12 / 19
А.Д. Бычков, В.М. Филин
12
Инженерный журнал: наука и инновации
# 9·2017
Для криостатирования кислорода в баке двигательной установки
«Бурана» использовалась ГКМ Стирлинга, созданная НТК «Криоген-
ная техника». Основные характеристики ГКМ представлены ниже [7]:
Холодопроизводительность на уровне 90 K, Вт ........ 110
Электропотребление, Вт .............................................. 1650
Ресурс, ч ........................................................................ До 4000
Масса, кг ........................................................................ 130
ГКМ того же температурного уровня выпускаются предприятием
до сих пор для криостатирования вакуумных крионасосов и фотопри-
емных устройств на космических аппаратах [8, 9]. Подобные машины
широко распространены во многих отраслях промышленности. Име-
ется ряд производителей в нашей стране и за рубежом.
В соответствии с приведенными выше характеристиками КПД
данной ГКМ на уровне 90 K составляет 6,6 %, массовое совершен-
ство — 1,18 кг/Вт холодопроизводительности. Для ГКМ Стирлинга в
принципе достижим более высокий КПД. Так, КПД ГКМ SPC-1, серий-
но производимой предприятием Stirling Cryogenics, составляет 13 % на
уровне 90 K.
Длительность орбитального полета «Бурана» составляла 30 су-
ток, поэтому большой ресурс ГКМ не требовался. Ресурс ГКМ может
быть значительно увеличен благодаря введению шариковых опор
поршней и сверхтвердых алмазоподобных покрытий направляющих
поршней [8]. В НТК «Криогенная техника» разрабатывается ГКМ
космического применения с ресурсом более 100 000 ч [9].
ГКМ также может быть создана на базе обратного цикла Брайто-
на с турбомашинами. ГКМ данного типа успешно эксплуатируется на
космическом телескопе «Хаббл» для охлаждения камеры ближней
инфракрасной области и многообъектного спектроскопа NICMOS
(англ. Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) с 2002 г.
[10]. Использование газодинамических опор позволяет обеспечить
практически неограниченный ресурс ГКМ данного типа.
Кислородные баки МОБ-ДМ и ДКБ охлаждаются с помощью
теплообменников, установленных на их внутренних поверхностях.
На баке ОДУ ОК «Буран» длина теплообменника составляла 140 м,
внутренний диаметр 10 мм. ГКМ связывается с теплообменником с
помощью трубопровода, образуя контур криостатирования. По кон-
туру с помощью турбонагнетателя прокачивается теплоноситель —
газообразный гелий.
Для консервативной оценки тепловых потоков к кислородному
баку использовались тепловые потоки к баку РБ ДМ-03. Поскольку
масса кислорода, заправляемого в баки МОБ-ДМ и ДКБ, значительно
больше массы кислорода, заправляемого в бак ДМ-03, были введены