Контроль и испытания трубопроводов и сильфонов.
Проводится визуальный осмотр трубопроводов и сильфонов, на поверхности которых не должно быть трещин, вмятин и других дефектов. Контрольгеометрических размеров производится измерительным инструментом а также шаблонами. Контролькачества сварки производится методами рентгеновского и ультразвукового контроля.
Испытания на статическую прочность проводятся гидравлическим методом, аналогично бакам, но давление испытания в трубопроводах в два раза выше рабочего. Часть трубопроводов от партии испытывается до разрушения. Динамические испытания трубопроводов и сильфонов включают вибрационные испытания в трех плоскостях с заданными перегрузками (до 60-70g) и с заданным спектром частот (от 5 до 100 Гц). При динамических испытаниях часть трубопроводов испытывается до разрушения (испытания на долговечность).
Прочностные испытания предшествуют испытаниям на герметичность, которые проводятся или методом аквариума (пузырьки воздуха в воде через негерметичные места), или методом избыточных давлений с гелиевыми смесями с применением течеискателей. После испытаний трубопроводы подвергаются очистке, промывке, сушке. Для сильфонов определяют жесткость, когда сильфон, закрепленный в приспособлении, сжимается, а деформация его фиксируется.
Изготовление и испытания солнечных батарей КА.
Солнечные батареи (СБ) в настоящее время являются самым распространенным бортовым источником электроэнергии для КА. Фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) СБ преобразуют солнечную энергию в электрическую. Пластины ФЭП делают из кремния, или галлия, или кадмия. ФЭП из кадмия могут быть в виде гибких пленок, из кремния и галлия – в виде жестких пластин размером в несколько см2.
Наиболее широкое распространение получили СБ панельного типа. Они состоят из нескольких шарнирно соединенных жестких панелей, каждая из которых представляет собой легкий металлический каркас с натянутой капроновой сеткой. К сетке крепятся пластины ФЭП и провода токоотводов. Панельные СБ могут быть сделаны из пластиковых трехслойных панелей, на одну из сторон которой наклеены ФЭП. Трехслойная панель – пакет из двух тонких пластиковых обшивок, между которыми соты.
Панельные СБ, и каркасные, и трехслойные, в сложенном положении похожи на «шпаргалку-гармошку». По углам панелей в местах шарнирного соединения имеются детали, фиксирующие панели как в сложенном, так и в раскрытом положениях.
Рулонные СБ собираются на гибкой пластмассовой подложке и выводятся на орбиту в виде рулонов. В космосе рулонная СБ разворачивается с помощью раскрывающихся жестких конструкций.
СБ, собранные на корпусе КА – ФЭП наклеены снаружи на корпус КА, половина из них будет в тени, половина - на солнце, такие СБ выгодно применять при продольной закрутки КА для его стабилизации - КА вращается вокруг своей продольной оси и периодически освещаются все ФЭП.
СБ при полном освещении их Солнцем вырабатывают мощность около 100 Вт/м2. У СБ есть преимущества и недостатки.
Преимущества СБ:
1) относительная простота и компактность конструкции в сложенном состоянии,
2) безопасность эксплуатации,
3) длительный срок работы (до нескольких лет),
4) сравнительно высокий коэффициент полезного действия (КПД) преобразования (10 % и выше),
5) высокая удельная мощность (мощность, отнесенная к массе СБ), доходящая до 100-130 Вт/кг,
6) относительная малая чувствительность к направлению падающего светового потока.
Недостатки СБ:
а) СБ работают только на освещенной части космической орбиты, а в тени Земли СБ не работают, а используются аккумуляторные батареи, которые подзаряжаются от СБ,
б) снижение мощности под действием солнечного и космического излучения, и микрометеорной эрозии после нескольких лет работы,
в) отрицательное влияние резкого перепада температур – нагрев на освещенной части орбиты и охлаждение на теневом участке,
г) относительно высокая стоимость из-за дорогих материалов, из-за большой трудоемкости изготовления, сборки и испытаний СБ.
Основными элементами панельных СБ являются:
а) панели каркасного типа,
б) механизмы раскрытия панелей после выхода КА на орбиту,
в) ФЭП, смонтированные на панелях через подложку и соединенные в параллельно-последовательные электроцепи.
