RU2648519C2 - Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft - Google Patents

Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft Download PDF

Info

Publication number
RU2648519C2
RU2648519C2 RU2015153438A RU2015153438A RU2648519C2 RU 2648519 C2 RU2648519 C2 RU 2648519C2 RU 2015153438 A RU2015153438 A RU 2015153438A RU 2015153438 A RU2015153438 A RU 2015153438A RU 2648519 C2 RU2648519 C2 RU 2648519C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coolant
liquid circuit
volume
spacecraft
dose
Prior art date
Application number
RU2015153438A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015153438A (en
Inventor
Федор Константинович Синьковский
Анатолий Петрович Колесников
Игорь Васильевич Легостай
Александр Владимирович Анкудинов
Георгий Владимирович Акчурин
Евгений Владимирович Кривов
Евгений Юрьевич Бакуров
Владимир Петрович Акчурин
Original Assignee
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 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" filed Critical Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева"
Priority to RU2015153438A priority Critical patent/RU2648519C2/en
Publication of RU2015153438A publication Critical patent/RU2015153438A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648519C2 publication Critical patent/RU2648519C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/46Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
    • B64G1/50Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to thermal control systems (TCS) of spacecrafts (SC). The method of quality control of the SC TCS includes a discharge of the required coolant amount during the filling of the TCS with a heat carrier and further periodic monitoring of the availability of the required mass of the heat carrier in the fluid circuit. For this purpose, the actual fused amount of the heat carrier is measured from the fluid cavity of the volume compensator for the current moment of time, for example, based on the results of the measurement of the heat carrier pressure, temperatures of the heat carrier in the fluid circuit and the working medium in the gas cavity of the volume compensator. The elasticity of the saturated vapour of the working medium is also determined at the measured temperature. After that, the required calculated value of the discharged amount of the heat carrier is determined for the current time. Then, for a given moment of time, the actual amount discharged from the fluid circuit is compared with the calculated amount and the quality of the SC TCS is assessed.
EFFECT: improved quality of manufacturing of the fluid circuit of thermal control systems as a result of providing higher accuracy and reliability of quality control of the fluid circuit in the manufacturing process, ground tests and operation of spacecraft in orbit.
2 dwg

Description

Изобретение относится к способам контроля качества системы терморегулирования (СТР) космического аппарата (КА), в частности, телекоммуникационных спутников (см. патенты № RU 2489330 [1], RU 22009750 [2], RU 2374149 [3]).The invention relates to methods of quality control of a thermal control system (CTP) of a spacecraft (SC), in particular, telecommunication satellites (see patents No. RU 2489330 [1], RU 22009750 [2], RU 2374149 [3]).

В составе вышеуказанных известных технических решений СТР содержит замкнутый герметичный жидкостный контур (см. фиг. 1, где поз. 1 - КА; 1.1 - СТР; 1.1.1 - жидкостный контур; 1.1.2 - компенсатор объема; 1.1.2.1 - жидкостная полость с теплоносителем; 1.1.2.2 - газовая полость с двухфазным рабочим телом; 1.1.2.3 - сильфон; 1.1.2.4 - электрообогреватель; 1.1.3 - электронасосный агрегат (ЭНА); 1.1.4 - панель, на которой установлены приборы КА; 1.1.5 - радиатор; 1.1.6 - вентиль заправочный; 1.1.7 - датчик давления; 1.1.8 - датчик температуры), заправленный определенной требуемой массой жидкого теплоносителя, например, ЛЗ-ТК-2.As part of the above known technical solutions, the STR contains a closed sealed liquid circuit (see Fig. 1, where pos. 1 - KA; 1.1 - STR; 1.1.1 - liquid circuit; 1.1.2 - volume compensator; 1.1.2.1 - liquid cavity with a coolant; 1.1.2.2 - a gas cavity with a two-phase working fluid; 1.1.2.3 - a bellows; 1.1.2.4 - an electric heater; 1.1.3 - an electric pump unit (ENA); 1.1.4 - a panel on which spacecraft devices are installed; 1.1. 5 - radiator; 1.1.6 - filling valve; 1.1.7 - pressure sensor; 1.1.8 - temperature sensor), filled with a certain required mass of liquid t carrier, for example, LZ-TK-2.

В процессе изготовления предварительно отвакуумированный жидкостный контур 1.1.1 СТР первоначально полностью заправляют отдеаэрированным теплоносителем (при этом сильфон 1.1.2.3 сжат до упора и жидкостный контур 1.1.1 представляет из себя жесткий замкнутый контур с максимальным объемом теплоносителя) при температуре окружающего воздуха в цехе, поддерживающейся в диапазоне температур (25±10)°C. После этого осуществляют слив требуемого объема дозы теплоносителя из жидкостного контура, определенного на основе формулы, приведенной на следующем листе.During the manufacturing process, the previously evacuated liquid circuit 1.1.1 CTP is initially completely filled with a deaerated coolant (the bellows 1.1.2.3 is fully compressed and the liquid circuit 1.1.1 is a rigid closed circuit with a maximum volume of coolant) at the ambient temperature in the workshop, maintained in the temperature range (25 ± 10) ° C. After that, the required volume of the dose of the coolant is drained from the liquid circuit, determined on the basis of the formula shown on the next sheet.

