Имитаторы космического пространства

Компания ООО «ЭРСТВАК» является опытным разработчиком и изготовителем оборудования и систем для имитации космического пространства, в том числе термовакуумных установок.

Будучи надежным партнером предприятий аэрокосмической промышленности России, ЭРСТВАК является одной из немногих компаний, которая обладает всеми необходимыми компетенциями, техническими и финансовыми возможностями, и может создавать оборудования для имитации практически всех космических условий (кроме невесомости) с помощью вакуумных, термических и криогенных технологий. Инженеры компании ЭРСТВАК разрабатывают и изготавливают весь спектр оборудования - от простых вакуумных камер до высоковакуумных установок с высокоточным управлением температурой и тепловыми потоками, системами имитации солнечного излучения, прецизионным перемещением испытуемых приборов и др.

Установки имитации космического пространства производства ООО «ЭРСТВАК» предназначены для проведения всесторонних испытаний изделий аэрокосмической аппаратуры и приборов. Мы предлагаем комплексные решения с возможность сбора данных в процессе испытаний, которые помогут Вам обеспечить готовность Вашего оборудования к экстремальным космическим условиям работы.

Особенности:

• Объем вакуумной камеры – от миниатюрных литровых вакуумных камер до комплексов объемом в тысячи кубических метров;
• Остаточный вакуум – классические режимы испытаний при давлениях до 10^-4 Па как с объектом испытаний, так и на пустую камеру, а также сверхвысоковакуумные системы для проведения фундаментальных исследований;
  

• Температурный диапазон на температурном столе -270 … +200 ;

• Создание «холодного» фонового пространства вокруг объекта испытаний с помощью криогенных экранов для имитации условий дальнего космоса, когда на изделие практически не действуют внешние тепловые потоки;

• Комплектация системы прецизионными кинематическими платформами с несколькими степенями свободы, специальными предметными столами или гексаподами;

• Комплектация системы имитаторами солнечного излучения;

• Комплектация системы имитаторами инфракрасного и ультрафиолетового излучения с возможностью управления потоками, приходящими на изделие;

• Системами контроля герметичности объекта испытания с помощью гелиевых течеискателей и масс-спектрометров;

• Внутрикамерная оснастка, гермовводы, смотровые окна, кабельные подключения и прочие вспомогательные системы по спецификации Заказчика;

• Система автоматизированного управления на базе промышленных ПЛК.

Имитатор космоса позволяет создавать и исследовать воздействие следующих факторов:

• Сверхнизкое давление (вакуум);
• Тепловые потоки на изделие, либо их отсутствие для исследования работы оборудования при различных температурных режимах;
• Влияние Солнечного излучение на оптические приборы изделия;
• Механические и вибрационные воздействия на объект испытаний.

Базовая комплектация установок имитации космического пространства:

• Высоковакуумная камера
• Система сухой вакуумной откачки
• Система измерения и/или регулирования уровня вакуума
• Система терморегулирования
• Автоматизированная система управления
• Вакуумная запорно-регулирующая арматура для обвязки системы.
• Прочая арматура и вспомогательные системы - пневматические линии, силовые, сигнальные, управляющие кабели, каркасная арматура и пр.
• Система автономной подачи осушенного сжатого воздуха
• Система автономного водяного охлаждения
• Комплект запасных частей

ООО «ЭРСТВАК» осуществляет проектирование и изготовление высоковакуумных камер из нержавеющей стали согласно спецификации Заказчика. Внутренние поверхности камеры шлифуются или полируются для уменьшения газовыделения со стенок камеры в процессе испытаний.

Самым распространенным типом вакуумной камеры для имитации условий космического пространства являются цилиндрические камеры. Они относительно просты в изготовлении, имеют минимальное количество сварных швов и удобны в эксплуатации. В зависимости от требований Заказчика камера может иметь одну или две распашных или откатных дверцы. Камеры могут оснащаться дополнительными фланцами, смотровыми окнами, гермовводами, внутри можно устанавливать криогенные экраны и ИК-лампы для имитации тепловых потоков.

