Конструкція та розрахунок на міцність плазмово-іонної двигунної установки та системи енергопостачання, страница 9

Важной характеристикой для СХПРТ, является коэффициент складирования, который показывает, во сколько раз масса заправленного бака больше массы хранящегося в нём рабочего тела.

(3.10)

 

Рассчитанная ёмкость для хранения р.т. имеет следующие конструктивные особенности:

3.3.2 Расчет ресивера

Определив геометрические параметры ресивера, необходимо провести прочностной расчёт стенок ресивера, для этого требуется определить максимальное усилие, которое действует на стенки ресивера при их максимальной температуре, до которой нагревается тор в результате воздействия солнечных лучей. Ресивер с каким-либо рабочим газом, в условиях космического пространства может разогреваться до  за счет потока энергии солнечных лучей ( @ 1,4 кВт/м²), его охлаждение происходит исключительно за счет излучения. Таким образом, можно определить максимальную температуру ресивера, до которой может нагреться ресивер с рабочим веществом, а следовательно и максимальное давление, которое возникает при этой температуре. При определении максимальной температуры ресивера, следует учесть, что в сбросе тепла участвует вся поверхность бака, в то время как, солнечные лучи греют лишь половину боковой поверхности ресивера . Учтя всё выше сказанное уравнение теплового баланса, будет иметь вид:

(3.11)

(3.12)

Решение данного уравнения позволяет определить максимальную температуру, до которой может, нагреться ресивер в условиях космического пространства, расчет ведётся для экстремального случая, когда нагревается наибольшая поверхность ресивера. В качестве материала для ресивера выбираем Д16А, выбор данного материала обусловлен хорошими весовыми и прочностными характеристиками. Д16А имеет следующие прочностные и механические характеристики

- Предел прочности,

- Предел текучести,

Решение уравнения (3.12) имеет вид:

(3.13)

 К

Из уравнения Менделеева-Клапейрона, следует следующая взаимосвязь между давлением и температурой до изменения, и после изменения термодинамических параметров:

(3.14)

(3.15)

(3.16)

Из соотношения (3.16) определяется максимальное давление, которое может действовать в ресивере, вследствие изменения температуры хранения рабочего вещества, при данном расчёте принимается допущение: температура рабочего вещества, хранящегося в ресивере, равна температуре его стенок.

(3.17)

 Па.

Используя рекомендации по изготовлению ресивера, толщину стенки ресивера принимаем равной  м.

Зная толщину стенки тора, т.е. ресивера, и его геометрические размеры, а также плотность Д16А, из которого изготавливают ресивер, определим его массу (плотность Д16А принимаем равной плотности алюминия):

(3.18)

 кг.

4 РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЗАМЕЩЕНИЕМ СХПРТ С УСЛОВИЕМ ОГРАНИЧЕНИЯ МАССЫ

Структурная схема СХПРТ, рассчитываемой на надежность, приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1 – Стуктурная схема СХПРТ

Исходные данные приведены в таблице  4.1.

Таблиця 4.1 – Исходные данные

Елемент	Интенсивность отказа	Вероятность отказа элемента	Масса , кг
Заправочное устройство (ЗУ)	0,4		0,1
Датчик давления (ДД)	0,99		0,02
Бак (Б)	0,7		25.968
Датчик температуры (ДТ)	0,59		0,02
Пусковой клапан (ПК)	3,1		0,04
Электроклапан (ЭК)	1,87		0,034
Редуктор (Р)	19	0.027	0,06
Ресивер (РС)	0,7		2.419
Жиклер(Ж)	3*1,71		0,015

Исходными данными также является значение допустимой массы кг с условием, что вероятность безотказной работы зарезервированной системы будет не менее 0,99.

Зарезервировать систему необходимо таким образом, чтобы ее масса не превышала заданной, а надежность была бы максимальной.