воздухом. Далее этот воздух направляют в теплообменник-конденсатор, где влага конденсируется при температуре окружающей среды (~20°С).The operation of the device occurs cyclically. In the moisture collection cycle, the flow of atmospheric air through a fan is passed through an adsorber, where water vapor is absorbed by the sorbent, and then emitted into the atmosphere. In the regeneration cycle, the sorbent is heated to create saturated water vapor in its volume while blowing the sorbent with atmospheric air. Then this air is sent to a heat exchanger-condenser, where moisture condenses at ambient temperature (~ 20 ° C).

Десорбция сорбента в устройстве осуществляется при температуре 50-80°С.The desorption of the sorbent in the device is carried out at a temperature of 50-80 ° C.

Применительно к использованию этого устройства для регулирования влажности воздуха обитаемых отсеков космических аппаратов, оно обладает следующими основными недостатками:With regard to the use of this device to control the humidity of the inhabited compartments of spacecraft, it has the following main disadvantages:

- устройство работает циклически (цикл сорбции влаги и цикл десорбции). В цикле десорбции устройство не может проводить осушку воздуха обитаемого отсека;- the device operates cyclically (moisture sorption cycle and desorption cycle). In the desorption cycle, the device cannot dry the air of the inhabited compartment;

- устройство работает по разомкнутой схеме (воздух после теплообменника-конденсатора выбрасывается в атмосферу). Использовать этот воздушный поток для замкнутой вентиляции обитаемого отсека нельзя, так как из-за недорекуперации по температуре и влажности после теплообменника-конденсатора, он будет вносить в отсек обратно значительное количество тепла и влаги.- the device operates in an open circuit (air after the heat exchanger-condenser is released into the atmosphere). It is impossible to use this air flow for closed ventilation of the inhabited compartment, because due to under-recovery in temperature and humidity after the heat exchanger-condenser, it will introduce a significant amount of heat and moisture back into the compartment.

Известно также устройство для получения воды из атмосферного воздуха с замкнутой схемой регенерации сорбента [3].Also known is a device for producing water from atmospheric air with a closed sorbent regeneration circuit [3].

Устройство содержит воздушный нагреватель, связанный с адсорбером, который, в свою очередь, сообщен с входом теплообменника. Теплообменник имеет встроенный конденсатор, один из выходов которого сообщен с атмосферой, а другой связан с тепловым насосом. Вода, образующаяся в результате конденсации ее насыщенных паров, стекает в емкость через специальное отверстие в корпусе теплообменника. Тепловой насос приводится в действие автономным двигателем и передает тепло воздушному нагревателю, замыкая тем самым цикл. В качестве сорбента в устройстве используется широкопористый силикагель.The device comprises an air heater connected to an adsorber, which, in turn, is connected to the inlet of the heat exchanger. The heat exchanger has a built-in condenser, one of the outputs of which is connected to the atmosphere, and the other is connected to the heat pump. Water resulting from the condensation of its saturated vapors flows into the tank through a special hole in the heat exchanger body. The heat pump is driven by an autonomous engine and transfers heat to the air heater, thereby closing the cycle. Broad-pore silica gel is used as a sorbent in the device.

Недостатками устройства являются сложная замкнутая схема десорбции воды, а также большие энергозатраты на удаление сорбированной воды с поверхности силикагеля, которые могут превышать теплоту испарения воды в 2,0-2,5 раза.The disadvantages of the device are a complex closed circuit for desorption of water, as well as high energy consumption for removing sorbed water from the surface of silica gel, which can exceed the heat of vaporization of water by 2.0-2.5 times.

Известны также устройства для осушки воздуха обитаемых отсеков космических аппаратов на основе центробежных сепараторов влаги [2]. Одна из разновидностей такого устройства в свое время использовалась на лунном экспедиционном корабле программы Сатурн-Аполлон (США). Дальнейшего развития такие устройства не получили из-за их сложности и низкого к.п.д.Also known devices for drying the air of the inhabited compartments of spacecraft based on centrifugal moisture separators [2]. One of the varieties of such a device was once used on a lunar expeditionary ship of the Saturn-Apollo program (USA). Such devices have not received further development because of their complexity and low efficiency.

В настоящее время широкое распространение получили устройства для регулирования влажности воздуха в обитаемых отсеках космических аппаратов (как на американских, так и на отечественных), основанные на прямой конденсации паров воды на поверхностях, температура которых поддерживается ниже температуры "точки росы" обдувающего их воздуха.Currently, devices for regulating air humidity in inhabited compartments of spacecraft (both on American and domestic), based on direct condensation of water vapor on surfaces whose temperature is kept below the dew point of the air blowing them, are widely used.

Известна система регулирования влажности атмосферы обитаемых отсеков модулей Российского сегмента Международной космической станции [4], [5].A known system for controlling atmospheric humidity of the inhabited module compartments of the Russian segment of the International Space Station [4], [5].

Основным элементом системы является холодильная машина, которая обеспечивает низкую температуру (1,5-3,0°С) на теплообменных поверхностях теплообменника-испарителя хладона, где происходит конденсация влаги.The main element of the system is a chiller, which provides a low temperature (1.5-3.0 ° C) on the heat exchange surfaces of the refrigerant-evaporator heat exchanger, where moisture condensation occurs.

К недостаткам системы относятся ее большие масса (~150 кг) и энергопотребление (~300 Вт).The disadvantages of the system include its large mass (~ 150 kg) and power consumption (~ 300 W).

Известно устройство для регулирования влажности атмосферы обитаемых отсеков космического аппарата, использующее в своей работе прямую конденсацию паров атмосферной влаги на охлаждаемых поверхностях с одновременным охлаждением продуваемого воздуха [6]. Устройство принято авторами за прототип.A device for regulating the humidity of the atmosphere of the inhabited compartments of the spacecraft, which uses in its work the direct condensation of atmospheric moisture vapor on cooled surfaces with simultaneous cooling of the purged air [6]. The device is accepted by the authors as a prototype.

