[go: up one dir, main page]

RU2360849C2 - System of spacecraft thermal protection - Google Patents

System of spacecraft thermal protection Download PDF

Info

Publication number
RU2360849C2
RU2360849C2 RU2007130386/11A RU2007130386A RU2360849C2 RU 2360849 C2 RU2360849 C2 RU 2360849C2 RU 2007130386/11 A RU2007130386/11 A RU 2007130386/11A RU 2007130386 A RU2007130386 A RU 2007130386A RU 2360849 C2 RU2360849 C2 RU 2360849C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
spacecraft
evti
svhi
drainage holes
Prior art date
Application number
RU2007130386/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007130386A (en
Inventor
Виктор Александрович Болотин (RU)
Виктор Александрович Болотин
Анатолий Александрович Дядькин (RU)
Анатолий Александрович Дядькин
Михаил Иванович Казаков (RU)
Михаил Иванович Казаков
Владимир Иванович Лебедев (RU)
Владимир Иванович Лебедев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2007130386/11A priority Critical patent/RU2360849C2/en
Publication of RU2007130386A publication Critical patent/RU2007130386A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2360849C2 publication Critical patent/RU2360849C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

FIELD: transportation; heating.
SUBSTANCE: system of spacecraft thermal protection comprises screen-vacuum heat insulation (SVHI). For SVHI device is arranged to provide for its strength and thermal characteristics in the form of through drain holes that are evenly installed along insulation surface. Heat-reflecting screens are installed above drain holes with clearances relative to SVHI. Drain holes communicate interlayer volumes of insulation and volume of gas medium under SVHI between each other and to environment. Total efficient areas of drain holes in SVHI and gaps between it and screens are defined with account of total volume of gas medium in interlayer volumes of insulation and underneath. At that gas medium pressure drop that is maximum in trajectory of carrier rocket flight and affects SVHI is also taken into account.
EFFECT: preserved strength of heat protection and its thermal characteristics during spacecraft bringing to space by carrier rocket, increased reliability of board systems and device units operation.
3 dwg

Description

Изобретение относится к ракетно-космической технике, может быть использовано при проектировании и создании космических аппаратов (КА), выводимых ракетой-носителем (РН) в космическое пространство, и предназначено для защиты корпуса КА, его элементов, систем и агрегатов, размещенных в КА, от теплового воздействия окружающей среды.The invention relates to rocket and space technology, can be used in the design and creation of spacecraft (SC), launched by the launch vehicle (LV) into outer space, and is intended to protect the spacecraft body, its elements, systems and assemblies located in the spacecraft, from thermal effects of the environment.

Известны и широко применяются в ракетостроении устройства теплозащиты топливной емкости с криогенным топливом и ее трубопроводов [1], [2], содержащие экранно-вакуумную тепловую изоляцию (ЭВТИ) [3], установленную на их поверхности для уменьшения потерь из-за испарения криогенного топлива.Known and widely used in rocket science are devices for thermal protection of a fuel tank with cryogenic fuel and its pipelines [1], [2] containing screen-vacuum thermal insulation (EVTI) [3] installed on their surface to reduce losses due to evaporation of cryogenic fuel .

Обладая высокими теплоизоляционными свойствами, ЭВТИ представляет собой пакет, состоящий из последовательно расположенных межслойных экранов с минимальной степенью черноты, термически изолированных друг от друга разделительными прокладками. Отражательные экраны ограничивают большую часть притока тепла за счет излучения, а разделительные прокладки уменьшают теплопроводность между соседними экранами.Possessing high thermal insulation properties, EVTI is a package consisting of sequentially arranged interlayer screens with a minimum degree of blackness, thermally insulated from each other by spacer strips. Reflective shields limit most of the heat flux due to radiation, and dividing shields reduce thermal conductivity between adjacent shields.

Эффективность такой изоляции, кроме свойств материалов экранов и прокладок, определяется величиной давления в теплоизоляционном слое, а также технологией ее изготовления и монтажа на элементы (топливные баки, космические аппараты) ракетно-космической системы (РКС). Причем для штатного функционирования ЭВТИ требуется создание глубокого вакуума (до 10-4 мм рт.ст.), так как при его уменьшении резко возрастает коэффициент теплопроводности [4].The effectiveness of such insulation, in addition to the properties of the materials of the screens and gaskets, is determined by the pressure in the heat-insulating layer, as well as the technology of its manufacture and installation on the elements (fuel tanks, spacecraft) of the rocket-space system (CS). Moreover, for the regular functioning of the EVTI requires the creation of a deep vacuum (up to 10 -4 mm Hg), since when it decreases, the thermal conductivity increases sharply [4].

