RU2757510C1 - Heat removal system for testing electric rocket engines - Google Patents

Heat removal system for testing electric rocket engines Download PDF

Info

Publication number
RU2757510C1
RU2757510C1 RU2021114829A RU2021114829A RU2757510C1 RU 2757510 C1 RU2757510 C1 RU 2757510C1 RU 2021114829 A RU2021114829 A RU 2021114829A RU 2021114829 A RU2021114829 A RU 2021114829A RU 2757510 C1 RU2757510 C1 RU 2757510C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
cooled
heat carrier
engine
screen
Prior art date
Application number
RU2021114829A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Сергеевич Воронов
Антон Алексеевич Троицкий
Original Assignee
Закрытое акционерное общество «СуперОкс» (ЗАО "СуперОкс")
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 Закрытое акционерное общество «СуперОкс» (ЗАО "СуперОкс") filed Critical Закрытое акционерное общество «СуперОкс» (ЗАО "СуперОкс")
Priority to RU2021114829A priority Critical patent/RU2757510C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2757510C1 publication Critical patent/RU2757510C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to bench tests of electric rocket engines. The heat removal system for testing electric rocket engines in vacuum chambers simulating the space environment includes a heat-dissipating cooled screen and a chiller. The heat-dissipating screen is made in form of a massive disk with at least one tube coiled to it. A coolant is placed inside the tube. The heat-dissipating screen has a diameter to completely overlap the diameter of accelerated beam emitted by the engine.
EFFECT: increase of heat removal efficiency is achieved.
8 cl, 2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к стендовым испытаниям электрических ракетных двигателей. The invention relates to bench tests of electric rocket engines.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

Под электрическим ракетным двигателем (ЭРД) в уровне техники понимается ракетный двигатель, принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию ускоренных частиц. В данном случае под частицей понимается атом или ион, из которых состоит струя ЭРД. An electric rocket engine (ERE) in the prior art means a rocket engine, the principle of operation of which is based on the conversion of electrical energy into directed kinetic energy of accelerated particles. In this case, a particle is understood as an atom or ion, of which the EJE jet is composed.

ЭРД классифицируют по преобладающему механизму ускорения частиц.EJEs are classified according to the predominant particle acceleration mechanism.

Различают следующие типы двигателей: электротермические, электростатические двигатели, сильноточные (магнитоплазменные, магнитодинамические) двигатели, импульсные двигатели и др.There are the following types of motors: electrothermal, electrostatic motors, high-current (magnetoplasma, magnetodynamic) motors, impulse motors, etc.

При стендовых испытаниях ЭРД возникает проблема отвода теплоты от испытательной камеры, поскольку тепловые потоки ускоренных частиц, истекающих при работе двигателя, воздействуют разрушающе на испытательную камеру, установленные в ней измерительные приборы и ЭРД. Под теплотой в уровне техники понимают энергию, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой.During bench tests of an EJE, the problem of heat removal from the test chamber arises, since the heat fluxes of accelerated particles escaping during the operation of the engine have a destructive effect on the test chamber, the measuring instruments and the EJE installed in it. In the prior art, heat is understood as the energy that a body receives or loses in the process of heat exchange with the environment.

В предшествующем уровне техники отвод теплоты реализовывался путем подачи охлаждающих средств (воды, воздуха и т.д.) непосредственно в камеру, либо путем установки в камеру специальных средств, например, теплообменников.In the prior art, heat removal was realized by supplying cooling agents (water, air, etc.) directly into the chamber, or by installing special means, for example, heat exchangers, into the chamber.