Также, мы можем предложить к поставке камеры кубической, D-образной формы, вертикальной/горизонтальной загрузкой в зависимости от решаемых Заказчиком задач.

Камеры с вертикальной загрузкой предназначены для загрузки объектов, имеющих большие габаритные размеры и располагаемых в процессе испытаний вертикально. Крышка может открываться автоматически или вручную по средствам кран-балки. Кроме того, данный тип камер может быть изготовлен в многосекционном исполнении, что позволяет изменять объем камеры под различные задачи

Особенности:

• Изготовление камер из нержавеющих сталей - 304, 316, 12Х18Н10Т и пр. согласно спецификации Заказчика;

• Шлифовка или полировка внутренних поверхностей камеры;

• Оснащение подъемными механизмами для автоматического открытия/закрытия двери камеры, загрузки и выгрузки объекта и т.п;

• Оснащение камеры фланцами, оптическими, коаксиальными, сильноточными и слаботочными вводами, вакуумными окнами и т.п;

• Изготовление камер объемом любого необходимого объема;

• Проектирование и производство цилиндрических, кубических, D-образных камер, как с вертикальной загрузкой, так и с горизонтальной

• Разработка несущих конструкций, рам, столов или тележек для установки камер и их элементов.

• Дополнительное оснащение змеевиком или рубашкой с двойными стенками для охлаждения/нагрева. Нагрев камеры используется для предотвращения конденсации газов на ее стенках, а также для предварительного обезгаживания стенок камеры для улучшения предельно остаточного давления.
  

Предназначена для циклического нагрева и охлаждения объекта испытаний контактным методом в условиях сверхвысокого вакуума. Наша компания изготавливает термостолы с возможностью охлаждения/нагрева с помощью циркуляционных термостатов, либо для криогенного охлаждения объектов возможно применение сжиженных газов. Суть метода заключается в том, что в термостоле, на котором расположен объект испытаний, имеются каналы, по которым прокачивается охлажденный или нагретый теплоноситель от циркуляционного термостата. За счет контакта с этим столом изделие нагревается или охлаждается.

Особенности:

• Использование циркуляционного термостата для термостатирования объекта испытаний

• Температура на столе -90 … +250 ℃, либо до -269 ℃ при использовании сжиженных газов;

• Использование циркуляционных термостатов ведущих мировых производителей Peter HUBER Kaltemaschinenbau AG (Германия) и LNEYA (Китай);

• Возможность комплектации камеры выкатанным столом для удобства загрузки крупногабаритных объектов;

• Материал изготовления стола – нержавеющие стали, титан, алюминий, поверхность стола обычно подвергается шлифовке или полировке;

• Необходимые отверстия и прорези на столе изготавливаются по спецификации Заказчика;

• При охлаждении/нагреве термостола с помощью циркуляционного термостата используется кремнийорганический теплоноситель при относительно низком давлении. Нет циркуляции по контуру жидкого фреона под давлением более 10 бар, что является менее безопасным методом:

• Компактная и надежная конструкция по сравнению со столами с охлаждением жидким фреоном, увеличенный срок службы.

Данные экраны используется для имитации фонового теплового потока или поглощения излучения от объекта испытаний для создания условий, схожих с космическими, когда изделие практически не испытывает теплового воздействия от небесных тел как в дальнем космосе.

Особенности:

• При охлаждении с помощью циркуляционного термостата по замкнутому контуру с использованием кремнийорганической жидкости можно получить температуру на экране до -90 ℃;

• При использовании жидкого азота в качестве теплоносителя получают температуры на экране (криоэкране) до -197 ℃;

• При использовании газообразного азота для охлаждения можно получать температуры в интервале -90 … -195 ℃;

• Внутренняя поверхность экрана, обращенная к изделию, покрывается специальной черной краской с высокой степенью черноты для увеличения поглощающей способности. Покрытие имеет минимальное газовыделение чтобы не создавать паразитную газовую нагрузку на вакуумную систему. Коэффициент поглощения подобного покрытия ε> 0,92 и коэффициент полной потери массы в вакууме TML <0,1. Покрытие предназначено для работы во всем диапазоне используемых температур.