По техническому решению [1] ЭВТИ устанавливают на топливную емкость с криогенным топливом, предназначенную для длительного хранения криогенного топлива и его заправки в баки РН. При этом топливная емкость с ЭВТИ заключена в кожух (тепловую оболочку), установленный с зазором с топливным баком, образующим замкнутую герметичную теплоизоляционную полость между топливной емкостью и кожухом. Для вакуумирования этой полости до заданного остаточного давления предусмотрена соответствующая вакуумная оснастка и контроль давления в полости, что существенно усложняет конструкцию этого устройства, функционально предназначенного для эксплуатации его в наземных условиях.According to the technical solution [1], EVTI is installed on a fuel tank with cryogenic fuel, intended for long-term storage of cryogenic fuel and its refueling in LV tanks. In this case, the fuel tank with EVTI is enclosed in a casing (thermal shell) installed with a gap with the fuel tank forming a closed sealed heat-insulating cavity between the fuel tank and the casing. To evacuate this cavity to a predetermined residual pressure, a corresponding vacuum tooling and pressure control in the cavity are provided, which significantly complicates the design of this device, which is functionally designed to operate it in ground conditions.

По техническому решению [2] ЭВТИ устанавливают на топливную магистраль, также заключенную в кожух с образованием теплоизоляционной полости, вакуумированной до заданного остаточного давления, и также предназначенную для эксплуатации магистрали в наземных условиях.According to the technical solution [2], the EVTI is installed on the fuel line, also enclosed in a casing with the formation of a heat-insulating cavity evacuated to a predetermined residual pressure, and also intended for operation of the line in ground conditions.

Известны также и широко применяются в ракетостроении устройства теплозащиты КА [5], [6], содержащие ЭВТИ, установленную на поверхности КА, выполненного в виде космического корабля (КК), и предназначенную для тепловой защиты отсеков, систем и агрегатов КА от теплового воздействия аэродинамического потока на активном участке полета РН, а также при функционировании КА в автономном полете в условиях длительного пребывания в космическом пространстве.Spacecraft thermal protection devices [5], [6] are also known and widely used in rocket science, containing EVTI installed on the surface of a spacecraft made in the form of a spacecraft (SC) and designed to heat protect compartments, systems and assemblies of spacecraft from the thermal effects of aerodynamic flow in the active phase of the LV flight, as well as during the operation of the spacecraft in autonomous flight under conditions of prolonged stay in outer space.

КК могут быть выполнены в транспортно-грузовом (КК "Прогресс") [5] либо пилотируемом вариантах (КК "Союз") [6] и состоят из системы взаимосвязанных отсеков каркасной и форменной конструкции.QC can be performed in transport-cargo (spacecraft "Progress") [5] or manned versions (spacecraft "Soyuz") [6] and consist of a system of interconnected compartments of frame and shaped structure.

К недостаткам этих технических решений следует отнести повышенные аэродинамические нагрузки, действующие на ЭВТИ КК, и возможность ее повреждения в процессе вывода КК в космическое пространство. Как показал визуальный осмотр поверхности КК "Союз" в космическом пространстве, ЭВТИ имеет локальные "вздутия" и даже отслоения ее отдельных элементов. Тем самым понижается надежность эксплуатации ЭВТИ и, следовательно, систем и агрегатов, размещаемых в отсеках КК.The disadvantages of these technical solutions include the increased aerodynamic loads acting on the EVTI spacecraft, and the possibility of its damage in the process of launching the spacecraft into outer space. As shown by a visual inspection of the surface of the Soyuz spacecraft in outer space, the EVTI has local "swellings" and even exfoliation of its individual elements. This reduces the reliability of the operation of the EVTI and, therefore, systems and assemblies located in the compartments of the spacecraft.