Основу устройства составляет так называемый холодильно-сушильный агрегат, который обеспечивает одновременное охлаждение воздуха и его осушку с отводом сконденсированной влаги в свой промежуточный влагосборник. Агрегат содержит дублированный осевой вентилятор, предназначенный для прокачки воздуха обитаемого отсека, и двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор. Упомянутый теплообменник-конденсатор выполнен в виде кожухотрубного рекуператора, через трубную полость которого прокачивается теплоноситель системы терморегулирования обитаемого отсека космического аппарата, а через межтрубную полость - воздух обитаемого отсека. Трубная полость теплообменника-конденсатора выполнена в виде набора трубок прямоугольного сечения, объединенных входным и выходными коллекторами.The basis of the device is the so-called refrigeration-drying unit, which provides simultaneous cooling of air and its drying with the removal of condensed moisture in its intermediate moisture collector. The unit contains a duplicated axial fan designed for pumping air in the inhabited compartment, and a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser. The said heat exchanger-condenser is made in the form of a shell-and-tube recuperator, through which the heat carrier of the temperature control system of the inhabited compartment of the spacecraft is pumped, and through the annular cavity the air of the inhabited compartment. The tube cavity of the heat exchanger-condenser is made in the form of a set of tubes of rectangular cross section, combined by input and output collectors.

Между трубками теплообменника-конденсатора размещены армированные перфорированной медной фольгой пластины из гидрофильного материала (обычно пенополивинилформаль), выполняющие роль отводящих влагу фитилей, и связанные с размещенным в поддоне агрегата капиллярно-пористым промежуточным влагосборником.Between the tubes of the heat exchanger-condenser are plates reinforced with perforated copper foil made of hydrophilic material (usually polyvinyl formal), which perform the role of moisture-removing wicks and are connected with a capillary-porous intermediate moisture collector located in the unit sump.

В комплект агрегата также входят ручной (или электромеханический) насос откачки конденсата и несколько сменных сборников конденсата.The unit also includes a manual (or electromechanical) condensate pump and several replaceable condensate collectors.

Каждый сборник представляет собой герметичную емкость объемом ~12 л, заполненную кубиками из влагопоглощающего пористого материала (обычно также из пенополивинилформали). В состав сборника входит кран, сообщающий объем сборника с обитаемым отсеком при перекачке конденсата в сборник и обеспечивающий выход воздуха, отделенного от конденсата.Each collector is an airtight container with a volume of ~ 12 l filled with cubes of water-absorbing porous material (usually also of polyvinylformal foam). The collection includes a crane that reports the volume of the collection with an inhabited compartment when condensate is pumped into the collection and provides the outlet of air separated from the condensate.

При работе агрегата через трубную полость газожидкостного теплообменника-конденсатора циркулирует теплоноситель низкотемпературного гидравлического контура системы терморегулирования с температурой 3-7°С; через межтрубную полость прокачивается воздух обитаемого отсека. При обдуве поверхности трубок воздух охлаждается и содержащиеся в нем пары воды конденсируются в виде жидкой пленки на поверхности трубок. В условиях невесомости толщина пленки достаточно быстро увеличивается, вода соприкасается с материалом фитилей и под действием капиллярных сил поступает в промежуточный влагосборник агрегата. Затем конденсат откачивается вместе с воздухом ручным или электромеханическим насосом в сменный сборник конденсата.During operation of the unit, the coolant of the low-temperature hydraulic circuit of the temperature control system with a temperature of 3-7 ° C is circulated through the tube cavity of the gas-liquid heat exchanger-condenser; air from the inhabited compartment is pumped through the annulus. When blowing the surface of the tubes, the air cools and the water vapor contained in it condenses in the form of a liquid film on the surface of the tubes. Under zero gravity conditions, the film thickness increases quite quickly, water comes into contact with the wick material and, under the action of capillary forces, enters the intermediate moisture collector of the unit. Then the condensate is pumped out together with air with a hand or electromechanical pump into a replaceable condensate collector.

Регулирование влажности воздуха, подаваемого в отсек, производится путем изменения температуры теплоносителя, поступающего в агрегат, средствами автоматики системы терморегулирования, или изменением расхода воздуха через теплообменник-конденсатор.The humidity of the air supplied to the compartment is controlled by changing the temperature of the coolant entering the unit by means of automation of the temperature control system, or by changing the air flow through the heat exchanger-condenser.

Холодильно-сушильные агрегаты подобного типа в свое время эксплуатировались в составе системы терморегулирования транспортных пилотируемых кораблей "Союз-ТМ" [7].Refrigeration-drying units of this type were once operated as part of the Soyuz-TM transport manned spacecraft thermal control system [7].

Устройство имеет следующие недостатки:The device has the following disadvantages:

- так как для нормальной работы устройство требует низкую температуру (3-7°С) на теплообменных поверхностях, где осуществляется конденсация влаги и охлаждение обдувающего их воздуха, оно неработоспособно, когда такое требование не выполняется. В результате этого устройство не обеспечивает осушку воздуха в обитаемом отсеке космического аппарата при нахождении последнего на стартовом комплексе. С учетом того, что посадка экипажа в космический аппарат производится за ~2,5 ч до старта, температура и влажность воздуха в отсеке к моменту старта часто превышает верхние границы допустимых значений;- since for normal operation the device requires a low temperature (3-7 ° C) on heat-exchanging surfaces where moisture is condensed and the air blowing is cooled, it is inoperative when this requirement is not met. As a result of this, the device does not provide air drying in the inhabited compartment of the spacecraft while the latter is at the launch complex. Considering that the crew landed on the spacecraft ~ 2.5 hours before the launch, the temperature and humidity in the compartment at the time of launch often exceed the upper limits of acceptable values;

- устройство малоэффективно в течение первых 5-6 ч полета, пока система терморегулирования космического аппарата, обеспечивающая охлаждение теплообменных поверхностей путем подачи теплоносителя с необходимой температурой, не вышла на рабочий режим;- the device is ineffective during the first 5-6 hours of flight, until the spacecraft’s thermal control system, which provides cooling of the heat exchange surfaces by supplying a heat carrier with the required temperature, has reached the operating mode;

