RU2485028C2 - Method of control over spacecraft thermal control system - Google Patents

Method of control over spacecraft thermal control system Download PDF

Info

Publication number
RU2485028C2
RU2485028C2 RU2011133112/11A RU2011133112A RU2485028C2 RU 2485028 C2 RU2485028 C2 RU 2485028C2 RU 2011133112/11 A RU2011133112/11 A RU 2011133112/11A RU 2011133112 A RU2011133112 A RU 2011133112A RU 2485028 C2 RU2485028 C2 RU 2485028C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fan
gas
pressure
rpm
revolutions
Prior art date
Application number
RU2011133112/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011133112A (en
Inventor
Владимир Иванович Халиманович
Виктор Иванович Лавров
Анатолий Петрович Колесников
Иван Николаевич Цивилев
Алексей Викторович Попов
Артем Олегович Шайбин
Сергей Алексеевич Ганенко
Виталий Гаврилович Воловиков
Владимир Петрович Акчурин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
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 "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" filed Critical Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
Priority to RU2011133112/11A priority Critical patent/RU2485028C2/en
Publication of RU2011133112A publication Critical patent/RU2011133112A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485028C2 publication Critical patent/RU2485028C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to thermal control systems of, mainly, telecommunication satellites. Proposed method comprises periodical telemetry measurements of gas temperature in tight container and rpm of fan motor mounted therein. Gas pressure in tight container is defined from gas temperature measured by remote means with the help of transducers and said motor rpm. Note here that that data are used obtained in preliminary independent fan tests describing the rpm-to-gas pressure ratio.
EFFECT: higher reliability, decreased weight and lower power consumption.
3 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам терморегулирования (СТР) телекоммуникационных спутников.The invention relates to space technology, in particular to thermal control systems (CTP) of telecommunication satellites.

В процессе эксплуатации космического аппарата (КА) на орбите с целью диагностики и прогнозирования нормального функционирования, в частности, СТР проводят периодический контроль ее работы путем измерения показаний минимально возможного количества телеметрических датчиков, установленных на борту КА: например, в случае отвода избыточного тепла, выделяющегося при работе приборов, установленных в герметичном контейнере (СТР КА типа «Экспресс-А»), обдувом их имеющим необходимое рабочее давление газом, циркуляцию которого осуществляет вентилятор СТР, периодически измеряют показания телеметрических датчиков температуры, давления (абсолютного) газа и таходатчика (датчика частоты вращения вала), предусмотренного в составе электродвигателя вентилятора, и сравнивают с допустимыми значениями для данного момента времени, определяют величины скоростей (темпов) изменения их с течением времени и устанавливают работоспособность - нормальное функционирование СТР в данный момент и прогнозируют работоспособность СТР в процессе дальнейшей эксплуатации КА (см. патенты Российской Федерации (РФ) №2151721 [1], №2164884 [2]).During the operation of the spacecraft (SC) in orbit for the purpose of diagnosing and predicting normal functioning, in particular, the SRS periodically monitors its operation by measuring the readings of the minimum possible number of telemetric sensors installed onboard the spacecraft: for example, in the case of removal of excess heat generated during the operation of devices installed in an airtight container (STR KA type “Express-A”), by blowing them with the necessary working pressure gas circulated by veins STR emitter, periodically measure the readings of telemetric temperature, pressure (absolute) gas sensors and a tacho sensor (shaft speed sensor) provided as part of the fan motor, and compare it with the permissible values for a given moment in time, determine their speed (pace) changes over time time and establish the operability - the normal functioning of the STR at the moment and predict the operability of the STR during the further operation of the spacecraft (see patents of the Russian Federation (RF) No. 2151721 [1], No. 2164884 [2]).

Таким образом, для диагностики и прогнозирования нормального функционирования вышеуказанного типа СТР на борту КА устанавливают три типа датчиков:Thus, for the diagnosis and prediction of the normal functioning of the above type of STR on board the spacecraft, three types of sensors are installed:

- датчики температуры;- temperature sensors;

- датчик давления;- pressure meter;

- таходатчик (в составе вентилятора).- tachometer (as part of the fan).

Анализ источников информации по патентной и научно-технической литературе показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является способ контроля работы СТР КА на основе [1].An analysis of the sources of information on patent and scientific and technical literature showed that the closest in technical essence to the prototype of the proposed technical solution is a way to control the operation of the STR KA based on [1].

