Развитие и реализация методов повышения надёжности бортовой микрокриогенной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат наук Самвелов, Андрей Витальевич

• Самвелов, Андрей Витальевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Самвелов, Андрей Витальевич

Введение................................................................................................................. 4

1. Современное состояние развития бортовых систем охлаждения аэрокосмического назначения.............................................................................. 12

1.1 Бортовые космические системы охлаждения в составе систем летательных аппаратов................................................................... 34

1.2 Виды и типы объектов охлаждения, классификация и основные характеристики...................................................................................................... 40

1.3 МКС на основе ГКМ Стирлинга для охлаждения бортовых оптоэлектронных систем. Конструктивно-схемные решения ГКМ Стирлинга, их преимущества, основные характеристики, проблемы разработки и изготовления, перспективы создания МКС на основе ГКМ

Стирлинга............................................................................................................... 46

Выводы к главе................................................................................................... 52

2. Пути повышения эффективности, эксплуатационной надежности и технологичности МКС на этапе доводочно-испытательных работ наземного цикла испытаний................................................................................. 54

2.1 Требования, предъявляемые к БКСО на основе ГКМ Стирлинга, их влияние на показатели системы охлаждения...................................................... 59

2.2 Технологические решения, направленные на улучшение основных характеристик МКС............................................................................................... 61

2.2.1 Процессы дегазации деталей МКС............................................................ 64

2.2.2 Промывка МКС криоагентом.................................................................... 69

2.2.3 Определение величины кольцевого зазора в паре трения «гильза-вытеснитель»....................................................................... 72

2.2.4 Бесконтактное измерение углового перемещения охладителя МКС в процессе выхода на режим................................................................................... 80

2.2.5 Расчёт герметичности соединений БКСО....................................... 84

Выводы к главе.................................................................................................. 91

3. Экспериментальные исследования бортовой МКС до проведения доводочно-испытательных работ....................................................................... 93

3.1 Испытания образца МКС на проверку циклов промывки и заправки криоагентом.................................................................................. 95

3.2 Измерение зазоров в паре трения гильза-вытеснитель............................... 98

3.3 Измерение углового перемещения охладителя МКС в процессе выхода

на режим................................................................................................................. 101

3.4 Ускоренные испытания на безотказность образца МКС расчётно-экспериментальным методом............................................................................... 101

3.5 Определение температурного поля в МФПУ численным методом......... 109

Выводы к главе.................................................................................................... 113

4. Технико-экономическая оценка разработанных рекомендаций по использованию усовершенствованной технологии доводочно-

испытательных работ бортовой МКС................................................................. 116

4.1 Стоимостная оценка внедрения усовершенствованных технологических операций................................................................................................................ 123

4.1.1 Определение экономической эффективности от повышения надёжности МКС................................................................................................... 124

4.1.2 Определение экономической эффективности от повышения долговечности МКС........................................................................ 129

4.1.3 Оценка снижения затрат на проведение доводочно-испытательных операций...................................................................................... 131

4.1.4 Оценка снижения затрат на энергопотребление при эксплуатации на борту КА................................................................................................................... 131

4.2 Общая технико-экономическая оценка от внедрения результатов

исследований............................................................................................................ 132

Выводы к главе........................................................................................................ 133

Общие выводы......................................................................................................... 134

Заключение............................................................................................................... 126

Библиографические записи.................................................................................... 138

Приложение А Протоколы испытаний образца МКС.............................. 144

Приложение Б Программа и методика испытаний.................................... 149

Введение Актуальность темы Фотоэлектронные модули на основе инфракрасных (ИК) матриц нашли широкое применение в навигационных системах на борту беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), дронов, космических аппаратов (КА) для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), для изучения атмосферных излучений планет, измерения магнитных полей планет и других задач.

Матричные ИК фотоприёмники, используемые в составе фотоэлектронных модулей (ФЭМ) для визуализации изображений в ночное время суток, а также в условиях космоса для сканирования земной поверхности, обеспечивают максимальную скорость преобразования оптической информации.

В настоящее время серийно выпускаются крупноформатные совершенные матрицы на видимый, коротковолновый, средневолновый и длинноволновый ИК диапазоны оптического спектра. При разработке матриц нового поколения для бортового применения модернизируются традиционные технологии, а также используются принципиально новые технологические решения. В бортовом тепловидении наиболее широко используемым полупроводниковым материалом для ИК матриц остаётся теллурид кадмия-ртути (КРТ) главным образом благодаря высокой чувствительности в областях ИК спектра от 1 до 12 мкм. Матрицы на основе антимонида индия ^^Ь) также не уступают в течение последних 5-10 лет, и сейчас такие фокальные матрицы являются основными для большинства бортовых систем, работающих в среднем ИК диапазоне. Также используются, но менее активно из-за недостаточной квантовой эффективности по сравнению с Hg-Cd-Te и ^Ь ИК фотоприёмники на квантовых ямах (QWIP's).

Интенсивность развития процессов формирования современной ИК техники с использованием её в различных устройствах и модулях двойного применения для космического базирования предполагает систематическое повышение требований к бортовым микрокриогенным системам (БМКС), необходимым для внешнего охлаждения ФЧЭ этих устройств до уровня температур нормального

кипения азота при нормальных условиях и поддержание этого уровня температур с требуемой точностью.

К МКС, в особенности бортовым, предъявляется с каждым годом всё более жёсткие требования, главным образом к ресурсу работы, а также к массогабаритным показателям и потребляемой мощности. Наряду с этими требованиями МКС должна обладать высокой надёжностью, то есть сохранять на требуемом техническом уровне свои основные характеристики, а главное параметры-критерии годности (ПКГ).

Предлагаемая к рассмотрению работа раскрывает средства и способы, необходимые для подготовки и испытаний микрокриогенной системы Стирлинга бортового применения, предназначенной криостатировать приёмники ИК излучения. Предлагаемые способы весьма актуальны для повышения надёжности, а также улучшения технических и ресурсных характеристик БМКС и фотоприёмного устройства в целом.

Степень разработанности В России ведутся разработки и выпуск МКС. В ОАО «Швабе -Фотосистемы» (г. Москва) созданы в моноблочном исполнении образцы МКС-ШФС (д = 0,5 Вт, Рстац. = 10 Вт, т = 0,45 кг, Твых. = 5 мин.); в ОАО «Швабе-Фотоприбор» (г. Москва) около 10 лет ведётся выпуск МКС АМС-490/491 в сплит исполнении (д = 0,6/0,4 Вт, Рстац. = 35 Вт, т = 3/1,5 кг, твых. = 5 мин.). В ООО «НТК «Криогенная техника» в интегральном исполнении с пневмоприводом вытеснителя выпускаются МКС МСМГ-0,5В-0,5/80 (д = 0,5 Вт, Рстац. = 14 Вт, т = 0,6 кг, т вых. = 8 мин.). Во всех разработках ресурс и характеристики не соответствует мировому уровню. В последние десятилетия в развитых странах мира ведётся активная разработка и выпуск микрокриогенных систем (МКС) Стирлинга с ресурсом работы не менее 10 000 часов, и потребляемой мощностью не более 8 Вт в стационарном режиме для систем третьего класса (Ошах = ^ 0,5 Вт).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие и реализация методов повышения надёжности бортовой микрокриогенной системы»

Цель работы

Целью работы является разработка способов совершенствования технологии изготовления бортовой МКС Стирлинга для криостатирования инфракрасного матричного фотоприёмного устройства двойного применения, направленных на увеличение ресурса работы МКС и бортовой аппаратуры летательных аппаратов (ЛА) в целом, потребляемой мощности и, как следствие -снижение виброакустических помех на бортовое ИК матричное фотоприёмное устройство (БМФПУ), а также создание образца МКС на основе газовой криогенной машина (ГКМ), работающей по замкнутому обратному термогазодинамическому регенеративному циклу Стирлинга в интегральном одноступенчатом исполнении с использованием разработанных способов и практическое их подтверждение.

Бортовые ИК фотоприёмники, для создания которых используются перечисленные выше полупроводниковые материалы, относятся к группе средневолновых, а значит требующих охлаждение. Причём уровень температур криостатирования располагается в интервале 60...90 К. Поддержание столь низких температур продиктовано обеспечением фотоэлектрических параметров (обнаружительной способности, вольтовой чувствительности и т.д.) бортовых матричных фотоприёмных устройств (БМФПУ), входящих в состав фотоэлектронных модулей, минимизировав при этом влияние собственного излучения фоточувствительного элемента (ФЧЭ). С этой целью и организуют внешнее охлаждение БМФПУ до криогенных температур.

Бортовая МКС применяется в составе БМФПУ для навигационных ИК систем ЛА, космических систем ДЗЗ, орбитальных телескопических системах (ОТС) и других.

Научная новизна

Научная новизна работы показана в следующем: 1. Расчётно-экспериментальной моделью технологии предзаправки БМКС гелием с целью снижения мощности и повышения ресурса.

2. Результатами экспериментальных исследований изменения диаметра вытеснителя БМКС. Методикой исследования и экспериментальной установкой для прецизионного контроля диаметра вытеснителя БМКС, влияющего на величину щелевого зазора в паре трения с целью повышения КПД и ресурса.

3. Результатами экспериментальных исследований динамики углового перемещения охладителя БМКС. Методикой исследования и экспериментальной установкой для измерения термоупругости при криогенном захолаживании.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в достигнутых технико-экономических показателях и сопоставлении результатов расчёта и эксперимента, отмеченном в общих выводах по работе.

Основные технические характеристики бортовой МКС определены техническим заданием ОКР «Разработка серийно-пригодной технологии производства микрокриогенных систем (МКС) для перспективных фотоэлектронных модулей в обеспечение тепловизионной и ИК техники нового поколения», основание для выполнения ОКР - Федеральная целевая программа Российской Федерации на 2007-2010 годы и на период до 2015 года».

