Расчёт геометрических параметров ресивера

 

Ресивер - промежуточная емкость в магистрали подачи газа, в которой поддерживается давление рабочего вещества на заданном определенном уровне. Ресивер служит для сглаживания пульсаций давления при подаче РТ из бака и стабилизации параметров газа в магистрали [2].

Из бака газообразное РТ поступает в ресивер. Перед ресивером стоит электроклапан, который при открытии открывает доступ газа в ресивер.

РТ должно вырабатываться настолько, чтобы изменение массы РТ в ресивере  был намного меньше массы РТ в ресивере . При работе движителя необходимо, чтобы СХПРТ обеспечивала постоянный массовый расход РТ. При подачи РТ из ресивера в движитель, его масса уменьшается. Учитывая, что массовый расход РТ постоянный, получим массу газа в ресивере:

 

; (3.10)

 

Время одного цикла работы ресивера, учитывая время работы ЭРДУ, найдем как:

 

, (3.11)

 

где n - число включений клапана, регулирующего подачу вещества в ресивере. В среднем оно составляет 10000 включений, которые гарантируются производителем.

 

(с);

 

Для газа( или пара) в ресивере справедливо уравнение Клайперона-Менделеева:

 

; (3.12)

где  - рабочее давление газа в ресивере;

 - объем ресивера;

= кг/моль - молярная масса ксенона;

 - рабочая температура газа в ресивере;

- масса рабочего тела в ресивере;

- изменение масса рабочего тела в ресивере.

Так как ресиверы, которые используются в СХП КЛА, термостатированы, то для расчитываемого ресивера, исходя из опыта их применения, температуру РТ принимаем равной 323 К, а давление РТ, при котором будет работать ресивер, примем равным 2 10⁵ Па.

Масса рабочего тела, находящегося в ресивере в момент его заполнения, будет определяться как отношение массы РТ , потребляемой за один цикл, к коэффициенту использования массы :

 

.

; (3.13)

(кг);

 

Определим объем ресивера:

 

, (3.14)

(м3).

Представим ресивер как торообразный резервуар с малым радиусом r, большим R и толщиной стенки d (рис3.1.).

 

Рис. 3.1 Конструктивная схема ресивера.

 

Тогда объем ресивера будет равен [6]:

 

; (3.15)

 

Принимаем малый радиус тора равным:

 

; (3.16)

(м); 

 

Тогда большой радиус тора найдем как:

 

; (3.17)

(м); 

Принимая во внимание то, что давление в ресивере значительно меньше, чем давление в баке, то расчёт ресивера на прочность не проводиться. Чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции, принимаем толщину стенки ресивера δ_рес = 0,003 м. Размеры ресивера позволяют разместить двигатель в центре тора. Таким образом мы уменьшим габаритные размеры ДУ. Т.к. за счет инфракрасного излучения двигателя ресивер и бак нагреваются. Необходимо экранировать ресивер и бак металлическим экраном.

Выводы

 

В данном проекте был проведен инженерный расчет основных узлов стационарного плазменного движителя и системы хранения и подачи рабочего тела СПД.

В рассчитанной курсовой работе были получены следующие важные характеристики СПД:

-     тяговая мощность СПД  Вт;

-     кинетическая мощность струи СПД  Вт;

-     разность потенциалов ускоряющая ионы  В;

-     разрядное напряжение  В;

-     разрядный ток  А;

-     разрядная мощность  Вт;

-     тяговый КПД СПД ;

-     ресурс СПД  с;

-     количество движителей 1;

-     средний диаметр СПД 0,082 м.

В качестве рабочего тела был принят инертный газ- ксенон. Расчет СХП показал, что:

- рабочее вещество хранится в сферическом баке в газообразном состоянии;

-     масса рабочего вещества М_рт= 93 кг;

-     бак и ресивер не термостатируются, т.е. в условиях открытого космоса; диаметр бака d_б=0,87 м;

-     ресивер имеет форму тора;

-     малый диаметр ресивера r_рес=0.124 м;

- большой диаметр ресивера R_рес=0,3 м.

Перечень ссылок

 

1. Белан Н.В., Ким В.П., Севрук Д.Д. Методика инженерного расчета СПД (учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию), Харьков, ХАИ, 1980-62 с.;

2. Белан Н.В., Ким В.П., Оранский А.И., Тихонов В.Б. СПД (учебное пособие), Харьков, ХАИ, 1989-316 с.;

.   Белан Н.В., Ким В.П., Севрук Д.Д. Расчет и проектирование двигательных установок с СПД (учебное пособие), Харьков, ХАИ, 1987-104 с. ;

.   Белан Н.В., Маштылев Н.А. и др. “Системы подачи рабочих веществ электрореактивных движителей”, Харьков, ХАИ, 1990-56 с.;

.   Пасечник Н.Д., Элементарная электротехника, Киев, 1957-224 с ;

.   Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя, том 1, Москва, 1978-728с;

7. Cправочник по электронике.