- низкая температура теплоносителя, подаваемого в устройство при работе, вызывает конденсацию влаги на поверхности подводящих трубопроводов и соприкасающихся с ними элементах конструкции. Применяемая для защиты трубопроводов тепловая изоляция не всегда бывает эффективна, пропитывается влагой и создает дискомфорт для экипажа;- low temperature of the coolant supplied to the device during operation causes moisture condensation on the surface of the supply pipelines and structural elements in contact with them. The thermal insulation used to protect pipelines is not always effective, it is saturated with moisture and creates discomfort for the crew;

- работа системы терморегулирования в режиме низкотемпературного охлаждения предполагает наличие в ее составе наружного низкотемпературного радиатора, что значительно ухудшает ее массо-энергетические характеристики.- the operation of the temperature control system in the low-temperature cooling mode assumes the presence of an external low-temperature radiator in its composition, which significantly worsens its mass-energy characteristics.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего обеспечивать осушку воздуха обитаемых отсеков на всех этапах эксплуатации космического аппарата, начиная с момента посадки экипажа на стартовом комплексе, не требующего теплоносителя с низкой температурой и обладающего лучшими массо-энергетическими характеристиками.The objective of the invention is to provide a device that allows for the drying of the air of the inhabited compartments at all stages of operation of the spacecraft, starting from the moment the crew landed at the launch complex, which does not require a coolant with a low temperature and has the best mass and energy characteristics.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство для регулирования влажности газовой среды в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата, включающее двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником, жидкостная полость которого связана с гидравлическим контуром системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, воздушная полость сообщена с объемом обитаемого отсека, а промежуточный влагосборник через насос откачки конденсата связан со сменным сборником конденсата системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, и вентиляторы, дополнительно содержит как минимум два патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом, два регулятора потока воздуха, байпасный воздуховод с управляемой дроссельной заслонкой и распределительный кран, при этом каждый упомянутый патрон снабжен нагревателем сорбента, а вход в каждый из упомянутых патронов связан воздуховодами соответственно с первым и вторым выходами первого регулятора потока воздуха, вход которого через первый вентилятор сообщен с объемом обитаемого отсека, а выход каждого из упомянутых патронов сообщен воздуховодами соответственно с первым и вторым входами второго регулятора потока воздуха, один из выходов которого сообщен с объемом обитаемого отсека, а второй - с воздушной полостью двухполостного газожидкостного теплообменника-конденсатора с промежуточным влагосборником и далее через второй вентилятор - с объемом обитаемого отсека, кроме того, воздуховоды на входе в упомянутые патроны сообщены между собой байпасным воздуховодом с управляемой дроссельной заслонкой, а промежуточный влагосборник двухполостного газожидкостного теплообменника-конденсатора через распределительный кран, установленный на выходе из насоса откачки конденсата, дополнительно связан с системой регенерации воды пилотируемого космического аппарата.The problem is solved in that the known device for controlling the humidity of the gas environment in the inhabited compartment of a manned spacecraft, including a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector, the liquid cavity of which is connected to the hydraulic circuit of the temperature-controlled system of the manned spacecraft, the air cavity is in communication with the volume of the inhabited compartment and the intermediate moisture collector through the condensate pump is connected to a removable condenser collector the thermal control system of the manned spacecraft, and the fans, additionally contains at least two cartridges with a regenerable moisture-absorbing sorbent, two air flow regulators, a bypass duct with a controlled throttle and a distribution valve, each cartridge being equipped with a sorbent heater, and the entrance to each of the said cartridges are connected by air ducts, respectively, with the first and second outputs of the first air flow regulator, the inlet of which through the first fan It is connected with the volume of the inhabited compartment, and the output of each of the mentioned cartridges is communicated by air ducts, respectively, with the first and second inputs of the second air flow regulator, one of the outputs of which is connected with the volume of the inhabited compartment, and the second with the air cavity of a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector and further through the second fan - with the volume of the inhabited compartment, in addition, the air ducts at the entrance to the said cartridges are interconnected by a bypass duct with a throttle controlled damper, and the intermediate moisture collector of a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser through a distribution valve installed at the outlet of the condensate pump, is additionally connected to the water recovery system of the manned spacecraft.

Технический результат при использовании предложенного устройства для регулирования влажности газовой среды обитаемого отсека космического аппарата достигается за счет того, что в отличие от существующих в настоящее время аналогичных устройств, оно обладает следующими положительными свойствами:The technical result when using the proposed device for regulating the humidity of the gas environment of the inhabited compartment of the spacecraft is achieved due to the fact that, unlike the currently existing similar devices, it has the following positive properties:

- устройство не требует для своей работы низкотемпературного теплоносителя и обеспечивает осушку воздуха обитаемого отсека, начиная с момента посадки экипажа в космический аппарат на стартовом комплексе. При этом любая задержка старта (даже на несколько и более часов) не сказывается на уровне влажности воздуха в отсеке;- the device does not require a low-temperature coolant for its operation and provides drying of the air of the inhabited compartment, starting from the moment the crew landed in the spacecraft at the launch complex. Moreover, any delay in starting (even for several or more hours) does not affect the level of humidity in the compartment;

- устройство эффективно работает в течение всего полета, включая участки выведения на орбиту, орбитального полета, посадки и пребывания экипажа внутри отсека длительное время после приземления космического аппарата;- the device operates effectively throughout the flight, including the sites of launching into orbit, orbital flight, landing and crew staying inside the compartment for a long time after the spacecraft lands;