В составе РН КК "Союз" и КК "Прогресс" для защиты от воздействия аэродинамического потока устанавливают под сбрасываемым обтекателем космической головной части (КГЧ) РН.As part of the Soyuz spacecraft and the Progress spacecraft, the spacecraft is installed underneath the vented fairing of the space head part (KGCh) of the spacecraft to protect it from aerodynamic flow.

Техническое решение [6] наиболее близко к предлагаемому и принято авторами за прототип.The technical solution [6] is the closest to the proposed and accepted by the authors as a prototype.

Задачей изобретения является повышение конструктивной прочности теплозащиты КА при сохранении ее теплофизических характеристик при выводе КА в космическое пространство ракетой-носителем, а также в процессе автономной эксплуатации КА в космическом пространстве.The objective of the invention is to increase the structural strength of the thermal protection of the spacecraft while maintaining its thermophysical characteristics when the spacecraft is launched into outer space by a launch vehicle, as well as during the autonomous operation of the spacecraft in outer space.

Задача решается таким образом, что в системе теплозащиты КА, содержащей ЭВТИ, согласно изобретению в ЭВТИ выполнено устройство обеспечения ее прочностных и теплофизических характеристик в виде сквозных дренажных отверстий, равномерно расположенных по поверхности изоляции, сообщающих межслойные объемы изоляции и объем газовой среды под изоляцией между собой и с наружной средой, при этом над дренажными отверстиями установлены отражательные экраны с зазорами относительно изоляции, а суммарные эффективные площади дренажных отверстий и зазоров между отражательными экранами и изоляцией определяются из соотношений:The problem is solved in such a way that in the thermal protection system of a spacecraft containing EVTI, according to the invention, EVTI has a device for ensuring its strength and thermophysical characteristics in the form of through drainage holes uniformly located on the insulation surface, communicating the interlayer volumes of the insulation and the volume of the gas medium under the insulation between each other and with the external environment, while above the drainage holes there are reflective screens with gaps relative to the insulation, and the total effective area of the drainage holes and Azor between the baffles and insulation are determined by the ratios:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where:

S, S1 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий и суммарная площадь зазоров между отражательными экранами и изоляцией соответственно;S, S 1 [cm 2 ] - the total area of the drainage holes and the total area of the gaps between the reflective screens and insulation, respectively;

µ, µ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий и коэффициент расхода зазоров между отражательными экранами и изоляцией соответственно;µ, µ 1 - coefficient of discharge of drainage holes and coefficient of discharge of gaps between reflective screens and insulation, respectively;

V [м3] - суммарный объем газовой среды в изоляции и под изоляцией;V [m 3 ] - the total volume of the gas medium in the insulation and under the insulation;

ΔР [кгс/см2] - максимальный по траектории полета РН перепад давлений газовой среды, действующей на изоляцию;ΔР [kgf / cm 2 ] is the maximum differential pressure of the gaseous medium acting on the insulation along the flight path of the LV;

а, в - зависящие от параметров траектории полета РН коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости относительной эффективной площади дренажных отверстий от максимального по траектории перепада давлений, действующего на изоляцию.a, c - coefficients depending on the parameters of the LV flight path approximating the curve of the relative effective area of the drainage holes versus the maximum differential pressure path acting on the insulation.

Техническими результатами изобретения являются:The technical results of the invention are:

- уменьшение перепадов давлений, действующих на элементы ЭВТИ КА (межслойные экраны, прокладки) и элементы ее крепления к КА, при сохранении теплофизических характеристик ЭВТИ за счет сквозных дренажных отверстий, снабженных отражательными от лучевых тепловых потоков экранами;- reduction of pressure drops acting on the EVTI elements of the spacecraft (interlayer screens, gaskets) and the elements of its fastening to the spacecraft, while maintaining the thermophysical characteristics of the EVTI due to through drainage holes equipped with screens reflective from radiation heat fluxes;

- определение суммарных эффективных площадей дренажных отверстий и зазоров между отражательными экранами и ЭВТИ, обеспечивающих перетекание газовой среды из межслойных объемов ЭВТИ и объемов под ЭВТИ в наружную среду.- determination of the total effective area of drainage holes and the gaps between the reflective screens and EVTI, ensuring the flow of the gas medium from the interlayer volumes of EVTI and volumes under the EVTI into the external environment.