На фиг.1 изображена принципиальная схема реализации вышеуказанного известного технического решения, где: 1 - космический аппарат (КА); 2 - герметичный контейнер, заполненный газом (например, азотом) с определенным рабочим давлением (абсолютным), в котором установлены: приборы 3, вентилятор 4 (резервированный), радиатор 5 (например, газожидкостный радиатор), датчики температуры 6.1-6.4, таходатчик 7 (измеритель числа оборотов вала электродвигателя вентилятора, на котором установлена его крыльчатка), датчик давления 9; 8 - система телеметрии; 2.1 - газовод герметичного контейнера; 2.2 - теплоизоляция герметичного контейнера.Figure 1 shows a schematic diagram of the implementation of the above known technical solutions, where: 1 - spacecraft (SC); 2 - a sealed container filled with gas (for example, nitrogen) with a certain working pressure (absolute), in which are installed: devices 3, fan 4 (redundant), radiator 5 (for example, gas-liquid radiator), temperature sensors 6.1-6.4, tachometer 7 (a meter of the number of revolutions of the shaft of the fan motor on which its impeller is mounted), a pressure sensor 9; 8 - telemetry system; 2.1 - gas duct of a sealed container; 2.2 - thermal insulation of a sealed container.

Известный способ контроля работы СТР на основе [1] включает в себя телеметрические измерения значений:A known method of monitoring the operation of the STR based on [1] includes telemetric measurement of values:

- температуры газа в районе установки различных приборов (по показаниям датчиков температур);- gas temperature in the area of installation of various devices (according to the readings of temperature sensors);

- давления газа в герметичном контейнере (по показанию датчика давления);- gas pressure in an airtight container (as indicated by a pressure sensor);

- числа оборотов работающей крыльчатки вентилятора по показанию таходатчика, установленного в составе электродвигателя (на валу которого установлена крыльчатка вентилятора).- the number of revolutions of the working fan impeller as indicated by the tachometer installed in the electric motor (the fan impeller is installed on its shaft).

Анализ опыта эксплуатации таких СТР показал, что в случае работоспособности всех вышеуказанных типов телеметрических датчиков обеспечивается достоверный контроль работы нормального функционирования вышеуказанной СТР, т.е. по телеметрическим измерениям вышеуказанных параметров всегда возможно установить величину теплоотводящей способности СТР при допустимых рабочих температурах приборов и омывающего их газа, которая должна быть не ниже требуемой величины.An analysis of the operating experience of such MFRs showed that in the case of the operability of all the above types of telemetric sensors, reliable control of the normal functioning of the above MFR is provided, i.e. from telemetric measurements of the above parameters it is always possible to establish the value of the heat transfer capacity of the STR at the permissible operating temperatures of the devices and the gas washing them, which should not be lower than the required value.

Анализ также показал, что в случае отказа датчика давления газа (при работоспособности всех остальных элементов СТР) не представляется возможным прогнозировать нормальное функционирование СТР, т.к. теплоотводящая способность СТР зависит также от величины давления газа: чем ниже давление газа, тем ниже теплоотводящая способность вышеуказанной СТР при прочих равных условиях.The analysis also showed that in the event of a failure of the gas pressure sensor (with the operability of all other elements of the CTP), it is not possible to predict the normal operation of the CTP, as the heat transfer capacity of the CTP also depends on the gas pressure: the lower the gas pressure, the lower the heat transfer of the above CTP, all other things being equal.

Кроме того, наличие датчика давления газа увеличивает массу СТР (например, на ≈ 0,4 кг) и энергопотребление (например, на 1,4 Вт).In addition, the presence of a gas pressure sensor increases the mass of the STR (for example, by ≈ 0.4 kg) and energy consumption (for example, by 1.4 W).

Таким образом, как следует из вышеизложенного, существенными недостатками известного способа контроля работы СТР являются:Thus, as follows from the foregoing, significant disadvantages of the known method of monitoring the operation of the CTP are:

- недостаточно высокая надежность обеспечения прогнозирования нормального функционирования СТР;- insufficiently high reliability of prediction of the normal functioning of the STR;

- повышенная масса и энергопотребление СТР из-за применения на борту датчика давления газа.- increased mass and power consumption of the STR due to the use of a gas pressure sensor on board.