Анализ, проведенный авторами, показал, что из-за изменения температуры окружающего воздуха в цехе по высоте температура теплоносителя в жидкостном контуре также на разных высотах в различных участках жидкостного тракта имеет различные значения, отличающиеся до (3-5)°С, и, следовательно, коэффициент температурного изменения объема теплоносителя и плотность теплоносителя в участках также имеют различные значения. Как показал анализ, различия для теплоносителя ЛЗ-ТК-2 достигают до (±1) % в диапазоне (25±10)°С, что находится в пределах допустимых погрешностей измеоений (см. страницы 14-17 в "Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М.: "Машиностроение", , 1971 [4]).The analysis conducted by the authors showed that due to a change in the ambient temperature in the workshop along the height, the temperature of the coolant in the liquid circuit also at different heights in different parts of the liquid path has different values, differing up to (3-5) ° С, and therefore , the coefficient of temperature change in the volume of the coolant and the density of the coolant in the sections also have different values. As the analysis showed, the differences for the coolant LZ-TK-2 reach up to (± 1)% in the range of (25 ± 10) ° С, which is within the limits of permissible error of changes (see pages 14-17 in "T. Bashta. Mashinostroitelnaya hydraulika. Reference book. M.: "Engineering",, 1971 [4]).

В условиях эксплуатации КА на орбите температура теплоносителя в участках жидкостного контура изменяется, например, в диапазоне от плюс 65°С до минус 90°С, и, как показал анализ опытных данных, коэффициент температурного изменения объема теплоносителя при температуре плюс 65°С (когда объем теплоносителя в жидкостном контуре имеет максимальную величину) повышается на 4%, а при температуре минус 90°С уменьшается на 12,5% по сравнению с опытным коэффициентом, равным 0,0012 1/°С при температуре теплоносителя 25°С, и принятым постоянным для диапазона (25±10)°С (соответствующие отклонения плотности теплоносителя равны минус 5% и плюс 14%).Under operating conditions of the spacecraft in orbit, the temperature of the coolant in the sections of the liquid circuit changes, for example, in the range from plus 65 ° С to minus 90 ° С, and, as shown by the analysis of experimental data, the coefficient of temperature change in the volume of coolant at a temperature of + 65 ° С ( the volume of coolant in the liquid circuit has a maximum value) increases by 4%, and at a temperature of minus 90 ° C decreases by 12.5% compared with the experimental coefficient equal to 0.0012 1 / ° C at a coolant temperature of 25 ° C, and accepted constant for the range (25 ± 10) ° С (the corresponding deviations of the coolant density are minus 5% and plus 14%).

И, следовательно, в этом случае объем слитой дозы теплоносителя также определяется с повышенной погрешностью, так как в настоящее время согласно известным вышеупомянутым техническим решениям [1], [2], [3] объем слитой дозы теплоносителя для любого текущего момента времени определяется на основе следующего соотношения:And, therefore, in this case, the volume of the drained dose of the coolant is also determined with an increased error, since at present, according to the known technical solutions mentioned above [1], [2], [3], the volume of the drained dose of the coolant for any current moment of time is determined based on the following ratio:

Vсл.д.треб.=Vсл.д.факт.+Vж.к.⋅β⋅(tмакс-t),V next word = V fld + V J.K. ⋅β⋅ (t max -t),

где Vж.к. - максимальный заполненный теплоносителем объем жидкостного контура, измеренный при изготовлении, м3;where V ZK - the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant, measured during manufacture, m 3 ;

β=0,0012 1/°С = 0,0012 1/К - принятый постоянный коэффициент температурного изменения объема теплоносителя в диапазоне Δt=(25±10)°С или ΔT=(298±10) К;β = 0.0012 1 / ° C = 0.0012 1 / K is the adopted constant coefficient of temperature change in the volume of coolant in the range Δt = (25 ± 10) ° C or ΔT = (298 ± 10) K;

tмакс - максимальная рабочая температура теплоносителя при эксплуатации, например, 65°С, при которой объем теплоносителя в жидкостном контуре максимальный;t max - the maximum working temperature of the coolant during operation, for example, 65 ° C, at which the maximum volume of coolant in the liquid circuit;

t - средняя температура теплоносителя в жидкостном контуре

Figure 00000001
, измеренная перед сливом объема дозы теплоносителя по нескольким датчикам температуры, установленным на жидкостном контуре на различных уровнях (на различных участках), °С.t is the average temperature of the coolant in the liquid circuit
Figure 00000001
measured before draining the volume of the dose of coolant for several temperature sensors installed on the liquid circuit at different levels (in different areas), ° C.