Сущность изобретения поясняется на примере решения задачи применительно к КА, выполненному в виде КК "Союз", выводимого РН в космическое пространство.The invention is illustrated by the example of solving the problem in relation to the spacecraft, made in the form of spacecraft "Soyuz", the LV launched into outer space.

На фиг.1 приведена схема КК, состоящего из системы отсеков каркасной и ферменной конструкции, на поверхности которого установлена ЭВТИ, содержащая устройство обеспечения ее прочностных и теплофизических характеристик.Figure 1 shows a diagram of a spacecraft consisting of a system of compartments of a frame and truss structure, on the surface of which an EVTI is installed, containing a device for ensuring its strength and thermophysical characteristics.

На фиг.2 показан фрагмент ЭВТИ КК с устройством обеспечения ее прочностных и теплофизических характеристик и основные его элементы. Здесь же иллюстрируется схема перетекания газовой среды из межслойных объемов ЭВТИ и из объема под ЭВТИ в наружную среду (перетекание газовой среды показано стрелками).Figure 2 shows a fragment of EVTI KK with a device for ensuring its strength and thermophysical characteristics and its main elements. The diagram illustrates the flow of the gas medium from the interlayer volumes of the EVTI and from the volume under the EVTI into the external medium (the flow of the gas medium is shown by arrows).

На этих фигурах:In these figures:

1 - каркасный отсек;1 - frame compartment;

2 - ферменный отсек;2 - truss compartment;

3 - экранно-вакуумная тепловая изоляция (ЭВТИ);3 - screen-vacuum thermal insulation (EVTI);

4 - оболочка каркасного отсека;4 - shell frame compartment;

5 - стержни ферменного отсека;5 - truss compartment rods;

6 - дренажные отверстия;6 - drainage holes;

7 - отражательные экраны;7 - reflective screens;

8 - межслойные экраны;8 - interlayer screens;

9 - теплоизоляционные прокладки.9 - heat-insulating gaskets.

На фиг.3 приведена зависимость максимального по траектории полета РН перепада давлений газовой среды ΔР, действующего на пакет ЭВТИ, от относительной эффективной проходной площади дренажных отверстий µ·S/V.Figure 3 shows the dependence of the maximum along the flight path of the PH differential pressure of the gas medium ΔP acting on the EVTI package, on the relative effective passage area of the drainage holes µ · S / V.

КК (фиг.1) состоит из системы взаимосвязанных каркасных отсеков 1 и ферменного отсека 2. На его поверхности установлена теплозащита, содержащая ЭВТИ 3. ЭВТИ 3 изготавливают в рулонном виде или отдельными панелями и крепят к оболочке каркасного отсека 4 и стержням ферменного отсека 5. Места стыков ее отдельных элементов герметизируют.CC (figure 1) consists of a system of interconnected frame compartments 1 and truss compartment 2. On its surface is installed thermal protection containing EVTI 3. EVTI 3 is made in roll form or in separate panels and attached to the shell of the frame compartment 4 and the rods of the truss compartment 5. The joints of its individual elements are sealed.

В ЭВТИ 3 выполнено устройство обеспечения прочностных и теплофизических характеристик в виде сквозных дренажных отверстий 6, равномерно расположенных по ее поверхности, которые сообщают межслойные объемы ЭВТИ 3 и объемы газовой среды под ней между собой и с наружной средой, и отражательных экранов 7, установленных над дренажными отверстиями 6 с зазорами относительно ЭВТИ 3 (фиг.2).In EVTI 3, a device for providing strength and thermophysical characteristics in the form of through drainage holes 6, evenly spaced along its surface, which communicate the interlayer volumes of EVTI 3 and the volumes of the gas medium under it between themselves and with the external medium, and reflective screens 7 installed above the drainage devices, is made holes 6 with gaps relative to EVTI 3 (figure 2).