• Поверхность теплового экрана шлифуется, полируется или покрывается специальной экранно-вакуумной изоляцией для минимизации теплопритока от внешней стенки вакуумной камеры.

Имитатор солнечного излучения (ИСИ) создает световой поток на изделие с высокой параллельностью и равномерностью пучка, оптический спектр этого потока близок к Солнечному. Подобные имитаторы используются для проверки работоспособности оптических приборов и аппаратуры изделий под воздействием солнечного света на орбите Земли (1 солнечная единица), и других орбитах (до 2 солнечных единиц).

Особенности:

• Удельная тепловая мощность падающего теплового потока обычно – 1320..1420 Вт/м² – 1 солнечная единица - для тестирования влияния солнечного излучения на изделие, находящееся на орбите Земли;

• Неравномерность светового потока в пятне до ±7,5 %;

• Расходимость лучей не более ±7,5°;

• Спектральный диапазон имитируемого солнечного потока, близкий к диапазону солнечного излучения в диапазоне 200 … 2000 нм

• Диаметр светового пятна до 4 метров

ИСИ состоит из оптических систем (зеркал, линз), источников излучения (дуговых или высокочастотных ксеноновых ламп), оптического смесителя, систем управления и замера параметров. Эти элементы могут применяться в различных сочетаниях между собой, а также сочетаться с различными источниками излучения.

Кинематические платформы предназначены для перемещения, вращения и наклона объекта испытаний внутри вакуумной камеры в нужное положении в процессе проведения термовакуумных испытаний.

Разработка кинематических систем производятся совместно с партнерской компанией на территории России из отечественных комплектующих. Помимо серийно выпускаемых моделей мы можем предложить индивидуальную разработку под конкретные требования Заказчика.

Платформа типа «гексапод» представляет собой пространственный механизм с шестью линейными электромеханическими прецизионными приводами, соединенными в гексагональную ферму, согласованно управляемыми блоками управления для 6-координатного позиционирования. Позиционирование осуществляется по трём линейным координатам (X, Y, Z) и трём координатам вращения вокруг соответствующих осей (θx, θy, θz).
Доступны варианты кинематических платформ с меньшим количеством степеней свободы.

Особенности:

• Разрешение линейное, минимальное от 1 мкм до 0,1 мм

• Разрешение угловое, минимальное от 1 угловой секунды

• Повторяемость двукратного однонаправленного перемещения от 2 мкм

• Диапазон линейных перемещений от 5 мм до 0,5 м и более в специальном исполнении

• Максимальная линейная скорость перемещения от 0,2 мм/с до 1,5 м/с

• Максимальная угловая скорость перемещения от 0,2 до 200 град/с

• Максимальная масса полезной нагрузки от 1 до 300 кг и более в специальном исполнении

• Управления через ПО штатной программой

• Протоколы передачи данных Ethernet, TCP/IP, RS-232/422

В процессе термовакуумных испытаний одним из важнейших испытаний является контроль герметичности изделия или устройств, входящих в его состав. Для контроля герметичности изделия используется масс-спектрометрический способ поиска течей с гелием в качестве контрольного газа. Во внутренний объем изделия подается гелий, вакуумная камера откачивается до рабочего давления. При наличии течей в изделии гелий будет из него вытекать и улавливаться масс-спектрометрическим течеискателем, подключенным к вакуумной системе установки. Таким образом можно определять интегральную герметичность (уровень течи) контролируемого объекта.

Особенности:

• Контроль герметичности масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем;

• Комплектация установок течеискателями производства Inficon Gmbh (Германия), внесенные в ФГИС АРШИН;

• Минимальная чувствительность по гелию 5 х 10^-12 мбар * л/с;

• Система откачки имеет высокую производительность по гелию, что позволяет уменьшить время восстановления масс-спектрометра между улавливаниями порций газа;

• Стойкость катодного узла к перегоранию, за счет использования противоточной системы измерения уровня натекания.

Для установок имитации космического пространства используются сухие средства форвакуумной и высоковакуумной откачки для исключения попадания паров углеводородов (паров масла) в объем вакуумной камеры, которые могут осесть на элементах изделий или аналитических приборах и негативно влиять на результаты испытаний.

