Использование ионных двигателей для маршевого и межорбитального полета в космическом пространстве. Применение космических электрореактивных двигательных установок. Разработка маршрутного плана технологического процесса детали "катодная оболочка".
Аннотация к работе
Развитие космических систем различного назначения позволяет в настоящее время ставить и решать многие народнохозяйственные, научно-технические и оборонные задачи непосредственно в космосе. Сюда же можно отнести исследование и контроль процессов, протекающих в космосе, изучение влияния деятельности Солнца и космических лучей на процессы в атмосфере Земли, наблюдение Земли из космоса. Решение многих задач космонавтики связано с широким использованием космических электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ). ионный двигатель электрореактивный деталь Вместе с тем разделение источников энергии и рабочего вещества в ЭРД и использование электромагнитного поля для ускорения рабочего вещества позволяет значительно (на один-два порядка) увеличить удельный импульс, а соответственно и экономичность ЭРД по сравнению с химическими реактивными двигателями.В ионных двигателях тяга создается в результате выброса в пространство положительно заряженных частиц рабочего тела (Xe) с последующей нейтрализацией их электронами. Ионные двигатели классифицируются: - по способу ионизации рабочего тела двигатели делятся на две группы: двигатели с поверхностной и двигатели с объемной ионизацией рабочего тела (выбираем двигатель с объемной ионизацией рабочего тела). Двигатели с объемной ионизацией подразделяются на двигатели, в которых ионизация рабочего тела осуществляется осциллирующим разрядом, ионизацией в дуговом разряде токами сверхвысокой частоты и с ионизацией электродами при их азимутальном дрейфе; по способу питания рабочим телом ионные двигатели делятся на несколько групп: с вытеснительной подачей рабочего тела инертным газом; с фитильной системой питания; с дозированием рабочего тела на основе электролитического принципа; с подачей рабочего тела собственным давлением насыщенных паров; Электроны, эмитируемые катодом, ускоряются электрическим полем (возникающим благодаря приложенному напряжению на разряде) и сталкиваются с атомами, ионами и другими электронами.Функциональная схема (ХАИ.441П.05.ДУ.03.СХ.00) является более подробной чем структурная и кроме взаимосвязей может иллюстрировать еще и наглядное функционирование как отдельных элементов так и системы в целом. Рабочее тело (РТ), которое во время орбитального полета находится в баке (Б) через пускающий клапан (КП) и клапан управления (КУ) подается на редуктор (Р). Контроль давления и температуры РТ в баке производится с помощью датчика температуры (ДТ) и датчика давления (ДД1). На редукторе давление регулируется до необходимого значения, в случае отклонения от нормы. Катод - компенсатор (КК) тоже потребляет РТ для нейтрализации объемного заряда на выходе из сопла ПИДА, для предотвращения оседания ионов на сетке и ее разрушения.Исходные данные: потенциал, В; прозрачность сетки; удельный импульс,м/с;По формуле (1.4) находим скорость истечения ионов Vi, ионный ток двигателя Ii и массовый расход рабочего тела через двигатель и через нейтрализатор n: ,(1.4)Ионно-оптическая система является одним из основных узлов, определяющих работу плазменно-ионного движителя. При расчете и проектировании ионно-оптической системы необходимо учитывать закономерности интенсивных ионных течений в стационарных электрических полях в условиях вакуума Интенсивными принято называть течения заряженных частиц с большой плотностью тока, в которых существенную роль играет поле собственного пространственного заряда.Рассчитываем величины безразмерной плотности ионного тока g0 и первичного ускоряющего напряжения YA, среднего квадрата радиальной проекции скорости ионов на выходе из ИОС и коэффициент монохроматичности hcr.Находим безразмерный ток электронов от щели блока ОК к аноду: .(1.19) При этом интегралы в выражениях (1.21)...(1.26) находим в соответствии с (1.3), а остальные - произвольным численным методом. Сравниваем заданное и найденное значение hm и повторяем 1.21…1.23 до совпадения с заданной точностью. При этом интегралы в выражении (1.31) находим в соответствии с (1.3), а остальные - произвольным численным методом.