- конденсат влаги сосредоточен внутри промежуточного влагосборника двухполостного газожидкостного теплообменника-конденсатора устройства и имеет температуру ~20-25°С. Поэтому все поверхности устройства, трубопроводы, подводящие и отводящие теплоноситель системы терморегулирования и конденсат, всегда находятся в сухом состоянии и выполняются без теплоизоляции;- moisture condensate is concentrated inside the intermediate moisture collector of the two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser of the device and has a temperature of ~ 20-25 ° C. Therefore, all surfaces of the device, pipelines, inlet and outlet heat carrier of the thermal control system and condensate, are always in a dry state and are made without thermal insulation;

- так как устройство для своей работы не требует низкотемпературного теплоносителя, отпадает необходимость в низкотемпературном (средняя рабочая температура минус 10°С) наружном радиаторе в системе терморегулирования, который может быть заменен на радиатор с более высокой рабочей температурой (10-15°С). Это позволяет на ~2 м2 уменьшить его площадь, что дает выигрыш в массе ~14-15 кг.- since the device does not require a low-temperature coolant for its operation, there is no need for a low-temperature (average working temperature minus 10 ° С) external radiator in the temperature control system, which can be replaced with a radiator with a higher working temperature (10-15 ° С). This makes it possible to reduce its area by ~ 2 m 2 , which gives a gain in mass of ~ 14-15 kg.

Практическую реализацию конструкции предложенного устройства рассмотрим на примере устройства для регулирования влажности воздуха в обитаемом отсеке шестиместного пилотируемого космического аппарата, предназначенного как для доставки экипажа на постоянно действующую орбитальную станцию, так и для длительного автономного полета.We will consider the practical implementation of the design of the proposed device using the example of a device for regulating air humidity in the inhabited compartment of a six-seater manned spacecraft, designed both for delivering a crew to a permanent orbital station and for a long autonomous flight.

Конструктивная схема устройства приведена на чертеже, где обозначены:A structural diagram of the device shown in the drawing, where indicated:

1 - обитаемый отсек;1 - inhabited compartment;

2 - первый вентилятор;2 - the first fan;

3 - воздуховод;3 - air duct;

4 - первый регулятор потока воздуха;4 - the first air flow regulator;

5 - воздуховод;5 - air duct;

6 - управляемая дроссельная заслонка;6 - controlled throttle;

7 - первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом;7 - the first cartridge with a regenerative moisture-absorbing sorbent;

8 - нагреватель сорбента;8 - sorbent heater;

9 - воздуховод;9 - duct;

10 - воздуховод;10 - air duct;

11 - второй регулятор потока воздуха;11 - the second air flow regulator;

12 - воздуховод;12 - duct;

13 - двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником;13 - two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector;

14 - второй вентилятор;14 - second fan;

15 - воздуховод;15 - duct;

16 - распределительный кран;16 - distribution valve;

17 - насос откачки конденсата;17 - condensate pump;

18 - воздуховод;18 - duct;

19 - второй патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом;19 - the second cartridge with a regenerative moisture-absorbing sorbent;

20 - нагреватель сорбента;20 - sorbent heater;

21 - воздуховод;21 - duct;

22 - байпасный воздуховод.22 - bypass duct.

На чертеже устройство показано в положении регулирующих органов, при котором первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 работает на осушку воздуха, а во втором патроне с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19 проходит регенерация сорбента.In the drawing, the device is shown in the position of regulatory bodies, in which the first cartridge with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7 works to dry air, and in the second cartridge with a regenerated moisture-absorbing sorbent 19, the sorbent is regenerated.

Основными элементами устройства для регулирования влажности воздуха, размещенного в обитаемом отсеке 1, являются: первый и второй патроны с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, 19; двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником 13, жидкостная трубная полость которого связана с гидравлическим контуром системы терморегулирования (СТР) космического аппарата, а газовая - с объемом обитаемого отсека; первый и второй регуляторы потока воздуха 4 и 11, байпасный воздуховод 22 с управляемой дроссельной заслонкой 6, которая оснащена, например, ручным и электромеханическим приводами (не показаны), а также первый и второй вентиляторы 2 и 14.The main elements of a device for regulating the humidity of the air located in the inhabited compartment 1 are: the first and second cartridges with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7, 19; a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector 13, the liquid pipe cavity of which is connected to the hydraulic circuit of the thermal control system (CTP) of the spacecraft, and the gas one - to the volume of the inhabited compartment; the first and second air flow controllers 4 and 11, the bypass duct 22 with a controlled throttle 6, which is equipped, for example, with manual and electromechanical drives (not shown), as well as the first and second fans 2 and 14.

Кроме того, в состав устройства входят насос откачки конденсата 17, например, электромеханический; распределительный кран 16, например ручной, и воздуховоды 3, 5, 9, 10, 12, 15, 18, 21, которые предназначены для организации воздушных трактов в устройстве для регулирования влажности воздуха в обитаемом отсеке 1.In addition, the device includes a condensate pump 17, for example, electromechanical; a distribution valve 16, for example manual, and air ducts 3, 5, 9, 10, 12, 15, 18, 21, which are designed to organize air paths in a device for regulating air humidity in the inhabited compartment 1.

Первый и второй патроны с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, 19 могут быть выполнены, например, в виде цилиндрических контейнеров объемом ~7,5 л (диаметр ~250 мм, длина ~150 мм), внутри которых размещены нагреватели сорбента, соответственно 8 и 20, например, электрического типа. Нагревательный элемент каждого такого нагревателя конструктивно может быть выполнен в виде электропроводной электроизолированной тефлоном и свернутой в цилиндрическую спираль пластины (алюминиевая фольга толщиной ~0,5 мм). В межвитковом пространстве нагревательного элемента образованы каналы для прохода воздуха, остальная часть пространства заполнена регенерируемым влагопоглощающим сорбентом. Сорбент представляет, например, композитный материал, состоящий из пористой матрицы с открытыми порами, заполненными гигроскопическим веществом. В качестве пористой матрицы могут быть использованы неорганические оксиды, полимеры, углеродные сорбенты и т.п., а в качестве гигроскопического вещества - неорганические соли, их смеси или их кристаллогидраты.The first and second cartridges with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7, 19 can be made, for example, in the form of cylindrical containers with a volume of ~ 7.5 l (diameter ~ 250 mm, length ~ 150 mm), inside which sorbent heaters are placed, respectively 8 and 20, for example, electric type. The heating element of each such heater can be structurally made in the form of electrically conductive electrically insulated Teflon and rolled into a cylindrical spiral plate (aluminum foil with a thickness of ~ 0.5 mm). In the inter-turn space of the heating element, channels for the passage of air are formed, the rest of the space is filled with a regenerated moisture-absorbing sorbent. The sorbent is, for example, a composite material consisting of an open-pore porous matrix filled with an absorbent material. Inorganic oxides, polymers, carbon sorbents, etc. can be used as a porous matrix, and inorganic salts, their mixtures, or their crystalline hydrates, as hygroscopic substances.

Двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником 13 может быть выполнен в виде кожухотрубного рекуператора, через трубную полость которого прокачивается теплоноситель системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, а через межтрубную полость - воздух обитаемого отсека. Трубную полость рекуператора образует система трубок из медного сплава прямоугольного сечения с коллекторами на входе и выходе теплоносителя. В межтрубной полости рекуператора непосредственно у стенок трубок установлены пластины из поливинилформаля, армированного перфорированной медной фольгой, выполняющие роль отводящих влагу фитилей, которые связаны с капиллярно-пористым промежуточным влагосборником, размещенным в нижней части конструкции. Этот влагосборник, в свою очередь, через насос откачки конденсата 17 (ручной или электромеханический) и распределительный кран 16, например ручной, гидравлически связан со сменным сборником конденсата системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата и системой регенерации воды пилотируемого космического аппарата.A two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector 13 can be made in the form of a shell-and-tube recuperator, through the pipe cavity of which the heat carrier of the temperature control system of the manned spacecraft is pumped, and through the annular cavity the air of the inhabited compartment. The tube cavity of the recuperator is formed by a system of tubes of a copper alloy of rectangular cross section with collectors at the inlet and outlet of the coolant. In the annular cavity of the recuperator, directly from the walls of the tubes, plates made of polyvinyl formal reinforced with perforated copper foil are installed, which act as moisture-removing wicks that are connected with a capillary-porous intermediate moisture collector located in the lower part of the structure. This moisture collector, in turn, through a condensate pump 17 (manual or electromechanical) and a distribution valve 16, for example manual, is hydraulically connected to a removable condensate collector of the manned spacecraft thermoregulation system and the water regeneration system of the manned spacecraft.

Первый и второй регуляторы потока воздуха 4 и 11 предназначены для перераспределения воздушного потока внутри устройства. Первый регулятор потока воздуха 4 при работе устройства поочередно направляет воздушный поток либо в первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, либо во второй патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19. При этом изменение направления воздушного потока первым регулятором потока воздуха 4 происходит автоматически после выработки ресурса по влагопоглощению (насыщение влагой сорбента) каждого из патронов с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 и 19. Второй регулятор потока воздуха 11 при работе устройства направляет воздушный поток, прошедший через первый или второй патроны с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, 19 либо в двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником 13, либо в обитаемый отсек 1. Оба регулятора потока воздуха 4 и 11 имеют, например, электромеханический и ручной приводы. Электромеханический привод имеет электрическую связь с бортовым вычислительным комплексом (БВК) пилотируемого космического аппарата, а ручным приводом управляет экипаж.The first and second air flow regulators 4 and 11 are designed to redistribute the air flow inside the device. The first air flow regulator 4, when the device is in operation, sequentially directs the air flow either to the first cartridge with a regenerated desiccant sorbent 7, or to the second cartridge with a regenerated desiccant sorbent 19. In this case, the change in the direction of the air flow by the first air flow regulator 4 occurs automatically after the depletion of the moisture absorption resource (saturation with moisture of the sorbent) of each of the cartridges with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7 and 19. The second air flow regulator 11 during operation of the device directs the air flow passing through the first or second cartridges with a regenerated desiccant sorbent 7, 19 either into a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector 13, or into a habitable compartment 1. Both air flow regulators 4 and 11 have, for example, electromechanical and manual drives . The electromechanical drive is in electrical communication with the on-board computer complex (BVK) of the manned spacecraft, and the crew controls the manual drive.

Первый и второй вентиляторы 2 и 14 с регулируемой производительностью предназначены для создания воздушных потоков в устройстве. Эти вентиляторы связывают входной и выходной воздушные тракты устройства с воздухом обитаемого отсека 1.The first and second fans 2 and 14 with adjustable capacity are designed to create air flows in the device. These fans connect the inlet and outlet air paths of the device with the air of the inhabited compartment 1.

Работает устройство для регулирования влажности воздуха следующим образом. После посадки экипажа в космический аппарат включаются бортовые системы аппарата, обеспечивающие жизнедеятельность экипажа в обитаемом отсеке 1. При включении устройства для регулирования влажности воздуха в работу запускается первый вентилятор 2, обеспечивающий подачу воздуха на вход первого регулятора потока воздуха 4. В исходном состоянии исполнительный орган этого регулятора установлен в положение, при котором весь расход воздуха направляется на осушку в первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7. Пройдя этот патрон и передав влагу сорбенту, воздух поступает по воздуховоду 9 на первый вход второго регулятора потока воздуха 11. Исполнительный орган этого регулятора в исходном состоянии установлен в положение, при котором весь осушенный воздух направляется обратно в обитаемый отсек 1.A device for controlling humidity is as follows. After the crew landed in the spacecraft, the vehicle’s onboard systems are turned on, ensuring the crew’s vital functions in the inhabited compartment 1. When the device for controlling air humidity is turned on, the first fan 2 starts, providing air to the inlet of the first air flow regulator 4. In the initial state, the executive body of this the regulator is set to a position in which the entire air flow is sent to dry in the first cartridge with a regenerable moisture-absorbing sorbent 7. After passing this pat and transferring moisture to the sorbent, air enters through the duct 9 to the first inlet of the second air flow regulator 11. The executive body of this regulator is in the initial state set to the position in which all the dried air is sent back to the inhabited compartment 1.

