Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология (1065498), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Предварительная откачка осуществляется двумя параллельными форвакуумными линиями, оснащенными двухроторными насосами с объемной быстротой действия 1200 м3/ч с прогреваемыми цеолитовыми ловушками и отсекающими клапанами. Придостижении давлений около 1Па начинают охлаждение жидким азотомэкранов дополнительной камеры. После достижения давлений примерно 10-1Па насосы предварительной откачки отсекаются клапанамии отключаются.
При достижении давления 5⋅10-1Па включают криогенный и турбомолекулярный насосы, располагающиеся снаружи дополнительной камеры. При давлении примерно 5⋅10-2Па включаюттитановые испарительные насосы основной откачки. Титан напыляется на панели. Рабочее давление 5⋅10-4 Па. Для изменения температурыэкранов путем прокачки через них газообразного или жидкого азотаиспользуется тепловой генератор.Имитатор Солнца создает цилиндрический пучок излучения.Двухстепенный имитатор орбиты обеспечивает вращение испытуемогокосмического аппарата вокруг вертикальной и горизонтальной осей.8.2.
Космическая технологияК числу основных процессов космической технологии относятся: космическое материаловедение, космические исследования,ремонтно-восстановительные работы в космосе. В настоящее времяоборудование для проведения в космических условиях плавки материалов, электрофореза, кристаллизации, а также исследований чистонаучного характера по существу представляет собой лабораторноеоборудование и является, как правило, аналогом уже существующихназемных установок.По мере развития космической технологии будет совершенствоваться существующее оборудование и создаваться совершенно новое, например, для получения материалов в промышленных масштабах. Полезное использование вакуума в процессах космической тех-67нологии заключается в откачке камеры, расположенной на борту космического аппарата [2]. Присоединяя непосредственно к камере автономные высоко- и сверхвысоковакуумные насосы, рабочее давлениедаже при таких сложных процессах, как плавка металлов, можно поддерживать на уровне от 1⋅10-4 до 5⋅10-4 Па для проведения экспериментов при давлении около 10-12 Па необходимо устройство теневой защиты.
Это устройство представляет собой полусферическую оболочку, ориентированную таким образом, чтобы открытая часть полусферы располагалась сзади по направлению вектора скорости космического аппарата и, следовательно, внутренняя часть полусферы экранировалась бы от набегающего газового потока. Устройство должно располагаться на телескопической штанге, выдвигающейся из орбитального космического аппарата на расстояние до 100 м, либо на свободнолетящих в космосе непилотируемых технологических космическихаппаратах.
Полусферическая форма защиты в связи с наиболее благоприятным соотношением её площади и объема способствует получению экстремально высокого вакуума.Космические условия, характеризующиеся наличием микрогравитации, высокого вакуума, обилием энергии (1,4 кВт/м2 ), используются главным образом для изготовления материалов в космосе. При изготовлении материалов отсутствуют тепловая конвекция, выпадениеосадка, гидростатическое давление, не требуется применение тигля дляплавки материала, можно использовать неограниченный вакуум. Так,отсутствие конвекции способствует улучшению характеристик сепарации при электрофорезной кристаллизации и росту кристаллов при наличии дисперсии в производстве медикаментов, аморфных солнечныхэлементов; бесконтактная плавка без тигля обеспечивает получение высокочистого оптического стекла, шарикоподшипников.Основные направления развития космического производстваматериалов:1). Получение полупроводниковых материалов для электроники.
В космических условиях обеспечивается возможность получения и изготовления сверхчистых материалов в печах многоцелевогоназначения методами химического осаждения из паровой фазы и молекулярно-лучевой эпитаксии. Например, сплав палладия с кремниемиспользуется в качестве узлов электронных блоков [4].2). Биотехнология и медико-биологические препараты. Вэтом направлении созданы установки для выращивания белковых кристаллов.
Это связано с тем, что для искусственного синтеза на Земленекоторых лекарственных препаратов, например, гормонов и фермен-68тов, необходимо провести исследования их структуры. Однако на Земле из-за влияния силы тяжести не всегда можно вырастить кристаллбелка, размер которого был бы достаточен для проведения рентгеноструктурного анализа [5]. Под действием силы тяжести кристалл белкалибо деформируется, либо в нем возникают нарушения структуры.Перспективным направлением космического производства является электрофорез, обеспечивающий разделение биологической смеси субклеточных частиц белков различного вида, нуклеиновых кислотдля диагностики определенных форм раковых заболеваний, исследования генетической изменчивости, получение биологически активныхлекарственных веществ, получение компонентов крови для изучения ипрочее [5, 6].Установка для космического электрофореза не требует больших затрат энергии.
Она должна быть снабжена холодильной камеройдля хранения исходного материала, до разделения и полученного после разделения. Энергоснабжение должно обеспечиваться специальнойустановкой с точной регулировкой напряжения и силы тока.Методы электрофореза и конструкции установки могут бытьразными, но во всех случаях должны быть предусмотрены системаподачи раствора и биоматериала в рабочую часть, выделение и хранение получаемых веществ, термостатирование, отвод выделяющихсягазов и возможность автоматического или полуавтоматическогоуправления процессом.Наряду с электрофоретическим разделением препаратов изсмеси, перспективным является создание установок для выращиванияпротеинов непосредственно на борту.