1. МКС должна обеспечивать следующие основные характеристики:

- температуру криостатирования элементов БМФПУ на уровне 80 К;

- холодопроизводительность не менее 0,5 Вт;

- время выхода на режим не более 5 минут;

- потребляемую мощность не более

в пусковом периоде - 20 Вт в стационарном режиме - 8 Вт;

- массу не более 450 г.

Основные характеристики МКС обеспечиваются при НКУ и суммарной охлаждаемой массе 3,5 в медном эквиваленте.

2. Требования по радиоэлектронной защите.

Требования по радиоэлектронной защите должны соответствовать ГОСТ 20.39.309-98 по пункту 8.2.3 в части рационального выполнения электрического монтажа и применения фильтров, препятствующих распространению помех в цепях питания.

3. Требования по живучести и стойкости к внешним воздействиям

Разработанная серийно-пригодная технология должна обеспечивать достижение стойкости МКС к воздействиям следующих механических и климатических факторов, определенных ГОСТ 20.39.304-98 со следующими уточнениями, обусловленными защитой и размещением в герметизированном объеме аппаратуры.

МКС должна сохранять свои параметры при следующих механических воздействиях: Синусоидальная вибрация:

диапазон частот, Гц 20-500

амплитуда ускорения, g 3

Механический удар многократного действия:

пиковое ударное ускорение, g 6

длительность действия ударного ускорения, мс 15

МКС должна сохранять свои параметры после воздействия следующих факторов: Синусоидальная вибрация:

диапазон частот, Гц 20-500

амплитуда ускорения, g 3

Механический удар многократного действия:

пиковое ударное ускорение, g 6

длительность действия ударного ускорения, мс 15

общее число ударов 7000

Механический удар одиночного действия:

пиковое ударное ускорение, g длительность действия ударного ускорения, мс общее число ударов

15

18

Рабочий диапазон температур

от минус 60оС до +65оС

4. Требования по надёжности

Разработанная технология должна быть направлена на обеспечение достижения надежности МКС, соответствующей в основном требованиям ГОСТ 20.39.303-98.

5. Должны быть разработаны методы, определены параметры-критерии годности, определены нормы их ухода под действием внешних воздействующих факторов, проведены по ускоренным методикам испытания по надежности собранных МКС, включающие среднюю наработку на отказ с циклами включения-выключения для типовой модели эксплуатации.

6. Требования по эргономике и технической эстетике не предъявляются.

7. Требования по эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонта и хранения

8. Должна быть разработана эксплуатационная документация на МКС, в соответствии с ГОСТ 2.610-2006. В состав эксплуатационной документации должны входить следующие документы: паспорт, руководство по эксплуатации, ведомость эксплуатационных документов.

9. Значение напряжения питания МКС и требования по его стабильности и допустимым пульсациям уточняются на этапе разработки РКД.

10. Требования по транспортабельности не предъявляются.

11. Требования по безопасности

МКС при работе не должна создавать аварийных ситуаций (взрывов, пожаров).

12. Требования по стандартизации и унификации

13. Разработка технической документации должна проводиться в соответствии с требованиями действующих стандартов ЕСКД, ЕСТД и общими

Средняя наработка на отказ, часов, не менее

8000

требованиями по управлению проектирования по ГОСТ Р ИСО 9001.

14. Величина коэффициента уровня стандартизации и унификации должна быть определена на завершающем этапе работы.

15. Требования по технологичности

Конструктивное исполнение МКС должно удовлетворять требованиям производственной технологичности в соответствии с ГОСТ 14.201-95.

16. Конструктивные требования

Конструкция МКС должна обеспечивать возможность интегрирования в единую конструкцию с вакуумным криостатируемым корпусом ФПУ, выполненном на основе гильзы-держателя.

Должна быть разработана в согласованном объеме конструкторская документация на МКС.

Все элементы конструкции должны быть изготовлены из материалов, обладающих минимальным газовыделением при работе в вакууме до давления 10-6 мм рт. ст., при температурах от 80 до 343 К.

МКС должна сохранять работоспособность в условиях невесомости.

17. Требования к разрабатываемой технологии

Должен быть установлен объём и порядок проведения цеховых и приёмосдаточных испытаний, разработаны и оформлены методики испытаний, включая испытания в условиях повышенной и пониженной температур, цеховую наработку и др.

Должны быть определены состав и оформлен перечень специального технологического и контрольно-измерительного оборудования.

Должна быть разработана технологическая планировка сборочного производства МКС.

Должен быть определен состав и разработаны технические требования на нестандартное оборудование для комплектации участков изготовления и сборки МКС.

Должен быть определен состав и разработаны технические требования на

специальные средства измерений и испытаний МКС для операций технологического и финишного контроля в процессе производства.

Отработка технологических процессов проводится на тестовых образцах узлов и деталей, а также изготовлением и испытаниями опытных образцов МКС.

Методология и методы исследования

Теоретический анализ, расчётные методы, экспериментальные методы.

Положения, выносимые на защиту 1. Расчёт и экспериментальное подтверждение количества циклов и давления промывки МКС гелием;

2. Способ и устройство прецизионного контроля диаметра вытеснителя

МКС;

3. Устройство бесконтактного контроля углового перемещения охладителя МКС автоколлимационным методом.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена испытаниями образца БМКС, изготовленного с использованием результатов, представленных в диссертационной работе.

В работе представлены результаты испытаний и исследований, проведенных на БМКС:

- испытания разработанного образца БМКС на проверку основных технических характеристик;

- испытание разработанного образца БМКС на безотказность.

В процессе усовершенствования технологии изготовления БМКС получены положительные результаты испытаний образца. Испытания на безотказность расчётно-экспериментальным методом подтвердили ожидаемый ресурс БМКС не менее10 000 часов. Действующий матричный фотоприёмник, интегрированный с образцом БМКС, созданной по новой технологии, показал соответствие

фотоэлектрических параметров техническим условиям. Всё это указывает на высокую степень достоверности результатов.

1. Современное состояние развития бортовых систем охлаждения аэрокосмического назначения

С появлением необходимости создания малошумящих бортовых ИК приёмников потребовалось снижение их рабочей температуры. Для космической бортовой аппаратуры эта проблема, на первый взгляд, проста. В действительности, эффективная температура космоса составляет приблизительно 10 К. Чтобы обеспечить организацию теплового излучения при этих условиях требуется создать теплоотводящую поверхность требуемых размеров и высокой излучательной способностью - радиационный охладитель, на которой смонтировать ИК приёмник. За счёт оттока тепла в пространство космоса при тепловом излучении с поверхности радиационного охладителя температура такого охладителя должна понижаться непосредственно до космической. Эта идея весьма привлекательна, ибо такая система относится к пассивным системам и не потребляет электрической энергии, обладает высокой надежностью и ресурсом работы. Требуется лишь экранировать холодную площадку от теплопритоков Солнца, Земли и корпусных элементов КА.

Мощность, излучаемая радиационным охладителем в пространство космоса пространство, определяется его лучистой способностью и площадью поверхности. Итогом охлаждения является инфракрасный детектор. На него поступает концентрированный оптической системой лучистый поток, являющийся полезным сигналом инфракрасной аппаратуры. Величина лучистого потока - это суть тепловая нагрузка от приёмника, долженствовавшая рассеиваться радиационным способом. Кроме тепловой нагрузки приёмника, к радиационному охладителю постоянно поступает тепло по конструктивным элементам, крепящим его к КА, электропроводам, соединяющим инфракрасный

приёмник с блоками обработки, контроля и управления. Имеют место и добавочные теплопритоки от более нагретых деталей космического аппарата.

Следовательно, тепловая нагрузка ИК детектора и паразитные теплопритоки будут попадать на радиатор, а его полезная мощность будет осуществляться сбросом тепла в космическое пространство. В стационарном тепловом режиме такой радиатор принимает постоянную температуру, называемую температурой криостатирования.

Исходя из вышесказанного, радиационный охладитель, кроме внутренней низкотемпературной ступени, должен включать вводится внешнюю экранирующую ступень (рисунок 1). Она крепится к корпусу аппарата посредством опор малой теплопроводности, и поддерживая внутреннюю "холодную" ступень на подобных опорах. ИК детектор располагается внутри "холодной" ступени, а его чувствительная область обращена к инфракрасной аппаратуре космического аппарата. Для большей эффективности процессов внутренние поверхности внешней ступени имеют зеркально отражающее покрытие.

Рисунок 1. Радиационный охладитель 1 - внешняя ступень; 2 - внутренняя ступень; 3 - многослойная изоляция; 4 - ИК приёмник; 5 - чувствительная поверхность; 6 - оптическая ось; 7 - опоры с малой теплопроводностью; 8 - направление на космос; 9 - направление к аппаратуре

; г

з

При проектировании радиационного охладителя любыми способами изолирования стремятся уменьшить приток тепла к холодной ступени за счёт излучения и теплопроводности по элементам конструкции. Схематическое изображение типового радиационного охладителя (рисунок 1) соответствует исполнению подобных устройств, прошедших испытания в космосе. Но при подобной конструкции негативные теплопритоки могут составлять до 90% от полной нагрузки радиатора, и лишь 10% приходится на детектор.

Тепловой баланс, представляет собой сумму мощностей: с одной стороны излучаемой радиатором (теплопритоки и нагрузки приёмника), с другой стороны -холодопроизводительность системы. У разработанных и созданных радиационных охладителей температура криостатирования лежи в пределах 80 -120 К. Уход в область понижения температуры, усложняется из-за жёстких ограничений, связанных с недостаточным экранированием и паразитными теплопритоками. Ещё очень важно радиационный охладитель разместить на КА так, чтобы исключить прямое попадание излучения Солнца и Земли на его рабочие поверхности.

