Константин Феоктистов - Научный орбитальный комплекс
Система электропитания (СЭП). Ее задачей является, как это следует из названия, снабжение электроэнергией бортовых систем и научной аппаратуры постоянным и переменным электрическим током. В состав СЭП входят солнечные батареи, аккумуляторы, преобразователи постоянного тока в переменный, автоматика управления.
Фотоприемники солнечных батарей устанавливаются на трех панелях, каждая из которых имеет площадь около 20 м2 и представляет собой многократно складывающуюся рамочную конструкцию. Последнее вызвано тем, что на участке выведения станции на орбиту солнечные батареи должны быть уложены в тесном пространстве между головным обтекателем и цилиндрическим корпусом рабочего отсека.
Каждая из панелей после выведения станции на орбиту раскрывается. Причем корень панели закрепляется на специальном приводе, который обеспечивает вращение солнечной батареи вокруг оси, перпендикулярной продольной оси станции. У этого корня имеется экран, который после раскрытия панели препятствует радиационному обмену между солнечными батареями и радиатором системы терморегулирования, расположенным на той же цилиндрической поверхности. Две солнечные панели расположены в «боковых» направлениях («вправо» — «влево») и одна — «вверх». Четвертая панель, которая могла бы занимать «низ», отсутствует, иначе она перекрывала бы поле зрения оптических датчиков, спектрометров и визуальных приборов ориентации, установленных в этой части станции.
Совместная работа солнечных батарей, аккумуляторов и потребителей тока обеспечивается с помощью автоматики СЭП, которая предохраняет аккумуляторы от перезаряда (с использованием датчиков напряжения на основных шинах питания и датчиков давления в отдельных аккумуляторах). Эта же автоматика защищает систему от переразряда, используя датчики минимального напряжения и отключая часть бортовых потребителей, если напряжение падает ниже допустимой величины.
Текущее состояние буферных аккумуляторов контролируется с помощью счетчиков ампер-часов (контролируется и расход, и приход энергии в системе) и датчиков напряжения на шинах питания. Контроль ведется как телеметрически (в центре управления полетом), так и на пульте управления (на борту станции).
Система ориентации солнечных батарей (СОСБ). В состав этой системы входят комплекс чувствительных элементов, «осматривающих» все внешнее пространство; электронные блоки, обрабатывающие сигналы от чувствительных элементов; коммутационные приборы и приводы солнечных батарей. Система работает автономно и практически непрерывно в течение всего времени полета станции.
По сигналам от чувствительных элементов логическое устройство определяет, в каком направлении относительно станции находится солнце и как нужно развернуть каждую панель солнечных батарей вокруг ее оси, чтобы она получала максимум солнечной энергии. Чувствительные элементы расположены группами на переднем торце рабочего отсека и на заднем торце агрегатного отсека.
Конструкция приводов солнечных батарей обеспечивает не только вращение солнечных батарей, но и передачу электроэнергии, команд и высокочастотной информации через вращающееся соединение (на концах солнечных батарей установлены антенны радиосистем).
Система терморегулирования (СТР). В задачи СТР входят: 1) поддержание температуры воздуха внутри герметичных отсеков станции и жилых отсеков пристыкованных кораблей, приемлемой для экипажа орбитального комплекса; 2) поддержание нужных температурных условий в приборной зоне рабочего отсека; 3) обеспечение теплового режима негерметичных отсеков и всех элементов, приборов и агрегатов, расположенных на внешних поверхностях станции; 4) поддержание теплового режима пристыкованных к станции кораблей.
СТР состоит из нескольких гидравлических контуров и пассивных средств. К гидравлическим относятся следующие контуры: 1) отбора тепла от атмосферы рабочего отсека (внутренний контур охлаждения); 2) термостатирования корпуса станции; 3) вывода тепла на внешний радиатор (внешний контур охлаждения). В состав каждого контура входят магистрали, заполненные жидким теплоносителем, насосы, компенсаторы (для компенсации изменения объема теплоносителя при изменении температуры), жидкостно-жидкостные и газо-жидкостные теплообменники, краны-регуляторы, датчики температуры, различные клапаны.
