Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Обзор электронасосных агрегатов систем терморегулирования космических аппаратов

Авторы

¹Е.Б. Коротков, ¹О.В. Широбоков, ¹С.А. Матвеев, ²З.А. Юдина

Организации

¹Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
²АO «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация

Аннотация

В статье дана краткая характеристика условий работы космического аппарата, указаны основные причины нагрева и появления теплового градиента, приводится информация о необходимости перераспределять излишки тепловой энергии. Рассматриваются активные системы терморегулирования и их преимущества, указываются космические аппараты, для которых приоритетно применение систем терморегулирования данного типа. Выделяется электронасосный агрегат как ключевой узел активных систем терморегулирования. Рассматривается электронасосный агрегат с позиции электромеханической системы, выделяются его ключевые элементы. Приводится описание предпочтительных типов насоса, кратко рассматриваются виды активных систем терморегулирования. Подробно рассматривается иностранный и отечественный опыт применения электронасосных агрегатов на борту космических аппаратов, особенности их конструкций, определяются наиболее распространенные типы ключевых элементов. По итогам обзора делается вывод о том, что наиболее актуальной компоновкой электронасосного агрегата является центробежный электронасос с бесколлекторным двигателем постоянного тока и гидродинамическими опорами. Также указывается, что электронасосный агрегат является изделием с большим ресурсом работы и это приводит к усложнению задачи контроля технического состояния с целью предупреждения отказа.

Ключевые слова

космический аппарат, система терморегулирования, электронасосный агрегат, центробежный насос, бесколлекторный двигатель постоянного тока.

Список литературы

[1] Белоус А. И., Солодуха В. А., Шведов С. В. Космическая электроника: в 2-х кн. М. : Техносфера, 2015. Кн. 1. 696 с.

[2] Messerschmid E., Bertrand R. Space Stations: systems and utilization. Springer, 1999. 566 p.

[3] Bruckner R. J., Manco R. A. ISS Ammonia Pump Failure, Recovery, and Lesson Learned – A Hydrodynamic Bearing Perspective // Proc. of the 42nd Aerospace Mechanisms Symposium. Greenbelt, USА. 2014. pp. 451–462.

[4] De Palo S., Bufano G., Szigetvari Z. Six years of Columbus TCS flight activity // Proc. of the 46th International Conference on Environmental Systems. Tucson, Arizona. 2014. 9 p.

[5] Van Benthem R. C., de Grave W., Van Es J., Elst J., Bleuder R., Tjiptahardja T. Development of a Mechanically Pumped Fluid Loop for 3-6 kW Payload Cooling // NLR Technical Publication. 2009. 17 p.

[6] Birur G. C., Bhandari P., Prina M., Bame D. P., Yavrouian A. H., Plett G. A. Mechanically pumped fluid loop technologies for thermal control of future Mars rovers // SAE Technical paper series. 2006. 9 p.

[7] Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Васильков Д. В., Широбоков О. В., Надежин М. И. Методы диагностики технического состояния и прогнозирования ресурса электронасосных агрегатов космических аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 4. С. 4–10.

[8] Матвеев С. А., Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Широбоков О. В., Надежин М. И., Ладыгин А. П. Обзор методов диагностики электронасосных агрегатов спутниковых платформ // Радиопромышленность. 2020. Т. 30. № 3. C. 86–98.

[9] Matveev S. A., Korotkov E. B., Zhukov Yu. A., Slobodzian N. S., Gorbunov A. V., Tanklevskiy L. T. Diagnostic and Monitoring System for Technical Condition of Electromechanical Section of Thermal Control Systems in Spacecraft // International Journal of Mathematical, Engineering and Management Sciences. 2020. vol. 5. no. 1. pp. 181–192.

[10] Коротков Е. Б., Слободзян Н. С., Широбоков О. В., Киселев А. А., Надежин М. И. Наземная система комплексной диагностики электромеханических устройств космических аппаратов // Радиопромышленность. 2019. Т. 29. № 4. С. 54–62.

[11] Benthem R., van Es J., Jan van Gerner H., Lapensee S., Schwaller D. Component Developments in Europe for Mechanically Pumped Loop Systems (MPLs) for Cooling Applications in Space // Proc. of the 46th International Conference on Environmental Systems. Vienna, Austria. 2016. 14 p.