В соответствии с патентом RU2209751, представлено устройство для испытаний космического аппарата с системой отвода теплоты, включающей промежуточный теплообменник, перед которым установлен перепускной клапан. Вход этого клапана сообщен с жидкостным трактом полезной нагрузки, первый выход - с жидкостным трактом системы после выхода теплообменника, а второй выход - с входом теплообменника. Наземная полость теплообменника сообщена через гидроразъемы с наземной системой обеспечения теплового режима при испытаниях. Данная наземная система обеспечивает указанный отвод избыточной теплоты и размещена вне термобарокамеры, в которую помещен космический аппарат. Изобретение направлено на упрощение процесса и устройства для проведения испытаний спутников, а также на снижение материальных затрат и времени при испытаниях.In accordance with the patent RU2209751, a device for testing a spacecraft with a heat removal system, including an intermediate heat exchanger, in front of which a bypass valve is installed, is presented. The inlet of this valve is in communication with the payload fluid path, the first outlet - with the system fluid path after the heat exchanger outlet, and the second outlet - with the heat exchanger inlet. The ground cavity of the heat exchanger is communicated through hydraulic connectors with the ground system for ensuring the thermal regime during testing. This ground-based system provides the specified removal of excess heat and is located outside the thermal pressure chamber, in which the spacecraft is placed. The invention is aimed at simplifying the process and device for testing satellites, as well as reducing material costs and time during testing.

В патенте на полезную модель CN209142420 раскрывается система отвода теплоты, установленная в испытательной камере и включающая радиатор с цилиндрическим корпусом, впускную коллекторную трубу для жидкости, выпускную коллекторную труб для выпуска жидкости, расположенную параллельно впускной коллекторной трубе, множество патрубков по боковой стенке корпуса цилиндра радиатора, размещенных в осевом направлении корпуса цилиндра радиатора, где нижние концы патрубков сообщаются с трубой впуска жидкости, а верхние концы патрубка трубы сообщаются с выпускной трубой и ребра, расположенные между патрубками и изогнутые для образования канавок. Такой радиатор обладает высокой поглощающей способностью и более идеальным эффектом рассеивания тепла для испытательного оборудования, позволяющего моделировать космическую среду.Utility model patent CN209142420 discloses a heat removal system installed in a test chamber and including a cylindrical body radiator, a liquid inlet manifold, a liquid outlet manifold parallel to the inlet manifold, a plurality of pipes along the side wall of the radiator cylinder housing, located in the axial direction of the radiator cylinder housing, where the lower ends of the pipes are in communication with the fluid inlet pipe, and the upper ends of the pipe are in communication with the outlet pipe and ribs located between the pipes and bent to form grooves. Such a heat sink has a high absorption capacity and a more ideal heat dissipation effect for test equipment to simulate the space environment.

К недостаткам данного технического решения можно отнести сложность конструкции системы отвода тепла, а также необходимость изначального проектирования испытательной камеры с двойным кожухом и системой циркуляции охлаждающей жидкости между внутренним и внешним кожухом. Данный подход значительно увеличивает стоимость испытательной камеры, её объемы, материалы камеры должны быть защищены от возможной коррозии вызванной охлаждающей жидкостью, должно быть проведено обеспечение герметичности между кожухами. The disadvantages of this technical solution include the complexity of the design of the heat removal system, as well as the need for the initial design of the test chamber with a double casing and a system for circulating the coolant between the inner and outer casing. This approach significantly increases the cost of the test chamber, its volume, the materials of the chamber must be protected from possible corrosion caused by the coolant, and the tightness between the casings must be ensured.

Наиболее близкое техническое решение раскрыто в патенте RU2614454 на реверберационную камеру для проведения стендовых испытаний ракетных двигателей космических аппаратов, в том числе, стационарных плазменных. Система отвода теплоты включает установленный в реверберационной камере охлаждаемый экран в форме круга, подключенный к циркуляционной системе охлаждения замкнутого типа. Функцией данного экрана является преобразование кинетической энергии направленного потока заряженных частиц в тепловую энергию и ее отвод.The closest technical solution is disclosed in patent RU2614454 for a reverberation chamber for bench tests of spacecraft rocket engines, including stationary plasma ones. The heat removal system includes a circular-shaped cooled screen installed in the reverberation chamber and connected to a closed-type circulation cooling system. The function of this screen is to convert the kinetic energy of a directed flow of charged particles into thermal energy and remove it.

К сожалению, в описании к патенту не сообщается о том, из какого материала выполнен охлаждаемый экран, а также, что он из себя представляет конструктивно, поэтому трудно судить об эффективности отвода тепла из испытательной камеры.Unfortunately, the description of the patent does not indicate what material the cooled screen is made of, as well as what it is structurally, therefore it is difficult to judge the efficiency of heat removal from the test chamber.

