3 Формирование исходных данных 4 Исходные данные для расчета двигательной установки




Скачать 489.63 Kb.
страница1/3
Дата30.04.2016
Размер489.63 Kb.
  1   2   3



3.4. Формирование исходных данных
3.4.1. Исходные данные для расчета двигательной установки:

-компоненты топлива- кислород+водород

-соотношение компонентов-



-удельный импульс тяги-





-давление в камере сгорания-





-высота исходной орбиты-





-высота промежуточной орбиты-





-высота целевой орбиты-





-начальная масса КА-





Справочные данные :

-радиус Земли-





-плотность топлива-







-коэффициенты-





-температуры-





К

-свойства гелия-





-плотность материала стенки бака-





-свойства материалов-



Па



-гравитационный коэффициент-


2.1. Модель двигательной установки



Чтобы избавить население Земли от ненужного риска, реактор должен запускаться и функционировать на орбитах с начальной высотой 800-900 км. В соответствии с этим требованием на КА дополнительно устанавливается разгонный блок, который после отстыковки от ракеты-носителя выводит КА на орбиту 800 км.

Для дальнейших расчетов достаточно иметь массово-тяговые характеристики ЖРДУ разгонного блока. Для выполнения перехода производится двухкратное включение двигателя в перигее и апогее эллипса, покоторому выполняется маневр. В нашем случае модель будет предусматривать оптимизацию массы блока по тяге и времени включения ЖРД в обоих случаях. Расчитываются габариты и масса системы хранения компонентов топлива.



1) Определение требуемого приращения импульсной скорости



;



;



.

При переходе с круговой орбиты радиуса R1 на круговую орбиту радиуса R2 приращение импульсной скорости в перигее определяется выражением:



,

с эллиптической на круговую радиуса R2 зависимостью:



.

2) Действительное приращение скорости.
Величина тяги в уравнении Циолковского не входит, однако из самого понятия мгновенного приращения скорости следует, тяга ЖРД в этом случае должна быть бесконечно большой. В действительности выполнить это условие невозможно из-зи возникновения бесконечно большой перегрузки. Кроме того и масса такой ДУ будет бесконечна.

При снижении тяги ЖРД масса ДУ снижается, зато увеличивается продолжительность работы, так как количество израсходованного согласно уравнению Циолковского долно оставаться неизменным.

Следует отметить, что эллиптическая орбита полета ЛА формируется под действием только гравитационных сил Земли. Однако при увеличении времени действия силы тяги влияние гравитации снижается, так как на ЛА действуют две силы, и эллипс деформируется. Чтобы исключить эту деформацию действительное приращение скорости (так называемая характеристическая скорость) должа быть больше импульсной




;



,

где - время работы ЖРД при однократном включении;

- радиус круговой орбиты на высоте включения ЖРД.



.

3) конечная масса ЛА после первого включения ЖРД
Учитывая все выше сказанное, конечная масса ЛА после выполнения маневра может быть определена из уравнения Циолковского как:



,

где Мо и Мк - соответственно начальная и конечная масса ЛА.

4) затраты топлива при первом включении ЖРД



.

Для определения затрат топлива из уравнения Циолковского должна быть задана либо начальная, либо конечная массы летательного аппарата.

5) секундный расход топлива в ЖРД при первом включении


.


6) тяга ЖРД в пустоте



.

7) масса ЖРД при полученной тяги



.

8) масса перед вторым включением



.

9) действительное приращение скорости при втором включении



,

10) конечная масса ЛА после второго вкючения ЖРД



.

10) затраты топлива при втором включении ЖРД



.

11) Выбор типа системы подачи компонентов топлива

-суммарный импульс тяги



;

-тип ЖРДУ (1 - с насосной подачей; 2 - с вытеснительной)



,

12) Расчет потребного запаса компонентов топлива и рабочих тел




;



;



;



;



;



.

13) Расчет ёмкостей для хранения компонентов топлива и рабочих тел

1. объемы баков для хранения топлива



;



;



;



;



;



.

2. размеры и масса баков



;


;




,

в случае насосной подачи топлива (тип=1) давление выбирается из условия обеспечения жесткости и устойчивости бака и бескавитационной работы насоса.



;



;



;



,

если расчетная толщина стенки меньше 1,5 мм, она принемается равной 1,5 мм, в следствие сложности технологии.



.

14) расчет газовых балонов и запаса газов



;



Па

;



;



;


;




;



;



;



.

15) суммарная масса ЖРД, топлива и баков:



.

Вывод: представленная модель удовлетворяет требованиям работы. Подставляя исходные данные можно получить требуемые результаты. Модель предусматривает возможность дальнейшего развитие в целях уточнения расчетных величин.

Суммарная масса блока выражается как функция от двух параметров: времени включения ЖРД в перигее эллипса и суммарного времени включения в обоих случаях. Тяга ЖРД представлена как функция от времени включения в перигее.

Баки системы хранения КРТ проходят проверку на прочность.




3.6. Расчет параметров ЭДС
3.6.1. Расчет параметров двигательной установки

1) Расчет времени работы ЖРД на каждом включении
























Зависимость массы топлива и ДУ от тяги





Зависимость массы топлива и ДУ от суммарного времени работы




2) Оптимальная длительность работы двигателя при первом и втором включении:











с





с

3) Оптимальная тяга, расход топлива и масса ЖРД





Н





кг/с





кг





кг

Вывод: разгонный блок массой 3,4 т, оснащенный двигательной установкой с тягой 1.7 т, переводит спутник с орбиты 200 км на орбиту 800 км с тем же наклонением, что и получено посредством ракеты-носителя.




3.4.2. Исходные данные для расчета параметров энергодвигательной установки

1) ЯЭУ:



Вт - мощность ЭУ на ГСО



часов - время перелета



часов - время работы на ГСО



В - напряжение вырабатываемое ЯЭУ

1.1) ТВЭЛ (UN):



м - диаметр ТВЭЛа



м - шаг между ТВЭЛами



K - повышение температуры в реакторе

Катод:



м - диаметр катода



м - толщина оболочки катода



м - расстояние между ТВЭЛами



м - длина катода



м - межэлектродный зазор



- плотность материала катода (вольфрам)



K - максимальная рабочая температура оболочки

Анод:



м - диаметр анода



м - толщина анода



м - толщина изолятора



м - толщина несущей трубки



- плотность материала анода (ниобий)








- плотность материала несущей трубки (Х18Н10Т)

Физические свойства топлива (UN) и телоносителя(Li):





- плотность топлива





- молярный вес



- число атомов урана в молекуле





- температура плавления топлива





- коэффициент теплопродности при Т=1500 К





- плотность теплоносителя

1.2) Холодильник-излучатель:



К - понижение температуры в ХИ



К - разность температур на входе и выходе



м - внешний диаметр канала



м - внутренний диаметр канала



- степень черноты поверхности ХИ



м - длина цилиндрической части ХИ

1.3) Радиационная защита:



м - радиус объекта защиты



м - расстояние от РП до объекта защиты



м - длина диффузии в отражателе (Be)





- плотность материала отражателя

- плотность материала изолятора (Al2O3)

2) Справочные данные:



Линейные коэффициенты ослабления гамма-квантов:





- урана





- бериллия


  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©ekonoom.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница