RU2480388C1

RU2480388C1 - Method of filling space object heat control system radiator with working body

Info

Publication number: RU2480388C1
Application number: RU2011133437/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Корниенко; Юрий Максимович Прохоров; Анатолий Петрович Елчин; Ирина Ивановна Корниенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-04-27
Also published as: RU2011133437A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates aerospace engineering. Proposed method comprises radiator pumping and its filling with working body (heat carrier) at differential pressure. Note here that, on the earth, radiator is disconnected from heat control system and filled with preset-pressure inert gas. After placing in orbit, radiator tightness is checked up and inert gas is released outboard. Then, radiator is connected to heat control system. Radiator may be placed in orbit incorporated with module, either arranged therein or separately, inside manned spaceship. Said radiator may be transferred (separately or together with module) from spaceship compartment, for example, in docking to other space objects.

EFFECT: higher safety of radiator operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, конкретно к устройствам и способам заправки системы терморегулирования (СТР) космических объектов и ее частей: космических аппаратов (КА), модулей рабочим телом (теплоносителем).The invention relates to space technology, specifically to devices and methods for refueling a thermal control system (CTP) of space objects and its parts: spacecraft (SC), modules with a working fluid (coolant).

Известен способ заправки систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА) теплоносителем (патент РФ №2214350, МПК B64G 1/00, B64G 1/50, B64G 5/00, F25B 27/00 от 06.05.2002 г.), включающий операции по вакуумированию системы, заполнению ее теплоносителем, включению системы с циркуляцией теплоносителя в течение заданного времени, сливу теплоносителя из системы, связанной с промыванием контура СТР, охлаждением рабочей емкости с теплоносителем, частичным сливом теплоносителя из контура СТР, нагревом рабочей емкости, заполнением полостей теплоносителем, контролем пробы теплоносителя, удалением теплоносителя из контура СТР, дозированной штатной заправки контура СТР двухфазным теплоносителем, а при содержании микропримесей выше предельно допустимой нормы операции заполнения рабочей емкости, промывки и контроля повторяют многократно.A known method of refueling thermal control systems (CTP) of spacecraft (SC) with a coolant (RF patent No. 2214350, IPC B64G 1/00, B64G 1/50, B64G 5/00, F25B 27/00 from 05/06/2002), including operations on evacuating the system, filling it with coolant, turning on the system with circulation of the coolant for a predetermined time, draining the coolant from the system associated with flushing the STR line, cooling the working tank with coolant, partially draining the coolant from the STR loop, heating the working tank, filling the cavities with coolant, counter fill the coolant sample, remove the coolant from the CTP circuit, dosed regular charge of the CTP circuit with a two-phase coolant, and when the microimpurity content is above the maximum allowable rate, the operations of filling the working tank, washing and monitoring are repeated many times.

Данный способ используют на Земле при подготовке КА. Способ предусматривает заправку всей системы терморегулирования КА на Земле, в том числе и радиатора СТР. Однако, при выведении модулей для дооснащения космической станции в грузовом отсеке орбитального корабля или доставки отдельно радиатора накладываются дополнительные требования по обеспечению безопасности. Не допускается нахождение газов высокого давления и жидкостей в малозащищенных частях выводимых объектов, к которым относится и радиатор, расположенный снаружи модуля. Данный способ не оговаривает и не решает вопросов по обеспечению безопасности доставки модуля с радиатором, расположенным снаружи, или радиатора отдельно, внутри пилотируемого корабля, а также при переносе модуля или радиатора отдельно из отсека КА и его стыковки с другими космическими объектами. Кроме того, испарение жидкости в космосе при разгерметизации радиатора может привести к появлению налетов на поверхностях модулей, в т.ч. на оптических приборах.This method is used on Earth in the preparation of the spacecraft. The method involves refueling the entire spacecraft thermal control system on Earth, including the CTP radiator. However, when removing modules for retrofitting a space station in the cargo compartment of an orbiting spacecraft or delivering a separate radiator, additional safety requirements are imposed. It is not allowed to find high-pressure gases and liquids in the low-protected parts of the output objects, which include a radiator located outside the module. This method does not stipulate and does not solve the issues of ensuring the safety of the delivery of the module with the radiator located outside, or the radiator separately, inside the manned spacecraft, as well as when moving the module or radiator separately from the spacecraft compartment and its docking with other space objects. In addition, the evaporation of liquid in space during depressurization of the radiator can lead to the appearance of deposits on the surfaces of the modules, including on optical instruments.

