Технологии термостатирования аэрокосмических аппаратов

Термостатирование – это контролируемая подача или отбор энергии нагрева или охлаждения с целью поддержания постоянной температуры среды. Для этих процессов применяются автоматические системы термостатирования рабочих сред, которые нашли свое широкое применение в аэрокосмической области промышленности. 

Головной аэродинамический обтекатель (ГАО) ракеты-носителя (РН) предназначен для защиты космического аппарата (КА) от внешних воздействий, включая воздействие тепловых и аэродинамических нагрузок при транспортировке полностью собранной РН, на старте и на атмосферном участке полета РН.

Для термостатирования подобтекательного пространства используются три системы термостатирования, работающие по принципу активного вентилирования.

Система транспортного термостатирования предназначена для поддержания температурно-влажностного режима в подобтекательном пространстве при транспортировке РН из МИКа на стартовую позицию до момента включения в работу системы термостатирования низкого давления, а также при транспортировке РН со стартовой позиции в МИК в случае отмены пуска.

Система термостатирования низкого давления предназначена для подачи термостатирующего воздуха под ГАО в период от отключения системы транспортного термостатирования до начала отвода транспортно-установочного агрегата.

Система термостатирования подобтекательного пространства воздухом высокого давления предназначена для подачи термостатирующего воздуха под обтекатель в период от отключения системы термостатирования низкого давления до старта РН, а также в случае отмены пуска до момента включения в работу системы термостатирования низкого давления.

С целью предотвращения выхода температуры полезного груза за допускаемые пределы при отказе системы термостатирования низкого давления предусмотрено использование системы термостатирования высокого давления в качестве резервной. Для продувки подобтекательного пространства используются воздух и технологический газ, соответствующие классу чистоты М5.5 (10000) по FED-STD-209Е. Системы термостатирования обеспечивают в полости ГАО температуру воздуха в диапазоне 13…25°С, а скорость газа на поверхности полез-ного груза (ПГ) не более 2 м/с.

ООО «МИКЭМ» имеет практический опыт разработки рабочего проекта и изготовления «Мобильного кондиционера транспортной системы термостатирования», далее по тексту «МК».

МК предназначен для подачи термостатирующего воздуха с заданными пара-метрами в головной обтекатель ракеты-носителя ’’Зенит-2SLБ’’ и ’’Зенит-3SLБ’’ в МИКе РН, а также при их транспортировании на объекте подготовки и запуска РН.

МК обеспечивает на выходе из системы следующие параметры рабочей среды:
- расход воздуха - 2000 м3/ч(~2450кг/ч)+10%;
 - давление на входе в объект, не менее -  10 кПа;
- диапазон температур воздуха на входе в объект - от 10ºС до 35ºС;
- точность поддержания заданной температуры ±2ºС;
- точка росы воздуха на входе в объект не выше 2ºС;
- чистота воздуха на входе в объект ISO 6.7/14644/1 (Класс 5000 стандарта США FED STD 209E).

Оборудование МК смонтировано в дизельном вагоне рефрижераторной секции (рисунок 1) и на платформе прикрытия (рисунок 2) и соединяется между собой трубопроводами и электрическими кабелями.

Рисунок 1 Общий вид МК

1.Роторный компрессор. 2. Блок промежуточного охлаждения воздуха. 3. Расходомер. 4. Водоохладитель. 5. Воздухоохладитель концевой. 6. Сепаратор влаги. 7. Электронагрева-тели. 8. Затвор дисковый. 9. Трубопровод между электронагревателями и гибким трубопроводом. 10. Трубопровод между сепаратором влаги и электронагревателями. 11. Трубопроводы подачи охлаждающей жидкости на концевой воздухоохладитель. 12. Трубопровод с расходомером между воздухоохладителем концевым и блоком промежу-точного охлаждения воздуха. 13. Трубопровод с клапаном предохранительным между компрессором и блоком промежу-точного охлаждения воздуха

Рисунок 2 Платформа прикрытия МК

1. Гибкий трубопровод. 2. Трубопровод подачи воздуха на очистку. 3. Система очистки (фильтры предварительной и тонкой очистки). 4. Тройник с затворами дисковыми с электроприводами и штуцером отбора проб.

По способу циркуляции термостатирующего воздуха - МК выполнен открытого типа (с забором из окружающей среды и сбросом воздуха после ГО РКН в окружающую среду).

МК запитывается от дизелей-генераторов вагона или от щитка распределительного технологического оборудования (ЩР ТО) системы электроснабжения с трехфазным напряжением (38019) В, частотой 50 Гц.

МК предназначен для работы в любое время года и суток при следующих условиях:
- температуре окружающего воздуха от минус 29ºС до 45ºС, при температуре окружающего воздуха в вагоне от 5 ºС до 40ºС;
- относительной влажности воздуха до 98% при температуре 20ºС;
- атмосферном давлении (75030) мм.рт.ст.
- потребляемая электрическая мощность 100 кВт (макс.);
 - уровень шума при работе, не более  80 дБ.