ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие вопросы обеспечения теплового режима гермокабин и отсеков космических аппаратов из "Тепловой режим космических аппаратов " На протяжении всего периода своего развития человек неизбежно сталкивался с проблемой обеспечения жизнедеятельности в определенных температурных условиях. Организм человека уже на ранних этапах,, ощущая на себе неблагоприятное воздействие изменений внешних тепловых факторов, стремился поддерживать нормальное тепловое состояние. В процессе эволюции в организме человека сформировалась удивительно совершенная и надежная система терморегуляции, которая обеспечивает функционирование всех жизденно важных органов с максимальной надежностью и минимальными затратами энергии,— одна из самых совершенных систем обеспечения-теплового режима, принципы работы и иерархическая структура которой еще полностью не раскрыты. Для нормального самочувствия средняя температура внутренних органов человека должна находиться в достаточно узком диапазоне 36,4—37,4°С. Любые отклонения от этого уровня могут привести к потере работоспособности, а в ряде случаев — и к более серьезным последствиям. [c.8] Можно предположить, что в процессе развития организма человека определился тот необходимый уровень температур внутренних органов и процессов обмена энергией организма с окружающей средой, который обеспечивал его оптимальное функционирование. [c.8] В современную эпоху человеку в силу необходимости все чаще приходится работать в условиях, резко отлича-ющ ихся от привычных. Для активной деятельности в холодных арктических и жарких тропических зонах, при освоении морских глубин и воздушного океана, для работы в теплонапряженных цехах, шахтах и т. д. требуется обеспечение теплового режима. [c.8] Система обеспечения теплового режима должна поддерживать соответствующий массоэнергообмен не только экипажа, но и всего комплекса приборов, агрегатов и даже элементов конструкции. [c.9] Системы обеспечения теплового режима для летательных аппаратов стали развиваться сравнительно недавно. В 30-х годах, в связи с увеличением скорости и высоты полета, появляются первые обогревательные устройства. Для герметических кабин потребовались более сложные системы, которые получили название систем кондиционирования воздуха (СКВ). Эти системы обеспечивали не только требуемую температуру воздуха, но и влажность, подвижность, давление, газовый состав. В этот же период появляются и первые системы по поддержанию теплового режима в специальных приборных отсеках. Системы кондиционирования современных самолетов и вертолетов представляют собой сложные комплексы, обеспечивающие заданную. температуру, влажность, скорость (подвижность воздуха), давление и чистоту воздуха в герметических отсеках. [c.9] В 50-е годы в сзязи с возникновением космической техники создаются первые системы обеспечения теплового режима на искусственных спутниках Земли. В этот период происходит процесс интенсивного развития различных вариантов СОТР для беспилотных летательных аппаратов. [c.9] С начала 60-х годов для осуществления первых пилотируемых космических полетов потребовалось создание нового комплекс систем — систем обеспечения жизнедеятельности, — составной частью которого стала и система обеспечения теплового режима, тесно связанная со всеми подсистемами этого комплекса. [c.9] За короткий период системы обеспечения теплового режима КА из простейших технических устройств, обеспечивающих тепловой режим отдельных агрегатов, превратились в сложный многозвенный и многосвязный комплекс функциональных подсистем, призванных поддерживать необходимые тепловые условия для жизнедеятельности и работы экипажа, функционирования оборудования, приборов и элементов конструкции. По существу СОТР современных КА обеспечивает организацию требуемого массоэнергообмена между всеми элементами корабля, включая экипаж, и вывод избыточной тепловой энергии в окружающую среду. Большое значение имеет упреждающее влияние СОТР на выполнение экипажем полетных заданий и работоспособность человека по окончании полета. [c.10] Тепловой режим в кабинах и отсеках КА создается под воздействием внешних и внутренних источников тепла. Он зависит также от особенностей функционирования принятых вариантов СОТР. Для успешного решения задачи обеспечения теплового режима необходимо знать характер внешних и внутренних тепловых нагрузок. В зависимости от назначения и типа КА, режимов его полета и выполняемых рабочих программ спектр внешних и внутренних тепловых нагрузок может существенно изменяться. Старт, выход на орбиту, полет по орбите, перелет к другой планете, посадка на планету или