Поэтому для многих бортовых охлаждаемых ИК приёмников радиационные охладители непригодны, поскольку множество КА, находясь на орбите, могут произвольно ориентироваться по отношению Земли и Солнца, при этом трудно исключить нагрев радиатора от солнечного и земного излучения без его экранирования.

Под час и меры по экранированию охладителя от солнечного излучения (также и земного) несут большие трудности конструирования, которые могут оказаться непреодолимы. Именно поэтому, из-за сложностей компоновки, возникающих при проектировании, связанных с дополнительной защитой от земного и солнечного излучений космического аппарата, радиационные охладители на являются панацеей для охлаждения ИК фотоприёмника бортового назначения.

Третье ограничение продиктовано требованиями инфракрасной техники к криогенным системам в части интенсивности теплоотвода -холодопроизводительности радиационного охладителя. Увеличение числа фоточувствительных элементов в современных приёмниках для инфракрасной аппаратуры, соответственно приводит к повышению тепловыделений и паразитных теплопритоков. Помимо собственно приёмника порой приходится охлаждать апертурные диафрагмы, оптические фильтры, линзы и проч., а также отдельные интегральные схемы, предусилители, усилители. С ростом холодопроизводительности радиационного охладителя достаточно резко возрастают его массо-габаритные характеристики. По причине высокой стоимости доставки грузов на космическую орбиту массивные радиаторы применять для криостатирования инфракрасной аппаратуры не представляется возможным. На сегодняшний день доставка на орбиту 1 кг груза обходится около одного млн. рублей.

При использовании радиационного охладителя следующим препятствием является ухудшение характеристик оптических поверхностей в следствие дополнительных осложнений, которые вносит, обусловленное влиянием таких факторов космического пространства, как осаждением на его рабочих поверхностях космического газа и космической пыли, которые окружают аппарат в период нахождения на орбите. Для восстановления работоспособности радиационного охладителя, рабочие поверхности его очищают от загрязнений методом испарения в космос веществ периодическим прогревом рабочих элементов охладителя джоулевым теплом. Тем не менее, при длительной эксплуатации радиатора имеет место негативное влияние, связанное с нарушением оптических свойств его излучающих поверхностей.

Несмотря на отмеченные недостатки, идея радиационного охлаждения ИК приёмников, используемых в КА, оказалась весьма удачной, однако его использование возможно лишь при относительно низких тепловых нагрузках и температурах криостатирования ИК приёмника не ниже 80 К.

Поэтому радиационный охладитель не является универсальным устройством, и альтернативные способы охлаждения для космических применений необходимо искать среди известных методов криогенного охлаждения.

Попытки использовать наземные холодильные установки на борту КА (ЛА) стимулировали появление и развитие микрокриогенной техники. На сегодняшний день в арсенале микрокриогенной техники имеется широкий спектр криосистем, отличающихся различным принципом действия, конструктивным исполнением, технико-эксплуатационными характеристиками и массогабаритными показателями. Выбор из всего многообразия той или иной микрокриогенной системы (МКС) для конкретного применения зависит от таких характеристик, как холодопроизводительность, температура криостатирования, быстродействие, энергопотребление, массо-габаритные показатели, ресурса работы и проч. Существует ещё несколько способов получения криогенных температур на борту космического аппарата, одним из которых является способ охлаждения на основе жидкофазных криоагентов.

Существует три разновидности подобных систем, именуемых системами открытого типа (СОТ): использующие запас газообразной фазы; использующие запас жидкофазных криоагентов и, в свою очередь, твердофазных хладагентов. Такие системы применяются при низких величинах холодопроизводительности, поскольку с ростом теплопритоков расход криоагента резко увеличивается. Это в значительной мере отражается на общей массе космического аппарата. Однако системы открытого типа весьма просты, следовательно, надёжны, экономичны и удобны в обслуживании.

В СОТах, применяющих запас жидкофазных криоагентов, для хранения сжиженных гелия, азота либо ксенона, используют специальные дьюары, требуемых форм и объёмов. Сжижение и заполнение газообразными криоагентами сосуда Дьюара производят в земных условиях, и после выводят на орбиту. При работе СОТ сжиженный криоагент из сосуда через змеевик попадает

на рабочую поверхность. Температура рабочей поверхности, с укреплённым на ней ИК детектором, поддерживается на заданном криогенном уровне.

В твердотельных криогенных системах преимущество заключается в меньшей массе и размерах по сравнению с системами, использующими криогенные жидкости, поскольку скрытая теплота сублимации для любого вещества больше скрытой теплоты испарения. Следовательно, при равной массе отверждённые газы будут иметь больший резерв холода, нежели сжиженные. В криосистемах с отверждённым водородом может достигаться температура от 8 до 13 К. Помимо водорода, не редко используются отвержденные неон (это позволяет получить температуры от 13 до 24 К), азот (от 43 до 63 К), аргон (от 48 до 83 К), метан (от 60 до 90 К), аммиак (от 125 до 135 К). А так как данные системы не потребляют электрической энергии, они считаются перспективными и используются там, где имеются небольшие тепловыделения, там где температура криостатирования фотодетектора, параметры орбиты и другие условия не позволяют использовать радиационные и иные типы охладителей.

В настоящее время идёт активная миниатюризация электронных компонентов, ведущая к постепенному снижению теплопритоков, их размеров и массы, в связи с этим представляется возможным их охлаждение с помощью ТЭО (термоэлектрических охладителей), работающих на эффекте Пельтье в интервале температур термостатирования до 180 К. ТЭО - это твердотельный охладитель, в котором тепловой поток обеспечивается непосредственно потоком электронов, то есть движущиеся жидкие (газообразные) криоагенты в нём не применяются. Рабочим телом является биметаллический спай, поэтому такой охладитель коренным образом отличается от механического охладителя. Так как трансформация тепла выполняется потоком электронов ТЭО имеет ряд достоинств, главным из которых является высокий ресурс работы из-за отсутствия движущихся частей конструкции, а также отсутствие вибраций бесшумность, небольшие размеры и масса.

Авиакосмическое приборостроение выдвигает требования к техническим характеристикам систем охлаждения, в частности,

к температуре криостатирования, тепловыделениям, массе, габаритам, потреблению электроэнергии, ресурсу, условиям эксплуатации. Эти требования носят противоречивый характер. Для удовлетворения всевозможных требований, кроме указанных выше систем охлаждения, проводятся разработка и выпуск магнитных, абсорбционных, механических и иных типов охладителей, к примеру, таких как турбоохладители.

Значительные усилия направлены на создание каскадных охладителей, в которых охлаждение проводится ступенчато охладителями различных типов, для поиска новых физических эффектов, оптимизирующих процессы охлаждения.

В большинстве случаев, где требуется поддерживать температуру криостатирования ниже 80К и обеспечить продолжительный ресурс работы, безусловно, необходимы к использованию эффективные надежные компактные криогенные системы замкнутого типа - МКС. Основная часть таких систем -газовая криогенная машина (ГКМ) - отводит тепло от нагрузки и обеспечивает снижение температуры приёмника излучения до заданного уровня.

Тепловая нагрузка и энергопритоки к криогенной машине должны сбрасываться в космос с помощью радиатора. В отличие от вышеуказанных охладителей МКС замкнутого типа развивают полезную холодопроизводительность не в сотни милливатт, а в несколько единиц и даже долей ватта практически на любых температурных уровнях криостатирования. Кроме того, МКС можно эксплуатировать в длительных полетах в течение нескольких лет. Характерно также, что МКС выигрывают по отношению к другим охладителям, своей сравнительно малой массой, небольшими габаритами и короткому времени выхода на режим.

Кроме организации теплоотвода бортовым системам требуется запас энергии. Источниками электрической энергии на борту космического аппарата, как правило, являются системы на ядерных изотопных генераторов либо панели

батарей полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей при освещении их Солнцем. Подобные панели батарей для бортовой аппаратуры главным образом способны обеспечить электроэнергией миниатюрные системы охлаждения, однако системы охлаждения повышенной полезной мощности питать таким способом остаётся нелёгкой задачей.

При сопряжении БФПУ с механической БМКС возникают дополнительные проблемы. Подобное термомеханическое сопряжение должно удовлетворять противоречивым требованиям. Потери холодопроизводительности уменьшаются с улучшением теплового контакта между ФПУ и системой охлаждения. Однако при качественном тепловом контакте БФПУ и БМКС возрастает влияние вибровоздействия БМКС на БФПУ. Это вызвано работающей МКС, а вибрации, как известно, отрицательным образом сказываются на выходных характеристиках ИК приёмника, увеличивая его собственные шумы. С другой стороны, развязка приёмника от вибраций машины с помощью демпфирующих элементов и узлов ухудшает условия теплопередачи от охладителя ГКМ к фотоприёмнику, создавая дополнительные тепловые мосты, и как следствие, увеличивает энергопотребление МКС. Несмотря на это, охлаждение космических приборов с помощью замкнутых криосистем наиболее оптимально.

В течение последних десятилетий практически во всех развитых странах мира ведётся активная разработка и выпуск микрокриогенных систем Стирлинга различных классов и исполнений, находящих своё применение на борту ЛА и КА. Наиболее крупные фирмы-производители криоохладителей: Raytheon, Litton (США), AIM (ФРГ), Thales (Франция), Signaal USFA (Нидерланды), Ricor (Израиль), BAE System (Великобритания) - это серьёзные корпорации, обладающие мощным научно-техническим и производственно-технологическим потенциалом. Эти кампании производят выпуск микроохладителей в количестве нескольких тысяч штук в год с ресурсом работы от 6 000 до 10 000 часов и выше, потребляемой мощностью не более 10-12 Вт в стационарном режиме для систем

третьего класса (максимальная тепловая нагрузка при температуре криостатирования 80К - 0,5 Вт).