Кроме того, так как массы теплоносителя в различных участках жидкостного контура не одинаковы, средняя температура теплоносителя также определяется с погрешностью и сливаемый объем дозы теплоносителя дополнительно из-за этого определяется с дополнительной погрешностью.In addition, since the mass of the coolant in different parts of the liquid circuit is not the same, the average temperature of the coolant is also determined with an error and the drained volume of the dose of coolant is additionally determined with an additional error because of this.

Согласно данным книги [4] (см. стр. 16: текст помещен ниже рис. 4) "Если жидкость заключена в жесткой замкнутой емкости, возможно разрушение последней" - у нас жидкостный тракт СТР изготовлен из жесткого материала, замкнутый, герметичный, температура теплоносителя изменяется в условиях эксплуатации в широком диапазоне, например от плюс 65°С в сеансе связи до минус 90°С в дежурном режиме (для КА, СТР которого выполнена с использованием патента RU 2151722: с целью снижения мощности замещающих электрообогревателей в различных режимах работы КА (например, в дежурном режиме), в схеме СТР с раскрываемыми панелями радиатора с двухсторонним излучением предусмотрен клапан-регулятор (см. фиг. 2), который направляет полный расход теплоносителя мимо радиатора (при этом в контуре с приборами, где циркулирует теплоноситель, потребуются электрообогреватели с уменьшенной мощностью) и в нем температура теплоносителя понижается до минус 90°C).According to the data of the book [4] (see page 16: the text is placed below Fig. 4) "If the liquid is enclosed in a rigid, closed container, the latter may be destroyed" - we have a CTR liquid path made of hard material, closed, sealed, coolant temperature varies under operating conditions in a wide range, for example, from plus 65 ° С in a communication session to minus 90 ° С in standby mode (for spacecraft, the STR of which is made using patent RU 2151722: in order to reduce the power of substitute electric heaters in various modes of operation of the spacecraft ( eg, in standby mode), in the CTP scheme with the radiator panels with double-sided radiation open, a control valve is provided (see Fig. 2), which directs the total flow rate of the heat carrier past the radiator (in this case, electric heaters with reduced heat are required in the circuit with devices where the coolant circulates power) and in it the coolant temperature drops to minus 90 ° C).

Таким образом, как следует из вышеизложенного, известное техническое решение [1], принятое авторами за прототип, не обеспечивает достоверное определение требуемой величины объема слитой (сливаемой) дозы теплоносителя при изготовлении разрабатываемой СТР и в дальнейшем при контроле наличия требуемой массы теплоносителя в жидкостном контуре в условиях эксплуатации обеспечивает недостаточно высокую надежность контроля качественного изготовления СТР КА, так как при повышенной температуре (до плюс 65°C) теплоносителя недосливается требуемая доза теплоносителя и, следовательно, возможно повреждение жидкостного контура, а при пониженной (до минус 90°C) температуре измеренный фактический объем слитой дозы теплоносителя будет завышенным по сравнению с требуемой слитой дозой теплоносителя (согласно [1]) для герметичного жидкостного контура.Thus, as follows from the foregoing, the well-known technical solution [1] adopted by the authors for the prototype does not provide reliable determination of the required volume of the drained (drained) dose of the coolant in the manufacture of the developed MFR and in the future, when controlling the presence of the required mass of the coolant in the liquid circuit in under operating conditions it provides insufficiently high reliability control of the high-quality production of the STR KA, since at elevated temperature (up to plus 65 ° C) the coolant does not reach the required the dose of the coolant and, consequently, damage to the liquid circuit is possible, and at a low (up to minus 90 ° C) temperature, the measured actual volume of the drained dose of the coolant will be overestimated compared to the required drained dose of the coolant (according to [1]) for a sealed liquid circuit.