Поскольку сквозные дренажные отверстия 6 выполняют равномерно по поверхности ЭВТИ 3, обеспечивают равномерное или близкое к равномерному распределение давления в межслойных объемах ЭВТИ 3 и, следовательно, перепадов давлений, действующих на ее элементы. Тем самым исключают концентрации напряжений в отдельных ее элементах от неравномерных перепадов давлений при наличии скрытого локального неперетекания газовой среды в межслойных объемах ЭВТИ 3, что приводит к улучшению прочностных и сохранению теплофизических характеристик ЭВТИ 3 как на активном участке полета КК в составе РН, так и в его автономном полете в космическом пространстве.Since the through drainage holes 6 perform uniformly on the surface of the EVTI 3, they provide uniform or close to uniform distribution of pressure in the interlayer volumes of the EVTI 3 and, consequently, the pressure drops acting on its elements. Thus, stress concentrations in its individual elements are excluded from non-uniform pressure drops in the presence of hidden local non-flow of the gas medium in the interlayer volumes of EVTI 3, which leads to an improvement in the strength and conservation of the thermophysical characteristics of EVTI 3 both in the active part of the spacecraft flight as part of the LV and in his autonomous flight in outer space.

Отражательные экраны 7, установленные над дренажными отверстиями 6 с зазором относительно ЭВТИ 3, исключают тепловой нагрев элементов КК через дренажные отверстия 6 в ЭВТИ 3 от излучения космических объектов.Reflective screens 7 installed above the drainage holes 6 with a gap relative to the EVTI 3 exclude thermal heating of the spacecraft elements through the drainage holes 6 in the EVTI 3 from radiation from space objects.

Суммарную эффективную площадь µ·S дренажных отверстий 6 определяют из соотношения (1), используя зависимость, приведенную на фиг.3, с учетом максимально допустимых (из условия прочности) перепадов давлений ΔРдоп, действующих на ЭВТИ 3 и входящих в это соотношение коэффициентов а, в, зависящих от параметров траектории РН (см. допустимую область "А" определения µ·S). В этом соотношении суммарный объем V газовой среды для каркасного отсека 1 принимают как объем, состоящий из объема газовой среды в ЭВТИ 3 и объема между ЭВТИ 3 и оболочкой каркасного отсека 4, а для ферменного отсека 2 - как объем, состоящий из объема газовой среды в ЭВТИ 3 и объема газовой среды в ферменном отсеке 2.The total effective area µ · S of the drainage holes 6 is determined from relation (1) using the dependence shown in Fig. 3, taking into account the maximum allowable (from the strength condition) pressure drops ΔP dop acting on EVTI 3 and the coefficients a , c, depending on the parameters of the LV trajectory (see the valid region "A" of the definition of μ · S). In this ratio, the total volume V of the gaseous medium for the frame compartment 1 is taken as the volume consisting of the volume of the gaseous medium in the EVTI 3 and the volume between the EVTI 3 and the shell of the frame compartment 4, and for the truss compartment 2 as the volume consisting of the volume of the gaseous medium in EVTI 3 and the volume of the gaseous medium in the truss compartment 2.

Суммарную эффективную площадь µ1·S1 зазоров между отражательными экранами 7 и ЭВТИ 3 определяют из соотношения (2).The total effective area µ 1 · S 1 of the gaps between the reflective screens 7 and EVTI 3 is determined from the relation (2).

Формула (1) содержит математическое описание зависимости относительной суммарной эффективной площади дренажных отверстий µ·S/V от максимального по траектории полета РН перепада давлений ΔР и получена по результатам анализа течения газовой среды в замкнутом объеме, состоящем из газодинамически взаимосвязанных межслойных объемов ЭВТИ 3 и объема, находящегося под ЭВТИ 3.Formula (1) contains a mathematical description of the dependence of the relative total effective area of the drainage holes µ · S / V on the maximum differential pressure path ΔР along the flight path of the LV and obtained from the analysis of the gas medium flow in a closed volume consisting of gasdynamically interconnected interlayer volumes of EVTI 3 and volume under EVTI 3.

В ракетостроении межслойные экраны 8 изготавливают из алюминиевой фольги толщиной в несколько микронов либо алюминизированной полимерной пленки, а теплоизоляционные прокладки 9 - из различных стекловолокнистых материалов (стеклобумага, стеклохолст, стекловуаль и т.д.). Отражательные экраны 7 выполняют из материала с минимальной степенью черноты, например из алюминиевой фольги.In rocket science, interlayer screens 8 are made of aluminum foil several microns thick or aluminized polymer film, and heat-insulating linings 9 are made of various fiberglass materials (glass paper, fiberglass, fiberglass, etc.). Reflective screens 7 are made of a material with a minimum degree of blackness, for example, aluminum foil.