Все вышеперечисленные недостатки известных технических решений представляют определенные технические проблемы для проведения испытаний ЭРД.All of the above disadvantages of the known technical solutions present certain technical problems for testing an electric propulsion engine.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Задачей изобретения является увеличение времени испытаний ЭРД и повышение срока эксплуатации камеры за счет улучшения эффективности отвода теплоты в процессе испытаний ЭРД. The objective of the invention is to increase the test time of the EJE and increase the service life of the chamber by improving the efficiency of heat removal during the EJE test.

Поставленная задача решается системой отвода теплоты при испытаниях электрических ракетных двигателей в вакуумных камерах, имитирующих космическую среду, включающей теплоотводящий охлаждаемый экран из теплопроводящего металла или сплава, установленный в вакуумной камере, и чиллер, установленный вне вакуумной камеры и связанный с теплоотводящим экраном посредством трубопроводов подачи охлажденного теплоносителя и отвода отепленного теплоносителя, при этом теплоотводящий экран обладает размером диаметра, обеспечивающим возможность полного перекрытия диаметра пучка ускоренных частиц, испускаемых двигателем, в месте установки упомянутого экрана, где упомянутый теплоотводящий экран выполнен в форме массивного диска с прикрепленной к нему свернутой в спираль, по меньшей мере, одной трубкой с размещенным внутри трубки теплоносителем.The problem is solved by a heat removal system when testing electric rocket engines in vacuum chambers simulating the space environment, including a heat-removing cooled screen made of a heat-conducting metal or alloy, installed in a vacuum chamber, and a chiller installed outside the vacuum chamber and connected to the heat-removing screen through supply pipelines of the cooled heat carrier and removal of the warmed heat carrier, while the heat-removing screen has a diameter size that makes it possible to completely overlap the diameter of the beam of accelerated particles emitted by the engine at the installation site of the said screen, where the said heat-removing screen is made in the form of a massive disk attached to it coiled into a spiral, according to at least one tube with a coolant placed inside the tube.

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается системой, в которой теплоотводящий экран выполнен из меди или сплава на основе меди.In particular embodiments of the invention, the problem is solved by a system in which the heat sink is made of copper or a copper-based alloy.

В других частных реализациях изобретения системы электрическим ракетным двигателем является магнитоплазменный двигатель.In other particular implementations of the system's invention, the electric rocket engine is a magnetoplasma engine.

В этом случае ускоренными частицами являются частицы плазмы.In this case, the accelerated particles are plasma particles.

Теплоотводящий экран может быть установлен в вакуумной камере с боковыми фланцами, причем теплоотводящий экран может быть закреплен в упомянутых боковых фланцах. The heat sink can be installed in a vacuum chamber with side flanges, and the heat sink can be fixed in said side flanges.

Система может быть снабжена гидромодулем, подключенным к чиллеру и включающим насосную группу, расширительный бак, регуляторы перепада давления и коллекторы отепленного теплоносителя и охлажденного теплоносителя.The system can be equipped with a hydronic module connected to the chiller and including a pumping group, an expansion tank, differential pressure regulators and collectors of heated and cooled heat carrier.

В этом случае трубопроводы подачи охлажденного теплоносителя и отвода отепленного теплоносителя одним концом соединены, соответственно, с коллекторами отепленного теплоносителя и охлажденного теплоносителя, а другим концом присоединены к противоположным концам свернутой в спираль трубки.In this case, the pipelines for supplying the cooled heat carrier and withdrawing the warmed heat carrier are connected at one end, respectively, to the collectors of the insulated heat carrier and the cooled heat carrier, and at the other end are connected to the opposite ends of the coiled tube.

В частных воплощениях системы теплоносителем является силиконовое масло или этиленгликоль.In particular embodiments of the system, the coolant is silicone oil or ethylene glycol.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг. 1 приведена схема заявленной системы отвода теплоты при испытаниях электрических ракетных двигателей в вакуумных камерах.FIG. 1 shows a diagram of the claimed heat removal system when testing electric rocket engines in vacuum chambers.