В работе предложены способы, направленные на усовершенствование технологии изготовления МКС Стирлинга 3-го класса, увеличение ресурса и снижение потребляемой мощности и, как следствие, - снижение виброакустических помех на БМФПУ.

МКС третьего класса способны криостатировать линейчатые и матричные фотоприёмные устройства форматами 4х288, 128х128, 380х240, 256х256, 384х288, 380х640, 6х512 таких материалов как КРТ, ЛпБЬ, а также структур на квантовых ямах, применяемых на борту ЛА.

В 2010 году в России был создан макетный образец интегральной МКС холодопроизводительностью 0,2-0,6 Вт с линейным приводом компрессора, проводились испытания, ведутся работы по изготовлению опытных образцов. Тем не менее, разработка отечественных МКС идёт с запаздыванием относительно мировых достижений. Это существенно сдерживает развитие и промышленное освоение отечественной тепловизионной техники нового поколения. МКС, российской разработки имеют ряд недостатков: повышенная потребляемая мощность, вследствие чего низкая эффективность, неудобная компоновка. Основной их недостаток - малый ресурс работы (2000...3000 часов), тогда как заказчиком ИК приборов предъявляются требования на этот показатель не менее 10000 часов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Самвелов, Андрей Витальевич, 2016 год

Библиографические ссылки Книги

Арзамасов, Б.Н. и др. Конструкционные материалы. Справочник / Б.Н. Арзамасов. - Москва: Машиностроение, 1990. - 688 с.

Арзамасов, Б.Н. и др. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов. - Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 648 с.

Архаров, А.М. и др. Криогенные системы / А.М. Архаров. - Москва: Машиностроение, 1987. - 534 с.

Архаров, А.М. и др. Теория и расчет криогенных систем / А.М. Архаров. -Москва: Машиностроение, 1978. - 415 с.

под ред. Биргера, И.А. Прочность. Устойчивость. Справочник. Колебания / И.А. Биргера. - Москва: Машиностроение, 1968. - 567 с.

Болховитинов, Н.Ф. Металловедение и термическая обработка / Н.Ф. Болховитинов - Москва: Машиностроение, 1965. - 503 с.

Буданов, В.А. Оптимизация поршневого уплотнения малого холодильного компрессора с целью повышения его долговечности / В.А. Буданов. - Одесса: 61 85-5/4923, 1985. - 187 с.

Варгафтик, Н.Ф. Теплофизические свойства веществ / Н.Ф. Варгафтик - М.: Госиздат, 1956. - 367 с.

Варламов, Р.Г, Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования / Р.Г Варламов. - М.: Сов. радио, 1980. - 545 с.

Верещака, А.С. Анализ основных аспектов проблемы совершенствования инструментальных материалов путем модификации их поверхностных свойств /

A.С. Верещака. - Киев: Сб. науч. труд. Института сверхтвердых материалов им.

B.Н. Бакуля НАН Украины, 2002. - 357 с.

под ред. Грезина, А.К. Криогенное и холодильное оборудование и технологии / под ред. А.К. Грезина. - Омск : АО «Сибкриотехника», 1997. - 135 с.

Грезин, А.К. Микрокриогенная техника / А.К. Грезин, В.С. Зиновьев -Москва: Машиностроение, 1977. - 231 с.

Гольдштейн, Л.Г. Конструкторские способы герметизации аппаратуры / Л.Г. Гольдштейн. - Л.: Энергия. -1975, - 368 с.

Гольдштейн, М.И. Специальные стали / М.И. Гольдштейн, С.В. Грачёв, Ю.Г. Векслер - Москва: МИСИС, 1999. - 408 с.

Заказнов, Н.П. Теория оптических систем / Н.П. Заказнов, С.И. Кирюхин, В.Н. Кузичев. - М.: Машиностроение, 1992. - 448 с.

Каганер, М.Г. Тепломассообмен в низкотемпературных конструкциях М.Г. Каганер - Москва.: Энергия, 1979. - 256 с.

Кейс, В.М. Компактные теплообменники / В.М. Кейс, А.Л. Лондон. -Москва: Энергия, 1967. - 224 с.

Кожевников, И.Г. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. Справочник / И.Г. Кожевников, Л.А. Новицкий. - Москва: Машиностроение, 1982. - 328 с.

Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. - Москва: Наука, 1978. - 736 с.

под ред. Луканина, В.Н. Теплотехника / под. ред. В.Н. Луканина. Москва: Высшая школа, 2000. - 671 с.

под ред. Малкова, М.П. / Справочник по физико-техническим основам криогеники / под ред. М.П. Малкова. - Москва: Энергоиздат, 1985. - 432 с.

Орлов, В.А. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости / В.А. Орлов, В.И. Петров. - Москва: Военное издательство, 1989. - 256 с.

Ортенберг, Ф.С. Методы инфракрасного зондирования Земли из космоса / Ф.С. Ортенберг. - Москва : Космонавтика и астрономия, 1987. - 64 с.

Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры / П.И. Пластинин. Москва: Колос, 2000. - 455 с.

Пономаренко, В.П. Инфракрасная техника и электронная оптика / В.П. Пономаренко, А.М. Филачёв. - Москва: Физматкнига, 2006. - 336 с.

Рахматулин, Х.А. Газовая динамика / Х.А. Рахматулин и др. - Москва: Высшая школа, 1965. - 722 с.

Рот, А., Вакуумные уплотнения / А. Рот. - Москва: Энергия, 1971. - 464 с. Сажин, С.Г. Автоматизация контроля герметичности изделий массового производства / С.Г. Сажин; В.Б. Лемберский. - Горький: Волго-Вятское издательство, 1977. - 142 с.

Стромберг, А.Г. Физическая химия. Учеб. для хим. спец. вузов / А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. - М.: Высш. шк., 2009. - 387 с.

Суслов, А.Д. Криогенные газовые машины / А.Д. Суслов и др. - Москва: Машиностроение, 1982 .- 213 с.

Телевной, А.В. Повышение ресурса и совершенствование машин криогенной техники с помощью технологии на основе объёмной микропластичности и статико-гидродинамического электролиза / А.В. Телевной.

- Омск: 71 01-5/327-1, 2000. - 401 с.

Титушина, В.П. Расчёт вакуумных систем / В.П. Титушина, К.В. Валыгина,

- Москва: МЭИ, 1975. - 56 с.

Тищенко, И.В. Разработка методов расчёта и исследование характеристик газовых подвесов поршней холодильных компрессоров / И.В. Тищенко. - Москва: МГТУ, 61 10-5/158, 2009. - 214 с.

Уокер, Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга / Г. Уокер. - Москва: Энергия, 1978. - 152 с.

Филачёв, А.М. Современное состояние и магистральные направления развития современной фотоэлектроники / А.М. Филачёв, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков. - Москва : Физматкнига, 2010. - 125 с.

Филачёв, А.М. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы / А.М. Филачёв, И.И. Таубкин, М. А. Тришенков. - Москва : Физматкнига, 2005. - 381 с.

Формозов, Б.Н. Аэрокосмические фотоприёмные устройства в видимом и инфракрасном диапазонах / Б.Н. Формозов. - Санкт-Петербург: СПбГУАП, 2002. - 120 с.

Френкель, И.З. Гидравлика / И.З. Френкель, - М. : Энергия, 1956. - 512 с. Френкель, М.Н. Поршневые компрессоры / М.Н. Френкель. - Ленинград: Машиностроение, 1969. - 743 с.

Фридман, Е.И. Герметизация радиоэлектронной аппаратуры / Е.И. Фридман. - М. : Сов. Радио, 1978. - 183 с.

Фролов, Е.С. Вакуумная техника / Е.С. Фролов и др. - Москва: Машиностроение, 1992. - 480 с.

под ред. Штейна, Л.Л. Вопросы криогенной техники / под ред. Л.Л. Штейна. - Москва: Цинтихимнефтомаш, 1968. - 91 с.

Статьи

Бурлаков, И.Д. Методы ускоренных испытаний надёжности матричных фотоприёмников / И.Д. Бурлаков, К.О. Болтарь, А.И. Патрашин // Прикладная физика. - 2009. - №4. - С. 119-123.

Бурлаков, И.Д. Метод оценки характеристик безотказности матричных МФПУ по зависимости фотоэлектрических параметров от наработки / И.Д. Бурлаков, К.О. Болтарь, А.И. Патрашин // Прикладная физика. - 2009. - №4. - С. 124-127.

Еремчук, А.И. Бесконтактный способ контроля углового перемещения охладителя МКС Стирлинга при охлаждении МФПУ / А.И. Еремчук, А.В. Полесский, А.В. Самвелов, Д.А. Сысоев, К.А. Хамидуллин // Успехи прикладной физики. - 2013. - т. 1, № 2. - С. 220-223.

Еремчук А.И. Оптимизация давления рабочего газа при промывке перед заполнением микрокриогенных систем охлаждения МФПУ / А.И. Еремчук, А.В. Самвелов, Д.А. Сысоев, Д.А. Широков, Н.Н. Оганесян // Успехи прикладной физики -2013. - т. 1.- № 2. - С. 224-226.

Еремчук, А.И. Ускоренные испытания на безотказность микрокриогенных систем для матричных фотоприёмных устройств / А.И. Еремчук, А.И. Патрашин, А.В. Самвелов, Д.А. Сысоев, Д.А. Широков, Н.Н. Оганесян // Успехи прикладной физики. - 2013. - т. 1, № 1. - С. 111-116.