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеуказанных существенных недостатков.The aim of the proposed technical solution is to eliminate the above significant disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что при контроле работы СТР КА при его орбитальном функционировании осуществляют периодические телеметрические измерения температур газа в герметичном контейнере, числа оборотов работающего электродвигателя установленного в нем вентилятора, при этом величину давления газа в герметичном контейнере определяют по измеренному телеметрическому значению числа оборотов электродвигателя вентилятора, используя данные, полученные при предварительных автономных испытаниях вентилятора в виде зависимости величины числа оборотов электродвигателя вентилятора от величины давления прокачиваемого им газа, и сравнивают ее с допустимым значением, что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.This goal is achieved by the fact that when monitoring the operation of the STA KA during its orbital functioning, periodic telemetric measurements of gas temperatures in an airtight container are carried out, the number of revolutions of the working electric motor of the fan installed in it, while the gas pressure in the airtight container is determined by the measured telemetric value of the number of revolutions of the electric motor fan, using data obtained during preliminary stand-alone tests of the fan in the form of dependence the number of revolutions of the fan motor of the pressure of the gas pumped by it, and compare it with the permissible value, which is, according to the authors, the essential distinguishing features of the proposed technical solution.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено, и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе контроля работы СТР КА.As a result of the analysis conducted by the authors of the well-known patent and scientific and technical literature, the proposed combination of significant distinguishing features of the claimed technical solution was not found in the known sources of information, and, therefore, the known technical solutions do not exhibit the same properties as in the claimed method of controlling the operation of the STR KA .

На фиг.2 изображена принципиальная схема реализации предложенного технического решения, где: 1 - космический аппарат (КА); 2 - герметичный контейнер, заполненный газом (например, азотом) с определенным рабочим давлением (абсолютным), в котором установлены: приборы 3, вентилятор 4 (резервированный), радиатор 5 (например, газожидкостиый радиатор), датчики температуры 6.1-6.4, таходатчик 7 (измеритель числа оборотов вала электродвигателя вентилятора, на котором установлена его крыльчатка); 8 - система телеметрии; 2.1 - газовод герметичного контейнера; 2.2 - теплоизоляция герметичного контейнера.Figure 2 shows a schematic diagram of the implementation of the proposed technical solution, where: 1 - spacecraft (SC); 2 - a sealed container filled with gas (for example, nitrogen) with a certain working pressure (absolute), in which are installed: devices 3, fan 4 (redundant), radiator 5 (for example, gas-liquid radiator), temperature sensors 6.1-6.4, tachometer 7 (a meter for the number of revolutions of the fan motor shaft on which its impeller is mounted); 8 - telemetry system; 2.1 - gas duct of a sealed container; 2.2 - thermal insulation of a sealed container.

Предлагаемый способ контроля работы СТР КА, созданный авторами на основе анализа данных испытаний существующих вентиляторов, устанавливаемых в различных СТР, в термобарокамере при различных давлениях и температурах газа, включает в себя нижеуказанные операции, выполняемые в следующей последовательности.The proposed method of controlling the operation of the STR KA, created by the authors on the basis of analysis of test data of existing fans installed in various STR, in a pressure chamber at various gas pressures and temperatures, includes the following operations performed in the following sequence.

1. В процессе изготовления вентилятор устанавливают в термобарокамеру и перед включением его в работу в ней создают номинальные условия по температуре (tг) и давление газа (Рг), соответствующие номинальным условиям в герметичном контейнере в условиях орбитального функционирования, например, 293 К (средняя температура газа по показаниям всех датчиков температуры, установленных в герметичном контейнере) и 117,68 кПа.1. In the manufacturing process, the fan is installed in a pressure chamber and before switching it on to work, it creates nominal conditions for temperature (t g ) and gas pressure (R g ) corresponding to the nominal conditions in an airtight container under orbital conditions, for example, 293 K ( average gas temperature according to the readings of all temperature sensors installed in an airtight container) and 117.68 kPa.

2. Включают в работу вентилятор и устанавливают на нем номинальное напряжение питания (Uв) и номинальный напор (ΔРв), соответствующие номинальным условиям эксплуатации вентилятора в герметичном контейнере в условиях орбитального функционирования (например, 27 В и 54 Па).2. Turn on the fan and set on it the rated supply voltage (U in ) and the nominal pressure (ΔР in ), corresponding to the rated operating conditions of the fan in an airtight container under orbital conditions (for example, 27 V and 54 Pa).

3. Измеряют расход (производительность) (Vв) и число оборотов вентилятора (nв) (например, 100 дм3/с и 4500 об/мин).3. Measure the flow (productivity) (V in ) and the number of fan revolutions (n in ) (for example, 100 dm 3 / s and 4500 rpm).

