Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Сепарация
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Исследование в условиях микрогравитации процессов сепарации газовых включений из мелкодисперсной среды рабочих жидкостей в гидравлических контурах энергоустановок с электрохимическими генераторами и систем жизнеобеспечения космических аппаратов
Цель эксперимента:

Целью КЭ «Сепарация» является отработка способов и устройств для эффективной очистки теплоносителей («Триол» ТУ 0258-0,04-00205073-97, «Вода» ГОСТ 6709-72) от газовых включений в условиях микрогравитации и подтверждение результатов наземных исследований очистки от газовых включений теплоносителей для контуров терморегулирования энергетических установок и бортовых систем КА.

Описание эксперимента:

Как показал опыт эксплуатации орбитальной станции «Мир» в гидросистемах космических аппаратов, длительно работающих в условиях орбитальных станций с ограниченными возможностями диагностики и ремонта, под действием колебаний давления, температуры, в результате проницаемости стыков и уплотнений гидросистем, газовыделения из растворов и т.д. образуются газовые включения, приводящие к возникновению и развитию нештатных ситуаций в системах водоснабжения, терморегулирования и других системах космических аппаратов и орбитальных станций. Создание сепараторов, собирающих и отводящих из гидросистем образовавшихся в них газовые включения, должны обеспечить регламентную очистку гидросистем от газа и увеличить надежность их работы.

Исследования, проведенные в наземных условиях, показали возможность очистки теплоносителей («Темп», «Триол») для систем терморегулирования от мелких пузырей диаметром 20 – 120 мкм на разработанных сепарирующих устройствах. Для использования результатов проведённых исследований при разработке сепарирующих устройств штатных гидравлических систем необходимо их подтверждение в условиях, приближённых к натурным в условиях микрогравитации на РС МКС.

Космический эксперимент (КЭ) «Сепарация» заключается в исследовании в условиях микрогравитации способов и устройств очистки от газовых включений жидкости, используемой в гидравлических контурах разрабатываемых энергетических установок с электрохимическими генераторами в космических аппаратах. КЭ планируется проводить в полуавтоматическом режиме в гермоотсеке РС МКС на экспериментальной установке для исследования сепарации газа из жидкости в условиях микрогравитации (ЭУ «СГЖ»).

Основными задачами КЭ «Сепарация» являются:

- создание в гидравлическом контуре ЭУ «СГЖ» на выходе из насоса потока мелкодисперсной среды с газовыми включениями диаметром 20-120 мкм;

- исследование на ЭУ «СГЖ» процесса укрупнения газовых пузырей при прохождении газожидкостного потока через блок укрупнения пузырей с видеосъемкой через прозрачные участки трубопроводов и иллюминаторы сепаратора ЭУ;

- исследования в условиях микрогравитации сепарации газовых включений сепаратором ЭУ;

- отработка режимов дренажа газа из сепаратора ЭУ в условиях микрогравитации.

В настоящее время идет этап разработки рабочей документации на опытные изделия НА для КЭ (ЭУ «СГЖ»). Работами следующего этапа являются изготовления лётных образцов и летные испытания.

Новизна эксперимента:

Прототипом исследуемых сепарирующих устройств являлось устройство для разделения жидкости и газа в условиях невесомости. Устройство было успешно испытано в условиях невесомости на орбитальной станции "Мир". Принципиальная схема устройства была использована при разработке экспериментального сепаратора 17КС.219Ю.0000А-0, который в настоящее время установлен в служебном модуле РС МКС и используется для удаления воздушных пузырей из воды, поступающей в систему "Электрон-ВМ".

Сепаратор 17КС.219Ю.0000А-0 предназначен для очистки воды от пузырей воздуха, размер которых не менее 160 мкм, а удаление с его помощью газовых включений размером менее 100 мкм нельзя гарантировать. В состав ЭУ «СГЖ» входит, так называемый, блок укрупнения пузырей, обеспечивающий увеличение размеров проходящих через него пузырьков газа до такой величины, при которой гарантируется полное их задержание сепаратором отработанного типа с последующим удалением задержанного газа в специальный газозаборник.

(НТО «Анализ и экспертная оценка результатов НПИ на РС МКС по направлению «Технические исследования и эксперименты» по состоянию на 2011 г., выдача предложений по программам НПИ» № 781-5/208 от 14.10.2011 г.).

Научная аппаратура:

Научная аппаратура (НА) для КЭ «Сепарация» представляет собой экспериментальную установку для исследования сепарации газа из жидкости в условиях микрогравитации» (ЭУ «СГЖ»).

Разработчиком НА является ОАО РКК «Энергия».

В 2011 г. завершено эскизное проектирование НА.

Общая масса ЭУ «СГЖ», не заправленная рабочей жидкостью, не должна превышать 35 кг. Энергопотребление установки должно быть не более 140 Вт. Габаритные размеры установки не должны превышать 350?500?850 мм. Назначенный срок службы ЭУ «СГЖ» должен составлять 4 года, в том числе 3 года в составе изделия.

ЭУ «СГЖ» должна обеспечивать создание на выходе из электронасоса в гидравлическом тракте мелкодисперсной газожидкостной среды с газовыми пузырями диаметром от 40 до 120 мкм (размер газовых пузырей определяется режимом работы насоса в составе ЭУ «СГЖ» в наземных условиях). (Техническое задание на составную часть опытно-конструкторской работы «Экспериментальная установка для исследования сепарации газа из жидкости в условиях микрогравитации» № ТЗ.0074.163 - 17КС от 26.06.2008 г.).

Ожидаемые результаты:

В результате проведения КЭ будет определена возможность очистки теплоносителей от мелкодисперсных газовых включений в условиях микрогравитации с помощью испытанных в экспериментальной установке опытных образцов сепарирующих устройств. Будут получены данные необходимые для разработки штатных систем сепарации газожидкостных смесей в гидравлических контурах систем терморегулирования и энергетических установок, работающих в условиях микрогравитации, что повысит эффективность и надежность их работы.

Полученные результаты:

В настоящее время проводится разработка задела КЭ «Сепарация» (завершен этап эскизного проектирования). Летный этап КЭ не начат, поэтому результаты отсутствуют.

Сроки проведения: Для реализации КЭ «Сепарация» на борту МКС требуется не более трех лет. Предполагается провести 12 сеансов КЭ. Время каждого сеанса 2,5 часа.
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: ОАО РКК «Энергия»
Организации участники: ЦУП-М ФГУП ЦНИИмаш
Научный руководитель: Соколов Б.А.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 09.10.2018

Информационная справка

Программы

Изображения