Близким по технической сущности является способ заправки теплоносителем гидромагистрали, являющейся частью системы терморегулирования (СТР) космического аппарата (КА) (патент РФ №2397118, МПК B64G 1/50, G01F 23/02, B67D 99/00 от 07.10.2008 г.). В данном техническом решении можно рассматривать гидромагистраль как часть СТР. Способ включает измерение объема, проверку герметичности с помощью вакуумной камеры, вакуумирование заправляемой части СТР-гидромагистрали вакуумным насосом, заправку гидромагистрали теплоносителем под действием перепада давлений. Особое значение авторы придают обеспечению надежности проводимых работ для КА длительных сроков эксплуатации.The technical essence is similar to the method for refueling a hydraulic fluid, which is part of the thermal control system (CTP) of a spacecraft (SC) (RF patent No. 2397118, IPC B64G 1/50, G01F 23/02, B67D 99/00 dated 07.10.2008) . In this technical solution, the hydraulic main can be considered as part of the CTP. The method includes measuring the volume, checking for leaks using a vacuum chamber, evacuating the filled part of the STR-hydraulic line with a vacuum pump, filling the hydraulic line with a coolant under the influence of a differential pressure. The authors attach particular importance to ensuring the reliability of the work carried out for spacecraft of long service life.

Данный способ также предусматривает заправку всей системы терморегулирования КА на Земле и не оговаривает и не решает вопросов по обеспечению безопасности доставки модуля с радиатором, расположенным снаружи, или отдельно радиатора, внутри пилотируемого корабля, а также при переносе модуля или отдельно радиатора из отсека КА и его стыковки с другими космическими объектами.This method also involves refueling the entire spacecraft thermal control system on Earth and does not stipulate or solve the issues of ensuring the safety of delivery of a module with a radiator located outside or separately of a radiator inside a manned spacecraft, as well as when transferring a module or separately a radiator from the spacecraft compartment and its docking with other space objects.

Задачей изобретения является создание способа заправки радиатора СТР, доставляемого на орбиту отдельно или в составе модуля, обеспечивающего требования безопасности при его доставке в грузовом отсеке многоразового пилотируемого КА, а также исключение попадания теплоносителя внутрь грузового отсека пилотируемого КА в случае аварийной разгерметизации магистралей радиатора.The objective of the invention is to provide a method for filling the radiator STP delivered to orbit separately or as part of a module that ensures safety requirements for its delivery in the cargo compartment of a reusable manned spacecraft, as well as eliminating the ingress of coolant into the cargo compartment of a manned spacecraft in case of emergency depressurization of the radiator lines.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе заправки рабочим телом радиатора системы терморегулирования космического объекта, включающем вакуумирование радиатора, а также заправку от системы терморегулирования рабочим телом под действием перепада давлений, радиатор отключают от системы терморегулирования, заправляют инертным газом заданного давления на Земле, и, после вывода на орбиту космического объекта, производят проверку герметичности радиатора, из которого затем стравливают инертный газ и вакуумируют, используя внешний вакуум, далее подключают радиатор к системе терморегулирования.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method of refueling a radiator with a working fluid of a space object’s thermal control system, which includes evacuating the radiator, as well as refueling from a thermal control system with a working fluid under the influence of a pressure drop, the radiator is disconnected from the temperature control system, filled with an inert gas of a given pressure on the Earth, and , after launching a space object into orbit, the radiator is checked for leaks, from which then the inert gas is vented and evacuated, and Using an external vacuum, the radiator is then connected to the temperature control system.

Сущность изобретения поясняется фигурой.The invention is illustrated by the figure.

Фиг.1 - схема подключения радиатора к системе СТР.Figure 1 - diagram of the connection of the radiator to the CTP system.

На схеме показан радиатор 1 с магистралью 2 для заправки, стравливания инертного газа и для вакуумирования, на магистрали 2 установлен клапан 3. Магистрали 4, 5, соединяют радиатор с СТР, на них установлены клапаны 6, 7, датчик давления 8 установлен на магистрали 2. Внешняя оболочка модуля обозначена 9.The diagram shows a radiator 1 with line 2 for refueling, bleeding inert gas and for evacuation, valve 3 is installed on line 2. Highways 4, 5 connect the radiator to CTP, valves 6, 7 are installed on them, pressure sensor 8 is installed on line 2 The outer shell of the module is designated 9.

