Мар 28

Система терморегулирования космического корабля обеспечивает комфортные условия в кабине, устанавливая тепловой баланс при соответствующих температурах. Это достигается дополнительными подачей или отводом тепла с помощью системы терморегулирования. Как правило, для поддержания теплового равновесия в большинстве случаев нужен отвод теплаМожно сконструировать космический корабль таким образом, чтобы всегда была необходимость удалять какое-то количество тепла из кабины. Для этого система терморегулирования должна быть приспособлена только для отвода тепла, что упростит конструкцию всей системы. Тепловая нагрузка системы терморегулирования складывается из тепла выделяемого экипажем корабля в процессе обмена веществ, теплоизлучения различной аппаратуры, установленной внутри корабля, из поглощенной тепловой энергии внешних источников, включая излучения Солнца и планет, а также от тепла, образующегося при нагреве корабля в период входа в плотные слои атмосферы. Поскольку каждый из перечисленных факторов может существенно изменяться в продолжение одного полета в зависимости от деятельности экипажа, количества действующей на борту корабля аппаратуры, положения и ориентации корабля, то система терморегулирования должна отличаться большой гибкостью в эксплуатации. Рассматриваемые системы терморегулирования используют расходуемые хладагенты, космические (наружные) радиаторы и рефрижераторные циклы. Требованиям большинства космических полетов может удовлетворить система терморегулирования с наружным радиатором, имеющая также преимущества в отношении надежности, простоты и малого веса.

Поверхностные покрытия

Свойства поверхностных покрытий играют важную роль в терморегулировании, так как они определяют количество поглощенного или отраженного тепла. Определяющими характеристиками покрытия являются коэффициент поглощения солнечного излучения (Е) и коэффициент излучения в инфракрасном диапазоне (а). Хорошо известно, что коэффициент поглощения равен коэффициенту излучения для данной длины волны, причем их значения изменяются от 0 до 1 в зависимости от длины волны. Коэффициент поглощения для солнечного излучения определяется как среднее значение по всему солнечному спектру, а коэффициент инфракрасного излучения – как среднее значение по всему инфракрасному участку спектра. Обычно встречаются поверхности, где эти коэффициенты не равны. Данное свойство может широко использоваться для терморегулирования.

Рис. 13. Распределение энергии излучения черного тела

Для того чтобы свести к минимуму поглощение наружного тепла, нужно выбрать поверхностное покрытие с низким значением а и высоким значением Е. Такое покрытие уменьшит поглощение солнечной радиации и увеличит количество тепла, излучаемого с поверхности. На рис. 13 видно, что солнечный и инфракрасный спектры почти не перекрываются. Поэтому их можно рассматривать в какой-то мере самостоятельно. Следовательно, можно избрать значение а из соображений регулирования поглощенного солнечного излучения без существенного изменения инфракрасного излучения поверхности. Поэтому лучше всего, если покрытие радиатора будет обладать предельно высоким коэффициентом инфракрасного излучения и предельно низким коэффициентом поглощения солнечной энергии с тем, чтобы свести к минимуму результирующий теплоотвод. На рис. 14 графически характеризуются типичное и идеальное покрытия радиатора.

Рис. 14. Обычная монохроматическая излучающая способность в зависимости от длины волны

Улучшение характеристик системы терморегулирования можно обеспечить путем использования поверхностей, изменяющих свои свойства при изменении температуры. В настоящее время ведутся работы по созданию поверхностных покрытий, свойства которых изменяются с температурой таким образом, что обеспечивается тепловое равновесие для большого диапазона температурных колебаний. В случае увеличения интенсивности радиаций и повышения температуры поверхности в результате изменения излучающей способности можно увеличить излучение тепла с поверхности, поддерживая ее температуру в допустимых пределах. Если изменять геометрическую форму поверхности то изменится ее эффективная излучающая и поглощающая способность. Так, поверхность, складывающаяся, как меха аккордеона, будет иметь полости, которые увеличат ее излучающую и поглощающую способность. Могут быть также использованы жалюзи с поверхностным покрытием одного типа, открываться они должны так, чтобы экспонировалась лежащая под ними поверхность с покрытием иного типа.

Расходуемый хладагент

Сочетание высокой скрытой теплоты парообразования и глубокого вакуума, приводящего к кипению жидкости при низких температурах, делает воду весьма заманчивым хладагентом для применения в космическом корабле. Вода, поступая в теплообменник, закипает при низких температуре (2-8°С) и давлении, отнимая тепло от газа или жидкости, проходящих по теплообменнику. Образующийся паp выводится в космическое пространство. Каждый килограм испарившейся воды поглощает приблизительно 264 ккал тепла. Для полетов небольшой длительности это простое и весьма надежное средство отвода тепла из космического корабля, в длительных же – вес испаряемой воды будет чрезмерно большим. Поэтому придется прибегать к другим способам отвода тепла. Но даже при длительных полетах применение воды для устранения кратковременных тепловых перегрузок позволит иметь систему отвода тепла небольшой мощности и тем самым уменьшить вес всей системы терморегулирования.

Похожие статьи:

  1. Система терморегулирования – радиаторы Радиаторы Система с использованием наружного радиатора для отвода тепла в...
  2. Система терморегулирования – Цикл сжатия пара Цикл сжатия пара Систему радиатора можно применять только в случае,...
  3. Системы жизнеобеспечения для орбитальных космических станций Изучение систем в целом привело к созданию проекта космической станции...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.