Колесников, А.М. Микрокриогенные системы Стирлинга в интегральном исполнении с повышенным ресурсом работы / А.М. Колесников, А.В. Самвелов, К.В. Словеснов // Прикладная физика. - № 2. - 2010. - С. 80-84.

Полесский, А.В. Исследование влияния работы микрокриогенной системы интегрального типа на характеристики оптико-электронных систем / А.В Полесский., А.В. Самвелов, Н.А. Семенченко, Е.А. Смирнова, К.А. Хамидуллин // Прикладная физика. - 2014. - №1. - С. 83-87.

Самвелов, А.В Исследование антифрикционных упрочняющих покрытий для применения в парах трения микрокриогенных систем / А.В. Самвелов, А.И. Еремчук, Д.А. Широков // Прикладная физика. - 2012. - № 2. - С. 93-95.

Самвелов А.В. Исследование зависимостей основных характеристик матричного фотоприёмного устройства от давления криоагента микрокриогенной системы / А.В. Самвелов, Д. А. Сысоев, Н. Н. Оганесян, Д. В. Минаев // Прикладная физика. - 2015. - № 1. - С. 72-75.

Еремчук А.И., Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Широков Д.А., Оганесян Н.Н. Программа для испытаний на наработку микрокриогенных систем с использованием многоканального источника питания // Прикладная физика -2016. - № 6. - С. 60-62.

Самвелов А.В. Создание газодинамического измерителя зазоров цилиндрово-поршневых пар в микрокриогенных системах охлаждения фотоприёмных устройств. / А.В. Самвелов, И.С. Медведков, Д.А. Широков, А.Т. Хан // Москва, XXI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, тезисы доклада - 2010. - С. 56.

Самвелов А.В. Численный метод решения нестационарной задачи теплопроводности для определения температурного поля в криостатируемой фоточувствительной матрице / А. В. Самвелов, Н. Н. Оганесян, Д. А. Сысоев, Д. В. Минаев // Прикладная физика. - 2016. - № 1. - С. 88-91.

Трошкин, Ю.С. Микрокриогенная система с газовой криогенной машиной Стирлинга интегрального типа для охлаждения фоточувствительных элементов / Ю.С. Трошкин, А.Л. Чапкевич, Е.К.Горбунов, О.П. Посевин, А.В. Самвелов // Прикладная физика. - 1999. - № 3. - С.60-65.

Трошкин, Ю.С. Микрокриогенные системы с газовой криогенной машиной по конструктивной схеме Сплит-Стирлинг для охлаждения фотоприёмных устройств / Ю.С. Трошкин, А.Л. Чапкевич, Е.К.Горбунов, О.П. Посевин, А.В. Самвелов // Прикладная физика. - № 4. - 1999. - С.79-83.

Филачёв, А.М. Современное состояние и перспективы инфракрасной фотоэлектроники / А.М. Филачёв, В.П. Пономаренко, Л.Я. Гринченко // Прикладная физика .- № 2. - 2009. - С. 57-63.

Материалы конференций

Медведков И.С. Создание программного обеспечения для расчета тепловых труб систем охлаждения радиоэлектронного оборудования / И.С. Медведков, А.В. Самвелов, Д.А. Широков, А.Т. Хан // Москва, XXI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, тезисы доклада - 2010. - С. 64.

Самвелов А.В. Вопросы создания бортовой микрокриогенной системы охлаждения фотоприёмных модулей повышенной надёжности с улучшенными характеристиками в качестве импортозамещения / А.В. Самвелов // С.-Петербург - Программа У11-й Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» - 2015. - С.24.

Самвелов А.В. Основы технологии системы охлаждения фотоэлектронных модулей / А.В. Самвелов, К.В. Словеснов, Д.А. Широков // Москва, XX Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, тезисы доклада - 2008. - С. 56.

Самвелов А.В. Совершенствование технологических операций подготовки к заполнению микрокриогенных систем криоагентом / А.В. Самвелов, Д.А. Широков, Д.А. Сысоев, Н.Н. Оганесян // Москва, XXII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, тезисы доклада - 2012. - С. 68.

Самвелов А.В. Создание газодинамического измерителя зазоров цилиндро-поршневых пар в микрокриогенных системах охлаждения фотоприёмных устройств. / А.В. Самвелов, И.С. Медведков, Д.А. Широков, А.Т. Хан // Москва, XXI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, тезисы доклада - 2010. - С. 56.

Отчёты об опытно-конструкторской работе

Разработка и освоение в производстве унифицированных модульных МКС для комплектов модулей 1-3 классов: аннотированный отчёт об ОКР / Громов А.В. - Омск: ООО «НТК «Криогенная техника», 1997. - 162 с.

Разработка серийнопригодной технологии...: отчёт об ОКР, этап 1 / Бурлаков И.Д., Климанов Е.А., Еремчук А.И., Самвелов А.В., Словеснов К.В.Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2007. - 30 с.

Разработка серийно-пригодной технологии...: отчёт об ОКР, этап 2 / Климанов Е.А., Еремчук А.И., Самвелов А.В., Словеснов К.В. - Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2008. - 23 с.

Разработка серийнопригодной технологии...: отчет об ОКР, этап 3 / Еремчук А.И., Самвелов А.В., Словеснов К.В., Широков Д.А. - Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2008. - 21 с.

Разработка серийнопригодной технологии...: отчёт об ОКР, этап 4 / Еремчук А.И., Самвелов А.В., Широков Д.А. - Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2009. - 26 с.

Разработка серийнопригодной технологии...: отчёт об ОКР, этап 5 / Еремчук А.И., Самвелов А.В., Широков Д.А., Хан А.Т. - Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2009. - 25 с.

Разработка серийно пригодной технологии микрокриогенных систем для перспективных фотоэлектронных модулей в обеспечение тепловизионной и ИК техники нового поколения: итоговый отчет ОБ ОКР / Самвелов А.В., Болтарь К.О., , Еремчук А.И., Патрашин А.И., Широков Д.А., Аракелов Г.А., Гусев Н.С., , Медведков И.С., Хан А.Т. - Москва: ФГУП «НПО «Орион», 2010 .- 50 с.

Разработка технического проекта на систему охлаждения: промежуточный отчёт об ОКР, этап 2 / Давыденков И.А. и др. - Москва: ВНИИГТ, 1989. - 111 с.

Патенты

Комбинированный регенеративный теплообменник микрокриогенной системы для охлаждения в температурном диапазоне 35-55 К, Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Оганесян Н.Н., Минаев Д.В. - Патент на полезную модель № 142459, зарег. 23 мая 2014 г.

Комбинированный регенеративный теплообменник, Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Оганесян Н.Н., Минаев Д.В. - Патент на изобр. № 2529285, зарег. 31 июля 2014 г.

Комбинированный регенератор микрокриогенной системы для охлаждения в температурном диапазоне 49-66 К, Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Оганесян Н.Н., Минаев Д.В., - Патент на полезную модель № 150944, зарег. 31 июля 2014 г.

Расчёт времени захолаживания тела простой геометрии, Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Оганесян Н.Н., Минаев Д.В., - Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015617210, зарег. 31 июля 2014 г.

Способ заполнения замкнутых микрокриогенных систем хладагентом с предварительной промывкой внутренней полости, Самвелов А.В., Сысоев Д.А., Оганесян Н.Н., Минаев Д.В. - Патент на изобр. № 2525819, зарег. 23 июня 2014 г.

Способ контроля диаметра вытеснителя криогенного охладителя и пневматическая установка для его осуществления, Самвелов А.В., Широков Д.А., Теймурлы С.Н., Хан А.Т. - Патент на изобр. № 2418265, зарег. 10 мая 2011 г.

Диссертации

Штейн, Л.Л. Исследование поршневых уплотнений детандеров: дис..., канд. тех. наук: 05.04.03 / Штейн Лев Лазаревич. - Ленинград, 1966. - 176 с.

Карагусов, И.Х. Исследование узлов трения в машинах криогенной техники: дис., канд. тех. наук: 05.04.03 / Карагусов Иван Харитонович. -Ленинград, 1966. - 158 с.

Грезин, А.К. Исследования влияния отношения максимальных объемов сжатия и расширения на характеристики микроохладителя, работающего по циклу Стирлинга: дис., канд. тех. наук: 05.04.03 / Грезин Александр Кузьмич. -Ленинград, 1966. - 172 с.

Бахнев, В. Г. Влияние углов фазового сдвига объемов на эффективность микроохладителя, работающего по циклу Стирлинга: дис., канд. тех. наук: 05.04.03 / Бахнев Виталий Георгиевич. - Ленинград, 1968. - 163 с.

Афанасьев, В.А. Исследование рабочих процессов газовых холодильных машин Стирлинга: дис., канд. тех. наук: 05.04.03 / Афанасьев Валентин Александрович. - Москва, 1975. - 163 с.

Ляпин, В. И. Математическое моделирование в газовых криогенных машинах: дис., канд. тех. наук: 05.04.03/ Ляпин Владимир Иванович. -Балашиха, 1980. -176 с.

Мягков, А.Д. Разработка и исследование электропривода с возвратно-поступательным движением для привода машин микрокриогенной техники: дис..., канд. тех. наук: 05.09.03/ Мягков Алексей Дмитриевич. - Омск, 1981. -183 с.

Бородин, А.В. Разработка и исследование щелевого уплотнения поршня малогабаритных машин, работающих без смазки: дис., канд. тех. наук: 05.04.03/ Бородин Анатолий Васильевич. - Курган, 1982. 171 с.

Храпский, С.Ф. Исследование термодинамических процессов в регенераторе и их влияния на эффективность газовых криогенных машин: дис., канд. тех. наук: 05.04.03 / Храпский Сергей Филиппович. - Балашиха, 1986. -182 с.

