О ПОСТАНОВКЕ НАЗЕМНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ПАРОВЫХ ПУЗЫРЕЙ В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ

© А.В.Корольков, В.Б.Сапожников, И.Л.Черкасов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2002 г.

В докладе рассматривается возможность проведения наземных экспериментальных исследований по изучению процесса образования в условиях невесомости паровых пузырей на нагретой поверхности, покрытой слоем жидкости конечной толщины.

Основной задачей экспериментальных исследований является проверка гипотезы о возможности получения в условиях невесомости режима пузырькового кипения. Такая гипотеза основана на предположении о возникновении в нагреваемой жидкости режима циркуляционного течения, обусловленного оттеснением жидкости от пластины к свободной поверхности в процессе зарождения и роста парового пузыря. Дается краткое теоретическое обоснование указанной гипотезы, в результате которого делается вывод о том, что при определенных соотношениях между плотностью теплового потока и толщиной слоя жидкости, покрывающего нагреваемую поверхность, в условиях невесомости может возникать режим пузырькового кипения. Одним из возможных направлений работ по экспериментальной проверке данной гипотезы является постановка соответствующего эксперимента на борту космического аппарата в условиях свободного орбитального полета. Такой эксперимент «Кипение» в свое время был рекомендован к проведению на борту российского сегмента МКС совместным решением Координационного научно-технического Совета Росавиакосмоса и Российской Академии Наук от 28.12.2000 г., однако в силу ряда причин до сих пор находится в стадии, далекой от практической реализации. В связи с этим предлагается использовать для проведения указанного эксперимента башню невесомости (башню сбрасывания) высотой около 30 метров, которой располагает Научно-технический внедренческий центр (НТВЦ) «ЭДУКОН» (в докладе описывается схема установки для проведения этого эксперимента). По предварительным оценкам продолжительность состояния близкого к невесомости будет достигать примерно 2 секунд. Ожидается, что за это время при соответствующей плотности теплового потока удастся сформировать паровой пузырь таких размеров, которые позволят проверить правомерность изложенной выше гипотезы. Кроме того, эксперименты с использованием башни невесомости могут обеспечить наземную отработку аппаратуры, необходимой для проведения запланированного ранее натурного эксперимента на борту российского сегмента МКС.