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

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества СТР, включающем измерения максимального объема газовой полости компенсатора объема, объемов участков жидкостного контура, максимально заполняемого теплоносителем объема жидкостного контура при их изготовлении, периодические телеметрические измерения температуры теплоносителя участков жидкостного контура и периодический контроль наличия требуемой массы теплоносителя в замкнутом герметичном жидкостном контуре системы в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите путем измерения текущей фактической величины объема слитой дозы теплоносителя (Vсл.д.факт.) и сравнения ее с требуемой величиной объема слитой дозы теплоносителя (Vсл.д.треб.), при определении величин объемов слитой дозы теплоносителя первоначально определяют соответствующую среднюю температуру теплоносителя (Т) в жидкостном контуре в процессе изготовления, дальнейших наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите в текущие моменты времени из условия равенства энтальпии всего теплоносителя в жидкостном контуре сумме энтальпий теплоносителя в участках жидкостного контура по формуле (1)This goal is achieved by the fact that in the method of quality control of the STR, including measuring the maximum volume of the gas cavity of the volume compensator, the volume of sections of the liquid circuit, the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant during their manufacture, periodic telemetric measurements of the temperature of the coolant sections of the liquid circuit and periodic monitoring of the presence of the required mass coolant in a closed sealed liquid circuit of the system during manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit by measuring the current actual value of the volume of the fused dose of the coolant (V fld.act. ) and comparing it with the required value of the volume of the fused dose of the coolant (V fld.req. ), when determining the volumes of the fused dose of the coolant initially determine the corresponding average temperature of the coolant (T) in the liquid circuit during the manufacturing process, further ground-based tests and operation of the spacecraft in orbit at current points in time from the condition of equality of the enthalpy of the entire coolant in the liquid circuit D in the sum of the enthalpies of coolant fluid circuit portions according to the formula (1)

Figure 00000002
Figure 00000002

затем устанавливают соответствующую требуемую величину объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени согласно следующему соотношению (2):then establish the corresponding required value of the volume of the drained dose of the coolant for the current time according to the following relation (2):

Figure 00000003
Figure 00000003

где Т и Ti - средняя температура теплоносителя в жидкостном контуре и температуры теплоносителя в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите в текущие моменты времени, К;where T and T i are the average temperature of the coolant in the liquid circuit and the temperature of the coolant in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit during manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit at current times, K;

Figure 00000004
и
Figure 00000005
- удельная теплоемкость теплоносителя (на основе опытных данных) в жидкостном контуре и в участках жидкостного контура при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Тi) в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите в текущие моменты времени, Дж/(кг⋅К);
Figure 00000004
and
Figure 00000005
- the specific heat of the coolant (based on experimental data) in the liquid circuit and in the sections of the liquid circuit at an average temperature of the coolant (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit in the manufacturing process, ground tests and operation of the spacecraft in orbit at current points in time, J / (kg⋅K);

Figure 00000006
и
Figure 00000007
- плотность теплоносителя (на основе опытных данных) в жидкостном контуре при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Ti) в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите в текущие моменты времени, кг/м3;
Figure 00000006
and
Figure 00000007
- the density of the coolant (based on experimental data) in the liquid circuit at an average temperature of the coolant (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit in the manufacturing process, ground tests and operation of the spacecraft in orbit at current points in time, kg / m 3 ;

V и Vi - измеренные в процессе изготовления полный объем внутренней полости жидкостного контура и объемы внутренних полостей участков жидкостного контура, заполненных теплоносителем, при средней температуре (Т) и температурах теплоносителя (Тi) в участках жидкостного контура соответственно в текущие моменты времени, м3;V and V i are the total volume of the internal cavity of the liquid circuit measured in the manufacturing process and the volumes of the internal cavities of the sections of the liquid circuit filled with coolant at an average temperature (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, at current times, m 3 ;

Vсл.д.треб. - требуемая величина объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени, м3;V next word - the required value of the volume of the drained dose of the coolant for the current time, m 3 ;

Vж.к. - максимальный заполняемый теплоносителем объем жидкостного контура, измеренный при изготовлении, м3;V housing estate - the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant, measured during manufacture, m 3 ;

ρмин - минимально возможная плотность теплоносителя, когда средняя температура теплоносителя во всем жидкостном конуре в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите максимально возможная, кг/м3,ρ min - the minimum possible density of the coolant, when the average temperature of the coolant in the entire liquid circuit during production, ground testing and operation of the spacecraft in orbit is the maximum possible, kg / m 3 ,

что и является, по мнению авторов, существенными признаками предлагаемого авторами технического решения.which is, according to the authors, the essential features of the proposed technical solution by the authors.

