Проектирование плазмо-ионного двигателя
Разработка и описание теоретического чертежа размещения электроракетного движителя на спутнике. Расчет параметров ионно-оптической системы. Разработка и описание теоретического чертежа двигателя. Разработка функциональной схемы двигательного блока.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.08.2015 |
| Размер файла | 164,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
- внутренний диаметр термодросселя;
- разность давлений на входе и выходе из термодросселя;
T - температура рабочего вещества в термодросселе ( );
- коэффициент вязкости ( для ксенона );
- длина термодросселя (примем );
R - газовая постоянная для ксенона, R = 63.29 Дж/кг?К.
Давление на входе в термодроссель равно давлению в ресивере . Для достижения необходимого давления на выходе из термодросселя зададимся отношением:. Отсюда давление на выходе из термодросселя равно . Усредненное давление равно:
(6.23)
Разность давлений равна:
Определим внутренний диаметр термодросселя:
(6.24)
6.5 Расчет проектных параметров жиклера
Дальнейшее снижение давления в системе подачи происходит в жиклере, который представляет собой пластинчатую шайбу с отверстием.
Секундный расход рабочего тела через жиклер определяется по формуле:
, (6.25)
Sж - площадь поперечного сечения жиклера, приведенная площадь;
- давление в жиклере (принимаем давление на входе в жиклер равным давлению на выходе из ресивера и равным );
k - коэффициент адиабаты (для ксенона k=1,67);
- температура в жиклере ( );
R - газовая постоянная для ксенона, R = 63.29 Дж/кг?К.
С учетом того, что 90% рабочего вещества поступает в ГРК, а остальные 10% - на катод, имеем:
кг/с,
Приведенная площадь жиклера находится по формуле:
. (6.26)
м2 .(6.27)
Определим диаметр жиклера:
.(6.28)
Из технологических соображений диаметр жиклера принимаем равным 3мм.
7. Описание функциональной схемы системы электропитания ПИД
На чертеже (ХАИ.06.441п.11.СГ.05) представлена система электропитания (СЭП), основной задачей которой является поддержание работы ЭРД и систем, обеспечивающих его функционирование. На этом рисунке без раскрытия внутренней структуры каналов электропитания приведен общий принцип построения СЭП.
Так все каналы электропитания по входу подключены к общей выходной шине СЭС, от которой они получают электроэнергию. Сигналы, управляющие их работой, поступают с шины обмена информацией с СУ, а точнее с контроллером СЭП, входящим в состав СУ.
Основными датчиками, позволяющими СУ контролировать работу СЭП (а точнее работу отдельных КЭП и их нагрузки) являются датчики тока и напряжения (ДТН), устанавливаемые на выходе каждого КЭП (эти датчики являются составной частью КЭП). Если нагрузкой КЭП является не один потребитель (нагрузка), а целая система однотипных нагрузок (например, датчики давления, установленные в СХПРТ, или такие исполнительные устройства, входящие в СХПРТ, как электроклапаны), то на выходе КЭП имеется совокупность коммутирующих устройств, управляемых сигналом СУ и в цепи каждой нагрузки устанавливаются свои датчики тока и/или напряжения, сигнал с которых подается на СУ.
Поскольку нагрузкой КЭП так же являются газоразрядные промежутки систем ЭРД (КК1, КК2, ОК, ГРК), то к тем же потребителям параллельно подводится напряжение с систем инициирования разряда (СИР), включение которых осуществляется по команде СУ, а результат работы оценивается по изменению тока и напряжения на выходе соответствующего КЭП.
8. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА ДВИГАТЕЛЬНОГО БЛОКА
Двигательная установка представляет собой совокупность системы хранения и подачи рабочего тела, системы электроснабжения и непосредственно движителя.
На рассматриваемом чертеже (ХАИ.06.441п.11.ТЧ.07.) представлены система хранения и подачи РТ и 2 плазменных ионных движителя.
К баку (1) прикручивается фильтр (2), пироклапан (3) с жиклером (4). Перед редуктором устанавливается электроклапан (5).
Торообразный ресивер (6) с помощью трубопровода подсоединяется к электроклапану (7). Трубопровод, с помощью разделителя разветвляется на четыре канала: электроклапан катода-компенсатора (1), электроклапан катода-компенсатора (2), жиклер основного катода (8), термодроссель анода (11). К баку (1) с помощью болтового соединения присоединяется корпус (16).
Заправка бака производится с помощью заправочного устройства (17).
К основанию корпуса присоединяется ПИД.
Задача катода-компенсатора (14) - понижение объемного заряда и нейтрализация ионного пучка на срезе движителя.
На корпусе (16) кроме четырех отверстий предназначенных для присоединения несущего кольца бака (1) имеется четыре отверстия для присоединения блока к несущей раме КА.
9. Разработка циклограммы энергопотребления
На чертеже (ДУ.06.441п.09.СХ.07.) представлена циклограмма нагрузки, которая характерезует зависимость мощности, потребляемой нагрузкой от времени на протяжении от некоего повторяющегося цикла.