Магнитная система ПИД с радиальным полем относится к так называемым системам с большим воздушным зазором - расстояние между полюсами (см. Ввиду этого не существует общих выражений для расчета этой системы. Возможен оценочный расчет с использованием теоремы о циркуляции магнитного поля по контуру : ,(1.35) где IS - ток, проходящий внутри контура . В нашем случае для любой магнитной линии этот контур включает участок внутри магнитопровода и "воздушный" зазор. Ввиду большой магнитной проницаемости материала магнитопровода, вклад в циркуляцию (1.35) вносит, фактически, только "воздушный" зазор.Так как для расчетов применялись возможности программирования на примере САПР-а Turbo Pascal, то промежуточные расчеты опущены. В приложении можно ознакомиться с исходными кодами расчетов ИОС и КИ.Мощность ионно-оптической системы определяется по формуле: (1.41)Бак рабочего вещества по своему размеру и массе составляет наибольшую часть движительной установки. Требования к матери
План
Содержание
Введение
1. Конструкторская часть
1.1 Принцип действия движителя
1.2 Разработка функциональной схемы основных элементов ДУ
1.3 Расчеты
1.3.1 Расчет эксплуатационных характеристик двигателя
1.3.2 Расчет параметров ИОС ПИД
1.3.3 Расчет характеристик ИОС
1.3.4 Расчет характеристик КИ
1.3.5 Расчет магнитной системы
1.3.6 Результаты расчетов основных параметров ПИД
1.3.7 Расчет коэффициента полезного действия ПИД
1.3.8 Расчет бака
1.3.9 Температурные напряжения в оболочке с жестким защемлением
1.3.10 Расчет на структурную надежность ЭРДУ
1.4 Описание чертежей
2. Технологическая часть
2.1 Structural - technological part analysis
2.1.1 Part material and its properties
2.1.2 Choosing the method of blank obtaining
2.2 Development of route manufacturing process
2.2.1 Designing of route machining plan
2.2.2 Development of surface plan machining
2.3 Allowance and operational dimensions calculating
2.3.1 Main definitions and terms
2.3.2 Calculation of allowances and operational dimensions at cylindrical surfaces machining
3. Экономическая часть
3.1 Расчет себестоимости детали
4. Безопасность жизнедеятельности
4.1 Вентиляция помещений
4.1.1 Естественная вентиляция
4.1.2 Механическая вентиляция
Выводы
Перечень ссылок
Приложение
Введение
Развитие космических систем различного назначения позволяет в настоящее время ставить и решать многие народнохозяйственные, научно-технические и оборонные задачи непосредственно в космосе. Вот некоторые из них.
В интересах науки - это исследование свойств околоземного и межпланетного пространства, физической природы происхождения Луны, планет и Солнца с помощью орбитальных станций и автоматических аппаратов. Сюда же можно отнести исследование и контроль процессов, протекающих в космосе, изучение влияния деятельности Солнца и космических лучей на процессы в атмосфере Земли, наблюдение Земли из космоса.
В интересах народного хозяйства - это использование околоземного пространства для практических задач совершенствования связи, метеорологии, навигации, геодезии, разведки полезных ископаемых, мобилизации дополнительных сельскохозяйственных ресурсов.
Решение многих задач космонавтики связано с широким использованием космических электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ). ионный двигатель электрореактивный деталь
Электрореактивные двигатели (ЭРД) открыли новое направление в космическом двигателестроении. ЭРД отличаются от существующих космических двигателей, работающих на химических топливах, более высокой экономичностью, но одновременно значительно меньшей тяговооруженностью. Вместе с тем разделение источников энергии и рабочего вещества в ЭРД и использование электромагнитного поля для ускорения рабочего вещества позволяет значительно (на один-два порядка) увеличить удельный импульс, а соответственно и экономичность ЭРД по сравнению с химическими реактивными двигателями. Это предопределяет области применимости ЭРДУ для космических летательных аппаратов с большими временами активного функционирования (5-10 лет).
Удельные массы современных космических энергоустановок достаточно велики, поэтому отношение силы тяги к массе космического корабля оказывается невысоким. Отличительной особенностью ЭРДУ является высокое значение удельных импульсов, т.е. высокая экономичность, возможность получения малых единичных импульсов, большой ресурс, большое число включений, по сравнению, например, с химическими реактивными двигателями. В плазменных и электростатических ускорителях рабочее вещество может быть разогнано до скоростей от десятков до сотен километров в секунду, что исключается в тепловых ускорителях.
Одним из основных классов электрических ракетных двигателей являются электростатические движители, к числу которых принадлежит и плазменный ионный движитель.