Функционирование ЭВТИ 3 в составе КК осуществляется следующим образом.The functioning of EVTI 3 in the QC is as follows.

Поскольку в отличие от прототипа равномерно по поверхности ЭВТИ 3 выполнены сквозные дренажные отверстия 6, происходит перетекание газовой среды из объема под ЭВТИ 3 и межслойных ее элементов через сквозные дренажные отверстия 6 в наружную среду (фиг.1, 2).Since, unlike the prototype, through-hole drainage holes 6 are evenly made on the surface of EVTI 3, the gas medium flows from the volume under EVTI 3 and its interlayer elements through through-hole drainage holes 6 into the external environment (Figs. 1, 2).

Истечение газовой среды в наружную среду происходит с дозвуковыми скоростями с незапиранием ее в дренажных отверстиях 6, так как суммарная эффективная площадь µ1·S1 зазоров между отражательными экранами 7 и ЭВТИ 3 выполнена большей или равной суммарной эффективной площади µ·S дренажных отверстий 6 (µ1·S1≥µ·S) в соответствии с соотношением (2).The outflow of the gaseous medium into the external medium occurs at subsonic speeds with non-locking in the drain holes 6, since the total effective area µ 1 · S 1 of the gaps between the reflective screens 7 and EVTI 3 is made greater than or equal to the total effective area µ · S of the drain holes 6 ( µ 1 · S 1 ≥µ · S) in accordance with relation (2).

При полете КК в составе КГЧ на активном участке полета РН в межслойных объемах изоляции устанавливается давление, близкое к давлению под обтекателем КГЧ. При этом газовая среда из межслойных объемов ЭВТИ 3 и из объема под ней перетекает в объем под обтекателем КГЧ и далее через дренажное устройство в обтекателе КГЧ в атмосферу, геометрические характеристики которого задают такими, что давление под обтекателем КГЧ становится близким к атмосферному (статическому окружающей атмосферы).During the flight of the spacecraft as a part of the OGC on the active site of the LV flight in the interlayer volumes of insulation, a pressure close to the pressure under the cowl of the OGC is established. In this case, the gas medium from the interlayer volumes of EVTI 3 and from the volume below it flows into the volume under the KGC fairing and then through the drainage device in the KGC fairing to the atmosphere, the geometric characteristics of which are set such that the pressure under the KGC fairing becomes close to atmospheric (static ambient atmosphere) )

В автономном полете КК в межслойных объемах ЭВТИ 3 и под ней устанавливается внутреннее давление, близкое к атмосферному. Перепады давлений в составе КГЧ и автономном полете КК, при этом действующие на межслойные экраны 8 и теплоизоляционные прокладки 9 ЭВТИ 3, близки к нулю. Отражательные экраны 7, установленные над сквозными дренажными отверстиями 6, исключают воздействие теплового потока на элементы КК от излучения космических объектов.In an autonomous flight of spacecraft in the interlayer volumes of EVTI 3 and under it, an internal pressure close to atmospheric is established. The pressure drops in the composition of the KGCH and the autonomous flight of the spacecraft, while acting on the interlayer screens 8 and heat-insulating gaskets 9 EVTI 3, are close to zero. Reflective screens 7 mounted above the through drainage holes 6 exclude the influence of heat flux on the spacecraft elements from radiation from space objects.

Таким образом, повышают конструктивную прочность теплозащиты за счет уменьшения аэродинамических нагрузок, действующих на ЭВТИ, и сохраняют ее теплофизические характеристики, обеспечивая тепловой режим функционирования приборов, систем и агрегатов, размещенных в отсеках КК, что приводит к выполнению поставленной задачи. Тем самым повышают надежность эксплуатации КК.Thus, they increase the structural strength of thermal protection by reducing the aerodynamic loads acting on the EVTI, and preserve its thermophysical characteristics, ensuring the thermal mode of operation of devices, systems and units located in the compartments of the spacecraft, which leads to the achievement of the task. Thereby increase the reliability of the QC operation.

В настоящее время техническое решение прошло экспериментальную проверку и внедряется на КК "Союз". Требования по дренажу ЭВТИ вводятся в ОСТ и являются составным элементом в технологическом цикле изготовления КА.Currently, the technical solution has been tested experimentally and is being implemented at Soyuz spacecraft. Requirements for the drainage of EVTI are introduced in the OST and are an integral element in the technological cycle of production of spacecraft.