В результате проведенного авторами анализа известной патентной и научно-технической литературы предложенное сочетание существенных признаков заявляемого технического решения в известных источниках не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе обеспечения качества системы терморегулирования космического аппарата.As a result of the analysis of the known patent and scientific and technical literature by the authors, the proposed combination of the essential features of the claimed technical solution was not found in the known sources and, therefore, the known technical solutions do not exhibit the same properties as in the claimed method for ensuring the quality of the spacecraft thermal control system.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема реализации предлагаемого технического решения, где поз.1 - КА; 1.1 - СТР; 1.1.1 - жидкостный контур; 1.1.2 - компенсатор объема; 1.1.2.1 - жидкостная полость с теплоносителем; 1.1.2.2 - газовая полость с двухфазным рабочим телом; 1.1.2.3 - сильфон; 1.1.2.4 - электрообогреватель; 1.1.3 - электронасосный агрегат (ЭНА); 1.1.4 - панель, на которой установлены приборы КА; 1.1.5 - раскрываемые панели радиатора; 1.1.6 - вентиль заправочный; 1.1.7 - датчик давления; 1.1.8 - датчик температуры; 1.1.9 - клапан-регулятор.In FIG. 2 shows a schematic diagram of the implementation of the proposed technical solution, where item 1 - SC; 1.1 - STR; 1.1.1 - liquid circuit; 1.1.2 - volume compensator; 1.1.2.1 - liquid cavity with a coolant; 1.1.2.2 - gas cavity with a two-phase working fluid; 1.1.2.3 - bellows; 1.1.2.4 - electric heater; 1.1.3 - electric pump unit (ENA); 1.1.4 - the panel on which the spacecraft devices are installed; 1.1.5 - disclosed radiator panels; 1.1.6 - filling valve; 1.1.7 - pressure sensor; 1.1.8 - temperature sensor; 1.1.9 - valve regulator.

Предлагаемый способ контроля качества СТР КА включает в себя нижеуказанные операции, выполняемые в следующей последовательности:The proposed method of quality control of STR KA includes the following operations performed in the following sequence:

- устанавливают марку применяемого в жидкостном контуре 1.1.1 СТР 1.1 КА 1 теплоносителя и его зависимости плотности (ρ) и удельной теплоемкости (ср) от изменения температуры теплоносителя (Т в градусах Кельвина, что повышает точность обработки опытных данных) на основе опытных данных, например, в случае применения теплоносителя ЛЗ-ТК-2:- establish the brand of the coolant used in the liquid circuit 1.1.1 STR 1.1 KA 1 and its dependence of the density (ρ) and specific heat (with p ) on the change in the temperature of the coolant (T in degrees Kelvin, which increases the accuracy of processing the experimental data) based on experimental data , for example, in the case of using the coolant LZ-TK-2:

ρ[кг/м3]=956,12-0,84⋅Т [K];ρ [kg / m 3 ] = 956.12-0.84⋅T [K];

ср[Дж/(кг⋅К)]=636,142+4,142857⋅Т [K];with p [J / (kg⋅K)] = 636.142 + 4.142857⋅T [K];

(ввиду небольшой величины давления теплоносителя в жидкостном контуре (не более 200 кПа) изменение объема теплоносителя в зависимости от давления пренебрежимо мало);(due to the small value of the coolant pressure in the liquid circuit (not more than 200 kPa), the change in the coolant volume depending on the pressure is negligible);

- изготавливают комплектующие элементы СТР, в том числе компенсатор объема 1.1.2;- make components of the STR, including a compensator volume 1.1.2;

- осуществляют монтаж СТР на конструкцию КА 1;- carry out the installation of the STR on the design of the spacecraft 1;

- проводят проверку степени герметичности жидкостного контура СТР 1.1.1 на соответствие требуемой норме и осуществляют полную заправку предварительно отвакуумированного жидкостного контура отдеаэрированным теплоносителем ЛЗ-ТК-2 (ТУ38.101388-79);- they check the degree of tightness of the liquid circuit STP 1.1.1 for compliance with the required norm and carry out a complete filling of the previously evacuated liquid circuit with the deaerated coolant LZ-TK-2 (TU38.101388-79);

- измеряют температуры заправленного теплоносителя по нескольким датчикам температуры 1.1.8 и определяют среднюю температуру теплоносителя в жидкостном контуре по формуле (1)- measure the temperature of the filled coolant according to several temperature sensors 1.1.8 and determine the average temperature of the coolant in the liquid circuit according to the formula (1)

Figure 00000008
Figure 00000008

(данная формула установлена авторами на основе теории об энтальпии - см. книгу "А.В. Болгарский, Г.А. Мухачев, В.К. Щукин. Термодинамика и теплопередача. М., "Высшая школа", 1975; §3. Энтальпия, стр. 30-31" [5] и анализа физических процессов, происходящих в жидкостном контуре в процессе изготовления (в том числе при заправке), наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите);(This formula was established by the authors on the basis of the theory of enthalpy - see the book "A.V. Bulgarian, G.A. Mukhachev, V.K. Schukin. Thermodynamics and heat transfer. M.," Higher School ", 1975; §3. Enthalpy, pp. 30-31 "[5] and analysis of physical processes occurring in the liquid circuit during the manufacturing process (including during refueling), ground tests and spacecraft operation in orbit);

- сливают согласно [1] порциями дозы теплоносителя, а затем сливают согласно (2) требуемую дозу теплоносителя из жидкостного контура с высокой точностью (±0,01 дм3);- they are drained according to [1] in portions of the heat carrier dose, and then, according to (2), the required heat carrier dose is drained from the liquid circuit with high accuracy (± 0.01 dm 3 );