Карагусов, В.И. Системы охлаждения с редкоземельными материалами для аэрокосмических применений : дис., док. тех. наук: 01.04.09 / Карагусов Владимир Иванович. - Москва, 1999. - 194 с.

Приложение А

Протоколы испытаний БМКС

УТВЕРЖДАЮ Главный технолог-начальник производства ФГУП «НПО «Орион», главный конструктор ОКР «МКС»

_А.И. Еремчук

« » 2010 г.

Протокол № 25

испытания опытного образца системы микрокриогенной МКС, изготовленного в процессе выполнения ОКР «МКС», в соответствии с Программой и методикой испытаний БУТИ. 702441.001ПМ, п. 6.20

30 апреля 2010 года

1 Объект испытаний: МКС, опытный образец зав. № 01 в количестве одной штуки. Образец подвергался испытаниям работоспособности при непрерывной работе.

2 Результаты испытаний:

2.1 Комплектность образца соответствует КД БУТИ.702441.001, п 6.1

2.2 Внешний вид, габаритные, присоединительные и стыковочные размеры соответствуют КД БУТИ.702441.001, 6.2

2.3 Технические характеристики образца: твых, ^пуск, ^стац, Ткр -параметры-критерии годности (дате ПКГ) измерялись в соответствии с пп. 6.6 - 6.9 Программы и методики испытаний БУТИ.702441.001 ПМ

2.4 Значения ПКГ, полученные ] ЕКУ до проведения воздействий:

твых = 3 мин. 25 с - не превышает [ения указанного в ТЗ. ^пуск = 9,8 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. #стац = 3,35 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. Ткр = 80 К - в соответствии с требованиями ТЗ.

2.4 Значения ПКГ, полученные после испытаний работоспособности при непрерывной работе, п.6.20 ПМ:

твых = 3 мин. 30 с - не превышает значения указанного в ТЗ. ^пуск = 10,4 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. ^стац = 3,45 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. Ткр = 80 К - в соответствии с требованиями ТЗ.

Опытный образец системы микрокриогенной МКС, зав. № 01 соответствует требованиям ТЗ по комплектности, внешнему виду, габаритным, присоединительным и стыковочным размерам, времени выхода на режим, холодопроизводительности, температуре криостатирования, потребляемой мощности в пусковом и стационарном режимах после испытаний работоспособности при непрерывной работе.

Начальник НТЦ-МКС А.В. Самвелов

Главный контролёр качества А.В. Казаков

Испытания проводили:

представитель НТЦ-МКС представитель НТЦ-МКС

А.Т. Хан И.С. Медведков

УТВЕРЖДАЮ Главный технолог-начальник производства ФГУП «НПО «Орион», главный конструктор ОКР «МКС»

_А.И. Еремчук

« » 2010 г.

Протокол № 29

испытания опытного образца системы микрокриогенной МКС, изготовленного в процессе выполнения ОКР «МКС», в соответствии с Программой и методикой испытаний БУТИ. 702441.001ПМ, п. 6.23

04 - 10 мая 2010 года

1 Объект испытаний: МКС, опытный образец зав. № 01 в количестве одной штуки. Образец подвергался испытаниям на безотказность.

2 Результаты испытаний:

2.1 Комплектность образца соответствует КД БУТИ.702441.001, п 6.1

2.2 Внешний вид, габаритные, присоединительные и стыковочные размеры соответствуют КД БУТИ.702441.001, 6.2

2.3 Технические характеристики образца: твых, #пуск, ^стац, Ткр - параметры-критерии годности (дате ПКГ) измерялись в соответствии с пп. 6.6 - 6.9 Программы и методики испытаний БУТИ.702441.001 ПМ

2.4 Значения ПКГ, полученные при НКУ до проведения воздействий:

твых = 3 мин. 28 с - не превышает значения указанного в ТЗ. ^пуск = 10,3 Вт - не превышает зн 1я, указанного в ТЗ. ^стац = 4,4 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. Ткр = 80 К - в соответствии с требованиями ТЗ.

2.4 Значения ПКГ, полученные после испытания на безотказность, п.6.23

твых = 3 мин. 36 с - не превышает значения указанного в ТЗ. ^пуск = 10,5 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. ^стац = 4,43 Вт - не превышает значения, указанного в ТЗ. Ткр = 80 К - в соответствии с требованиями ТЗ.

Опытный образец системы микрокриогенной МКС, зав. № 01 соответствует требованиям ТЗ по комплектности, внешнему виду, габаритным, присоединительным и стыковочным размерам, времени выхода на режим, холодопроизводительности, температуре криостатирования, потребляемой мощности в пусковом и стационарном режимах после испытаний на безотказность.

ПМ:

Начальник НТЦ-МКС

А.В. Самвелов

Главный контролёр качества

А.В. Казаков

Испытания проводили:

представитель НТЦ-МКС

А.Т. Хан

представитель НТЦ-МКС

И.С. Медведков

Приложение Б

УТВЕРЖДАЮ Главный технолог-начальник производства ФГУП «НПО «Орион»

_А.И. Еремчук

« » 2010 г.

СИСТЕМА МИКРОКРИОГЕННАЯ МКС Программа и методика испытаний БУТИ. 702441.001ПМ

Зам. главного конструктора ОКР «МКС»

_Самвелов А.В.

« » 2010 г.

Мос: 2010 г.

1 Общие положения

1.1 Наименование и обозначение опытного образца продукции (далее - изделия) Система микрокриогенная, по ТЗ - тип 1, соответствует МКС, БУТИ.702441.001,

разработанная и изготовленная в рамках ОКР «МКС» на предприятии «ФГУП «НПО «Орион».

МКС изготовлена в климатическом исполнении в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304 для групп

исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1 при использовании в составе герметизированной

аппаратуры.

1.2 Цель испытаний:

- определение соответствия параметров МКС требованиям ТЗ на ОКР «Разработка серийно-пригодной технологии производства микрокриогенных систем для перспективных фотоэлектронных модулей в обеспечение тепловизионных систем нового поколения»;

- подтверждение возможности изготовления МКС по конструкторской документации БУТИ.702441.001;

- определение готовности к государственным испытаниям.

1.3 Условия предъявления изделия на испытания

1.3.1 Испытания проводятся на одном изделии.

1.3.2 Перед испытаниями МКС должна быть проверена отделом-изготовителем по параметрам, указанным в пунктах 3 - 6 таблицы 1.

1.3.3 Номенклатура предварительных испытаний (ПИ) МКС, проводимых ФГУП «НПО «Орион», изложена в таблице 1.

1.3 Изделия предъявляются на испытания в следующей комплектности: изделие

МКС.

1.3.5 Изделия предъявляются на испытания в сопровождении следующих документов:

- техническое задание на ОКР;

- расчёт уровня стандартизации и унификации;

- паспорт на изделие;

- комплект РКД и РТД БУТИ.702441.001;

- настоящая программа и методика испытаний.

- акт об изготовлении МКС;

- акт о технологичности;

- акт метрологической экспертизы на комплект КД и ТД;

- техническое описание и инструкция по эксплуатации установки тестирования микрокриогенной системы «ТВ-2008

- техническое описание и инструкция по эксплуатации установки контроля функционирования микрокриогенной системы с климатической камерой «0С-2008»;

- акт готовности к ПИ;

- ГОСТ РВ 15.301;.

- ГОСТ РВ 20.39.303;

- ГОСТ РВ 20.39.304;

- ГОСТ РВ 20.39.309;

- ГОСТ РВ 20.57.305;

- ГОСТ РВ 20.57.306;

- ГОСТ 20.57.406;

- ГОСТ РВ 20.57.416;

2 Общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний

2.1 Место проведения испытаний

Испытания проводит предприятие-разработчик ФГУП «НПО «Орион» при участии ОТК на базе испытательного оборудования ФГУП «НПО «Орион». Место проведения испытаний должно соответствовать требованиям, предъявляемым к производственным помещениям и рабочим местам по СТП АГГ-121.

2.2 Требования к средствам проведения испытаний

2.3 Перечень средств проведения испытаний

Для испытаний используются следующие средства измерений и нестандартное испытательное и контрольно-измерительное оборудование:

- имитатор тепловой ЕЖЯИ.405113.002;

- тестовая станция ТВ-2008;

- тестовая станция с климатической камерой ОС-2008;

- стенд ударный типа СУ-1М;

- стенд вибрационный типа ТУ50101;

- барокамера типа СТБВ-1000.

- установка «промывки»/заправки микрокриогенной системы криоагентом «Г8-3532».

- установка измерения теплопритоков «Б8-4230».

Допускается использование испытательного и измерительного оборудования другого типа, имеющего аналогичные или более высокие технические характеристики.

Класс точности измерительного оборудования должен обеспечивать допускаемую погрешность измерения параметров.

Погрешность измерения параметров в соответствии с требованиями ГОСТ РВ 15.301 не должна превышать следующих значений:

для температуры криостатирования ±0,1 °С

для потребляемой мощности ±1 %

2.4 Средства измерений могут быть заменены другими, обеспечивающими точность измерений.

2.5 Нестандартизированные средства измерений должны быть метрологически аттестованы и поверены согласно СТП 11.

2.6 Средства измерений должны быть поверены в соответствии с требованиями ПР 50.2.002 и ПР 50.2.006.

2.7 Испытательное оборудование должно быть аттестовано и поверено согласно ГОСТ Р8.568 и СТП 12.

