Космические аппараты серии Зенит (стр. 4 )

ГЖТ предназначен для отвода тепла от газа с помощью жидкого теплоносителя, циркулирующего в гидросистеме СТР. Подогретый в теплообменнике жидкий теплоноситель поступает по трубопроводам к гидроразъемам и далее по шлангам, расположенным в кабель-мачте, трубопроводам ПО в змеевик излучающего радиатора.

На более поздних модификациях КА к температурному режиму в СА предъявлялись более жесткие требования. Поэтому РРГ был заменен регулятором расхода жидкости (РРЖ), осуществляющим изменение расхода теплоносителя через теплообменник. Номинал настройки чувствительного элемента, управляющего работой РРЖ, +20°С. Регулятор срабатывает при отклонении температуры газа СА на ±1°С от номинала. Время перекладки РРЖ из одного крайнего положения в другое 5-6 минут. Производительность теплообменника СА при разности температур таза и теплоносителя на входе в теплообменник 12°С не менее 560 Вт.

2.2.5. Система вентиляции спускаемого аппарата

Система вентиляции предназначена для предупреждения чрезмерного повышения температуры после приземления СА.

Система включает (рис. 13 на с. 10 [1]) два вентилятора с приводами, два клапана входа, клапан выхода и термореле. Агрегат системы вентиляции установлен на стенке оболочки парашютного отсека. Термореле установлено на шпангоутах СА. Открытие клапанов входа и выхода и включение вентилятора производится по сигналу, поступающему от термореле при повышении температуры поверхности СА до +72°С, что соответствует температуре внутри СА приблизительно 60°С При этом происходит подрыв пиропатронов замков клапанов входа и выхода, штоки замков освобождают защёлки и крышки клапанов под действием пружин открываются. Одновременно с открытием крышек включаются приводы вентиляторов и крыльчатки нагнетают наружный воздух через коленообразные патрубки клапанов входа в спускаемый аппарат. Из СА воздух выходит через клапан выхода. При снижении температуры до (+8±3)°С производится выключение вентилятора.

2.3. Общие сведения о приборном отсеке

В приборном отсеке размещены основные обеспечивающие системы:

-  командно-программное устройство, обеспечивающее управление фотографической и вспомогательной аппаратурой;

-  аппаратура радиоуправления и измерения параметров орбиты; радиотехническая система контроля состояния бортовой аппаратуры и конструкции КА;

-  системы теплового режима КА, энергопитания, ориентации и стабилизации.

Приборный отсек (рис. 23 на с. 30 и рис. 32 на с. 38 [1]) выполнен в виде герметичной оболочки, образованной двумя коническими и одной цилиндрической поверхностями, соединенными между собой болтами, и заполнен азотом.

В днище верхнего конуса (рис. 24 на с. 32 [1]) вварен стакан для размещения пружинного толкателя (рис. 43 на с. 58 [1]) для отделения СА от ПО. На шпангоуте верхнего конуса находятся 4 замка для стяжных лент крепления СА к ПО (рис. 42 на с. 56 [1]).

На наружной поверхности верхнего конуса располагаются элементы пневмосистемы основной и дополнительной системы исполнительных органов (СИО) СО (рис. 37 на с. 48 [1]). Двигатели системы ориентации располагаются на конусах ПО. На верхнем конусе - двигатели управления по крену, на нижнем - двигатели управления по тангажу и рысканию. Рабочим телом пневмосистемы служит сжатый азот, находящийся в шаре-баллоне.

На наружной поверхности нижнего конуса также установлены чувствительные элементы СО, антенны радиотехнических систем, излучающий радиатор СТР и створки жалюзи (рис. 27 на с. 36 [1]). На шпангоуте нижнего конуса на болтах установлены двенадцать опор для стыковки с переходником носителя.

Жалюзи служат для регулирования теплоотвода путем изменения площади излучаемой поверхности и обеспечивают температуру азота в ПО в пределах +10°С - +30°С. Выравнивание температурного поля газа в приборном отсеке осуществляется с помощью газовода, куда газ подается из ПО двумя вентиляторами. Соприкасаясь со стенками корпуса ПО, газ охлаждается. Теплоотдача газа регулируется с помощью жалюзи. Жалюзи представляют собой систему из восьми пар створок. Каждая створка конструктивно выполнена в виде штамповонного листа (из алюминиевого сплава), поверхность которого химически полируется. Для увеличения жесткости на каждой створке установлены нервюры. Привод жалюзи представляет собой электродвигатель с редуктором. Предельный угол поворота жалюзи составляет 80. Жалюзи открываются при температуре +13.5°С и закрываются при +10.5°С. Время перекладки жалюзи из одного крайнего положения в другое не более 5 секунд. Площадь створок жалюзи 3.8 м2.

Излучающий радиатор состоит из змеевика, жалюзи и оболочки нижнего конуса. Змеевик представляет собой спираль из алюминиевой трубы диаметром 18 мм и длиной около 30 м. Труба приварена к поверхности нижнего конуса ПО и дополнительно закреплена хомутами с шагом 25-30 см. После приварки змеевика и зачистки сварного шва на всю поверхность нижнего конуса наносится, керамическое покрытие белого цвета, чтобы получить необходимые оптические характеристики поверхности. Максимальная излучательная способность радиатора при температуре +12°С составляет 800 Вт. Площадь излучения 4.8 м2.

