ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОРИСТО-СЕТЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ В УСЛОВИЯХ СВОБОДНОГО И ВОЗМУЩЕННОГО ОРБИТАЛЬНОГО (СУБОРБИТАЛЬНОГО) ПОЛЕТА

© В.Б.Сапожников, В.А.Меньшиков, И.С.Партола, А.В.Корольков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2006 г.

Проблема сепарации газожидкостных смесей в условиях, близких к невесомости, появилась одновременно с началом практического освоения космического пространства в конце 50-х годов прошлого столетия. К настоящему времени разработаны многочисленные технические устройства и способы для решения этой проблемы, начиная от применения т. н. «предпусковой перегрузки» и заканчивая использованием акустических либо электромагнитных полей для управления положением поверхности раздела «жидкость-газ» при невесомости. Однако наибольшее распространение получили устройства на основе так называемых сетчатых разделителей (СР). Принцип работы этих устройств заключается в том, что для сепарации газожидкостных смесей в невесомости используются силы поверхностного натяжения, величина которых тем больше, чем меньше характерный размер ячеек СР. Главным недостатком таких устройств является их значительное гидравлическое сопротивление. Кроме того, если газ все-таки проходит через СР, эти устройства перестают работать.

В начале 80-х годов коллективом сотрудников кафедры Э1 МГТУ им. Н. Э. Баумана во главе с профессором В. М. Поляевым был предложен новый вид СР на основе так называемых комбинированных пористо-сетчатых материалов (КПСМ). В настоящее время КПСМ широко применяются в качестве устройств для сепарации газожидкостных смесей в условиях, близких к невесомости, так как их свойства заметно превосходят характеристики обычных СР.

Основным отличием СР на основе КПСМ от обычных СР является объемная (трехмерная) структура пор. Иначе говоря, СР на основе КПСМ имеют пористую структуру не только в нормальном, но и в тангенциальном (касательном) направлении к поверхности СР. Такая особенность КПСМ обусловливает физическое явление, отсутствующее у обычных двумерных СР.

В докладе приводятся результаты экспериментальных и теоретических исследований работоспособности одного из вариантов ВБУ на основе КПСМ, который предложено использовать для обеспечения многократного запуска ЖРД ракетных блоков в условиях практической невесомости. Показано, что работа КПСМ сопровождается явлениями, отсутствующими у обычных СР. В результате, эффективность ВБУ на основе КПСМ существенно возрастает, что, в конечном итоге, позволяет снизить до минимума невырабатываемые остатки топлива в баках и тем самым повысить энергомассовую эффективность РБ в целом.