4. Испытывают вентилятор в объеме вышеуказанных пунктов 1-3 при различных температурах газа и напряжениях питания (величины давления газа и напор вентилятора - первоначальные, установленные в пунктах 1, 2).4. The fan is tested in the volume of the above points 1-3 at various gas temperatures and supply voltages (the gas pressure and fan pressure are the initial ones established in paragraphs 1, 2).

5. Испытывают вентилятор в объеме пунктов 1-4, создавая в термобарокамере по п.1 различные давления газа (РГi): от максимального - РГ макс=1,2·РГ по п.1 до минимального, например, РГ мин=0,1·РГ по п.1 через интервал давления, например, 20 кПа.5. Test the fan in the amount of paragraphs 1-4, creating in a pressure chamber according to claim 1 various gas pressures (P Gi ): from maximum - R G max = 1.2 · R G according to claim 1 to a minimum, for example, R G min = 0.1 · R G according to claim 1 through a pressure interval, for example, 20 kPa.

6. Данные измерений по пп.1-5 помещают в таблицы и строят графики зависимостей6. The measurement data according to claims 1-5 are placed in tables and build dependency graphs

- Vв=f(PГi);- V in = f (P Gi );

- nВ=f(PГi) - см., для примера, фиг.3,- n In = f (P Gi ) - see, for example, figure 3,

при первоначально установленном напоре вентилятора и при различных сочетаниях tг=const; Uв=const.with the originally installed fan head and with various combinations of t g = const; U in = const.

7. Во время орбитального функционирования периодически осуществляют телеметрические измерения величин температур газа (по измерениям несколькими датчиками температуры значений определяют среднее значение температуры газа в герметичном контейнере), напряжения питания вентилятора, числа оборотов электродвигателя вентилятора и определяют, используя данные графиков, полученных при испытаниях вентилятора в процессе его изготовления, значения расхода и давления газа в герметичном контейнере, которые должны находиться в допустимых пределах в случае нормального функционирования СТР КА.7. During orbital operation, telemetric measurements of gas temperatures are periodically carried out (according to measurements by several temperature sensors, the average gas temperature in a sealed container is determined), the supply voltage of the fan, the number of revolutions of the fan motor and determined using the graphs obtained during tests of the fan in the manufacturing process, the flow rate and pressure of the gas in an airtight container, which should be in acceptable crystals in the case of the normal functioning of the TDB SC.

В настоящее время проведены опытные работы с реализацией предложенного технического решения в СТР КА, анализ данных которых показал, что конкретная величина давления газа достоверно определяется измеренным значением числа оборотов электродвигателя вентилятора применительно для любого конкретного условия эксплуатации на орбите, а исключение из состава СТР КА датчика давления обеспечит снижение массы на ~ 0,4 кг и энергопотребления на 1,4 Вт и, таким образом, как следует из вышеизложенного, тем самым достигается цель изобретения.Currently, experimental work has been carried out with the implementation of the proposed technical solution in the STR KA, the analysis of the data of which showed that the specific value of the gas pressure is reliably determined by the measured value of the number of revolutions of the fan motor for any specific operating condition in orbit, and the pressure sensor is excluded from the composition of the STR KA will provide a reduction in mass of ~ 0.4 kg and energy consumption of 1.4 W and, thus, as follows from the foregoing, thereby achieving the purpose of the invention.

Claims (1)