[12] Морковин А. В., Плотников А. Д., Борисенко Т. Б. Теплоносители для тепловых труб и наружных гидравлических контуров систем терморегулирования автоматических и пилотируемых космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2015. № 3. С. 89–99.

[13] Gilmore D. G. Spacecraft thermal control handbook. AIAA, 2002. vol. 1. 836 p.

[14] Бобков А. В. Центробежные насосы систем терморегулирования космических аппаратов. Владивосток : Дальнаука, 2003. 217 с.

[15] Chaix A., Hugon J., Hugonnot P., Delmas A. Development of a two-phase mechanically pumped loop (2ФMPL) for the thermal dissipation management of spacecraft: Simulation and test results // Proc. of the 44th International conference on environmental systems. Tucson, Arizona. 2014. 17 p.

[16] Чернавский С. А. Подшипники скольжения. М. : Машгиз, 1963. 243 с.

[17] Motil B. J., Santen M. A. Pump and flow control subassembly of thermal control subsystem for Photovoltaic power module // SAE Technical papers. 1993. 13 p.

[18] Di Francescantonio N., Gargioli E., Freddi M., Falcetti G., Pastor S., Persson S., Frerker H., Szigetvari Z., ShwientekA. WPA Mk II the new pump package for ISS Columbus module // Proc. of the 45th International Conference on Environmental Systems. Bellevue, Washington. 2015. 8 p.

[19] Laudi E. AMS-02 Tracker thermal control system: development of new technologies for manufacturing of two-phase cooling system. 2011. 196 p.

[20] Birur G. C., Bhandari P., Bame D. P., Karlmann P., Mastropietro AJ, Liu Y., Miller J., Pauken M., Lyra J. Thermal control of MSL rover «Curiosity» using an active fluid loop // Proc. of the 29th International symposium of space technology and science. Nagoya, Japan. 2013.

[21] Novak K. S., Kempenaar J. G., Redmond M., Bhandari P. Preliminary surface thermal design of the MARS 2020 rover // Proc. of the 45th International Conference on Environmental Systems. Bellevue, Washington. 2015. 12 p.

[22] Белоусов Н. И. Электронасосный агрегат. Пат. № 2618377 Российская Федерация, 2017. Бюл. № 13.

[23] Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2511788 Российская Федерация, 2014. Бюл. № 10.

[24] Белоусов Н. И. Дублированный электронасосный агрегат. Пат. № 2711889 Российская Федерация, 2020. Бюл. № 3.

[25] Белоусов Н. И., Жарков М. Н. Электронасосный агрегат. Пат. № 2533607 Российская Федерация, 2014. Бюл. № 32.

[26] Логанов А. А., Овечкин Г. И., Бородин Л. М., Синиченко М. И. Смирнов В. В., Воловиков В. Г. Двухступенчатый электронасосный агрегат. Пат. № 2618777 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 14.

[27] Логанов А. А., Овечкин Г. И., Бородин Л. М., Синиченко М. И., Шилкин О. В. Электронасосный агрегат. Пат. № 2574782 Российская Федерация, 2016. Бюл. № 4.

[28] Овечкин Г. И., Логанов А. А., Леканов А. В., Бородин Л. М., Синиченко М. И., Двирный В. В., Задорожная Т. П., Казанцев Д. Г., Длоуги А. И., Ефремова Н. В., Смирных В. Н., Чепкасов С. П., Смирнов В. В., Жариков А. В., Ильиных В. В., Бурханов Д. С. Электронасосный агрегат. Пат. № 2548698 Российская Федерация, 2015. Бюл. № 11.

Дополнительные сведения

Данная работа выполнена в рамках НИОКТР комплексного проекта «Создание высокотехнологичного импортозамещающего производства высокоресурсных элементов систем исполнительной автоматики транспортной и авиационно-космической техники, обеспечивающей освоение и использование Мирового Океана, Арктики и Антарктики» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-11-2019-077 от 13.12.2019) в соответствии с постановлением Правительства РФ от 09.04.2010 № 218. Работа выполнена в организации Головного исполнителя НИОКТР ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова.

Цитирование данной статьи

Коротков Е.Б., Широбоков О.В., Матвеев С.А., Юдина З.А. Обзор электронасосных агрегатов систем терморегулирования космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4. С. 198-207. doi: 10.26732/j.st.2021.4.03

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.