Регулирование влажности воздуха в обитаемом отсеке 1 производится, например, путем периодического выключения первого вентилятора 2 или снижения его производительности путем соответствующего уменьшения его оборотов командами от БВК по сигналам от датчика влажности, при этом датчиком влажности является один из каналов бортового газоанализатора (не показан, входит в состав системы обеспечения газового состава пилотируемого космического аппарата), измеряющий парциальное давление водяных паров в воздухе обитаемого отсека 1 и транслирующий соответствующий сигнал в БВК.The air humidity in the inhabited compartment 1 is regulated, for example, by periodically turning off the first fan 2 or reducing its performance by correspondingly decreasing its speed by commands from the BVK by signals from the humidity sensor, while the humidity sensor is one of the channels of the on-board gas analyzer (not shown, included into the composition of the system for providing the gas composition of a manned spacecraft), which measures the partial pressure of water vapor in the air of the inhabited compartment 1 and broadcasts th corresponding signal to the BVK.

До насыщения влагой первого патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 нагреватели сорбента 8 и 20 первого и второго патронов с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, 19 выключены. Исполнительный орган управляемой дроссельной заслонки 6 закрыт, и дросселирование части потока воздуха на вход второго патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19 не происходит. Второй вентилятор 14 в этот период времени выключен.Prior to saturation with moisture of the first cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 7, the heaters of the sorbent 8 and 20 of the first and second cartridges with the regenerated moisture-absorbing sorbent 7, 19 are turned off. The Executive body of the controlled throttle valve 6 is closed, and throttling of part of the air flow to the inlet of the second cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 19 does not occur. The second fan 14 is turned off during this time period.

После выработки ресурса по поглощению влаги (насыщение влагой сорбента) первого патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 парциальное давление водяных паров в воздухе обитаемого отсека 1 начинает приближаться к своему верхнему пределу и БВК автоматически устанавливает исполнительный орган первого регулятора потока воздуха 4 в положение, при котором весь расход воздуха направляется на осушку во второй патрон с регенерируемым сорбентом 19. Одновременно по командам БВК исполнительный орган второго регулятора потока воздуха 11 устанавливается в положение, при котором осушенный воздух после второго патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19 направляется в обитаемый отсек 1; кроме того, БВК включает нагреватель сорбента 8 первого патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 и через определенное время (после нагрева сорбента) открывает управляемую дроссельную заслонку 6, включает второй вентилятор 14 и насос откачки конденсата 17. После выполнения этих операций часть расхода воздуха (примерно 10% от расхода воздуха на осушку) через управляемую дроссельную заслонку 6 направляется в первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7. Так как сорбент внутри этого патрона с помощью нагревателя сорбента 8 нагрет до температуры 70-80°С, он легко отдает сорбированную воду продуваемому через этот патрон воздуху. При этом концентрация паров воды в продуваемом воздушном потоке близка к полному насыщению, что дает возможность их сконденсировать при температуре ~20°С. Поэтому после первого патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 воздух через второй регулятор потока воздуха 11 направляется в двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником 13, через трубную полость которого циркулирует теплоноситель системы терморегулирования (СТР) с температурой ~18°С. В упомянутом теплообменнике-конденсаторе 13 влага конденсируется на поверхностях трубок в виде жидкой пленки и с помощью фитилей под действием капиллярных сил поступает в его промежуточный влагосборник, откуда периодически откачивается насосом откачки конденсата 17 либо в сменный сборник конденсата, либо в систему регенерации воды. Прошедший через этот двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником 13 осушенный и охлажденный до температуры ~20°С воздух вторым вентилятором 14 возвращается в обитаемый отсек 1. При этом тепло и влага, вносимые этим воздухом обратно в обитаемый отсек 1 из-за недорекуперации в упомянутом теплообменнике-конденсаторе 13, незначительны, так как расход этого воздуха на порядок меньше расхода воздуха, прошедшего осушку в патронах с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 или 19.After the depletion of the moisture absorption resource (moisture saturation of the sorbent) of the first cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 7, the partial pressure of water vapor in the air of the inhabited compartment 1 begins to approach its upper limit and the IAC automatically sets the actuator of the first air flow regulator 4 to a position in which air flow is sent for drying to the second cartridge with a regenerated sorbent 19. At the same time, according to the BVK commands, the executive body of the second air flow regulator 11 is installed in a position in which the dried air after the second cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 19 is sent to the habitable compartment 1; in addition, BVK includes a sorbent heater 8 of the first cartridge with a regenerable moisture-absorbing sorbent 7 and, after a certain time (after heating the sorbent), opens a controlled throttle valve 6, turns on the second fan 14 and the condensate pump 17. After these operations, part of the air flow (about 10 % of the air flow for drying) through the controlled throttle valve 6 is sent to the first cartridge with a regenerable moisture-absorbing sorbent 7. Since the sorbent inside this cartridge using a sorbent heater Enta 8 is heated to a temperature of 70-80 ° C; it easily gives off sorbed water to the air blown through this cartridge. The concentration of water vapor in the blown air stream is close to full saturation, which makes it possible to condense them at a temperature of ~ 20 ° C. Therefore, after the first cartridge with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7, air is sent through a second air flow regulator 11 to a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector 13, through which the thermal control system coolant (CTP) circulates with a temperature of ~ 18 ° С. In said heat exchanger-condenser 13, moisture condenses on the surfaces of the tubes in the form of a liquid film and, using wicks, under the action of capillary forces, enters its intermediate moisture collector, from where it is periodically pumped out by a condensate pump 17 either into a replaceable condensate collector or into a water recovery system. Passed through this two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector 13, the air dried and cooled to ~ 20 ° C by the second fan 14 is returned to the inhabited compartment 1. In this case, the heat and moisture introduced by this air back into the inhabited compartment 1 due to under-recovery in said heat exchanger-condenser 13 are insignificant, since the flow rate of this air is an order of magnitude lower than the flow rate of air that has passed drying in cartridges with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7 or 19.