На фиг. 2 приведена схема, иллюстрирующая размещение теплоотводящего экрана в камере. FIG. 2 is a diagram illustrating the placement of the heat sink in the chamber.

Позиции на чертежах означают следующееThe numbers in the drawings mean the following

1. Теплоотводящий экран1. Heat shield

2. Испытательная вакуумная камера2. Test vacuum chamber

3. Чиллер3. Chiller

4. Трубопровод подачи охлажденного теплоносителя4. Pipeline for supplying the cooled heat carrier

5. Трубопровод отвода отепленного теплоносителя5. Pipeline for removal of the heated heat carrier

6. Трубка, свернутая в спираль6. Coiled tube

7. Массивный диск7. Massive disk

8. Электрический ракетный двигатель8. Electric rocket engine

9. Гидромодуль9. Hydro module

10. Расширительный бак10. Expansion tank

11. Насосная группа11. Pumping group

12. Аккумулирующий бак12. Accumulation tank

13. Коллектор охлажденного теплоносителя13. Chilled heat carrier collector

14.Коллектор отепленного теплоносителя14.Heated heat carrier collector

15. Боковые фланцы.15. Side flanges.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

Как следует из фиг. 1, заявленная система отвода тепла при испытаниях электрических ракетных двигателей включает теплоотводящий экран (1), установленный в камере (2), чиллер (3), под которым понимается аппарат для охлаждения жидкости, использующий парокомпрессионный или абсорбционный холодильный цикл и соединяющие чиллер и экран трубопроводы подачи охлажденного (4) и отвода отепленного (5) теплоносителя.As shown in FIG. 1, the claimed heat removal system during testing of electric rocket engines includes a heat-removing shield (1) installed in the chamber (2), a chiller (3), which is understood as an apparatus for cooling a liquid using a vapor compression or absorption refrigeration cycle and pipelines connecting the chiller and the shield supply of cooled (4) and removal of warmed (5) heat carrier.

Теплоотводящий экран (1) представляет собой свернутую в спираль трубку (трубки) (6), закрепленные на массивном диске (7). И трубки, и диск выполнены из металла или сплава с хорошими теплопроводящими свойствами и максимально прижаты друг к другу для обеспечения максимальной площади контакта. The heat sink (1) is a tube (tubes) (6) coiled into a spiral, fixed on a massive disk (7). Both the tubes and the disc are made of metal or alloy with good heat transfer properties and are pressed against each other as much as possible to ensure maximum contact area.

В идеале экран (1) может быть выполнен из меди или сплавов на основе меди, например, латуни Л96 (содержание цинка от 2,8 до 5 масс%, остальное - медь и примеси). Внутри трубки (6) размещен теплоноситель.Ideally, the screen (1) can be made of copper or copper-based alloys, for example, L96 brass (zinc content is from 2.8 to 5 wt%, the rest is copper and impurities). The coolant is located inside the tube (6).

Существенным является то, что экран (1) обладает размером диаметра, обеспечивающим возможность полного перекрытия диаметра пучка ускоренных частиц, испускаемых двигателем (8) в месте установки упомянутого экрана. Это означает, что экран относительно небольшого диаметра для полного перекрытия пучка ускоренных частиц можно размещать ближе к двигателю, где величина диаметра пучка меньше, а экран большего диаметра – дальше от двигателя в зависимости от вида проводимых испытаний. Таким образом реализуется равномерное распределение теплоты по поверхности теплоотводящего экрана, минимизируется доступ тепла к стенкам испытательной камеры и размещенным в ней приборам, а также обеспечивается эффективный отвод тепла.It is essential that the screen (1) has a diameter size that makes it possible to completely overlap the diameter of the beam of accelerated particles emitted by the engine (8) at the installation site of the said screen. This means that a screen of a relatively small diameter to completely cover the beam of accelerated particles can be placed closer to the engine, where the value of the beam diameter is smaller, and the screen of a larger diameter, farther from the engine, depending on the type of tests being performed. Thus, a uniform distribution of heat over the surface of the heat sink is realized, the access of heat to the walls of the test chamber and the devices placed in it is minimized, and effective heat dissipation is also ensured.

