Экспериментальная установка для испытаний двухфазных систем терморегулирования космических аппаратов
Автор: Ходенков А.А., Делков А.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.25, 2024 года.
Бесплатный доступ
В настоящей работе представлено подробное описание экспериментальной установки для испытаний двухфазных систем терморегулирования космических аппаратов. Установка представляет собой климатическую камеру для имитации реальных условий функционирования элементов в области отрицательных температур и включает в себя три контура: контур насосной прокачки теплоносителя, соответствующий по параметрам исследуемой системе терморегулирования, контур системы охлаждения и контур имитатора тепловой нагрузки. В качестве имитатора тепловой нагрузки используются электрические нагревательные элементы. Прозрачные вставки обеспечивают возможность визуального контроля структуры двухфазного потока при кипении и оценки объемного содержания паровой фазы. Для рассматриваемой установки была разработана методика проведения испытаний, включающая в себя алгоритм проведения испытаний и описание программно-аппаратных средств испытаний. Программно-аппаратные средства испытаний включают в себя электронные средства измерений основных параметров рабочих режимов двухфазного контура системы терморегулирования и автоматизированную систему управления процессом испытаний. Разработанная автоматизированная система управления процессом испытаний предоставляет возможность мониторинга широкого спектра теплофизических параметров теплоносителя в различных точках контура. Система управления основана на использовании программируемых логических контроллеров. Для автоматизации работы установки в стенде применяется контроллер ОВЕН ПЛК200 - моноблочный контроллер с дискретными и аналоговыми входами/выходами, предназначенный для контроля и управления режимами работы малых систем. Основой программной части алгоритма является среда CODESYS. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при планировании и реализации программ наземной экспериментальной отработки двухфазных систем терморегулирования, при разработке испытательных стендов для проведения исследований систем космических аппаратов.
Наземная экспериментальная отработка, климатическая камера, двухфазная система терморегулирования, экспериментальное исследование, система измерения, автоматизация управления процессом испытаний
Короткий адрес: https://sciup.org/148330565
IDR: 148330565 | DOI: 10.31772/2712-8970-2024-25-3-360-370
Список литературы Экспериментальная установка для испытаний двухфазных систем терморегулирования космических аппаратов
- Патраев В. Е. Наземная экспериментальная отработка космического аппарата «Ямал-300К» на базе квалифицированной платформы // Вестник СибГАУ. 2010. № 2. С. 97–101.
- Особенности комплектующих систем терморегулирования космических аппаратов / В. В. Двирный, Г. Г. Крушенко, Г. В. Двирный и др. // Космические аппараты и технологии. 2019. № 1 (27). С. 13–21.
- Шатров А. К., Рабецкая О. И., Фисенко Е. Н. Обеспечение теплового режима конструкций космического аппарата // Сибирский аэрокосмический журнал. 2023. Т. 24, № 3. С. 550–557.
- Крат С. А., Христич В. В. Тепловакуумная отработка космических аппаратов: развитие новых тенденций // Вестник СибГАУ. 2010. №. 4. С. 126–129.
- Yi-Gao L., Yao-Ting W., Tong M., Qiu-Wang W., Wen-Xiao C. Review on thermal management technologies for electronics in spacecraft environment // Energy Storage and Saving. 2024. Vol. 3 (3). P. 153–189. DOI: 10.1016/j.enss.2024.03.001.
- Применение теплообменников в двухфазной циркуляционной системе при наземной отработке космических аппаратов / Г. В. Дмитриев, О. В. Шилкин, А. П. Колесников и др. // Космические аппараты и технологии. 2014. № 4 (10). С. 21–27.
- Meng Q., Zhang T. Experimental study on dynamic behavior of mechanically pumped twophase loop with a novel accumulator in simulated space environment // Chinese Journal of Aeronautics. 2022. Vol. 35, Iss. 2. P. 102–116. DOI: 10.1016/j.cja.2022.06.004
- Xiao Q., Han X., Wang J., Zhou Y., Liu C., Zhang L. Research on thermal control technology of space station complex based on fluid-structure coupling // 2020 7th International Forum on Electrical Engineering and Automation (IFEEA). Hefei, China, 2020. P. 801–805. DOI: 10.1109/IFEEA51475.2020.00168.
- Gorbenko G., Gakal P., Turna R., Hodunov A. Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems // Journal of Mechanical Engineering. 2021. No. 24. P. 27–37. DOI: 10.15407/pmach2021.04.027.
- Khodenkov A., Khodenkova E. The heat transfer processes mechanism during coolant boiling in pipes of small diameter // AIP Conference Proceedings. Melville, New York, United States of America, 2021. P. 60026.
- Method for calculating heat transfer boiling parameters based on the combined effect of convective and nucleate boiling processes / A. Khodenkov, E. Khodenkova, A. Delkov, M. Melkozerov // AIP Conference Proceedings. Melville, New York, United States of America, 2021, P. 60034.
- Ходенков А. А., Васильева Е. К., Жилинский А. И. Тепловой замкнутый контур для экспериментального исследования процесса кипения // Решетневские чтения: материалы XXIV Междунар. науч.-практ. конф. В 2 ч. Ч. 1. Красноярск, 2020. С. 184–185.
- Васильева Е. К., Ходенков А. А., Жилинский А. И. Температурные датчики для автоматизированной системы фиксации данных // Решетневские чтения: материалы XXIV Междунар. науч.-практ. конф. В 2 ч. Ч. 1. Красноярск, 2020. С. 186–187.
- Аппаратное и программное обеспечение наземных испытаний узлов и механизмов космических аппаратов / В. И. Иванов, Д. А. Швец, А. В. Леканов, В. В. Баранов // Журнал Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии. 2012. № 2 (5). С. 169–178.
- Гусеница Я. Н. Методика оценивания показателей качества объекта при проведении ограниченного объема испытаний // Известия Тульского гос. ун-та. Техн. науки. 2022. № 3. С. 491–497.