полет по орбите планеты, возвращение на орбиту Земли и, наконец, спуск через плотную земную атмосферу — все это этапы, на которых происходит изменение как внешних, так и внутренних тепловых воздействий. Указанное обстоятельство предопределяет большое число возможных типов систем, которые могут быть использованы как для различных по назначению аппаратов, так и для одного аппарата на разных участках полета. [c.10] К пассивным способам обеспечения теплового режима относится тепловая защита, которая, благодаря своей простоте, нашла весьма широкое применение. Для защиты КА в условиях космоса можно применять соответствующие покрытия внешней поверхности, обеспечивающие необходимое отношение коэффициентов поглощения Л и излучения г материала. Однако из-за отсутствия материалов, обладающих большими или малыми отношениями Л /е, и неустойчивости характеристик в процессе функционирования объекта, они в настоящее время в качестве основных средств применяются редко. Более широкое применение для обеспечения требуемого теплового режима получила экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ). [c.11] Усложнение полетных заданий, увеличение длительности пребывания в космосе, размеров и массы оборудования, выделяемой мощности и повышение требований к поддержанию стабильности теплового режима привело к необходимости применения так называемых полупассив-ных способов. Здесь прежде всего следует отметить способы, основанные на переменном излучении, переменной теплопроводности, на расходовании хладагентов и на конвекции в замкнутых контурах. [c.11] Одним из способов стабилизации температуры КА в условиях переменной внутренней тепловой нагрузки и переменной величины падающего на поверхность излучения является изменение поглощательной и излучательной способности поверхности с помощью различного типа подвижных жалюзи и экранов. [c.11] Способы обеспечения теплового режима КА, основанные на переменной теплопроводности, реализуются в устройствах с тепловыми переключателями, с сильфона-ми, заполненными жидкостью, и т. д. [c.11] В системах с расходуемыми хладагентами жидкость или твердое тело поглощают тепло, обычно с одним или двумя фазовыми переходами, и затем пары хладагентов выбрасываются за борт. Вследствие относительно большой массы хладагента и емкостей для его хранения такие системы используются только для кратковременных полетов или как вспомогательные и аварийные. [c.11] В существующих системах обеспечения теплового режима КА отвод тепла происходит на низком температурном уровне. Это означает, что температура радиатора-излучателя ниже уровня температуры отсека или гермокабины, где поддерживается тепловой режим. [c.12] При современных уровнях внутренних тепловых нагрузок, не превышающих 5—10 кВт, возможно применение низкотемпературной СОТР с приемлемыми по площадям и Массе радиаторами-излучателями. Однако выполнение сложных задач длительных космических полетов потребует существенного увеличения энергетических мощностей на борту КА. Практически вся полезная мощность энергетической установки превращается в тепло на сравнительно низком температурном уровне. [c.12] Большой интерес представляет использование в системах обеспечения теплового режима термоэлектрических, элементов на основе эффекта Пельтье. Однако в настоят- шее время указанные элементы имеют слишком низкие холодильные коэффициенты и большую удельную массу. С улучшением характеристик полупроводниковых материалов они смогут найти достаточно широкое применение в СОТР КА. [c.13] В научно-технической литературе часто встречается название системы терморегулирования . Однако более правильным было бы название системы обеспечения теплового режима , поскольку эти системы должны обеспечивать не только температуру, но и влажность, подвижность среды и ряд других параметров. [c.14] Поддержание заданного теплового режима является сложной теплотехнической задачей, решение которой обеспечивается множеством инженерных устройств и зависит от большого числа организационных и технических решений по компоновке объекта в целом и взаимосвязям отдельных элементов на основе системного подхода с учетом тепломассоэнергетического, термодинамического и массового анализов. [c.14] В этом случае под системой обеспечения теплового режима (СОТР) понимается комплекс взаимосвязанных подсистем и элементов оборудования, а также инженерно-технических мероприятий пространственного н функционально-временного взаимодействия, призванных обеспечить в соответствующих тепловых и влажностных условиях высокую, работоспособность экипажа и оборудования как в полете, так и после его окончания. [c.14] Вернуться к основной статье