6.5. ОСОБЕННОСТИ СОТР ПИЛОТИРУЕМЫХ КА
Принято считать, что для нормального существования человека в замкнутом объеме обитаемого отсека КА газовая среда должна иметь температуру 18 - 26°С при относительной влажности 30 - 70%, а поверхности, окружающие человека,- температуру, отличающуюся от температуры газа не более чем на 3 - 4°С (при большей разности температур человек ощущает дискомфорт).
В объеме, где находится экипаж, скорость движения газа должна быть 0,1 - 0,3 м/с с возможностью ее изменения непосредственно членами экипажа по субъективным ощущениям.
Наличие влаги в атмосфере обитаемого отсека требует, чтобы температуры всех элементов, за исключением специально предназначенных для сбора влаги, были выше точки росы во избежание конденсации на них влаги. Поэтому наружные поверхности обитаемых отсеков тщательно изолируют для сведения к минимуму нерегулируемого теплообмена с космическим пространством, который может привести к нежелательному понижению температуры.
Выделяющееся в отсеках тепло через газожидкостныq теплообменник принудительно передается в теплоноситель жидкостного контура. Обычно газожидкостные теплообменники обитаемых отсеков одновременно конденсируют и собирают влагу из атмосферы отсека, являясь, таким образом, теплообменниками-конденсаторами.
Сконденсировавшаяся влага собирается фитилями, проложенными вдоль холодной поверхности, и за счет капиллярных сил поступает во влагосборник, заполненный гигроскопичным материалом. Из влагосборника конденсат по мере наполнения откачивается в емкости его хранения или в систему регенерации воды с помощью поршня, выжимающего гигроскопичный материал, как губку, либо с помощью насоса, создающего разрежение в отсасывающей трубе.
Рис. 6.7. Принципиальная схема СОТР КК «Союз»: АО - агрегатный отсек; БО - бытовой отсек; ПО - приборный отсек; СА - спускаемый аппарат; 1 - ЭВТИ; 2 - двигатели ориентации; 3 - радиационные поверхности; 4 - контур КЖО; 5 - насос контура КЖО; 6 - жидкостно-жидкостный теплообменник; 7, 14 - датчики температуры; 8 - теплозащитная обмазка СА: 9 - теплообменник-конденсатор; 10 - комфортный вентилятор; 11 - насос контура КНР; 12 - контур КНР; 13 - регулятор расхода жидкости; 15 - газожидкостный теплообменник; 16 - змеевик агрегатного отсека; 17 - подвижная крышка сопла двигателя
Исходя из требований максимальной безопасности экипажа и учитывая, что теплообменные устройства - тонкостенные конструкции, в качестве теплоносителей жидкостных контуров обитаемых отсеков обычно используют негорючие водные растворы этиленгликоля, пары которых малотоксичны, а температура замерзания (253 - 233 К) зависит от относительного содержания в них этиленгликоля.
Так как температура изолированной радиационной поверхности может быть значительно ниже 233 К, для вывода на нее тепла, как правило, используют наружный контур с теплоносителем, имеющим температуру замерзания ниже 173 К. Оба контура обмениваются теплом через специальный жидкостно-жидкостный теплообменник.
Для примера рассмотрим схему СОТР космического корабля «Союз» (рис. 6.7). Тепло из спускаемого аппарата (СА) и бытового отсека (БО), выделяемое приборами и экипажем, через теплообменники-конденсаторы поступает в жидкостный контур жилых отсеков (КЖО), трубопровод которого обогревает элементы двигателей ориентации. Контур жилых отсеков через жидкостно-жид-. костный теплообменник связан с контуром наружных радиаторов (КНР), которому отдает тепло, полученное от СА и БО. КНР забирает также тепло из приборного отсека, обогревает корпус негерметичного агрегатного отсека и регулирует сброс тепла в окружающее пространство через изолированные радиационные поверхности.
Количество тепла, передаваемого радиационной поверхности, регулируется регулятором расхода, перепускающим жидкость на радиационную поверхность и поддерживающим температуру жидкости на входе в жидкостно-жидкостный теплообменник связи с КЖО в пределах 278-280 К, что обеспечивает в зависимости от уровня тепловыделения в СА и БО температуру теплоносителя перед теплообменниками-конденсаторами в пределах 280 - 284 К.
Температура газа в жилых объемах в свою очередь регулируется расходом газа через теплообменную решетку в теплообменнике-конденсаторе, вентиляторы которого одновременно обеспечивают циркуляцию газа по объемам отсеков. Кроме того, в жилой зоне установлены комфортные вентиляторы, включаемые экипажем. Все поверхности отсеков для уменьшения нерегулируемого теплообмена с окружающим пространством закрыты ЭВТИ.
Поверхность СА имеет теплозащиту, предохраняющую его от аэродинамического нагрева при торможении в атмосфере Земли во время спуска, при этом тепловой режим его внутренних элементов обеспечивается за счет их теплоемкости.