После завершения цикла регенерации сорбента в первом патроне с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 БВК по сигналу от датчика влажности выключает нагреватель сорбента 8 этого патрона. Так как процесс регенерации сорбента занимает значительно меньше времени, чем процесс сорбции влаги в работающем на осушку воздуха втором патроне с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19, выключение нагревателя сорбента 8 производится по жесткой временной программе. При этом второй вентилятор 14 не выключается, а исполнительный орган управляемой дроссельной заслонки 6 остается в прежнем положении.After the regeneration cycle of the sorbent in the first cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 7 BVK, the signal from the humidity sensor turns off the sorbent heater 8 of this cartridge. Since the process of regeneration of the sorbent takes much less time than the process of moisture sorption in the second cartridge working for air drying with the regenerated moisture-absorbing sorbent 19, the heater of the sorbent 8 is turned off according to a strict time program. In this case, the second fan 14 does not turn off, and the actuator of the controlled throttle valve 6 remains in the same position.

После насыщения влагой сорбента второго патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 19 БВК изменяет положение исполнительных органов первого и второго регуляторов потока воздуха (соответственно 4 и 11) и направляет основной поток воздуха на осушку в первый патрон с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7, замыкая тем самым цикл поочередного использования первого и второго патронов с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом 7 и 19.After moisture saturation of the sorbent of the second cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 19, the BVC changes the position of the executive bodies of the first and second air flow regulators (4 and 11, respectively) and directs the main air flow for drying to the first cartridge with the regenerated moisture-absorbing sorbent 7, thereby closing the cycle of alternate use the first and second cartridges with a regenerated moisture-absorbing sorbent 7 and 19.

Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, дает возможность создать устройство, позволяющее:Thus, the totality of new features that are absent in the known technical solutions, makes it possible to create a device that allows:

- обеспечить комфортную влажность воздуха в обитаемом отсеке в течение всего времени нахождения экипажа в космическом аппарате на стартовом комплексе, при этом задержка старта на любое время не оказывает влияние на уровень влажности воздуха в отсеке;- to ensure comfortable humidity in the inhabited compartment for the entire time the crew is in the spacecraft at the launch complex, while the delay in launch at any time does not affect the level of humidity in the compartment;

- обеспечить комфортную влажностью воздуха в обитаемом отсеке на всех этапах орбитального полета космического аппарата и во время длительного пребывания экипажа в обитаемом отсеке после возвращения на Землю (например, в случае посадки на воду и задержки прибытия поисково-спасательного подразделения);- to provide comfortable air humidity in the inhabited compartment at all stages of the orbital flight of the spacecraft and during a long stay of the crew in the inhabited compartment after returning to Earth (for example, in case of landing on the water and delayed arrival of the search and rescue unit);

- снижение общей массы космического аппарата за счет использования в системе терморегулирования наружного радиатора с рабочей температурой 10-15°С вместо радиатора с рабочей температурой минус 10°С, исключения теплоизоляции трубопроводов системы терморегулирования.- reduction in the total mass of the spacecraft due to the use of an external radiator in the temperature control system with an operating temperature of 10-15 ° C instead of a radiator with an operating temperature of minus 10 ° C, eliminating thermal insulation of the pipelines of the temperature control system.

ЛитератураLiterature

1. В.Н.Серебряков, "Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов", М., "Машиностроение", 1983 г., стр.40.1. V.N.Serebryakov, "Fundamentals of the design of life support systems for the crew of spacecraft," M., "Mechanical Engineering", 1983, p. 40.

2. "Пилотируемые космические корабли. Проектирование и испытания" (перевод с английского под редакцией Д.Х.Бронтмана) М., "Машиностроение", 1968 г., стр.186-187.2. "Manned spacecraft. Design and testing" (translated from English edited by D.Kh. Brontman) M., "Engineering", 1968, pp. 186-187.

3. Патент РФ №2101423, кл.Е03В 9/28, В01D 53/02, патентообладатель Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН, описание, стр.1, 2, 4.3. RF patent No. 2101423, class EV 9/28, B01D 53/02, patent holder of the Institute of Catalysis named after G.K.Boreskova SB RAS, description, pp. 1, 2, 4.

4. "Криогенное и холодильное оборудование и технологии". Сборник научных трудов ОАО "Сибкриотехника" под общей редакцией А.К.Грезина. Изд. ОАО "Сибкриотехника", 1999 г., г.Омск, стр.140-146.4. "Cryogenic and refrigeration equipment and technologies." Collection of scientific papers of JSC Sibkriotekhnika under the general editorship of A.K. Grezin. Ed. OJSC "Sibkriotekhnika", 1999, Omsk, pp. 140-146.

5. К.А.Коптелов, С.Ю.Романов, В.М.Цихоцкий, журнал "Холодильный бизнес", М, 1999 г., №3, статья "Система кондиционирования воздуха орбитальной станции", стр.6-7.5. K.A. Koptelov, S.Yu. Romanov, V.M. Tsikhotsky, magazine "Refrigeration business", M, 1999, No. 3, article "Air conditioning system of the orbital station", pp. 6-7.

6. В.Н.Серебряков, "Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов", М., "Машиностроение", 1983 г., стр.56-57.6. V.N.Serebryakov, "Fundamentals of the design of life support systems for the crew of spacecraft," M., "Mechanical Engineering", 1983, pp. 56-57.

7. "Космические аппараты" под редакцией К.П.Феоктистова, "Воениздат", 1983 г., стр.193.7. "Spacecraft" edited by KP Feoktistov, "Military Publishing", 1983, p. 193.

