КОМПЕНСАТОР ОБЪЕМА ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
VOLUME COMPENSATOR FOR SPACECRAFT LIQUID TEMPERATURE CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к жидкостным системам терморегулирования (СТР), преимущественно космических аппаратов (КА).
Компенсатор объема предназначен для приема из жидкостного контура СТР избыточного объема теплоносителя и подачи его обратно в контур СТР при недостатке в нем теплоносителя, а также для хранения запаса теплоносителя.
Компенсатор объема обеспечивает:
- компенсацию температурного изменения объема теплоносителя;
- поддержание рабочего давления в жидкостном контуре СТР;
- компенсацию утечек теплоносителя из жидкостного контура при существующих нормах негерметичности СТР.
Образующийся при повышении температуры теплоносителя в жидкостном контуре СТР избыточный объем теплоносителя поступает в жидкостную полость и сжимает разделитель сред компенсатора объема, а при понижении температуры теплоносителя в жидкостном контуре СТР разделитель сред компенсатора объема под воздействием давления компрессионного вещества растягивается и вытесняет необходимое количество теплоносителя в жидкостной контур СТР, поддерживая давление теплоносителя в точке подсоединения компенсатора объема к жидкостному контуру СТР.
Известны компенсаторы объема, в которых в качестве разделителя сред используется либо эластичная мембрана, например резиновая, либо металлический сильфон (см. ОСТ 92-9092-79 «Компенсаторы объема газожидкостных систем терморегулирования. Типы и основные параметры»).
Недостатком эластичных разделительных мембран, выполненных на основе резины, является большая газовая проницаемость ее поверхности, что приводит с течением времени к насыщению жидкости газом, а следовательно, ограничивает время нормального функционирования СТР КА. Разделительные элементы, выполненные в виде герметичных сильфонов, свободны от указанных недостатков, однако конструкция сильфона не позволяет полностью использовать всю внутреннюю полость компенсатора объема, поскольку сильфон в сжатом положении занимает значительный объем, а полностью растянутый не может вытеснить, без остатка, всю жидкость из емкости.
Объем жидкостной полости компенсатора объема при сжатом и растянутом положении сильфона называется соответственно «максимальным» и «минимальным» объемом жидкостной полости компенсатора объема.
Компенсируемый объем компенсатора объема определяется как разность между максимальным и минимальным объемом жидкостной полости компенсатора объема. При максимальном объеме жидкостной полости компенсатора объема, т.е. при полностью сжатом положении сильфона, вытеснительная полость компенсатора объема минимальная.
3
3
3
Известен компенсатор объема (см. ОСТ92-9092-79, лист 8, черт.1). Компенсируемый объем такого компенсатора объема составляет 4,2 дм, при этом минимальный объем вытеснительной полости компенсатора объема составляет 1,4 дм, а минимальный объем жидкостной полости компенсатора объема 2,8 дм.
3
3
3
Известен компенсатор объема (см. 154.3641-000 ТУ «Компенсатор объема. Технические условия», лист 23, рис.2), который выбран в качестве прототипа. Компенсатор объема 154.3641-000 представляет собой цилиндрическую емкость с полусферическими днищами, внутренняя полость которой разделена герметичным сильфоном на две емкости. Одна соединена с жидкостным контуром СТР, другая заполняется телом вытеснения (компрессионным веществом), например газообразным азотом ОСТ 92-1577-78 или хладоном 141В по ТУ 2400-001-53268553-2000. Компенсируемый объем этого компенсатора составляет 5,5 дм, при этом минимальный объем вытеснительной полости составляет 1,4 дм, а минимальный объем жидкостной полости составляет 3,5 дм.
Следовательно, у известных компенсаторов объема компенсируемые объемы не превышают 55% от общего объема внутренней полости.
Задачей изобретения является увеличение компенсируемого объема при сохранении неизменных габаритов компенсатора объема.
Поставленная задача достигается тем, что в известном компенсаторе объема, состоящем из заключенного в корпус герметичного сильфона, разделяющего внутреннюю полость компенсатора объема на две части, внутри сильфона соосно с ним установлен дополнительный сильфон, размещенный в цилиндрическом стакане, выполненном за одно целое с подвижным днищем сильфона.
Суть изобретения поясняется чертежом на котором изображен общий вид предлагаемого компенсатора объема при различных положениях сильфона и дополнительного сильфона.
Позиционно компенсатор объема представляет собой следующее содержание:
1 - сильфон;
2 - корпус компенсатора объема;
3 - днище сильфона 1 компенсатора объема;
4 - днище корпуса 2 компенсатора объема;
5 - подвижное днище сильфона 1;
6 - подвижный стакан сильфона 1;
7 - дополнительный сильфон;
8 - днище дополнительного сильфона 7;
9 - штуцер для подключения жидкостной полости компенсатора объема к жидкостной магистрали СТР КА;
10 - штуцер для заполнения компрессионным веществом полости наддува компенсатора объема.
Сильфон 1 заключен в корпус компенсатора объема 2. Днище 3 сильфона 1 соединено сваркой с днищем 4 корпуса компенсатора объема 2. Подвижное днище 5 сильфона 1 выполнено за одно целое с подвижным стаканом 6 сильфона 1, к противоположному торцу которого приварен дополнительный сильфон 7, размещенный в подвижном стакане 6 соосно с сильфоном 1. Дополнительный сильфон 7 имеет глухое днище 8.
Работа с компенсатором объема в составе СТР КА выполняется в следующей последовательности:
- перед заправкой жидкостной магистрали СТР КА теплоносителем обе полости компенсатора объема ваккумируются;
- жидкостная полость СТР КА, в том числе жидкостная полость компенсатора объема, заполняется теплоносителем под избыточным давлением;
- под действием избыточного давления сильфон и дополнительный сильфон сжимаются до упора, обеспечивая максимальный объем жидкостной полости компенсатора объема;
- создают в полости наддува компенсатора объема избыточное давление, превышающее давление в жидкостной полости;
- производят слив требуемой компенсационной дозы теплоносителя, при этом сильфоны растягиваются, занимая промежуточное положение;
- с изменением среднемассовой температуры теплоносителя СТР в процессе эксплуатации КА объем теплоносителя в жидкостной магистрали СТР изменяется. Это изменение объема теплоносителя в СТР КА компенсируется соответствующим увеличением или уменьшением жидкостной полости компенсатора объема;
- с течением времени эксплуатации КА в условиях космического пространства, из-за существующих норм негерметичности жидкостной магистрали СТР КА, происходит утечка теплоносителя. Сильфоны под действием давления тела вытеснения полости наддува компенсатора объема перемещаются, уменьшая объем жидкостной полости компенсатора объема и компенсируют изменение объема теплоносителя жидкостной магистрали СТР КА.
Таким образом, предлагаемый компенсатор объема обеспечит больший компенсируемый объем, по сравнению с известными, при сохранении габаритов известных компенсаторов объема, Это позволяет использовать предложенный компенсатор объема в СТР КА имеющую:
- больший объем жидкостной магистрали;
- больший температурный диапазон теплоносителя в процессе работы;
- больший срок активного существования на орбите.