Вакуумные имитаторы космоса – конструкция, принцип работы, сфера назначения

Вакуумные имитаторы космоса предназначаются для имитирования разных критериев открытого космического пространства, необходимую для тестирования оборудования и приборов, использующихся в промышленности, связанной с аэрокосмическими исследованиями

Содержание:

1. Конструкция вакуумных имитаторов космоса
2. Разновидности оборудования
3. Принцип работы
4. Сфера назначения

Конструкция вакуумных имитаторов космоса

Составляющие вакуумных имитаторов космоса включают несколько элементов.

• Вакуумную камеру (рабочий объём). Объёмную ёмкость, в которой создаются условия, необходимые для проведения испытаний. Размер, форма и другие особенности конструкции подбираются в индивидуальном порядке. Каждая камера оснащена открывающейся или откидывающейся дверкой для загрузки испытуемого объекта. В корпусе или дверке имеет окно из термостойкого стеклопакета, позволяющее осуществлять визуальный контроль за происходящим;
• Откачную систему, представленную в виде вакуумного насоса (криогенного, безмасляного винтового, спирального, насоса Рутса или турбомолекулярного типа), позволяющего создать вакуум в рабочем объёме и исключить вероятность попадания внутрь паров углеводородов, способных нарушить точность результатов испытаний;
• Вакуумметр высокой надёжности, цель которого заключается в контроле и поддержании заданного значения вакуума внутри рабочего объёма в период проведения испытаний;
• Термооборудования, предназначенного для повышения или понижения температуры внутри рабочего объёма и контроля за его значением. Эта роль возложена на охлаждающие экраны, терморегулирующие плиты и температурный датчик. Данное оборудование может отсутствовать исходя из конкретной модификации камеры и условий испытаний для которых она предназначена;
• Термостата, работающего по циркуляционному принципу, с разбегом рабочих температур от -85ᴼ до +250ᴼС, мощностью охладителя от 1,0 кВт до 20кВт;
• Блока управления;
• Системы трубопроводов с фланцами, запорными клапанами и прочей арматурой.

Конструкция вакуумных имитаторов космоса

Разновидности оборудования

Размеры, форму, конфигурацию и объём оборудования рассчитываются при проектировании с учётом условий его использования, эффективного предназначения рабочего пространство вокруг него (оптимизации пространства). Исходя из конкретных условий могут быть следующего типа:

• Колпаковая – использующаяся там, где открывающаяся вверх крышка, будет наиболее приемлемой. В качестве дополнительного оборудования камера может комплектоваться автоматической системой электромеханического открытия колпака;
• Цилиндрическая – наиболее оптимальное решение по соотношению массы и рабочего объёма. В зависимости от необходимости может быть оборудованной одной или двумя распашными дверками;
• Квадратная, кубическая, прямоугольная – из-за своей строгой геометрической формы, считаются самым практичным решением для установки в помещениях с ограниченной площадью;
• D-образная форма – применяются при необходимости установки камеры вдоль стены;
• Вертикальные, цилиндрические со съёмной крышкой – применяются при необходимости в проведении исследований в отношении вертикально расположенных крупногабаритных объектов.

Разновидности оборудования - цилиндрическая

Принцип работы

Принцип работы вакуумного имитатора космоса основан на присоединённом к рабочему объёму вакуумному насосу, нагнетающему нужное значение вакуума. Соединение элементов происходит с помощью системы трубопровода, контроль за работой оборудования осуществляется автоматическим блоком управления, имеющим следующие составляющие:

• Скелет блока управления, построенный на базе PLC-контроллера, предназначенного для изменения системных опций устройства;
• Комплекс программного обеспечения SCADA с пользовательским интерфейсом сенсора экрана в блоке управления либо ПК с лицензионным ПО;
• Общая система и подсистема, информация о которых отображается через многоуровневые экраны;
• Оборудование, предназначенное для осуществления контроля и мониторинга внештатных ситуаций.

Принцип работы

Автоматизированные системы, построенные на базе промышленных контроллеров брендов Siemens и ABB, контролируют значения вакуума рабочей камеры или нескольких камер, управляют откачным оборудованием, запорно-регулирующими элементами, нагревающим и охлаждающим оборудованием, а также иными элементами аппарата имитации космоса.

Управление работой вакуумного имитатора происходит посредством Touch Screen экрана, либо подключением кнопочного интерфейса, в зависимости от модификации. Режим функционировнаия может происходить в одном из следующих режимов:

1. В ручном режиме, когда контроль за происходящим процессом осуществляется оператором. Он-же управляет всем рабочим процессом;
2. В полуавтоматическом варианте управления, когда возможности оператора ограничены только основными моментами работы камеры. На автоматику возложены функции исполнения классических, программируемых вариантов;
3. В автоматическом режиме, когда к обязанностям человека относится лишь запуск системы. Контроль за работой и управление доверено автоматической системе.

Сфера назначения

Применение данного оборудования необходимо для создания в рабочем объёме определённых условий:

1. Воссоздания условий, схожих со сверхнизким давлением – вакуумом;
2. Поглощения «черного космоса» (другое название холодная сорбция);
3. Радиации солнца;
4. Полноценного притяжения Земли или иных космических объектов.

Сфера назначения

За счёт установки становится возможным проверка приборов, использующихся в аэрокосмической сфере на целый ряд критериев:

1. Воздействие различных температур и перепадов, действующих на испытуемый объект в вакуумных условиях;
2. Вероятность разгерметизации объекта при нахождении в открытом космосе;
3. Расчёт точности позиционирования в течение полёта;
4. Влияние ультрафиолетовых и инфракрасных излучений.