Электрореактивная двигательная установка на базе ПИД для коррекции орбиты космического аппарата, страница 9

– удельная мощность 222.71 Вт/м²;

– коэффициент заполнения 0.7958;

– КПД 16.38 %;

– ширина ФП 1.2 см;

– длина ФП 2.28 см;

– площадь 2.736 см².

Результаты расчета необходимого количества фотопреобразователей в секции:

– количество последовательных ФП 47;

– количество параллельных ФП 47;

Зададим размеры модуля:

– кол-во последовательных ФП 6;

– кол-во параллельных ФП 12.

Результаты расчета:

– мощность модуля в рабочей точке 4.3 Вт;

– количество последовательных модулей в секции 8;

– количество параллельных модулей в секции 4;

– количество параллельных модулей в БФ 24;

– рабочий КПД 16.0%;

– размер модуля 7.2´14.4 см;

– площадь модуля 197 см²;

– напряжение секции 35.9 В;

– мощность секции в рабочей точке 138 Вт;

– реальная установленная мощность СБ 826 Вт.

Так как крыло состоит из четырех панелей, то мощность крыла будет 137 Вт,  ширина одной панели         мм  и длина          мм.

1.5 Расчёт системы хранения и подачи рабочего тела

В данной работе проводится проектировочный расчет бака и ресивера, входящих в состав СХПРТ.

1.5.1 Расчёт бака

Бак рабочего вещества по своему размеру и массе составляет наибольшую часть движительной установки. Требования к материалу и конструкции бака определяются видом выбранного рабочего вещества и схемой системы подачи.

Основные требования к баку:

а) малая масса;

б) прочность;

в) герметичность;

г) коррозионная стойкость;

д) совместимость с выбранным рабочим веществом.

На основании ранее приведенных требований производится выбор материала бака. В нашем случае материалом для бака является титановый сплав ВТ–5 так как механические свойства материала не изменяются  в течении работы при заданых температурах. Титановый сплав ВТ–20 легкий, что хорошо для конструкции.

Исходные данные:

параметры ксенона:

Р_РВ = 5.2 Па – давление в баке;

Т_РВ = 300 К – температура в баке;

_РВ = 1150  – плотность ксенона при данных давлении и температуре.

параметры материала бака:

сплав ВТ–5 по ГОСТ 2910–74;

 = 10⁹ Па – предел прочности;

= 2.5 – коэффициент запаса прочности;

_б = 4500  – плотность материала бака.

другие параметры для расчёта:

_РВ = 1.05 – коэффициент гарантированного запаса рабочего вещества сюда вошли:10% от потерь через катод-компенсатор и 5% от истечения массы через стенки камеры);

Запишем уравнение состояния газа, учитывая то, что газ при заправке находился под давлением Р_о и температуре Т_о:

 

где V_о - объем занимаемый рабочим телом при Р_о и Т_о;

μ - молярная масса рабочего тела ( для ксенона μ=131,3·10^-3 кг/моль );

R - универсальная газовая постоянная (R=8,31 Дж/моль·К).

Определим из формулы (1,7) объем бака, т.е. объем рабочего тела V_о, приняв значение Р_о=43·10⁵ Па (т.к. не должно превышать критическое давление Р_кр) и Т_о=293 К (температура при нормальных условиях):

                                                       (1.17)

Зная объем бака, найдем его диаметр d_б:

                                                             (1.18)

Если изменились условия хранения газа в баке (т.е. Т_о выросло до Т_max), то уравнение состояния газа примет следующий вид:

                                            (1.18)

                                                       (1.19)

Величину максимальной температуры Т_max определим, исходя из того, что в условиях космического пространства бак может разогреваться за счет потока энергии солнечных лучей (N_c≈1,36 кВт/м²). Охлаждение бака происходит исключительно за счет излучения. Считаем температуру космического пространства равной 4 К. При расчете учтем, что в сбросе тепла участвует вся поверхность бака S_б, в то время как солнечные лучи греют S_б/2. Тогда запишем:

(1.20)

где ε - степень черноты поверхности бака;

σ - постоянная Стефана-Больцмана (σ=5,67·10^-8 Вт/м²·К⁴);

Т_к - температура космического пространства.