Система терморегулирования(СТР).

Назначение СТР.

КА требуется поддержать определенный тепловой режим, зависящий от назначения аппарата.

1. Для научных приборов температурный диапазон 0-40С с допуском 10. Наиболее подвержены влиянию температуры приемники инфракрасного излучения и оптические системы.

2. Для пилотируемых КК в отсеках размещения экипажа должна поддерживаться температура в диапазоне 18С с допуском 5. В других герметических отсеках пилотируемых кораблей требования тоже 0-40С с допуском 10.

3. Температурный режим агрегатов ДУ -50С - +40С с допуском 10.

4. Для элементов, расположенных вне герметичных отсеков температурный режим задается исходя из требований, предъявляемых к конструкции.

КА - самостоятельное небесное тело, находящееся в теплообмене с окружающей средой. Особенности КП таковы, что передача тепла от объекта к объекту и в том числе сброс тепла в окружающее пространство может быть осуществлен лишь путем излучения.

КА получает тепло как от внутренних источников, так и от внешних.

1. Внутренние источники. Приборы, агрегаты, энергоустановки.

2. Внешние источники.

- прямое солнечное излучение

- отраженное от планеты солнечное излучение

- собственное излучение планеты

- выделяющееся при столкновении аппарата с молекулами газа верхних слоев атмосферы.

Если КА находится в термодинамическом равновесии с окружающим космическим пространством то уравнение теплового баланса имеет вид

CdT/dτ=Qвнутр+Qсолн*As+Qотраж+Qсобст*Асобст+Qмолек-Qизлуч

Qсоб - энергия собственного излучения планеты

Qвнутр - суммарные внутренние тепловые потоки

Qсолн - прямой солнечный тепловой поток, падающий на поверхность КА

Qотраж - солнечная энергия, отраженная от планеты

Qмол - тепловая энергия, выделяющаяся засчет столкновения поверхности КА с отдельными атомами с молекулами атмосферы планеты.

Qизл - тепло, излучаемое КА

Аs - коэффициент поглощения собственной радиации

Асоб - коэффициент поглощения собственного излучения планеты.

Тепловые режимы на борту КА являются не стационарными, а их расчеты чрезвычайно сложными.

СТР:

1. Пассивная

2. Активная

Пассивная СТР.

Пассивные СТР используют для поддержания заданной температуры КА.

Элементы:

- тепловая термоизоляция

- терморегулирующее покрытие

- оптимальное расположение элементов КА относительно внешних источников тепла

При постоянстве тепловых потоков пассивная система обеспечивает заданные температуры. В действительности тепловые потоки из разных источников постоянно меняются, а кроме того значение коэффициентов поглощения и излучения могут быть получены для поверхности КА только с определенной точностью. Поэтому пассивная система терморегулирования обеспечивает диапазон температур, определяемый границами изменений указанных величин.

Пассивные СТР не применимы для КА, совершающих полет к планетам. При полете к планете Венера солнечная постоянная меняется в пределах от 1373 Вт/м2 у поверхности Земли до 2679 у поверхности Венеры.

Если покрытие на поверхности КА при нахождении его около Земли обеспечит КА температуру 0С, то около планеты Венеры засчет изменения солнечной постоянной температура увеличится до +45С.

При полете к планете Марс солнечная постоянная будет меняться в пределах от 1373 у Земли до 500 у Марса. То если покрытие обеспечить температуру 40С во время пребывания у Земли, то вблизи Марса засчет изменения солнечной постоянной температура будет -30С.

Активные методы регулирования температуры КА.

Используются вместе с пассивными. К ним относятся системы, обеспечивающие принудительный теплообмен элементов КА с окружающей средой.

Регулирование температуры КА может осуществляться путем изменения:

1. ориентации КА.

2. внутреннего теплового сопротивления.

3. изменение термического сопротивления между отсеком с приборами и выносными наружными поверхностями, имеющими различные температуры

4. изменение излучательной способности поверхности КА.

Путем изменения ориентации КА можно изменять количество получаемого и излучаемого тепла если различные поверхности КА имеют разное значение коэффициентов поглощения и излучения. Такой метод регулирования температуры находит ограниченное применение поскольку ориентация КА определяется основными решаемыми задачами.

Принудительный обмен КА с окружающей средой может обеспечиваться:

- Электрическими и радиоизотопными обогревателями

- Внешними и внутренними радиаторами с принудительным движением теплоносителей между ними.

1)воздушные

2) жидкостные

воздушная

Увличивая число автономных контуров активных систем добиваются повышие надежности. В контурах обычно циркулируют жидкие или газообразные теплоносители. При использовании нескольких теплоностелей на стыке контуров устанавливаются теплообменники. Регулирование тепловой мощности активных СТР может осуществляться засчет механического измнения площади радиаторов. Если же площадь радиационных поверхностей неизменна, то реулирование осущствляется следующими методами:

1. изменение расхода теплоносителя.

2. Путем перепуска части теплоносителя через обводную или байпасную линию

3. Периодическим включением расхода теплоносителя.

4. Изменение ориентации КА относительно внешних тепловых источников.

Механическое регулирование теплозащитных свойств осуществляется автоматическими створками или экранами, затеняющими элементы пассивной СТР от внешних тепловых потоков. Жалюзи представляют собой весьма эффективную конструкцию для измнения излучательной и поглощательной способности КА, в результате чего можно эффективно регулировать температуру внутри КА. Могут быть выполнены в виде створок, барабана и тд.

Захолаживание элементов КА или научных приборов до низких температур осуществляется специальными системами излучателей или активными системами охлаждения. При помощи систем радиаторов- излучателей можно обеспечить уровень температур порядка 78К. Активная система охлаждения позволяет поддерживать уровень температуры около 4К.

Дата добавления: 2015-07-20