- после этого в процессе изготовления (например, в конце заправки) и периодически в процессе наземных испытаний и эксплуатации КА на орбите для текущего момента времени и для текущей средней температуры теплоносителя устанавливают согласно [1] значение разности между измеренным значением давления теплоносителя в жидкостном контуре и значением упругости насыщенного пара рабочего тела, частично заправленного в газовую полость 1.1.2.2, при измеренной температуре газовой полости и согласно [1] устанавливают текущую фактическую величину слитой дозы теплоносителя (Vсл.д.факт.);- after that, during the manufacturing process (for example, at the end of the refueling) and periodically during the ground tests and operation of the spacecraft in orbit for the current time moment and for the current average temperature of the coolant, according to [1], the difference between the measured value of the coolant pressure in the liquid circuit and the elasticity value of the saturated steam of the working fluid, partially charged into the gas cavity 1.1.2.2, at the measured temperature of the gas cavity and according to [1] set the current actual value of the fused heat carrier doses (V rld.actual );

- определяют требуемую величину объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени по соотношению (2)- determine the required value of the volume of the fused dose of the coolant for the current time according to the relation (2)

Figure 00000009
Figure 00000009

где в (1) и (2): Т и Тi - средняя температура теплоносителя в жидкостном контуре и температуры теплоносителя в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите в текущие моменты времени, К;where in (1) and (2): T and T i are the average temperature of the coolant in the liquid circuit and the temperature of the coolant in the sections of the liquid circuit, respectively, after the volume of the dose of coolant is drained from the liquid circuit during the manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit in current time points, K;

Figure 00000010
и
Figure 00000011
- удельная теплоемкость теплоносителя (на основе опытных данных) в жидкостном контуре и в участках жидкостного контура при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Ti) в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите в текущие моменты времени, Дж/(кг⋅К);
Figure 00000010
and
Figure 00000011
- the specific heat of the coolant (based on experimental data) in the liquid circuit and in the sections of the liquid circuit at an average temperature of the coolant (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit in the manufacturing process, ground tests and operation of the spacecraft in orbit at current points in time, J / (kg⋅K);

Figure 00000012
и
Figure 00000013
- плотность теплоносителя (на основе опытных данных) в жидкостном контуре при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Ti) в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите в текущие моменты времени, кг/м3;
Figure 00000012
and
Figure 00000013
- the density of the coolant (based on experimental data) in the liquid circuit at an average temperature of the coolant (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit in the manufacturing process, ground tests and operation of the spacecraft on orbit at current points in time, kg / m 3 ;

V и Vi - измеренные в процессе изготовления полный объем внутренней полости жидкостного контура и объемы внутренних полостей участков жидкостного контура, заполненных теплоносителем, при средней температуре (Т) и температурах теплоносителя (Тi) в участках жидкостного контура соответственно в текущие моменты времени, м3;V and V i are the total volume of the internal cavity of the liquid circuit measured in the manufacturing process and the volumes of the internal cavities of the sections of the liquid circuit filled with coolant at an average temperature (T) and temperatures of the coolant (T i ) in the sections of the liquid circuit, respectively, at current times, m 3 ;

Vсл.д.треб. - требуемая величина объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени, м3;V next word - the required value of the volume of the drained dose of the coolant for the current time, m 3 ;

Vж.к. - максимальный заполняемый теплоносителем объем жидкостного контура, измеренный при изготовлении, м3;V housing estate - the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant, measured during manufacture, m 3 ;

ρмин - минимально возможная плотность теплоносителя, когда средняя температура теплоносителя во всем жидкостном конуре в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите максимально возможная, кг/м3;ρ min - the minimum possible density of the coolant, when the average temperature of the coolant in the entire liquid circuit during the manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit is the maximum possible, kg / m 3 ;

- сравнивают вышеопределенные величины Vсл.д.факт. и Vсл.д.треб. между собой: если модуль разности |Vсл.д.факт.-Vсл.д.треб.| удовлетворяет условию (3)- compare the above values V vld.fact. and V next word. among themselves: if the modulus of difference | V sld.fact. -V next word | satisfies condition (3)

Figure 00000014
Figure 00000014

то это означает, что жидкостный контур герметичен и на борту КА в жидкостном контуре имеется требуемая для обеспечения работоспособности КА масса теплоносителя;this means that the liquid circuit is tight and on board the spacecraft in the liquid circuit there is the mass of coolant required to ensure the operability of the spacecraft;

где в (3): ΔVпогр - погрешность измерений, м3 (например, не более 0,12⋅10-3 м3 на основании опытных данных);where in (3): ΔV burr is the measurement error, m 3 (for example, not more than 0.12⋅10 -3 m 3 based on experimental data);

