ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К СРЕДСТВАМ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

© Ю.О.Бахвалов, И.С.Партола, С.В.Кузнецов, С.Е.Пугаченко, Р.Г.Киреев, И.И.ЮрченкоВ.П.Фирсов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2013 г.

Создание инфраструктуры для постоянного пребывания человека на Луне и регулярных полётов между Землёй и Луной требует применения более эффективных средств передвижения в космосе. Первым шагом на этом пути является создание опытных образцов-демонстраторов новых технологий, которые должны подтвердить реализуемость улучшенных характеристик транспортных средств орбитальной инфраструктуры.

В рамках проведённых исследований рассмотрены технические требования к опытному образцу системы длительного хранения и передачи криогенных компонентов топлива (ККТ) на орбите. Ключевым элементом такой системы являются средства активного криостатирования компонентов. К техническим проблемам, которые необходимо решить при создании опытного образца, относятся:

– минимизация теплопритоков к ККТ извне;

– разделение жидкой и газовой фракций криогенного компонента в обеспечение бесперебойного забора компонента из ёмкостей в условиях невесомости;

– обеспечение герметичности разъёмных соединений топливных магистралей при их многократном срабатывании.

Определена циклограмма периодического изменения теплопритоков к криогенным бакам и магистралям элементов криогенной инфраструктуры с учётом топлива транспортных кораблей, присоединяемых к орбитальной станции. Разработаны требования к двигательным установкам орбитальной станции и кораблей, выполнение которых обеспечивает минимизацию теплопритоков к криогенным бакам и потерь рабочего тела.

Проведён расчёт параметров цикла двухкаскадной системы криообеспечения, предусматривающей охлаждение компонентов топлива в баках на двух температурных уровнях: 15…20 К для водорода и 65…70 К для кислорода. Результаты расчётов показывают, что при суммарных теплопритоках 1018 Вт потребная средняя электрическая мощность, расходуемая на криостатирование, составляет 25,9 кВт.

В обеспечение длительной работы орбитальной криогенной инфраструктуры необходимо создать технические средства (турбодетандер, турбокомпрессор, гидроразъём) с ресурсом непрерывной работы до 5…7 лет без регламентных работ.