2.8 Требования к условиям проведения испытаний

Условия проведения испытаний МКС при отсутствии особых указаний в методиках должны соответствовать нормальным климатическим условиям (НКУ), характеризуемым в ГОСТ 20.57.406 следующими значениями климатических факторов:

температура воздуха, °С...................................................................................от 15 до 35;

относительная влажность воздуха, %...............................................................от 45 до 80;

атмосферное давление, Па.....................от 8,4104 до 10,67 104 (от 630 до 800 мм рт. ст.).

2.4 Основным требованием при подготовке, проведении и по завершении испытаний является защита МКС от статического электричества. Меры защиты от воздействия статического электричества должны соответствовать требованиям ОСТ 11.073.062.

2.5 Требования к обслуживанию изделия в процессе испытаний

В процессе проведения испытаний изделия персоналом проводятся работы в объеме контрольного осмотра и при необходимости текущего обслуживания. Допускается замена криоагента МКС и/или узла статора электродвигателя с блоком управления.

2.6 Требования к персоналу, осуществляющему подготовку к испытаниям и испытания. К проведению испытаний допускается персонал, прошедший обучение и (при необходимости) аттестацию, изучивший эксплуатационную документацию изделия, подготовленный в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госэнергонадзором, и имеющий степень аттестации по электробезопасности не ниже второй группы.

При проведении работ по проверке и испытаниям персонал обязан соблюдать правила техники безопасности согласно «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Порядок обучения и аттестации персонала, участвующего в изготовлении и контроле качества МКС по всему технологическому процессу, должен соответствовать СТП 92 и СТП 73.

3. Требования безопасности

3.1 При проведении испытаний необходимо строго соблюдать правила техники безопасности при работе с высоким давлением и электрическим током, обеспечив при этом надёжное заземление приборов, оборудования и МКС

К работе с МКС допускаются лица изучившие руководство по эксплуатации МКС, «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и имеющих вторую квалификационную группу в соответствии с «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», а также удостоверение на право обслуживания оборудования, работающего под давлением»

3.2 Остальные требования безопасности в соответствии с разделом 3 «Требования безопасности» ОСТ 26-13-70.

3.3 Работа на испытательном оборудовании проводится в соответствии с инструкциями по эксплуатации и инструкциями по технике безопасности.

4. Определяемые показатели и точность их измерений

4.1 Перечень определяемых показателей представлен в таблице 1.

Таблица 1

Наименование показателя Пункт требований ТЗ Единица измерения Номинальное значение Предельное отклонение или пределы изменения Пункт методики

Проверка состава МКС 3.2.1 шт. 1 - 6.2

Проверка габаритных, установочных, присоединительных размеров МКС - мм СБ СБ 6.2

Проверка массы МКС 3.2.2.4 г 450 ±5 6.4

Проверка герметичности МКС - нл3 мм рт. ст. 5 10-8 <5 10-8 6.3

Проверка технической документации 3.10.1 - :скд, ЕСТД ЕСКД, ЕСТД 6.5

Проверка невозможности неправильной сборки и соединения - - СБ СБ 6.2

Проверка МКС на воздействие синусоидальной вибрации одной частоты К мин Вт 80 5 7 ±1 < 5 < 7 6.1

Контроль выполнения требований к маркировке 8 - - - 6.30

Проверка температуры криостатирования МКС - К 80 ±1 6.6

Проверка холодопроизводительно сти МКС 3.2.2.1 Вт 0,5 >0,5 6.7

Проверка времени выхода на режим 3.2.2.2 мин 5 < 5 6.8

Проверка потребляемой мощности в период выхода на рабочий режим 3.2.2.3 Вт 20 < 20 6.9

Проверка потребляемой мощности в установившемся режиме 3.2.2.3 Вт 7 < 7 6.9

Проверка работоспособности МКС при крайних значениях напряжения питания - К мин Вт 80 5 7 ±1 < 5 < 7 6.10

Испытание на

устойчивость при

повышенной рабочей и К 80 ±1

на прочность при 3.4 мин 5 < 5 6.11

предельной температуре Вт 7 < 7

среды

Испытания на проверку

времени непрерывной

работы МКС К 80 ±1

- мин 5 < 5 6.20

Вт 7 < 7

Испытание на

устойчивость при К 80 ±1

пониженной рабочей и 3.4 мин 5 < 5 6.12

на прочность при Вт 7 < 7

предельной температуре

среды

Проверка К 80 ±1

работоспособности в - мин 5 < 5

трёх пространственных Вт 7 < 7 6.13

ориентациях

Испытание на прочность К 80 ±1

при повышенной - мин 5 < 5 6.14

влажности Вт 7 < 7

Испытание на К 80 ±1

устойчивость и 3.4 мин 5 < 5 6.16

прочность при Вт 7 < 7

синусоидальной

вибрации

Испытание на

устойчивость и К 80 ±1

прочность при 3.4 5 < 5 6.17

механических ударах мин 7 < 7

многократного действия Вт

Испытание на прочность

при механических К 80 ±1

ударах одиночного 3.4 мин 5 < 5 6.18

действия Вт 7 < 7

Испытание МКС на

прочность при К 80 ±1

изменении температуры среды - мин Вт 5 7 < 5 < 7 6.19

Испытание изделия на К 80 ±1

отсутствие резонансных - мин 5 < 5 6.21

частот Вт 7 < 7

Испытания на

безотказность МКС

3.5.1 6.23

Проверка пыле- и К 80 ±1

влагозащищенности 3.5.2 мин 5 < 5 6.26,

упакованной МКС Вт 7 < 7 6.27

Проверка К 80 ±1

ударозащищенности 3.5.2 мин 5 < 5 6.22

упакованной МКС Вт 7 < 7

Проверка прочности К 80 ±1

МКС к пониженному - мин 5 < 5 6.28

атмосферному давлению Вт 7 < 7

Проверка о

количественных

показателей и т

технологичности с о

5 Заключение техно-логичн МКС

Испытание на прочность

при пониженной 8 - - - 6.15

влажности

Контроль качества упаковки 8 - - - 6.26;6.27

Проверка среднего срока службы МКС до списания 3.5.1 -1 ч 1,14210-5 < 1,1410-5 Подтверждается расчетом

Проверка среднего срока сохраняемости МКС в условиях отапливаемых хранилищ или установленного в аппаратуру применения 3.5.1 -1 ч 1,14210-5 < 1,1410-5 Подтверждается расчетом

Критерием сохранения работоспособности МКС - параметрами критериями годности (ПКГ) - при испытаниях является сохранение в нормах ТЗ температуры криостатирования (Гк), времени выхода на режим (твых.) и потребляемой мощности в стационарном режиме (Лгстац).

Примечание - Последовательность проведения и состав испытаний могут быть изменены по согласованию с заказчиком.

5 Режимы испытаний

5.1 Порядок испытаний

Испытания проводятся в соответствии с планом-графиком, разработанным исполнителем, согласованным с 4257 ВП МО РФ и утверждённым заместителем генерального директора по научной работе ФГУП «НПО «Орион».

6 Методы испытаний

6.1 Испытание МКС на воздействие синусоидальной вибрации одной частоты

проводят по ГОСТ РВ 20.57.305, раздел 5, с ориентацией плоскости «холодного» торца изделия перпендикулярно направлению колебаний с частотой 30 Гц с амплитудой ускорения 2g на вибрационном стенде. Испытание проводится для выявления технологических ошибок при изготовлении МКС и проводится один раз перед началом ПИ. Длительность испытания составляет 30 минут. МКС испытывают в выключенном состоянии. Перед началом испытаний и после их окончания проводят внешний осмотр МКС и измерение ПКГ.

Изделие считают выдержавшим испытание, если:

- на поверхности корпуса отсутствуют следы коррозии, механические повреждения, вмятины, отслоения защитного покрытия;

- ПКГ до и после воздействия удовлетворяют требованию ТЗ.

6.2 Состав изделия, габаритно-присоединительные размеры, количество соединительных проводов МКС контролируются согласно РКД БУТИ.702441.001. Состав изделия проверяется наличием конструкторской документации на составные части изделия. Габаритные, установочные и присоединительные размеры МКС должны соответствовать сборочному чертежу БУТИ.702441.001СБ. Проверка на соответствие размеров проводится путем измерения размеров изделия любыми средствами измерений, обеспечивающими измерения с погрешностями, не превышающими установленные в ГОСТ 8.051, и сравнения результатов измерений с размерами, указанными в чертеже.

Внешний вид, общее число проводов контролируется визуальным осмотром и проверкой соответствия их схеме электрической БУТИ301?61.006Э5. Соответствие схеме подключения подтверждается нумерацией проводов на электродвигателе МКС и чертеже БУТИ. 301261.006Э5. Маркировка на корпусе МКС должна соответствовать маркировке, приведенной в сопроводительной документации МКС, и содержать его заводской номер. На поверхности корпуса изделия не должно быть царапин, вмятин и других повреждений. Невозможность неправильной сборки и соединения МКС подтверждается наличием штифта в корпусе изделия, предназначенного для правильной стыковки с МФПУ.

6.3 Контроль МКС на герметичность проводится на гелиевом течеискателе ASM 122. согласно методике технологического контроля герметичности МКС, утверждённой 26.08.09 г.

-8 3

МКС считается выдержавшей проверку, если негерметичность не более 5 10 нл мм рт.

ст.

6.4 Контроль массы МКС проводится взвешиванием изделия на весах, имеющих точность не ниже ± 5 г.

МКС считают годной, если его масса не превышает 450 г.

6.5 Проверка технической документации на МКС БУТИ.702441.001 на комплектность и соответствие ЕСКД и ЕСТД.

6.6 Измерение температуры криостатирования МКС проводится при НКУ на тестовой станции ТВ-2008 по ГОСТ РВ 15.301, с использованием имитатора теплового ЕЖЯИ.405113.002, состыкованного с МКС, по установленному в нём термодатчику.