2.4. Тормозная двигательная установка

Состоит из тормозного однокамерного жидкостного реактивного двигателя (ЖРД) и блока сопел системы угловой стабилизации КА. Тормозная двигательная установка (ТДУ) размещается в цилиндрическом стакане, приваренном к нижнему шпангоуту ПО.

Используемый ЖРД - с насосной подачей самовоспламеняющегося высококипящего топлива, состоящего из азотнокислотного окислителя (АК-27) и горючего на основе аминов (ТГ-02).

Основные данные ТДУ:

- тяга R = 15.63 кН;

- удельный импульс J = 2610 м/с;

- давление в камере сгорания р = 5.59 МПа;

- масса топлива m = 280 кг;

- время работы (максимальное) t = 46 с.

Камера ЖРД устанавливается неподвижно вдоль оси торовых топливных баков. Отработанный газ турбины ТНА истекает через восемь неподвижных рулевых сопел. Блок сопел стабилизации состоит из двух сопел тангажа, двух сопел рысканья и четырех сопел вращения. Для наддува баков и управления агрегатами автоматики ТДУ используется сжатый азот, хранящийся в двух сферических баллонах. Подача топлива в двигатель при его запуске на орбите в условиях невесомости обеспечивается установленными в баках эластичными разделителями, работающими только при запуске ЖРД (в дальнейшем газ наддува воздействует на топливо непосредственно, минуя разделители). Нормальное воспламенение топлива достигается созданием в камере сгорания (КС) избыточного давления. С этой целью КС изолирована от окружающей среды тонкой металлической заглушкой (с предохранительным клапаном), впаянной в сопло, и при запуске наддувается азотом. С началом работы ТДУ заглушка выбрасывается продуктами сгорания топлива.

Размеры камеры сгорания:

- диаметр d = 145 мм;

- длина 1 = 280 мм;

- длина сопла 1 = 420 мм;

- диаметр критического сечения сопла d = 54 мм;

-диаметр выходного сечения сопла d =269 мм;

- масса m = 16 кг.

Для включения ТДУ, стабилизации углового положения на участке работы ТДУ и для выключения используется система управления ТДУ. С помощью этой системы вектор тяги выдерживается относительно начального направления продольной оси КА с точностью ± 2°. Исполнительными органами СУ ТДУ являются реактивные сопла, рабочим телом для которых являются отработанный газ, выходящий из ТНА.

На более поздних модификациях вместо ЖРД использовали пороховую тормозную двигательную установку (ПТДУ), состоящую из пяти ракетных двигателей - одного основного и четырех управляющих. Для обеспечения заданного теплового режима и защиты ПТДУ от воздействия солнечной радиации выступающая часть закрыта теплозащитным экраном (рис. 34 на с. 45 [1]). Среднеинтегральная тяга ДУ 30 кН, время работы около 23 секунд, расход равен 11.4 кг/с.

3. КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ЗЕМЛИ И КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ СЕРИИ РЕСУРС-Ф

Для исследования природных ресурсов Земли и контроля окружающей среды разработана космическая система Ресурс-Ф, которая включает в себя КА Ресурс-Ф1 и Ресурс-Ф2, являющиеся КА серии Зенит третьего поколения.

Общий вид КА Ресурс-Ф1 приведен на рис. 3.1. Аппарат периодически запускается с 1981г. РН Союз. Масса КА 6300 кг, масса научной аппаратуры 800 кг.

Вначале КА Ресурс-Ф1 выводится РН на промежуточную орбиту. Далее с использованием КДУ формируется рабочая орбита в диапазоне высот 250 - 400 км и наклонением к плоскости экватора 63…83°. Параметры рабочих орбит выбираются из условия обеспечения сплошного покрытия поверхности Земли полосами захвата фотоаппаратуры с необходимым поперечным перекрытием на заданной географической широте. Поддержание заданного значения поперечного перекрытия в процессе полета КА осуществляется за счет проведения соответствующих маневров на орбите.

КА Ресурс-Ф1 может находиться на орбите до 25 суток. Из них 11 суток аппарат находится в дежурном режиме, т. е. с выключенными системой ориентации и некоторыми другими бортовыми системами. Наличие дежурного режима позволяет увеличить срок существования КА на орбите и обеспечивает 2-х кратное покрытие части межвиткового интервала, используемое для повторного фотографирования.

Наряду с выполнением основной задачи полета - проведения фотосъемок поверхности Земли, КА типа Ресурс-Ф способен выводить на орбиту научную аппаратуру для проведения различных экспериментов в условиях космического пространства.

Научная аппаратура может находиться в спускаемом аппарате и в контейнере научной аппаратуры, установленном на поверхности СА. Научная аппаратура работает в космосе при открытой крышке контейнера. Перед спуском крышка закрывается, и научная аппаратура доставляется на Землю. Установленная снаружи КА научная аппаратура не возвращается на Землю, информация с нее может передаваться только по радиотелеметрической системе.

Рис. 3.1 Общий вид КА Ресурс – Ф1

1 – бленда звездного фотоаппарата; 2 – спускаемый аппарат; 3 – тормозная двигательная установка; 4 – корректирующая двигательная установка; 5 – приборный отсек