СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ИНФРАКРАСНОГО ПРИБОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ С ЦИКЛИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ

Предложение относится к космической технике, в частности к системам охлаждения фотоприемных устройств (ФПУ) инфракрасных (ИК) приборов космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (КА ДЗЗ) с циклическим режимом работы с большой скважностью.
Известна система охлаждения ФПУ ИК приборов КА ДЗЗ с циклическим режимом работы (см. Карагусов В.И., Галдин В.Д. «Орбитальные криогенные системы охлаждения фотоприемных устройств», Омский научный вестник, №3 (123), 2013 г, стр. 182, рис. 1), содержащая охладитель газовой криогенной машины (ГКМ) Стирлинга или охладитель ГКМ на базе пульсационной трубы, отводящий тепло от ФПУ; компрессор ГКМ, связанный с охладителем через гибкую соединительную трубку, радиационный теплообменник (РТО), отводящий теплоту корпуса компрессора за борт КА. Указанная система охлаждения выбрана в качестве прототипа.
Недостатком такой системы охлаждения является наличие вибраций в конструкции, которые передаются ФПУ. Вибрации фокальной плоскости ФПУ амплитудой более 0,2 размера фоточувствительного элемента (ФЧЭ) ФПУ приводит к недопустимому смазу изображения, формируемого выборками сигналов с ФЧЭ. Виброускорения охладителей современных ГКМ холодопроизводительностью от 1 Вт имеют значения порядка 0,5 g, а частоты их колебаний лежат в пределах диапазона 10-10000 Гц. Такие вибрационные нагрузки на ФЧЭ приводят к недопустимым амплитудам колебаний и ухудшению качества изображения.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является уменьшение влияния механических воздействий на ФПУ.
Техническим результатом заявленной полезной модели является устранение вибраций в конструкции в рабочем режиме ФПУ.
Этот результат достигается тем, что в известной системе охлаждения, выбранной в качестве прототипа, и содержащей фотоприемное устройство, соединенное с охладителем газовой криогенной машины, связанным соединительной трубой с компрессором газовой криогенной машины, установленным на радиационном теплообменнике, между фотоприемным устройством и охладителем газовой криогенной машины установлен криогенный аккумулятор холода.
Сущность предложения заключается в том, что в рабочем режиме (во время съемки) охлаждение ФПУ осуществляется за счет отвода от него тепла при помощи АХ при выключенной ГКМ. В дежурном режиме работает ГКМ, и происходит регенерация АХ.
На фиг. 1 показана система охлаждения фотоприемного устройства ИК прибора КА ДЗЗ с циклическим режимом работы.
Система содержит ФПУ 1, криогенный АХ 2, охладитель ГКМ 3, соединительную трубу ГКМ 4, компрессор ГКМ 5, радиационный теплообменник 6.
Система работает следующим образом. В рабочем режиме тепло от ФПУ отводится в криогенный АХ, ГКМ не работает, поэтому вибрации в системе отсутствуют. При этом происходит расходование запаса холода в криогенном АХ. В дежурном режиме работает ГКМ, тепло от АХ передается на охладитель ГКМ. Тепло с корпуса компрессора ГКМ отводится на радиационный теплообменник, и от него - в космическое пространство. В дежурном режиме происходит регенерация АХ (создается запас холода для рабочего режима).
В качестве рабочего вещества криогенного АХ могут применяться материалы, имеющие фазовый переход при температуре рабочего режима ФПУ, что позволяет достичь необходимой для ФПУ тепловой стабильности при выключенной ГКМ: отклонение температуры ФПУ в рабочем режиме должно составлять не более 0,5 К°C. В частности, азот имеет температуру плавления минус 210,0°C, которая является характерной для ФПУ в рабочем режиме.
Приближенные расчеты показывают, что при использовании в криогенном АХ азота массой 0,1 кг система обеспечит отвод характерного для ФПУ теплового потока мощностью 1 Вт в течение 20 минут, что соответствует временной циклограмме работы многих типов КА.