Claims (1)

Устройство для регулирования влажности воздуха в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата, включающее двухполостный газожидкостный теплообменник-конденсатор с промежуточным влагосборником, жидкостная полость которого связана с гидравлическим контуром системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, воздушная полость сообщена с объемом обитаемого отсека, а промежуточный влагосборник через насос откачки конденсата связан со сменным сборником конденсата системы терморегулирования пилотируемого космического аппарата, и вентиляторы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит как минимум два патрона с регенерируемым влагопоглощающим сорбентом, два регулятора потока воздуха, байпасный воздуховод с управляемой дроссельной заслонкой и распределительный кран, при этом каждый упомянутый патрон снабжен нагревателем сорбента, а вход в каждый из упомянутых патронов связан воздуховодами соответственно с первым и вторым выходами первого регулятора потока воздуха, вход которого через первый вентилятор сообщен с объемом обитаемого отсека, а выход каждого из упомянутых патронов сообщен воздуховодами соответственно с первым и вторым входами второго регулятора потока воздуха, один из выходов которого сообщен с объемом обитаемого отсека, а второй - с воздушной полостью двухполостного газожидкостного теплообменника-конденсатора с промежуточным влагосборником и далее через второй вентилятор - с объемом обитаемого отсека, кроме того, воздуховоды на входе в упомянутые патроны сообщены между собой байпасным воздуховодом с управляемой дроссельной заслонкой, а промежуточный влагосборник двухполостного газожидкостного теплообменника-конденсатора через распределительный кран, установленный на выходе из насоса откачки конденсата, дополнительно связан с системой регенерации воды пилотируемого космического аппарата. A device for controlling air humidity in the inhabited compartment of a manned spacecraft, including a two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector, the liquid cavity of which is connected to the hydraulic circuit of the temperature control system of the manned spacecraft, the air cavity is in communication with the volume of the inhabited compartment, and the intermediate moisture collector is through the condensate pump connected to a removable condensate collector of the spacecraft thermal control system of the apparatus, and fans, characterized in that it additionally contains at least two cartridges with a regenerable moisture-absorbing sorbent, two air flow regulators, a bypass duct with a controlled throttle and a distribution valve, each cartridge being equipped with a sorbent heater, and an entrance to each of the mentioned cartridges is connected by air ducts, respectively, with the first and second outputs of the first air flow regulator, the input of which through the first fan is communicated with the volume of the inhabited ka, and the output of each of these cartridges is communicated by air ducts, respectively, with the first and second inputs of the second air flow regulator, one of the outputs of which is connected with the volume of the inhabited compartment, and the second with the air cavity of the two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser with an intermediate moisture collector and then through the second fan - with the volume of the inhabited compartment, in addition, the ducts at the entrance to the said cartridges are interconnected by a bypass duct with a controlled throttle, and the intermediate the moisture collector of the two-cavity gas-liquid heat exchanger-condenser through the distribution valve installed at the outlet of the condensate pump is additionally connected to the water recovery system of the manned spacecraft.
RU2007120603/11A 2007-06-01 2007-06-01 Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment RU2361789C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120603/11A RU2361789C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120603/11A RU2361789C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007120603A RU2007120603A (en) 2008-12-10
RU2361789C2 true RU2361789C2 (en) 2009-07-20

Family

ID=41047364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007120603/11A RU2361789C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361789C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467931C1 (en) * 2011-04-13 2012-11-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of thermal control over unit mounted on spaceship and device to this end
CN103225857A (en) * 2013-02-18 2013-07-31 北京空间飞行器总体设计部 Independent temperature and humidity control system for sealed cabin of space aircraft and implementation method
RU2821278C1 (en) * 2023-10-05 2024-06-19 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Spacecraft sealed compartments air drying device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Серебряков В.Н. Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1983, 160 с., с.56, 57. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467931C1 (en) * 2011-04-13 2012-11-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of thermal control over unit mounted on spaceship and device to this end
CN103225857A (en) * 2013-02-18 2013-07-31 北京空间飞行器总体设计部 Independent temperature and humidity control system for sealed cabin of space aircraft and implementation method
CN103225857B (en) * 2013-02-18 2015-09-23 北京空间飞行器总体设计部 Spacecraft sealed compartment independent temperature-humidity control system and implementation method
RU2821278C1 (en) * 2023-10-05 2024-06-19 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Spacecraft sealed compartments air drying device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007120603A (en) 2008-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aydin et al. Novel “open-sorption pipe” reactor for solar thermal energy storage
US6739142B2 (en) Membrane desiccation heat pump
JP6506266B2 (en) In-ceiling liquid desiccant air conditioning system
US7143589B2 (en) Sorption cooling systems, their use in automotive cooling applications and methods relating to the same
Pang et al. Liquid absorption and solid adsorption system for household, industrial and automobile applications: A review
EP3213023B1 (en) Dehumidification system
US20050204914A1 (en) Dessicant dehumidifier for drying moist environments
JP2002048429A (en) Adsorbing apparatus for heating and cooling gas flow and method for using the same
Cerci A new ideal evaporative freezing cycle
RU2483982C2 (en) System and method for cooling space in transport facility
CN102364259A (en) Method and system for independently controlling temperature and humidity of automobile air conditioner
SE462686B (en) PROCEDURE BEFORE USING AND STORING ENERGY FROM THE ENVIRONMENT
RU2361789C2 (en) Device to control air humidity in manned space vehicle crew compartment
JP2014532160A (en) Dehumidifier and method of using the same
WO2008114266A2 (en) Apparatus and method for solar cooling and air conditioning
US11292600B2 (en) Aircraft cabin contaminant removal using liquid sorbent
CN110678698B (en) Air conditioning method and device
CN110345572A (en) Dehumidification system and air conditioning system
NL1034398C2 (en) System for storing energy and method for its use.
US11628397B2 (en) Spacesuit contaminant removal using liquid sorbent
JP4200214B2 (en) Particle circulation adsorption heat pump
JP4352139B2 (en) Small desiccant air conditioner
WO2020055331A1 (en) Adsorption chiller
Maier-Laxhuber et al. Air Ventilated Heating and Cooling Based on Zeolite Technology
Averkin et al. Vented air heat recovery in ventilation and conditioning systems based on solid sorbent