Экран (1) может быть размещен по отношению к двигателю (8) в испытательной камере (2) как массивным диском (7), так и трубкой (6). The screen (1) can be placed in relation to the engine (8) in the test chamber (2) either by a massive disk (7) or by a tube (6).

В частных воплощениях изобретения целесообразно установить экран (1) по отношению к двигателю (8) массивным диском (7) (см. фиг. 1), что обеспечивает более эффективную защиту трубки (6) с теплоносителем, а также внутреннего пространства камеры (2) - основная теплота от пучка ускоренных частиц поступает на массивный диск, а циркулирующий в трубке (6) теплоноситель эффективно отводит от диска (7) тепловую энергию. In particular embodiments of the invention, it is advisable to install the screen (1) in relation to the engine (8) with a massive disk (7) (see Fig. 1), which provides more effective protection of the tube (6) with the coolant, as well as the inner space of the chamber (2) - the main heat from the beam of accelerated particles enters the massive disk, and the coolant circulating in the tube (6) effectively removes heat energy from the disk (7).

В состав чиллера (3) входит холодильная машина со всеми основными элементами: компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель (не показаны). В зависимости от холодопроизводительности и типа, чиллер может комплектоваться различными дополнительными вспомогательными элементами. The chiller (3) includes a refrigeration machine with all the main elements: a compressor, a condenser, a throttling device and an evaporator (not shown). Depending on the cooling capacity and type, the chiller can be equipped with various additional accessories.

Заявленная система может включать гидромодуль (9), подключенный к чиллеру (3), обеспечивающий циркуляцию холодного/нагретого теплоносителя и содержит такие элементы, как расширительный бак (10), насосная группа (11), аккумулирующий бак (12) (в случае недостаточного объема теплоносителя в гидравлическом контуре), а также коллекторы охлажденного теплоносителя (13) и отепленного теплоносителя (14). The claimed system may include a hydronic module (9) connected to a chiller (3), which circulates a cold / heated heat carrier and contains such elements as an expansion tank (10), a pump group (11), an accumulation tank (12) (in case of insufficient volume coolant in the hydraulic circuit), as well as the collectors of the cooled coolant (13) and the heated coolant (14).

В качестве теплоносителя, циркулирующего в системе, могут быть использованы различные теплоносители, включая воду. Чиллер (3) установлен вне вакуумной испытательной камеры (2). Если чиллер (3), например, установлен в неотапливаемом помещении или на улице, то в качестве теплоносителя целесообразно использовать силиконовое масло (теплоемкость более 1,5 кДж/кг⋅К) или этиленгликоль (теплоемкость около 5 кДж/кг⋅К). Последний вследствие высокой теплоемкости также наиболее эффективно отводит тепло.As the heat carrier circulating in the system, various heat carriers, including water, can be used. The chiller (3) is installed outside the vacuum test chamber (2). If the chiller (3), for example, is installed in an unheated room or outdoors, then it is advisable to use silicone oil (heat capacity more than 1.5 kJ / kg⋅K) or ethylene glycol (heat capacity about 5 kJ / kg⋅K) as a heat carrier. The latter, due to its high heat capacity, also removes heat most efficiently.

Циркулирование теплоносителя осуществляется следующим образом. Теплоноситель, поступающий из чиллера (3) через коллектор охлажденного теплоносителя (13) подводится к гибкому трубопроводу подачи охлажденного теплоносителя (4) и через него поступает в трубку/трубки (6), далее осуществляется отбор тепла с теплоотводящего экрана (1) путем нагрева теплоносителя в трубке (6) при испускании двигателем струи плазмы. Затем нагретый теплоноситель через трубопровод отвода отепленного теплоносителя (5), один конец которого подсоединен к трубке (6), а другой – к коллектору отепленного теплоносителя (14) возвращается в чиллер (3) и процесс повторяется. The circulation of the coolant is carried out as follows. The heat carrier coming from the chiller (3) through the collector of the cooled heat carrier (13) is supplied to the flexible pipe for supplying the cooled heat carrier (4) and through it enters the tube / tubes (6), then heat is taken from the heat sink (1) by heating the heat carrier in tube (6) when a plasma jet is emitted by the engine. Then the heated coolant returns to the chiller (3) through the heated coolant outlet pipeline (5), one end of which is connected to the tube (6), and the other to the heated coolant collector (14), and the process is repeated.