Техническое решение может быть использовано для различных типов КА, околоземных, межпланетных, грузовых, пилотируемых и других КА, выводимых РН и другими средствами выведения КА в космическое пространство.The technical solution can be used for various types of spacecraft, near-Earth, interplanetary, cargo, manned and other spacecraft, launched by spacecraft and other means of launching spacecraft into outer space.

ЛитератураLiterature

1. Космодром. Под ред. проф. А.П.Вольского, ВИ МО СССР, М., 1977, с.160-161, рис.5.3, 5.4.1. The spaceport. Ed. prof. A.P. Volsky, VI of the Ministry of Defense of the USSR, M., 1977, p. 160-161, Fig. 5.3, 5.4.

2. Там же, с.164, рис.5.6.2. Ibid., P. 164, fig. 5.6.

3. Космонавтика: Энциклопедия. / Под ред. В.П.Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1985, с.394.3. Cosmonautics: Encyclopedia. / Ed. V.P. Glushko. M .: Soviet Encyclopedia, 1985, p. 394.

4. Справочник по физико-техническим основам криогеники. / Под ред. проф. М.П.Малкова. М.: Советская энциклопедия, 1973, с.236-237.4. Handbook of the physical and technical foundations of cryogenics. / Ed. prof. M.P. Malkova. M .: Soviet Encyclopedia, 1973, p. 236-237.

5. Космонавтика: Энциклопедия. / Под ред. В.П.Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1985, с.304-305.5. Cosmonautics: Encyclopedia. / Ed. V.P. Glushko. M .: Soviet Encyclopedia, 1985, pp. 304-305.

6. Там же, с.369-370.6. Ibid., P. 369-370.

Claims (1)

Система теплозащиты космического аппарата, содержащая экранно-вакуумную тепловую изоляцию, отличающаяся тем, что в упомянутой изоляции выполнено устройство обеспечения ее прочностных и теплофизических характеристик в виде сквозных дренажных отверстий, равномерно расположенных по поверхности изоляции, сообщающих межслойные объемы изоляции и объем газовой среды под изоляцией между собой и с наружной средой, при этом над дренажными отверстиями установлены отражательные экраны с зазорами относительно изоляции, а суммарные эффективные площади дренажных отверстий и зазоров между отражательными экранами и изоляцией определяются из соотношений
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
S, S1 [см2] - суммарная площадь дренажных отверстий и суммарная площадь зазоров между отражательными экранами и изоляцией соответственно;
µ, µ1 - коэффициент расхода дренажных отверстий и коэффициент расхода зазоров между отражательными экранами и изоляцией соответственно;
V [м3] - суммарный объем газовой среды в изоляции и под изоляцией;
ΔР [кгс/см2] - максимальный по траектории полета ракеты-носителя перепад давлений газовой среды, действующей на изоляцию;
а, в - зависящие от параметров траектории полета коэффициенты, аппроксимирующие кривую зависимости эффективной площади дренажных отверстий от максимального по траектории перепада давлений, действующего на изоляцию.
A spacecraft thermal protection system containing screen-vacuum thermal insulation, characterized in that the said insulation has a device for providing its strength and thermophysical characteristics in the form of through drainage holes evenly spaced along the insulation surface, communicating the interlayer volumes of the insulation and the volume of the gas medium under the insulation between themselves and with the external environment, while reflective screens with gaps relative to insulation are installed above the drainage holes, and the total effective the area of the drainage holes and the gaps between the reflective screens and insulation are determined from the ratios
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
S, S 1 [cm 2 ] - the total area of the drainage holes and the total area of the gaps between the reflective screens and insulation, respectively;
µ, µ 1 - coefficient of discharge of drainage holes and coefficient of discharge of gaps between reflective screens and insulation, respectively;
V [m 3 ] - the total volume of the gas medium in the insulation and under the insulation;
ΔР [kgf / cm 2 ] is the maximum differential pressure of the gaseous medium acting on the insulation along the flight path of the launch vehicle;
а, в - coefficients depending on the parameters of the flight path approximating the curve of the effective area of the drainage holes versus the maximum differential pressure path acting on the insulation.
RU2007130386/11A 2007-08-09 2007-08-09 System of spacecraft thermal protection RU2360849C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130386/11A RU2360849C2 (en) 2007-08-09 2007-08-09 System of spacecraft thermal protection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130386/11A RU2360849C2 (en) 2007-08-09 2007-08-09 System of spacecraft thermal protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130386A RU2007130386A (en) 2009-02-20
RU2360849C2 true RU2360849C2 (en) 2009-07-10