Особенности:

• Комплектация криогенными высоковакуумными насосами вплоть до диаметров входного фланца 1320 мм производства Cryo H&I Inc (Южная Корея);
• Комплектация турбомолекулярными высоковакуумными насосами производства KYKY Technology Co.,LTD. (Китай), Osaka Vacuum, Ltd. (Япония) и Leybold GmbH (Германия);
• Комплектация безмасляными средствами форвакуумной откачки собственного производства на базе винтовых, спиральных и бустерных насосов;
• При проектировании системы проводятся все необходимые вакуумные расчеты для определения оптимальных параметров откачной системы и выбора откачных средств;

Для точного контроля давления внутри вакуумной камеры при откачке, проведении испытаний, а также напуска атмосферы или рабочих газов применяются активные и пассивные вакуумные датчики различных типов - типа Пирани, мембранно-емкостные, с холодным или горячим катодом и др.

Особенности:

• Контроль давления в вакуумной камере, форвакуумных линиях с помощью активных или пассивных датчиков;
• Контроль давления при газонапуске, регулировка уровня вакуума и т.п;
  

• Поставляются со свидетельствами о прохождении первичной поверки, все средства измерения внесены в ФГИС АРШИН;

• Комплектация датчиками, выпущенными под нашей торговой маркой серий МТМ (холодный катод + Пирани), МТP (Пирани) и MTH (горячий катод + Пирани), а также комплектация датчиками ведущих мировых производителей, таких как INFICON AG (Лихтенштейн), Leybold GmbH (Германия), Thyracont Vacuum Instruments GmbH (Германия) и т.п.

Системы автоматики ЭРСТВАК на базе промышленных контроллеров Siemens (Германия) и ABB (Германия) позволяют организовать управление всей установкой с единого рабочего места, либо управление отдельными элементами системы – работой вакуумных насосов, запорно-регулирующей арматурой, криогенным снабжением установки, работой тепловых или солнечных имитаторов, системами контроля герметичности, а также другими вспомогательными системами.

АСУ обеспечивают стабильную и надежную работу оборудования в автоматическом, полуавтоматическом и полностью ручном режимах с использованием встроенной панели управления с функцией визуализации процесса.

Управление системой осуществляется через сенсорный жидкокристаллический экран, с помощью кнопочного интерфейса или со стационарных компьютеров или ноутбуков – все по техническому заданию заказчика. Визуализация состояния системы для удобства осуществляется на мнемосхеме установки.

Разработка программного обеспечения ведется опытными программистами, создавшими и испытавшими не один десяток вакуумных систем различной степени сложности. В разрабатываемых программах применяются типовые и нетиповые алгоритмы работы вакуумных систем.

Особенности:

• Архитектура системы управления на основе ПЛК-контроллера SIEMENS S7-1200 для управления всеми системными функциями;
• Пользовательский интерфейс сенсорного экрана на шкафу управления или компьютер с лицензионным программным обеспечением (программный пакет SCADA);
• Отображение общего статуса системы и подсистем, входящих в нее;
• Полностью настраиваемый системный интерфейс;
• Наличие уровней доступа – оператор, технолог и сервисный инженер;
• Наличие автоматического, полуавтоматического и ручного режимов работы. В автоматическом режиме оператору требуется только запустить алгоритм управления, после чего система сама отрабатывает весь процесс от начала до конца;
• Оснащаются современными интерфейсами Ethernet, RS232 и RS485 и т.п.

Помимо подбора, расчетов, проектирования и изготовления установок имитации космического пространства компания ЭРСТВАК производит ряд сопутствующих услуг:

• Монтажные и шеф-монтажные работы;
• Пуско-наладочные работы;
• Испытания на герметичность системы;
• Ввод оборудования в эксплуатацию на территории Заказчика;
• Проведение первичной аттестации по ГОСТ РВ 0008-002-2013, составление совместно с Заказчиком программы и методики аттестации;
• Обучение персонала заказчика работе на оборудование;
• Гарантийное обслуживание;
• Постгарантийное и сервисное обслуживание.