КОМПЕНСАТОР ОБЪЕМА ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2009 года по МПК B64G1/50 F16L51/03 

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.

Известен компенсатор объема (см. ОСТ92-9092-79, лист 8, черт.1). Компенсируемый объем такого компенсатора объема составляет 4,2 дм³, при этом минимальный объем вытеснительной полости компенсатора объема составляет 1,4 дм³, а минимальный объем жидкостной полости компенсатора объема 2,8 дм³.

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 дм³, при этом минимальный объем вытеснительной полости составляет 1,4 дм³, а минимальный объем жидкостной полости составляет 3,5 дм³.

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.

Изобретение относится к элементам систем терморегулирования космических аппаратов. Компенсатор объема, согласно изобретению, содержит корпус и заключенный в него сильфон. Данный сильфон, являющийся основным, разделяет внутреннюю полость корпуса на две части. Кроме него введен дополнительный сильфон с глухим днищем и цилиндрическим стаканом. Стакан выполнен за одно целое с глухим днищем основного сильфона. Дополнительный сильфон размещен внутри основного сильфона в стакане, соосно с основным сильфоном. Техническим результатом изобретения является увеличение компенсируемого объема жидкости без увеличения габаритов компенсатора. Это позволяет использовать компенсатор в системах терморегулирования космических аппаратов, имеющих больший объем жидкого теплоносителя, больший среднемассовый температурный диапазон теплоносителя и больший срок активного существования на орбите. 1 ил.

Компенсатор объема жидкостной системы терморегулирования космического аппарата, содержащий корпус и заключенный в него сильфон с глухим днищем, разделяющий внутреннюю полость корпуса на две части, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным сильфоном с глухим днищем и цилиндрическим стаканом, выполненным за одно целое с глухим днищем сильфона, причем дополнительный сильфон размещен внутри сильфона в стакане.