Способ контроля работы системы терморегулирования космического аппарата при его орбитальном функционировании, включающий периодические телеметрические измерения температур газа в герметичном контейнере и числа оборотов работающего электродвигателя установленного в нем вентилятора, отличающийся тем, что при указанном периодическом контроле величину давления газа в герметичном контейнере определяют по измеренному телеметрическому значению числа оборотов электродвигателя вентилятора, используя данные, полученные при предварительных автономных испытаниях вентилятора в виде зависимости величины числа оборотов электродвигателя вентилятора от величины давления прокачиваемого им газа, и сравнивают ее с допустимым значением. A method of controlling the operation of the spacecraft thermal control system during its orbital functioning, including periodic telemetric measurements of gas temperatures in an airtight container and the number of revolutions of a working electric motor of a fan installed in it, characterized in that, with the indicated periodic control, the gas pressure in an airtight container is determined by the measured telemetric value fan motor speed using data obtained with autonomous tests of the fan in the form of the dependence of the number of revolutions of the fan motor on the pressure of the gas pumped by it, and compare it with the permissible value.
RU2011133112/11A 2011-08-05 2011-08-05 Method of control over spacecraft thermal control system RU2485028C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133112/11A RU2485028C2 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Method of control over spacecraft thermal control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133112/11A RU2485028C2 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Method of control over spacecraft thermal control system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011133112A RU2011133112A (en) 2013-02-10
RU2485028C2 true RU2485028C2 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133112/11A RU2485028C2 (en) 2011-08-05 2011-08-05 Method of control over spacecraft thermal control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485028C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0992430A2 (en) * 1998-10-07 2000-04-12 Negesat Di Boer Fabrizio & C. SNC Housing providing cooling for equipment aboard aircraft or spacecraft
RU2151721C1 (en) * 1999-02-08 2000-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф.Решетнева" Method of check of operation of gas-and-liquid temperature control system
RU2216490C1 (en) * 2002-04-16 2003-11-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" Space object temperature control system
RU37949U1 (en) * 2003-12-31 2004-05-20 ОАО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" SCHEME OF AUTOMATIC PRESSURE REGULATION IN A RECTIFICATION COLUMN
US20050115565A1 (en) * 2003-02-15 2005-06-02 Gulfstream Aerospace Corporation System and method for aircraft cabin atmospheric composition control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0992430A2 (en) * 1998-10-07 2000-04-12 Negesat Di Boer Fabrizio & C. SNC Housing providing cooling for equipment aboard aircraft or spacecraft
RU2151721C1 (en) * 1999-02-08 2000-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф.Решетнева" Method of check of operation of gas-and-liquid temperature control system
RU2216490C1 (en) * 2002-04-16 2003-11-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" Space object temperature control system
US20050115565A1 (en) * 2003-02-15 2005-06-02 Gulfstream Aerospace Corporation System and method for aircraft cabin atmospheric composition control
RU37949U1 (en) * 2003-12-31 2004-05-20 ОАО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" SCHEME OF AUTOMATIC PRESSURE REGULATION IN A RECTIFICATION COLUMN

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011133112A (en) 2013-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pfnür et al. An example of “fast” desorption: anomalously high pre-exponentials for CO desorption from Ru (001)
WO2018228135A1 (en) Control method and system for preventing compressor overheating of variable-frequency air conditioner
US9765789B2 (en) Pump testing for predicting lifetime and wear conditions
RU2009130362A (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASUREMENTS, CHECKS AND / OR CONTINUOUS MONITORING OF TURBINE FUNCTIONING
WO2017152444A1 (en) Air conditioner, and shutdown control method and device for compressor thereof
GB2554267A (en) Refrigerant leak detection system
CN104913589B (en) A kind of the accurate temperature controlling method and refrigerator of the compensation of refrigerator compartment temperature dynamic
CN104215661A (en) Solid interface contact thermal resistance test device based on super-magnetostrictive intelligent material
RU2019102261A (en) PROPELLER FOR AN AIRCRAFT LIKE A TURBOPROP AIRCRAFT
RU2485028C2 (en) Method of control over spacecraft thermal control system
EP2990594B1 (en) Method for operating a well using a pump assembly with a variable-frequency drive
US20100021314A1 (en) Method and apparatus for monitoring the performance of a compressor
US9403598B2 (en) Heated inflation system
NL2034174B1 (en) Dry ice type temperature control system and method of modem for ground test of rotor system
NL2034175B1 (en) Split temperature control system and method for modems for ground testing of rotorcraft systems
CN104833405B (en) Method to carrying out functional check for the equipment of dynamic fuel consumption measurement
JP5032951B2 (en) Gas leak detection method
WO2015105614A1 (en) Engine coolant temperature regulation apparatus and method
RU2690827C1 (en) Method for diagnostics of spacecraft temperature control system operability
KR102661248B1 (en) Methods for Evaluating Steam Pump Performance
RU2324628C2 (en) Method of condition diagnostics of fuel tank separator of displacing system of fuel supply to space object
EP2987727A1 (en) Heated inflation system
RU2151721C1 (en) Method of check of operation of gas-and-liquid temperature control system
US11022595B2 (en) Determining the phase composition of a fluid flow
RU2297372C2 (en) Method of filling the hydraulic temperature control systems of spacecraft with heat-transfer agent equipped with hydro-pneumatic volume expansion compensator of working medium

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 17-2013 FOR TAG: (72)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180806