Если испытания электрического ракетного двигателя (8) проходят в вакуумной камере (2) с боковыми фланцами (15) (см. фиг.2), то теплоотводящий экран может быть закреплен в этих фланцах, что очень удобно для профилактического осмотра и текущего ремонта системы отвода теплоты. Концы трубок (6) могут быть выведены наружу также через боковые фланцы (15) (фиг. 2) и соединены, соответственно, с трубопроводами (4, 5) вне испытательной камеры. Возможен, также, вариант, когда концы трубок (6) остаются в камере (2), а через боковые фланцы (15) в камеру входят трубопроводы подачи и отвода теплоносителя (4, 5).If the tests of the electric rocket engine (8) are carried out in a vacuum chamber (2) with side flanges (15) (see Fig. 2), then the heat-removing shield can be fixed in these flanges, which is very convenient for routine inspection and maintenance of the exhaust system warmth. The ends of the pipes (6) can also be led out through the side flanges (15) (Fig. 2) and connected, respectively, with the pipelines (4, 5) outside the test chamber. It is also possible that the ends of the pipes (6) remain in the chamber (2), and through the side flanges (15), the pipelines for supplying and removing the coolant (4, 5) enter the chamber.

При отводе тепловой энергии (теплоты), выделяемой в ходе работы двигателя, устраняется фактор возможности разрушения испытательной камеры и ее герметичных соединений с прорезиненными герметичными вкладками за счет общего теплового нагрева испытательной камеры. With the removal of thermal energy (heat) released during engine operation, the factor of the possibility of destruction of the test chamber and its sealed joints with rubberized sealed inserts is eliminated due to the general thermal heating of the test chamber.

Пример осуществления изобретения.An example of implementation of the invention.

В вакуумной камере (2) устанавливали магнитоплазменный ракетный двигатель (8). В процессе формирования системы отвода поступающей теплоты от работающего двигателя монтировали теплоотводящий экран (1), состоящий из массивного диска (7) и трубки (6), свернутой в спираль и припаянной к диску. Размер диаметра экрана (1) в зависимости от места установки экрана в камере позволял полностью перекрыть падающий пучок, тем самым, поглощая теплоту, выделяемую испытываемым магнитоплазменным ракетным двигателем. A magnetoplasma rocket engine (8) was installed in a vacuum chamber (2). In the process of forming a system for removing incoming heat from a running engine, a heat-removing shield (1) was mounted, consisting of a massive disk (7) and a tube (6) coiled into a spiral and soldered to the disk. The size of the diameter of the screen (1), depending on the location of the screen in the chamber, made it possible to completely block the incident beam, thereby absorbing the heat released by the tested magnetoplasma rocket engine.

Теплоотводящий экран (1) был выполнен из меди и установлен в камере (2) так, что массивный диск (7) размещался со стороны двигателя (8). The heat-removing shield (1) was made of copper and installed in the chamber (2) so that the massive disk (7) was placed on the side of the engine (8).

Вход и выход медных трубок (6) через трубопроводы (4, 5) и коллекторы (13, 14) подсоединяли к мощному чиллеру (3) холодопроизводительностью в 33 кВт. The inlet and outlet of copper pipes (6) through pipelines (4, 5) and collectors (13, 14) were connected to a powerful chiller (3) with a refrigerating capacity of 33 kW.

Внешний блок чиллера (3) с охлаждением теплоносителя был вынесен наружу помещения для создания комфортных температурных условий внутри лаборатории, а управляющий блок чиллера был размещен внутри лаборатории. The external chiller unit (3) with coolant cooling was moved outside the room to create comfortable temperature conditions inside the laboratory, and the chiller control unit was placed inside the laboratory.