Основные исходные данные для построения циклограммы заданы таблицей 9.1, в которой приведены значения электропотребления с учетом ЭРД.
Таблица 9.1.
|
0 |
880 |
925 |
1700 |
1725 |
2261 |
2740 |
2800 |
4940 |
5100 |
5400 |
5610 |
||
|
80 |
800 |
80 |
3241 |
2521 |
80 |
800 |
80 |
275 |
40 |
80 |
80 |
Период обращения КА по орбите определяем из соотношения:
, (9.1)
где a=h+Rз=400+6378=6778 км
Rз - радиус Земли.
kз=3.986*105 км2/с2 - гравитационный параметр Земли.
Максимальное время нахождения КА в тени находим из соотношения:
Время нахождения КА на освещенном участке орбиты:
(9.2)
Включение двигателя осуществляем на световом участке орбиты. Время работы двигателя составляет 10% от времени существования КА, мощность двигателя равна N=2.44 кВт.
Определяем среднюю мощность нагрузки по формуле:
. (9.3)
Установленная мощность БФ (максимальная мощность, которую способна генерировать БФ при работе в номинальных условиях) равна:
, (9.4)
где .
Выводы
В данной работе была разработана двигательная установка для стабилизации параметров орбиты искусственного спутника Земли.
Спроектирована электрореактивная двигательная установка на базе плазменно-ионного движителя. В конструкторской части произведен расчет параметров и геометрических размеров плазменно-ионного движителя, выбранного в качестве исполнительного органа системы стабилизации параметров орбиты искусственного спутника Земли, предназначенного для наблюдения за поверхностью Земли. Произведен выбор системы хранения и подачи рабочего вещества (ксенона), расчет элементов системы (бак, ресивер, термодроссель, жиклер). В соответствии с расчетами разработаны теоретический чертеж ПИД и движительного блока, функциональные схемы двигателя, системы электропитания, системы подачи и хранения рабочего вещества, циклограмма нагрузки, схема размещения ЭРДУ на борту КА.
В рассчитанной курсовой работе были получены следующие важные характеристики и конструктивные параметры ПИД, которые соответствуют техническому заданию:
1. Тяга ПИД 0,089 Н.
2. КПД ПИД .
3. Ускоряющая разность потенциалов между экранным и ускоряющим электродом В.
4. Диаметр ИОС, 0.2 .
5. ПИД с радиальным магнитным полем.
6. В качестве рабочего вещества был выбран инертный газ ксенон.
Структурная схема энергосилового узла и основные геометрические размеры ЭРДУ приведены в приложении.
Перечень ссылок
1.”Оценочные расчеты параметров ракетно-космических систем”-методическое пособие, Безручко К.В., Белан Н.В., Губин С.В., Исаев С.В., Колесник В.П., Харьков.
2. ”Плазменно-ионные двигатели”-методическое пособие, Белан Н.В., Глибицкий М. М., Степанушкин Н.П., Харьков;
3. “Система подачи рабочих веществ”-методическое пособие, Белан Н.В., Коровкин В.Н., Маштылев Н.А.,Харьков,1990.
4. ”Детали машин и механизмов”, Мишарин В.А., Янтовский Е.И., Москва 1985-488 ст.;
5. ”Плазменно ионные двигатели”, учеб. пособие по курсовому и дипломному проектированию, Белан Н.В., Глибицкий М.М., Степанушкин Н.П., Харьков 1983-62ст.;
6. ”Справочник конструктора-машиностроителя”, 1-й т. 2-й т., Анурьев В.И., Москва 1979-560ст.;
7. ”Обработка металлов давлением”, Безручко И.И., Зубцов М.Е., Балакина И.М., Ленинград 1967-320ст.;
8. ”Определение припусков на механическую обработку и технологические расчеты”, В. Ю. Гранин, А. И. Долматов;
9.”Справочник технолога-машиностроителя”, Т1, Т2, под ред. Косилова А.Г., Мещерякова Г. К.
Приложение
ХАИ.441.06.КР.11.ПЗ.00.00 - пояснительная записка, 52 с.
ХАИ.441.06.КР.11.СГ.00.01 - циклограмма энергопотребления, А4.
ХАИ.441.06.КР.11.СХ.00.02 - схема размещения ЭРДУ на КА, А3.
ХАИ.441.06.КР.11.СГ.00.03 - функциональная схема ЭРДУ, А4.
ХАИ.441.06.КР.11.ТЧ.00.04 - теоретический чертеж двигателя, А1.
ХАИ.441.06.КР.11.СГ.00.05 - функциональная системы электропитания, А4.
ХАИ.441.06.КР.11.СГ.00.06 - функциональная схема СХПРТ, А3.