Количество панелей каркасного типа в СБ доходит до 4-8 и более. Материалом для каркасных панелей служат алюминиевые сплавы. Заготовками являются стандартные профили. К каркасу панелей привариваются или приклепываются различные кронштейны и фитинги, которые изготовляются механической обработкой на станках.
Сборка каркасных панелей производится в следующем порядке:
1) Входной контроль готовых профилей, кронштейнов и фитингов.
2) Сварка профилей в каркас в приспособлении, куда устанавливаются детали, фиксируются струбцинами и свариваются.
3) После зачистки швов и контроля качества сварки каркас поступает на отжиг.
4) Присоединение сваркой, клепкой или винтовыми соединениями кронштейнов и фитингов. Детали устанавливаются в приспособлении для базирования и фиксации и затем соединяются.
5) Производится установка поддерживающих струн (натянутая проволока).
6) Наносят грунтовку, выполняют окраску эмалью, производят сушку, наносят смазку.
7) Производится сборка с сеткой с ФЭП, выполняются монтажные работы.
8) Собранная панель отправляется на испытания и проверку функционирования.
Испытания СБ.
Для СБ установлены три вида испытаний:
1) приемо-сдаточные,
2) типовые,
Приемо-сдаточные испытания.
Приемо-сдаточные испытания проводятся после сборки всей панели для каждого комплекта. В эту программу входят следующие работы:
а) контроль размеров, правильности монтажа частей, целостности изоляции, массы;
б) проверка раскрытия, точности вращения в обезвешенном состоянии, которое обеспечивается тросиками, идущими вверх;
в) проверка работоспособности панелей на раскрытие и фиксацию в рабочем положении с одновременной проверкой времени раскрытия, сопротивления изоляции, целостности электроцепей, работы ФЭП.
При приемо-сдаточных испытаниях допускаются регулировочные работы. Электрические параметры СБ проверяются во время автономных испытаний собранных КА.
Типовые испытания.
Типовые испытания проводятся на стенде, имитирующем установку СБ на КА. В программу испытанийвходят:
1) испытания на работоспособность,
2) испытания на имитацию наземной транспортировки,
4) динамические ударные испытания на перегрузку,
5) виброиспытания со сложенными и раскрытыми панелями,
6) испытания на воздействие повышенных (до 140 град.С) и пониженных (до -160 град.С) температур,
7) испытания на ресурс (30-50-и кратные раскрытие и складывание панелей СБ).
Испытания заканчиваются внешним осмотром и контролем электрических цепей.
27.Изготовление теплоизоляционных и теплозащитных покрытий КА.
Теплоизоляционные и теплозащитные покрытия КА.
При эксплуатации КА подвергаются нагреву, источниками которого являются:
1) аэродинамический нагрев – трение об атмосферу,
2) лучистый нагрев – излучение Солнца,
3) нагрев от работы двигателей,
4) нагрев от работы бортовых систем.
Вследствие этого нарушается оптимальный тепловой режим для конструкции РН и КА и для бортового оборудования внутри КА. Нагрев ухудшает прочность и жесткость конструкции КА, а бортовое оборудование может выйти из строя из-за перегрева. Поэтому принимают специальные меры по уменьшению теплового воздействия на КА.
С вредным влиянием нагрева борются двумя путями:
1) используют обтекаемые внешние формы (аэродинамические обводы) РН и КА, если КА не закрыт ГО,
2) на КА применяют теплозащитные покрытия (ТЗП) и теплоизоляционные покрытия (ТИП).
ТИП корпусов КА могут быть:
а) внутренним – расположено внутри корпуса,
б) внешним – снаружи корпуса.
ТИП выполняют свои функции за счет низкой теплопроводности и высокой теплоемкости, не разрушаясь и не расходуясь, а поглощая и сохраняя в себе поступающую тепловую энергию.
Внутренние ТИП больше предназначены для сохранения заданного теплового режима внутри конструкции КА, а внешние ТИП предназначены для уменьшения теплового потока к обшивке и силовым элементам корпуса КА.
ТИП не могут сопротивляться высоким внешним температурам и силовому воздействию в течение длительного времени, например, от аэродинамического нагрева, тогда применяют ТЗП, т.е. ТЗП – это усиленный вариант ТИП.
ТИП во время космического полета защищает КА не только от нагрева, но и от холода космоса на неосвещенной части орбиты и на теневой части конструкции КА. ТИП выполняет роль «космической одежды» защищая КА от нагрева или холода, а избыток тепла внутри КА отводится наружу КА с помощью СТР.