В процессе проведения испытаний пучок плазмы (мощностью 25 кВт), испускаемой магнитоплазменным ракетным двигателем (8) падает на теплоотводящий экран (1), который установлен так, что полностью перекрывает падающий пучок и тем самым поглощает выделяемую теплоту. During the tests, a plasma beam (25 kW) emitted by a magnetoplasma rocket engine (8) falls on a heat-removing screen (1), which is installed so that it completely blocks the incident beam and thereby absorbs the released heat.

В качестве теплоносителя был использован этиленгликоль с теплоемкостью 3.90 кДж/(кг*К).Ethylene glycol with a heat capacity of 3.90 kJ / (kg * K) was used as a heat carrier.

Проведенные испытания электрического ракетного двигателя показали, что время проведения ресурсных испытаний двигателя было увеличено до 100 часов непрерывной работы двигателя.The conducted tests of the electric rocket engine showed that the time of the engine life tests was increased to 100 hours of continuous engine operation.

Claims (8)

1. Система отвода теплоты при испытаниях электрических ракетных двигателей в вакуумных камерах, имитирующих космическую среду, включающая теплоотводящий охлаждаемый экран из теплопроводящего металла или сплава, установленный в вакуумной камере, и чиллер, установленный вне вакуумной камеры и связанный с теплоотводящим экраном посредством трубопроводов подачи охлажденного теплоносителя и отвода отепленного теплоносителя, при этом теплоотводящий экран обладает размером диаметра, обеспечивающим возможность полного перекрытия диаметра пучка ускоренных частиц, испускаемых двигателем, в месте установки упомянутого экрана, где упомянутый теплоотводящий экран выполнен в форме массивного диска с прикрепленной к нему свернутой в спираль по меньшей мере одной трубкой с размещенным внутри трубки теплоносителем.1. The system for heat removal during testing of electric rocket engines in vacuum chambers simulating the space environment, including a heat-removing cooled screen made of a heat-conducting metal or alloy, installed in a vacuum chamber, and a chiller installed outside the vacuum chamber and connected to the heat-removing screen through pipelines for supplying a cooled coolant and removal of the insulated heat carrier, while the heat-removing shield has a diameter size that makes it possible to completely overlap the diameter of the beam of accelerated particles emitted by the engine at the installation site of the said shield, where said heat-removing shield is made in the form of a massive disk with at least one tube with a coolant placed inside the tube. 2. Система по п. 1, в которой теплоотводящий экран выполнен из меди или сплава на основе меди.2. The system of claim. 1, wherein the heat sink is made of copper or a copper-based alloy. 3. Система по п. 1, в которой электрическим ракетным двигателем является магнитоплазменный двигатель.3. The system of claim. 1, in which the electric rocket engine is a magnetoplasma engine. 4. Система по п. 3, в которой ускоренными частицами являются частицы плазмы.4. The system of claim 3, wherein the accelerated particles are plasma particles. 5. Система по п. 1, в которой теплоотводящий экран установлен в вакуумной камере с боковыми фланцами, причем упомянутый экран закреплен в упомянутых боковых фланцах.5. The system of claim. 1, in which the heat sink is installed in a vacuum chamber with side flanges, and the said shield is fixed in the said side flanges. 6. Система по п. 1, которая снабжена гидромодулем, подключенным к чиллеру и включающим насосную группу, расширительный бак, регуляторы перепада давления и коллекторы отепленного теплоносителя и охлажденного теплоносителя.6. The system according to claim 1, which is equipped with a hydronic module connected to the chiller and including a pumping group, an expansion tank, differential pressure regulators and collectors of the insulated heat carrier and cooled heat carrier. 7. Система по п. 6, в которой трубопроводы подачи охлажденного теплоносителя и отвода отепленного теплоносителя одним концом соединены соответственно с коллекторами отепленного теплоносителя и охлажденного теплоносителя, а другим концом присоединены к противоположным концам свернутой в спираль трубки.7. The system according to claim 6, in which the pipelines for supplying the cooled heat carrier and withdrawing the insulated heat carrier are connected at one end to the collectors of the insulated heat carrier and the cooled heat carrier, respectively, and at the other end are connected to the opposite ends of the coiled tube. 8. Система по п. 1, в которой теплоносителем является силиконовое масло или этиленгликоль.8. The system of claim. 1, wherein the heat transfer fluid is silicone oil or ethylene glycol.
RU2021114829A 2021-05-25 2021-05-25 Heat removal system for testing electric rocket engines RU2757510C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114829A RU2757510C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Heat removal system for testing electric rocket engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114829A RU2757510C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Heat removal system for testing electric rocket engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757510C1 true RU2757510C1 (en) 2021-10-18