Изделие считают выдержавшим испытания, если значение температуры криостатирования соответствует нормам ТЗ.

6.7 Измерение холодопроизводительности (при НКУ и температуре криостатирования 80 К) измеряется в составе с имитатором тепловым ЕЖЯИ.405113.002. Холодопроизводительность МКС определяется как сумма теплопритока от имитатора

теплового и добавочной мощности, подаваемой в зону криостатирования имитатора теплового, согласно специальной методике измерений на установке ТВ-2008. Измерения проводятся на установке тестирования ТВ-2008.

МКС считают выдержавшей испытание, если значение холодопроизводительности соответствует нормам ТЗ.

6.8 Время выхода на режим определяется в составе с имитатором тепловым ЕЖЯИ.405113.002 на установке тестирования ТВ-2008 по специальной методике измерений на установке ТВ-2008. Временем выхода на рабочий режим считают время, прошедшее от момента включения питающего напряжения МКС до момента достижения уровня напряжения на откалиброванном термодатчике имитатора теплового, свидетельствующего о достижении рабочей температуры 80 К.

МКС считают годной, если значение времени выхода на режим не превышает пять минут.

6.9 Мощность, потребляемая МКС в пусковом и стационарном режимах, как и холодопроизводительность, определяется в составе с имитатором тепловым ЕЖЯИ.405113.002 на установке тестирования ТВ-2008 по специальной методике измерений на установке ТВ-2008.

МКС считают годным, если #макс < 20 Вт, N стац < 7 Вт, согласно ТЗ.

6.10 Контроль работоспособности МКС при крайних значениях напряжений питания проводится на установке тестирования микрокриогенной системы ТВ-2008, и обеспечивается включением изделия при крайних значениях напряжений питания с одновременной регистрацией мощности потребления и измерением параметров изделия по пп. 6.5 - 6.8.

Изделие считают годным, если при крайних значения напряжений питания мощность потребления и параметры изделия соответствуют нормам ТЗ.

6.11 Испытание на воздействие повышенной рабочей температуры проводят в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304 при этом исходя из групп 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1, и п. 3.4 ТЗ выбирается экстремальное значение +65°С.

Перед испытанием проводят внешний осмотр МКС и измеряют ПКГ при НКУ по 6.6 - 6.9.

МКС помещают в камеру тепла и холода. Устанавливают в камере повышенную рабочую температуру до значения +65°С и выдерживают изделие при этой температуре в течение трех часов.

По окончании выдержки включают МКС. Измеряют ПКГ по 6.6 - 6.9. Затем выключают питание МКС.

Понижают температуру в камере до нормальной. Выдерживают МКС при НКУ в течение не менее 12 часов.

Производят внешний осмотр МКС и измеряют ПКГ при НКУ по 6.6 - 6.9.

Изделие считают выдержавшим испытание, если ПКГ до и после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.12 Испытание на воздействие пониженной рабочей температуры среды проводят в соответствии с требованиями ГОСТ РВ20.39.304 при этом исходя из групп 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1, и п. 3.4 ТЗ выбирается экстремал-----значение минус 60°С.

Перед испытанием проводят внешний ос—г МКС и при НКУ измеряют ПКГ по 6.6 - 6.9.

МКС помещают в климатическую камеру. При выключенной МКС устанавливают в камере предельную рабочую температуру минус 60°С и выдерживают изделие в течение трех часов. Повышают температуру в камере до рабочей температуры и выдерживают изделие в течение еще трех часов.

По окончании выдержки включают МКС и измеряют ПКГ по 6.6 - 6.9. Выключают питание МКС.

Температуру в камере повышают до нормальной, изделие извлекают и проводят его внешний осмотр. После выдержки при НКУ в течение не менее 12 часов проводят измерение ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считают выдержавшим испытание, если ПКГ до и после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.13 Контроль работоспособности МКС в трех пространственных ориентациях проводится на установке ТВ-2008.

МКС включают в рабочий режим. Измеряют значения ПКГ при трех взаимно перпендикулярных ориентациях изделия.

МКС считается годной, если значения ПКГ в трех взаимно перпендикулярных ориентациях МКС отличаются не более чем на ±1%.

6.14 Испытания на воздействие повышенной влажности проводят в соответствии с ГОСТ РВ20.39.304. Исходя из групп исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1, и п. 3.4 ТЗ выбирается экстремальные значения влажности - 100% при температуре 35°С.

Перед испытанием проводят внешний осмотр МКС, измеряют ПКГ при НКУ по пп. 6.6 -

Изделие помещают в климатическую камеру. Температуру в камере повышают до 35°С и выдерживают МКС при этой температуре два часа. Затем повышают влажность в камере до 100% и этот режим поддерживают в течение испытаний длительностью пять суток.

После окончания испытаний в камере устанавливают НКУ. Изделие извлекают и проводят его внешний осмотр. После выдержки изделия при НКУ в течение не менее 12 часов проводят измерения ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считается выдержавшим испытание, если значения ПКГ после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.15 Испытание на прочность к воздействию пониженной влажности проводят в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304. Исходя из .^..п исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1, и п. 3.4 ТЗ выбирается минимальное значение влажности - 20% при температуре 30°С (климатическая группа УХЛ).

Перед испытанием проводят внешний осмотр МКС, измеряют ПКГ при НКУ по пп. 6.6 -

6.9.

Изделие помещают в климатическую камеру. Температуру в камере повышают до 30°С и выдерживают МКС при этой температуре два часа. Затем понижают влажность в камере до 20% и этот режим поддерживают в течение испытаний длительностью пять суток.

После окончания испытаний в камере устанавливают НКУ. Изделие извлекают и проводят его внешний осмотр. После выдержки изделия при НКУ в течение не менее 12 часов проводят измерения ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считается выдержавшим испытание, если значения ПКГ после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.16 Испытания на устойчивость и прочность при воздействии синусоидальной вибрации проводится в трех взаимно перпендикулярных направлениях оси МКС в максимальных диапазоне частот 1-500 Гц и амплитуде ускорений 4 g, выбранных из групп исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1 в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304 и п. 3.4 ТЗ.

Изделие испытывают во включенном состоянии, плавно изменяя частоту в заданном диапазоне от нижней частоты до верхней частоты и обратно со скоростью одна октава в минуту.

Длительность испытания на каждую координатную ось - 1 час.

Перед испытанием проводят измерение при НКУ основных параметров МКС в соответствии с 6.6 - 6.9; внешний осмотр МКС и закрепляют изделие на платформе вибрационного стенда.

После окончания испытания проводят внешний осмотр МКС и измеряют ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считают выдержавшим испытание, если:

- отсутствуют механические повреждения;

- ПКГ до и после воздействия удовлетворяют норме ТЗ.

6.17 Испытания на устойчивость при воздействии механических ударов многократного действия проводят в трех взаимно перпендикулярных направлениях оси МКСс максимальными пиковым ударным ускорением 30 g и длительностью действия 5-15 мс, выбранных из групп исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1 в соо' вии с ГОСТ РВ 20.39.304 и п. 3.4 ТЗ.

Перед испытанием проводят измерение ПК по 6.6 - 6.9 и внешний осмотр.

Изделие, состыкованное с имитатором тепловым ЕЖЯИ.405113.002, закрепляют на платформе стенда СУ-1М и подвергают воздействию в каждом из направлений; частота повторения ударов - 20 ударов в минуту. Общее число ударов - 7 000.

После окончания испытания проводят внешний осмотр изделия, ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считают выдержавшим испытание, если:

- отсутствуют механические повреждения;

- ПКГ до и после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.18 Испытания на ударопрочность при воздействии механических ударов одиночного действия производится в трех взаимно перпендикулярных направлениях оси изделия с максимальными пиковым ударным ускорением 500 g и длительностью действия 2-15 мс, выбранных из групп исполнения 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1 в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304 и п. 3.4 ТЗ. Закрепляют изделие на платформе ударного стенда.

Общее количество ударов - 18.

Перед воздействием проводят внешний осмотр МКС и измеряют ПКГ. После окончания воздействия проводят внешний осмотр МКС и измеряют ПКГ.

Изделие считается годным, если:

- отсутствуют механические повреждения МКС;

- значения ПКГ удовлетворяют требованиям ТЗ.

6.19 Испытание на прочность после воздействий изменения температуры среды от минус 60°С до плюс 65°С в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304 ( из групп 1.5.1, 1.6.1, 1.10, 3.1.1, 4.1.1 выбраны экстремальные значения).

Перед испытанием проводят внешний осмотр МКС и при НКУ измеряют ПКГ по пп. 6.6 -

МКС помещают в климатическую камеру. При выключенной МКС устанавливают в камере температуру минус 60°С и выдерживают изделие в течение трех часов. Повышают температуру в камере до плюс 65°С и выдерживают изделие в течение еще трех часов.

Температуру в камере понижают до нормальной, изделие извлекают и проводят его внешний осмотр. После выдержки при НКУ в течение не менее 12 часов проводят измерение ПКГ по 6.6 - 6.9.

Изделие считают выдержавшим испытание, если ПКГ до и после воздействия находятся в пределах норм ТЗ.

6.20 Испытания на проверку времени —рывной работы МКС проводят в составе с

имитатором тепловым ЕЖЯИ.405113.002 на у_____овке тестирования микрокриогенной системы

ТВ-2008. Изделие включают в рабочий режим и измеряют его ПКГ в соответствии с 6.6 - 6.9. Далее изделие продолжает работу в течение 10 часов. По истечении этого времени повторно измеряют ПКГ, и изделие выключают на 20 минут. Затем изделие включают в рабочий режим и в третий раз измеряют ПКГ.

Изделие считается годным, если три набора ПКГ соответствуют нормам ТЗ.