Тепловакуумні випробування зразків екранно-вакуумної теплової ізоляції
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2023.06.051Ключові слова:
екранно-вакуумна теплова ізоляція, космічний апарат, питомий термічний опір, температурне поле, температурний напір, тепловий потік випромінювання, термовакуумні випробуванняАнотація
Представлені результати тепловакуумних досліджень та випробувань зразків чохлів екранно-вакуумної теплоізоляції (ЕВТІ), які відрізняються кількістю шарів, які складаються з Дослідження виконані на експериментальному стенді ТВК-0,12. Приведені методики проведення тепловакуумних випробувань та обробки експериментальних результатів для визначення питомого термічного опору зразків екранно-вакуумної теплоізоляції. Чохли виготовлені з каптону та майлару, між якими розміщені розділювальні прокладки з дакрону. При цьому внутрішні шари ЕВТІ виготовлені з майлару, алюмінізованого з двох сторін, його товщина не перевищує 6,0 мкм. В якості зовнішньої обшивки зразків ЕВТІ використаний каптон, алюмінізований з внутрішньої сторони середньою товщиною не більш за 50 мкм. Середня товщина внутрішньої обшивки алюмінізованого каптону з двох сторін не перевищує 25 мкм. У якості ізоляційних прокладок ЕВТІ використаний дакрон, товщина якого становить не більш за 200 мкм. Для випробувань конструктивно виготовлялися зборки теплоізоляції у вигляді прямокутного мату з габаритними розмірами 200х300 мм. Усі зразки досліджуваних ЕВТІ мали перфорацію екранів отворами діаметром 2 мм з кроком 50 мм для відведення повітря, що знаходиться між шарами теплоізоляції і яке відводиться в процесі відкачування газового середовища з вакуумної камери ТВК-0,12. Показано, що найбільш ефективною є двадцятишарова екранно-вакуумна теплоізоляція, яка має термічний опір в діапазоні температурних напорів (125-205) оС відповідно (6,5-4) м2·К/Вт, що в 1,75 рази вище, ніж у десятишаровій. Визначено, що застосування зразків ЕВТІ з числом шарів більш за 20 не призводить до суттєвого зростання її ефективності. Найкращі зі зразків рекомендовані для використання у виробах космічної техніки.Посилання
Basygin V. V., Tanasienko F. V. (2013). Test procedure for determination of the thermal resistance of the screen-vacuum insulation samples. Reshetnev Readings. Modeling of physical and mechanical thermal processes. Krasnoyarsk, 65-67.
Malozemov V. V. (1980). Thermal mode of spacecraft. M.: Mashinostroenie, 232 p.
Manuilov K. K. (2015). Investigation of thermophysical and mechanical characteristics of composite materials of screenvacuum thermal insulation. Preprints of M. V. Keldysh IPM, № 53, 16 p.
Petrov Yu. V., Rassamakin B. M., Taranova T. A., Khoroshilov V. S. (2006). Assessment of the influence on the spacecraft thermal mode of deviations from the nominal values of thermophysical parameters. Space Science and Technology, 12, no. 1, 18-22.
https://doi.org/10.15407/knit2006.01.018
Poshtarenko Y. A., Rassamakin B. M., Rogachev V. A., Khominich V. I., Shevchenko M. D. (2022). Means of measuring heat fluxes during thermal vacuum research and testing of space technology products. Space Science and Technology, 28, no. 1 (133), 51-60.
https://doi.org/10.15407/knit2022.01.051
Rassamakin B. M., Rogachev V. A., Khairnasov S. M., Petrov Yu. V. (2009). Experimental and numerical studies of thermal modes of microsatellite. Energetika: ekonomika, tekhnologii, ekologiya, № 2 (25), 36-42.
Rassamakin B. M., Rogachev V. A., Khairnasov S. M., Markhai S. M. (2009). Modeling of thermal modes of a microsatellite. Scientific news of NTUU «KPI», № 5, 45-53.
Rassamakin B. M., Rogachev V. A., Khairnasov S. M., Khominich V. I., Grenyuk E. I. (2008). Thermovacuum tests of the optoelectronic devices of the MS-2-8 spacecraft. Technology and Design in Electronic Equipment, № 4 (76), 42-46.
Tanasienko F. V., Rudko A. A., Basynin V. V. (2013). Experimental determination of the thermal resistance of the screenvacuum insulation samples. Reshetnev Readings. Large-Size Transformable Constructions of Spacecrafts. Krasnoyarsk, 100-102.
Filimonov S. S., Khrustalev B. A., Mazilin I. M. (1990). Heat exchange in multilayer and porous thermal insulations. M.: Energoatomizdat, 184 p.
Yurtaev E. V., Ubinenykh A. V., Kolesnikov A. P. (2014). Simplified thermal mathematical model of the multilayer screenvacuum thermal insulation. Reshetnev Readings. Large-Size Transformable Constructions of Spacecrafts. Krasnoyarsk, 117-119.
ASTM C740 - Standard Guide for Evacuated Reflective Cryogenic Insulation. ASTM Int., West Conshohocken, PA, USA. 2013.
ASTM C1774 - Standard Guide for Thermal Performance Testing of Cryogenic Insulation Systems. ASTM Int., West Conshohocken, PA, USA. 2013.
Daryabeigi K. (2002). Thermal Analysis and Design Optimization of Multilayer Insulation for Reentry Aerodynamic Heating. J. Spacecraft and Rockets, 39, № 4, 509-514.
https://doi.org/10.2514/2.3863
Daryabeigi Kamran, Steve D. Miller, George R. Cunnington. (2007). Heat Transfer in High Temperature Multilayer Insulation. 5th European Workshop on Thermal Protection Systems and Hot Structures, Netherlands, 1-8.
Fesmire J. (2015). Standardization in cryogenic insulation systems testing and performance data. Phys. Procedia, 67, 1089-1097.
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.06.205
Fesmire J. E., Johnson W. L. (2013). Thermal Performance Data for Multilayer Insulation Systems Tested between 293 K and 77 K. Space Cryogenics Workshop, Alyeska, AK, 1-23.
Fesmire J. E., Johnson W. L. (2018). Cylindrical. Cryogenic Calorimeter Testing of Six Types of Multilayer Insulation Systems. Cryogenics, 89, 58-75.
https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2017.11.004
Fesmire J. E., Scholtens B. E., Augustynowicz S. D. (2007). Thermal performance testing of cryogenic insulation systems. Int.20. Johnson W. L., Demko J. A., Feasmire J. E. (2010). Analysis and testing of multilayer and aerogel insulation configurations. Advs in Cryogenics Engineering. AIP Conf. Proc., 1218, 780-787.
Johnson W. L., Fesmire J. E. (2010). Cryogenic testing of different seam concepts for multilayer insulation systems. Advs in Cryogenics Engineering, AIP Conf. Proc., 1218, 905-907.
https://doi.org/10.1063/1.3422447
Isachenko V., Osipova V., Sykomel A. (1977). Heat Transfer (Third Ed.). Translated from the Russian by S. Semyonov. Moscow: Mir Publishers, 493 p. Thermal Conductivity Conf. 29, Birmingham, AL, USA, 1-13.