Family

ID=78286539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114829A RU2757510C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Heat removal system for testing electric rocket engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757510C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065713C1 (en) * 1992-06-16 1996-08-27 Краснодарский политехнический институт Electrical hair-drier
RU49255U1 (en) * 2005-02-14 2005-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Ладога" CAMERA FOR PERFORMANCE TESTING OF LARGE-DIMENSIONAL PRODUCTS OPERATING AT LOW TEMPERATURES
RU2429994C1 (en) * 2010-02-27 2011-09-27 Открытое Акционерное Общество "Производственное Объединение "Уральский Оптико-Механический Завод" Имени Э.С. Яламова" (Оао "По "Уомз") Cooling system of onboard equipment of suspended aircraft optic-electronic container
RU2476801C2 (en) * 2007-02-14 2013-02-27 Гелеос Текнолоджи ГмбХ Method and device to transfer heat from first medium to second one
US8894921B2 (en) * 2007-03-22 2014-11-25 Alstom Technology Ltd. Flue gas cooling and cleaning system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065713C1 (en) * 1992-06-16 1996-08-27 Краснодарский политехнический институт Electrical hair-drier
RU49255U1 (en) * 2005-02-14 2005-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Ладога" CAMERA FOR PERFORMANCE TESTING OF LARGE-DIMENSIONAL PRODUCTS OPERATING AT LOW TEMPERATURES
RU2476801C2 (en) * 2007-02-14 2013-02-27 Гелеос Текнолоджи ГмбХ Method and device to transfer heat from first medium to second one
US8894921B2 (en) * 2007-03-22 2014-11-25 Alstom Technology Ltd. Flue gas cooling and cleaning system
RU2429994C1 (en) * 2010-02-27 2011-09-27 Открытое Акционерное Общество "Производственное Объединение "Уральский Оптико-Механический Завод" Имени Э.С. Яламова" (Оао "По "Уомз") Cooling system of onboard equipment of suspended aircraft optic-electronic container

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN2906660Y (en) Loop parallel thermo-tube astronomical telescope focal surface heat radiator
CN111952502A (en) Heat dissipation explosion-proof device of plug-in type vehicle-mounted lithium ion battery
CN110631302B (en) Shell-and-tube heat exchanger with heat pipe combined with phase-change material
RU2757510C1 (en) Heat removal system for testing electric rocket engines
WO2013012270A2 (en) Low temperature boiling cooling system in which a condenser is located below or at a lateral side of an evaporator
CN111954447A (en) non-Newtonian fluid cooling device
CN105786045A (en) Externally-arranged surrounding type temperature control device and method for high-energy system
CN110108141B (en) Flat evaporator and loop heat pipe using same
CN109841363A (en) A kind of high-power vapor-cooling resistor and cooling means
CN101441007A (en) Cooling system of supersonic transducer
CN209877378U (en) High-efficient condensing chamber is used to flue gas condenser
CN221574037U (en) Energy storage battery PACK of tubular direct heat transfer
CN220517925U (en) Gas-liquid separator, thermal management system and vehicle
CN110971084A (en) Water-cooling type phase change cooling motor
CN109244596A (en) A kind of lithium battery of rapid cooling
CN215062963U (en) Inverse Stirling cycle refrigerator
CN219799960U (en) Space camera focal plane heat dissipation mechanism
CN221238012U (en) Air source heat pump host
CN218244250U (en) Mixed liquid cooling device
GB2240163A (en) Space and water heating system for domestic and commercial uses
CN217822926U (en) Lithium polymer battery pack with high safety performance
CN212619478U (en) Condenser precooling device of refrigerator
US4815526A (en) Central space heating apparatus
CN109854357B (en) Novel automobile radiator
CN218940837U (en) High temperature prevention device for motor winding