Vзапас.на.доп.утечки - запас теплоносителя, предусмотренный в жидкостной полости компенсатора объема для компенсации возможных утечек из жидкостного контура из-за допустимой его нормы негерметичности, предусмотренной технологией, м3;V reserve.additional leaks - the coolant reserve provided in the liquid cavity of the volume compensator to compensate for possible leaks from the liquid circuit due to its permissible leak rate provided by the technology, m 3 ;

τ - момент времени при контроле Vсл.д.факт. относительно момента начала эксплуатации τнач, сутки;τ is the point in time under control V sld.fact. relative to the moment of the start of operation τ beg , day;

τCAC.треб. - требуемый срок активного существования КА на орбите, сутки.τ CAC. - the required period of active existence of the spacecraft in orbit, day.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, предложенное авторами новое техническое решение гарантирует качественное изготовление жидкостного контура СТР в процессе изготовления, исключающее при дальнейшей эксплуатации КА повреждение жидкостного контура, и обеспечивает более высокую точность и надежность контроля качества СТР КА, что подтверждается данными опытной реализации предложенного технического решения.Thus, as follows from the foregoing, the new technical solution proposed by the authors guarantees high-quality production of the STP liquid circuit during the manufacturing process, which eliminates damage to the liquid circuit during further exploitation of the spacecraft, and provides higher accuracy and reliability of the quality control of the STP KA, which is confirmed by the experimental implementation of the proposed technical solution.

Claims (11)

Способ контроля качества системы терморегулирования космического аппарата, включающий измерения максимального объема газовой полости компенсатора объема, объемов участков жидкостного контура, максимально заполняемого теплоносителем объема жидкостного контура при их изготовлении, периодические телеметрические измерения температуры теплоносителя участков жидкостного контура и периодический контроль наличия требуемой массы теплоносителя в замкнутом герметичном жидкостном контуре системы в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации аппарата на орбите путем измерения текущей фактической величины объема слитой дозы теплоносителя (Vсл.д.факт.) и сравнения ее с требуемой величиной объема слитой дозы теплоносителя (Vсл.д.треб.), отличающийся тем, что при определении величин объемов слитой дозы теплоносителя первоначально определяют соответствующую среднюю температуру теплоносителя (Т) в жидкостном контуре в процессе изготовления, дальнейших наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите в текущие моменты времени по формуле (1)A method of controlling the quality of the spacecraft thermal control system, including measuring the maximum volume of the gas cavity of the volume compensator, the volume of liquid circuit sections, the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant during their manufacture, periodic telemetric measurements of the temperature of the coolant sections of the liquid circuit and periodic monitoring of the presence of the required mass of the coolant in a closed tight liquid circuit system in the manufacturing process, ground tests operating and operating the device in orbit by measuring the current actual value of the volume of the fused dose of the coolant (V fld.act. ) and comparing it with the required value of the volume of the fused dose of the coolant (V fldd. ), characterized in that when determining the values of the volumes of the drained dose of the coolant initially determine the corresponding average temperature of the coolant (T) in the liquid circuit during the manufacturing process, further ground tests and operation of the spacecraft in orbit at current times according to the formula (1)
Figure 00000015
Figure 00000015
затем устанавливают соответствующую требуемую величину объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени согласно следующему соотношению (2):then establish the corresponding required value of the volume of the drained dose of the coolant for the current time according to the following relation (2):
Figure 00000016
Figure 00000016
где Т и Ti - средняя температура теплоносителя в жидкостном контуре и температуры теплоносителя в участках жидкостного контура соответственно после слива объема дозы теплоносителя из жидкостного контура в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите в текущие моменты времени, К;where T and T i are the average temperature of the coolant in the liquid circuit and the temperature of the coolant in the sections of the liquid circuit, respectively, after draining the volume of the dose of coolant from the liquid circuit during manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit at current times, K;
Figure 00000017
и
Figure 00000018
- удельная теплоемкость теплоносителя соответственно в жидкостном контуре и в участках жидкостного контура при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Ti), Дж/(кг⋅К);
Figure 00000017
and
Figure 00000018
- the specific heat of the coolant, respectively, in the liquid circuit and in the sections of the liquid circuit at an average coolant temperature (T) and coolant temperatures (T i ), J / (kg⋅K);
Figure 00000019
и
Figure 00000020
- плотность теплоносителя соответственно в жидкостном контуре и в участках жидкостного контура при средней температуре теплоносителя (Т) и температурах теплоносителя (Ti), кг/м3;
Figure 00000019
and
Figure 00000020
- the density of the coolant, respectively, in the liquid circuit and in the sections of the liquid circuit at an average temperature of the coolant (T) and coolant temperatures (T i ), kg / m 3 ;
V и Vi - измеренные в процессе изготовления полный объем внутренней полости жидкостного контура и объемы внутренних полостей участков жидкостного контура, заполненных теплоносителем, при средней температуре (Т) и температурах теплоносителя (Ti), м3;V and V i - measured in the manufacturing process, the total volume of the internal cavity of the liquid circuit and the volume of the internal cavities of the sections of the liquid circuit filled with coolant, at an average temperature (T) and coolant temperatures (T i ), m 3 ; Vсл.д.треб. - требуемая величина объема слитой дозы теплоносителя для текущего момента времени, м3;V next word - the required value of the volume of the drained dose of the coolant for the current time, m 3 ; Vж.к. - максимальный заполняемый теплоносителем объем жидкостного контура, измеренный при изготовлении, м3;V housing estate - the maximum volume of the liquid circuit filled with the coolant, measured during manufacture, m 3 ; ρмин - минимально возможная плотность теплоносителя, когда средняя температура теплоносителя во всем жидкостном контуре в процессе изготовления, наземных испытаний и эксплуатации космического аппарата на орбите максимально возможная, кг/м3.ρ min - the minimum possible density of the coolant, when the average temperature of the coolant in the entire liquid circuit during the manufacturing, ground testing and operation of the spacecraft in orbit is the maximum possible, kg / m 3 .
RU2015153438A 2015-12-11 2015-12-11 Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft RU2648519C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153438A RU2648519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153438A RU2648519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015153438A RU2015153438A (en) 2017-06-16
RU2648519C2 true RU2648519C2 (en) 2018-03-26