Family

ID=40531275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130386/11A RU2360849C2 (en) 2007-08-09 2007-08-09 System of spacecraft thermal protection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2360849C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719529C1 (en) * 2019-08-07 2020-04-21 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Thermal protective coating of high-speed aircraft body

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152033A (en) * 1960-06-17 1964-10-06 Little Inc A Insulating assembly
FR2594747A1 (en) * 1986-02-21 1987-08-28 Jehier Sa Method for assembling a superinsulating material in the form of plies
SU1702073A1 (en) * 1989-08-07 1991-12-30 Предприятие П/Я В-2453 Reservoir for cryogenic fluid
SU1758330A1 (en) * 1990-07-26 1992-08-30 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Криогенной Технике С Опытным Производством Физико-Технического Института Низких Температур Ан Усср Method for manufacture of low-temperature insulation
RU2283798C2 (en) * 2004-06-28 2006-09-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152033A (en) * 1960-06-17 1964-10-06 Little Inc A Insulating assembly
FR2594747A1 (en) * 1986-02-21 1987-08-28 Jehier Sa Method for assembling a superinsulating material in the form of plies
SU1702073A1 (en) * 1989-08-07 1991-12-30 Предприятие П/Я В-2453 Reservoir for cryogenic fluid
SU1758330A1 (en) * 1990-07-26 1992-08-30 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Криогенной Технике С Опытным Производством Физико-Технического Института Низких Температур Ан Усср Method for manufacture of low-temperature insulation
RU2283798C2 (en) * 2004-06-28 2006-09-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Load-bearing panel of spacecraft solar battery (versions)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Космонавтика. Энциклопедия. Под ред. В.П.ГЛУШКО. - М.: Советская энциклопедия, 1985, с.305, 394. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719529C1 (en) * 2019-08-07 2020-04-21 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Thermal protective coating of high-speed aircraft body

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007130386A (en) 2009-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180057190A1 (en) Cellular load-responsive multilayer insulation
US2676773A (en) Aircraft insulated fuel tank
US7568352B2 (en) Thermally coupled liquid oxygen and liquid methane storage vessel
US8881501B2 (en) Propellant tank and vapor jet emitting device including same
US11174818B2 (en) High temperature thermal protection system for rockets, and associated methods
US3321159A (en) Techniques for insulating cryogenic fuel containers
JP6302919B2 (en) Sealed insulation tank for containing pressurized cryogenic fluid
US20170159883A1 (en) Cryogenic tank and method of storing cryogenic liquids
JPS6026576B2 (en) Vacuum container of thermal vacuum chamber
Fernandez Villace et al. The thermal paradox of hypersonic cruisers
RU2360849C2 (en) System of spacecraft thermal protection
Hedayat et al. Variable density multilayer insulation for cryogenic storage
Garceau et al. Performance test of a 6 L liquid hydrogen fuel tank for unmanned aerial vehicles
RU2719529C1 (en) Thermal protective coating of high-speed aircraft body
RU2355607C1 (en) Rocket-carrier ascent unit
US3122891A (en) Cryogenic methods and apparatus
US20020179610A1 (en) Pressurized sandwich skin for cryogenic propellant tanks
JP7474823B2 (en) Hydrogen tank, method for cooling a hydrogen tank, hydrogen drive and vehicle having a hydrogen tank
Flachbart et al. Testing of a spray bar zero gravity cryogenic vent system for upper stages
RU2373119C1 (en) Cryogenic liquid storing and supplying device
RU214360U1 (en) CRYOGENIC ROCKET TANK WITH LIQUID ROCKET ENGINE
RU2705402C1 (en) Method for providing aircraft instrumentation thermal mode
MARTIN et al. Cryogenic testing of a foam-multilayer insulation concept in a simulated orbit hold environment
RU193768U1 (en) Composite Vacuum Shell Heat Storage Tank
Yu et al. Advanced thermal insulation strategies for liquid hydrogen storage tanks in Martian environments