Важным достижением явилосьполучение антивирусной вакцины гемоглютинина, очищенного доуровня в несколько десятков раз лучше, чем вакцина, очищенная наЗемле. Космическому производству должен предшествовать синтеззаготовки из исходных материалов на Земле. Это может быть исходноесоединение или смесь компонентов в необходимой пропорции.3). Получение оптических материалов. Особое значение внастоящее время имеет создание стекол для быстропрогрессирующихсистем связи с использованием волоконной оптики, твердотельныхлазеров, интегральной оптики для ЭВМ.
Использование космическойтехнологии способствует улучшению качества стекол. Подавлениетепловой конвекции в определенной степени снижает вероятностьспонтанного образования зародышей кристаллизации.694). Космическая металлургия, получение сплавов металловсо специальными свойствами. В космических условиях обеспечивается возможность изготовления твердых эвтектик с пластинчатой иливолокнистой структурами методом направленной кристаллизации дляоптики, приборостроения и других областей промышленности.
Процесс кристаллизации осуществляется выплавкой материала в печахмногоцелевого назначения посредством электронно-лучевого или индукционного нагрева [5]. Так, были получены твердые эвтектики NaClNaF с непрерывными волокнами NaF , равномерно и направленно расположенными в свободной от дефектов матрице. Такие эвтектики сдовольно высоким коэффициентом пропускания в широкой областиспектра могут использоваться в устройствах для передачи изображения. Ряд высокотемпературных эвтектик применяется в авиационныхдвигателях.
Ферромагнитные высококоэрцитивные сплавы с эвтектической структурой, полученные на космическом аппарате, обладаютболее высокой коэрцитивной силой по сравнению с земными образцами. Так, ферромагнитный сплав Mn-Bi имеет коэрцитивную силупримерно на 60% выше, чем выплавленный в наземных условиях.5). Электронно-лучевая сварка в космосе. Электроннолучевая сварка нержавеющей стали, титановых и алюминиевых сплавов является одним из наиболее перспективных процессов в космической технологии.
С этой целью создано различное оборудование. Так,в СССР была разработана сварочная установка "Вулкан", на которойобеспечивалась качественная сварка стыковых и замковых соединенийс отбортовкой кромок и без нее.6). Оборудование для научных исследований. Использованиекосмического вакуума в разнообразных экспериментах на борту космического аппарата представляет большой научный и практическийинтерес для исследования физических свойств поверхности твердоготела, изучения химического состава поверхностей с помощью Оже- ирентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и пр.
С этой цельюсоздано различное экспериментальное оборудование. Так, в условияхполета космического аппарата Скайлэб-IV с помощью специальнойустановки были созданы и изучены плавающие зоны для очистки ивыращивания монокристаллов химически активных веществ, таких каквольфрам и кремний. Позднее с помощью плавающих зон были выращены монокристаллы тугоплавких окислов.70Библиографический список1.
Денисов А.С. Вакуумные установки для наземных испытаний // Научное приборостроение. 1986. № 6. С. 190−193.2. Нусинов М.Д. Влияние космического вакуума на материалы и устройства научной аппаратуры. М.: Машиностроение. 1937.3. Нусинов М.Д. Имитационные установки. М.: Машиностроение,1980.4. Космическая технология. М.: Мир, 1980.5. Авдуевский В.С. Космическая индустрия. М.: Машиностроение,1989.6. Barnet M.
B. I commercial assessment of protein crystal growth inmicrogravity // Space commerce. 1991. P. 93−108.9. ВАКУУМНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ АВИАЦИОННОЙТЕХНИКИ9.1. Вакуумные аэродинамические трубыВакуумная аэродинамическая труба − лабораторная установка,предназначенная для испытания различных объектов при проектировании новых летательных аппаратов [1]. Испытания в вакуумной аэродинамической трубе позволяют производить измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель летательного аппарата,изучать пограничный слой, характер обтекания и проводить другиеаэродинамические исследования [1, 2]. Аэродинамическая труба имеетпять основных элементов:• форкамеру, которая является сосудом, откуда происходит истечение газа через сопло в рабочую часть;• сопло, которое служит для получения в рабочей части потока сзаданными газодинамическими параметрами;• рабочую часть трубы, где устанавливаются испытуемые модели ипроизводятся необходимые измерения и наблюдения;• диффузор, назначение которого - наиболее эффективно преобразовать кинетическую энергию потока газа, выходящего из рабочейчасти, в потенциальную энергию давления;• агрегат привода, являющийся источником энергии, создающимпоток в трубе.71Вакуумные аэродинамические трубы относятся к трубам временного действия, в которых перепад давления создается посредствомобразования вакуума на выходе из диффузора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