Предлагаемый способ иллюстрируется схемой подключения радиатора к системе СТР, представленной на чертеже. Основная часть СТР, расположенная внутри модуля, не показана.The proposed method is illustrated by the connection diagram of the radiator to the CTP system shown in the drawing. The main part of the STR located inside the module is not shown.

Способ заправки реализуется следующим образом. Радиатор 1 отключают от СТР с помощью клапанов 6, 7. Производят заправку СТР, находящейся внутри модуля, известными способами на Земле, а также заправку радиатора 1 и его магистралей инертным газом заданного давления, например, до 1 атм избыточной (невысокого давления). Заправка осуществляется через магистраль 2, с помощью клапана 3, при этом клапаны 6 и 7 на магистралях 4 и 5, соединяющих радиатор с СТР, находящейся внутри модуля, перекрыты. Производят контроль давления наддува в магистрали 2 по датчику давления 8. В случае разгерметизации инертный газ невысокого давления не приведет к аварийной ситуации, связанной с эксплуатацией пилотируемого КА.The refueling method is implemented as follows. The radiator 1 is disconnected from the STR by means of valves 6, 7. Refuel the STR located inside the module by known methods on Earth, as well as refuel the radiator 1 and its mains with an inert gas of a given pressure, for example, up to 1 atm overpressure (low pressure). Refueling is carried out through line 2, using valve 3, while valves 6 and 7 on lines 4 and 5 connecting the radiator to the CTP inside the module are closed. The charge pressure in line 2 is monitored by pressure sensor 8. In case of depressurization, inert gas of low pressure will not lead to an emergency situation associated with the operation of a manned spacecraft.

После выведения модуля, выгрузки из пилотируемого КА, его стыковки к космической станции, т.е. после всех операций, связанных со значительной вероятностью повреждения и разгерметизации магистралей радиатора, осуществляют контроль давления по датчику 8, сопоставляют с ранее полученным результатом и делают вывод о его герметичности. При подтверждении герметичности радиатора 1 проводят его вакуумирование, для чего открывают клапан 3 и сбрасывают инертный газ в окружающую среду, соединяя внутренние полости радиатора с внешним вакуумом. После проведения вакуумирования клапан 3 закрывают. Открывают клапаны 6 и 7, соединяя внутренние полости радиатора 1 через магистрали 4 и 5 с СТР, находящейся внутри модуля, и за счет перепада давлений радиатор заправляется рабочим телом из СТР. После заправки радиатора он включается в работу системы СТР.After the module is launched, unloaded from the manned spacecraft, docked to the space station, i.e. after all operations associated with a significant probability of damage and depressurization of the radiator lines, the pressure is monitored by the sensor 8, compared with the previously obtained result, and a conclusion is made about its tightness. When confirming the tightness of the radiator 1, it is evacuated, for which the valve 3 is opened and the inert gas is discharged into the environment, connecting the internal cavity of the radiator with an external vacuum. After evacuation, the valve 3 is closed. Valves 6 and 7 are opened, connecting the internal cavities of the radiator 1 through lines 4 and 5 with a CTP located inside the module, and due to the pressure differential, the radiator is refilled with a working fluid from CTP. After refueling the radiator, it is included in the operation of the CTP system.

Таким образом, предложенный способ заправки рабочим телом радиатора системы терморегулирования космического объекта обеспечивает требования безопасности при доставке модуля с радиатором, расположенным снаружи, или радиатора отдельно, внутри пилотируемого корабля, а также при переносе этого модуля с радиатором, расположенным снаружи, или радиатора отдельно из отсека КА и при его стыковке с другими космическими объектами.Thus, the proposed method for refueling a radiator of a space object thermal control system with a working fluid ensures safety requirements when delivering a module with a radiator located outside, or a radiator separately, inside a manned spacecraft, as well as when transferring this module with a radiator located outside, or a radiator separately from the compartment The spacecraft and its docking with other space objects.

Claims

A method for refueling a radiator of a space object’s thermal control system with a working fluid, including evacuating the radiator, as well as refueling with a working fluid thermal control system under the influence of a pressure difference, characterized in that the radiator is disconnected from the thermal control system, filled with an inert gas of a given pressure on the Earth, and after putting it into orbit space object check the tightness of the radiator, from which then inert gas is vented and vacuum using an external vacuum, then connect dissolved radiator to the thermal control system.