Family

ID=59068202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153438A RU2648519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648519C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101508349A (en) * 2009-03-17 2009-08-19 北京航空航天大学 Fluid circuit control device suitable of nano-satellite hot control system
RU2374149C1 (en) * 2008-06-18 2009-11-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to control spacecraft thermal control system quality
RU2489330C2 (en) * 2011-08-05 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of control over spacecraft thermal control system
US8910701B2 (en) * 2008-10-02 2014-12-16 Iberica Del Espacio, S.A. Spacecraft modular thermal platform with temperature responsive bypass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2374149C1 (en) * 2008-06-18 2009-11-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to control spacecraft thermal control system quality
US8910701B2 (en) * 2008-10-02 2014-12-16 Iberica Del Espacio, S.A. Spacecraft modular thermal platform with temperature responsive bypass
CN101508349A (en) * 2009-03-17 2009-08-19 北京航空航天大学 Fluid circuit control device suitable of nano-satellite hot control system
RU2489330C2 (en) * 2011-08-05 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of control over spacecraft thermal control system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015153438A (en) 2017-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaya et al. Mathematical modeling of loop heat pipes and experimental validation
Mameli et al. Thermal response of a closed loop pulsating heat pipe under a varying gravity force
Hartwig et al. Assessment of existing two phase heat transfer coefficient and critical heat flux correlations for cryogenic flow boiling in pipe quenching experiments
Holzer et al. Magnetic flux transfer associated with expansions and contractions of the dayside magnetosphere
Barsi et al. Investigation of tank pressurization and pressure control—Part I: experimental study
CN101113963A (en) Method and device for measuring liquid thermal conductivity factor
Alaoui et al. Liquid density of oxygenated additives to bio-fuels: 1-Hexanol at pressures up to 140 MPa and from 293.15 K to 403.15 K
US10036683B2 (en) Acousto-microwave system for determining mass or leak of gas in a vessel and process for same
Marti et al. The effect of surface tension on liquid–gas equilibria in isochoric systems and its application to fluid inclusions
Stewart et al. Self-pressurization of a flightweight, liquid hydrogen tank: Simulation and comparison with experiments
Guo et al. Experimental study of the thermal performance of a neon cryogenic loop heat pipe
Manya et al. Specific heat capacity of pure water at 4.0 MPa between 298.15 and 465.65 K
Bonetti et al. Fast thermalization in supercritical fluids
RU2648519C2 (en) Method of quality control of thermal regulation system of spacecraft
US8485721B2 (en) Ex-reactor two-phase transient nuclear calorimeter
CN104133039A (en) Satellite electric-propulsion working medium xenon filling characteristic test method
Beysens et al. Heat can cool near-critical fluids
CN109405918A (en) A kind of spacecraft propulsion agent residue measuring method based on propellant physical property
Gluck et al. Gas requirements in pressurized transfer of liquid hydrogen
Kaya et al. Ground testing of loop heat pipes for spacecraft thermal control
Murphy et al. Subcooled flow boiling of fluorocarbons
Abdulagatov et al. Experimental vapor pressures and derived thermodynamic properties of aqueous solutions of lithium nitrate from 423 to 623 K
Landram Heat transfer during vessel discharge: mean and fluctuating gas temperature
Gillespie et al. The heat of expansion of a gas of varying mass
RU2352925C1 (en) Device for measurement of heat flux