ХАИ.441.06.КР.11.ТЧ.00.07 - теоретический чертеж двигательной установки, А1.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика установки для стабилизации параметров орбиты космического аппарата. Расчет параметров и геометрических размеров плазменно-ионного двигателя. Система хранения и подачи рабочего вещества (ксенона) и функционирование двигательного блока.
курсовая работа [302,4 K], добавлен 05.03.2009Расчет номинальной мощности, выбор двигателя, редуктора. Определение оптимального передаточного числа редуктора. Проверочные соотношения момента инерции системы, приведенного к валу двигателя. Описание функциональной схемы электропривода переменного тока.
контрольная работа [176,8 K], добавлен 25.08.2014Рассмотрение кинематической схемы лифта. Определение параметров нагрузки двигателя. Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя по справочным данным. Вычисление IGBT транзистора по номинальному току. Описание модели двигателя в Simulink.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 27.12.2014Разработка функциональной и принципиальной схемы коллекторного двигателя. Выбор диодов для выпрямителя. Расчет генератора, сечения и длины проводов для схемы подключения. Схемы соединений и подключений. Монтаж, наладка и эксплуатация устройства.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.10.2012Характеристика технических показателей модели кинетического накопителя энергии, обоснование технологии и разработка расчетного проекта асинхронного тороидального двигателя. Технический расчет и разработка схемы стенда торцевого асинхронного двигателя.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 22.09.2011Описание конструкции, условного обозначения асинхронного двигателя 4А200L8У3 и его эксплуатационных параметров. Определение фазных зон и схемы обмотки статора. Построение схемы замещения двигателя и определение ее параметров. Обоснование схемы обмотки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.09.2012Описание конструкции, условного обозначения двигателя и его эксплуатационных параметров. Расчет обмотки статора: обоснование, определение фазных зон, составление схемы, расчет магнитодвижущей силы. Построение схемы замещения и круговой диаграммы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.09.2012Расчет мощности приводного электродвигателя. Анализ структуры силового блока преобразователя, принципиальной и функциональной схемы. Разработка графика напряжения в контрольных точках преобразователя. Расчет характеристик двигателя, полосы спектра частот.
курсовая работа [620,4 K], добавлен 02.02.2016Разработка структурно-функциональной, принципиальной электрической схемы блока питания. Расчёт выпрямителей переменного тока, сглаживающего фильтра, силового трансформатора. Проектирование логической схемы в интегральном исполнении по логической функции.
курсовая работа [28,2 K], добавлен 26.04.2010Разработка технологической схемы нагревателя и описание работы его узлов. Расчёт мощности и параметров электродов. Разработка схемы электроснабжения и выбор проводников. Выбор, расчет, программирование и настройка элементов схемы управления нагревателя.
курсовая работа [404,5 K], добавлен 24.11.2010Разработка структурной схемы и алгоритма работы многофункционального бытового устройства. Выбор электрической принципиальной схемы. Разработка чертежа печатной платы. Экономическое обоснование проекта и анализ вредных и опасных факторов при производстве.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 11.07.2014Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012Назначение и описание конструкции трехфазного асинхронного двигателя. Разработка технологического процесса изготовления статора, обоснование типа производства. Применяемые приспособления и нестандартное оборудование. Испытания статора двигателя.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 13.03.2013Параметры и структура автоматизированного электропривода. Алгоритм управления и расчёт параметров устройств управления, их моделирование, а также определение и оценка показателей качества. Разработка принципиальной электрической схемы, выбор её элементов.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 03.01.2010Разработка функциональной схемы устройства для измерения фокусного расстояния гибкого зеркала. Выбор и технические характеристики фотоприемника, двигателя, блока питания и микроконтроллера. Представление электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.10.2014Разработка проекта схемы выдачи мощности атомной электростанции при выборе оптимальной электрической схемы РУ повышенного напряжения. Разработка и обоснование схемы электроснабжения собственных нужд блока АЭС и режима самопуска электродвигателей блока.
курсовая работа [936,1 K], добавлен 01.12.2010Обоснование, выбор и описание функциональной и структурной схемы электропривода. Разработка и характеристика принципиальной электросхемы и конструкции блока, определенного техническим заданием. Расчет и выбор элементов автоматизированного электропривода.
курсовая работа [198,1 K], добавлен 04.11.2012Разработка кинематической схемы привода, определение срока его службы. Выбор двигателя и его обоснование, проверка на перегрузку и определение силовых, кинематических параметров. Вычисление допускаемых напряжений. Расчет прямозубой конической передачи.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.10.2012Расчет статора, ротора, магнитной цепи и потерь асинхронного двигателя. Определение параметров рабочего режима и пусковых характеристик. Тепловой, вентиляционный и механический расчет асинхронного двигателя. Испытание вала на жесткость и на прочность.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 10.10.2012Основные параметры двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Среднее давление механических потерь. Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя. Удельная поршневая мощность. Эффективные показатели работы двигателя.
практическая работа [59,3 K], добавлен 15.12.2012