Контуры отвода тепла от воздуха и контуры термостатирования корпуса заполнены нетоксичным и пожаробезопасным хладоагентом (типа антифриза), а контур внешнего радиатора — кремнийорганическим хладоагентом, сохраняющим свои рабочие характеристики при температурах не ниже –70 °C. Большая часть агрегатов всех контуров (насосы, компенсаторы, клапаны и т. п.) скомпонована на специальных платах вне герметичных отсеков. Температура жидкости во внутреннем контуре охлаждения автоматически регулируется с точностью ± 2 °C относительно одного из выбранных номиналов: 5; 7 и 9 °C.
Отбор тепла от воздуха осуществляется либо с помощью холодильно-сушильных агрегатов (где одновременно осуществляется конденсация атмосферной влаги с последующей откачкой конденсата во влагоприемники), либо с помощью газожидкостных теплообменников (типа автомобильных радиаторов). В состав холодильно-сушильных агрегатов и газожидкостных теплообменников входят вентилятор для обеспечения протока воздуха между трубками теплообменника и регулятор расхода воздуха (шторка с приводом), обеспечивающий регулирование потока тепла, отбираемого от воздуха, в контур охлаждения.
Чувствительным элементом, по показаниям которого в автоматическом режиме осуществляется регулирование расхода воздуха, является датчик температуры воздуха. В жилых объемах станции поддерживается температура в диапазоне 18–25 °C, влажность в пределах 20–80 %. Кроме холодильно-сушильных агрегатов и газожидкостных теплообменников, циркуляцию воздуха в станции поддерживает система вентиляторов, часть которых расположена в приборной зоне, часть — в жилой. В жилой зоне скорость обдува находится в пределах 0,1–0,8 м/с.
Тепловой и газовый обмен между станцией и пристыкованными кораблями осуществляется за счет воздуховодов (с вентиляторами) и промежуточного гидравлического контура (часть его находится на корабле, а часть на станции) для подогрева транспортного корабля. Этот контур замыкается при стыковке корабля к станции. Необходимость таких мероприятий (по подогреву кораблей) связана с тем, что после пристыковки корабля большая часть его аппаратуры выключается, а экипаж практически все время проводит в орбитальном блоке, и, следовательно, резко уменьшается тепловыделение внутри корабля.
К пассивным средствам терморегулирования относятся пакеты экранновакуумной теплоизоляции, закрывающие все поверхности станции, не занятые радиаторами, двигателями или чувствительными элементами, и отделяющие радиаторы от корпуса. Все элементы системы терморегулирования резервированы.
Система обеспечения жизнедеятельности (СОЖ). Задачи, решаемые СОЖ, весьма разнообразны и требуют использования различного оборудования. В состав средств обеспечения жизнедеятельности входят: система обеспечения газового состава, средства водоснабжения, средства питания, ассенизационно-санитарное устройство, шлюзовые камеры, душевая установка, санитарно-бытовое оборудование, одежда, аптечка, средства медицинского контроля за состоянием организма членов экипажа, а также средства профилактики невесомости.
Система обеспечения газового состава должна обеспечивать параметры атмосферы внутри станции, необходимые для поддержания нормальных условий жизни космонавтов: по общему давлению (в пределах 700–960 мм рт. ст.), по парциальному давлению кислорода (в пределах 160–240 мм рт. ст.), по парциальному давлению углекислого газа (в пределах 0–9 мм рт. ст.), по содержанию (в допустимых пределах) вредных газовых примесей. В состав системы входят регенераторы, фильтры вредных примесей, баллоны со сжатым воздухом, газоанализаторы, средства контроля давления атмосферы.
Регенераторы представляют собой патроны, заполненные химическим веществом. При прокачивании через них воздуха (с помощью вентилятора) они поглощают углекислый газ, влагу и выделяют кислород. Регенераторы одноразового действия — каждый из них, будучи включенным, постепенно насыщается и затем прекращает работу, после чего необходимо включать следующий и т, д. Первоначально установленный (на Земле) запас регенераторов обеспечивает жизнь экипажа в течение первых трех месяцев. Для продолжения работ в пилотируемом режиме сверх этого срока требуется регулярно доставлять и устанавливать на станции «свежие» регенераторы, а отработанные удалять, чтобы они не занимали ее внутренний объем.
