Доступные микродвигательные установки

Аватар пользователя
Zelenyikot
Администратор
Сообщений: 23
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 18:00

Доступные микродвигательные установки

Сообщение Zelenyikot » 20 окт 2015, 00:08

Для выбора подходящей маршевой двигательной установки и двигателей ориентации хорошо бы знать, что в принципе предлагает российская и мировая отрасль. Предлагаю в этой теме собирать материалы по микро и мини спутниковым ДУ, которые могли бы подойти для проекта.

Sovet2 (4).jpg
Sovet2 (4).jpg (266.37 KiB) 6181 просмотра

Аватар пользователя
voyager-1
Сообщений: 41
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 18:34

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение voyager-1 » 21 окт 2015, 21:51

Двигатели КБХМ (Констркуторского бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева)
http://www.kbhmisaeva.ru/main.php?id=33
По нашим двигателям нашёл ещё статью со сравнением:
http://engine.aviaport.ru/issues/92/pics/pg24.pdf

Из импортного хороший выбор двигателей есть у Airbus Defence & Space:
http://cs.astrium.eads.net/sp/home-lam.html
Однокомпонентные двигатели (гидразин): вес от 290 грамм, тяга 1Н, 20Н, 400Н (импульс от 220 сек до
http://cs.astrium.eads.net/sp/brochures ... usters.pdf
Двухкомпонентные двигатели (метилгидразин+смесь оксидов азота): вес от 350 грамм, тяга 4Н, 10Р, 22Н, 200Н, 400Н (импульс от 292 сек до 321 сек)
http://cs.astrium.eads.net/sp/brochures ... usters.pdf
Ионные двигатели: вес от 440 грамм, тяга от 50 микроньютон до 200 миллиньютон при импульсе от 300 до >4300 сек), потребляемая мощность от 50 Ватт до 5785 Ватт
http://cs.astrium.eads.net/sp/brochures ... usters.pdf

Андрей
Сообщений: 6
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 11:26

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Андрей » 22 окт 2015, 20:16

Изображение
http://fakel-russia.com/

Например:

Двигатель TK500МД
Изображение

Рабочее тело гидразин
Тяга, Н
5,6…1,0
Давление на входе, кПа 883…204
Масса, кг, не более 0,44
Удельный импульс, с:
- в непрерывном режиме 220…214
Ресурс по:
- Количеству топлива
Не менее 200
- Количеству включений
Не менее 60000…70000
Энергопотребление в режиме подготовки (в течение 60 мин.) и постоянной готовности, Вт 10,0...14,0
Габаритные размеры, мм 110х102х54
Гарантийный срок эксплуатации по целевому назначению, лет 10,0

Двигатель K50-10.5
Изображение

Рабочее тело гидразин
Тяга, Н 0,548…0,096
Давление на входе, кПа 880…200
Удельный импульс, с 220…200
Ресурс по:
- Количеству топлива 35
- Количеству включений 150 000
Масса, кг 0,46
Габаритные размеры, мм 112х70х38

Двигатель СПД-25
Изображение

Тип двигателя СПД
Рабочее тело Ксенон
Состояние разработки
Лабораторная модель
Электрическая мощность, Вт 100
Разрядное напряжение, В (диапазон) 90...200
Тяга, г 0,7
Удельный импульс тяги, с 800
КПД (тяговый и др.), % 20
Суммарный импульс тяги, кг∙с 0,4∙10^4
Ресурс (прогноз), ч 1500
Масса, кг 0,3

Двигатель ПлаС-34
Изображение

Тип двигателя СПД
Рабочее тело Ксенон
Состояние разработки
Лабораторная модель
Электрическая мощность, Вт 70-375
Разрядное напряжение, В 100-300
Тяга, г до 3,3
Удельный импульс тяги, с до 1350
КПД (тяговый и др.), % до 32
Масса, кг 1,0
Габаритные размеры, мм 100х92х85

Двигатель СПД-50
Изображение

Тип двигателя СПД
Рабочее тело Ксенон
Состояние разработки
Эксплуатируется
Электрическая мощность, Вт 220
Разрядное напряжение, В 180
Тяга, мН 14
Удельный импульс тяги, с 860
КПД (тяговый и др.), % 26
Суммарный импульс тяги, кг∙с 1,3∙10^4
Ресурс, ч ≥2500
Масса, кг 1,23
Габаритные размеры, мм 160×120×91

Предположительно оптимальным будет Двигатель TK500МД

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 23 окт 2015, 21:49

voyager-1 писал(а):Двигатели КБХМ (Констркуторского бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева)
Ионные двигатели: вес от 440 грамм, тяга от 50 микроньютон до 200 миллиньютон при импульсе от 300 до >4300 сек), потребляемая мощность от 50 Ватт до 5785 Ватт
http://cs.astrium.eads.net/sp/brochures ... usters.pdf

Очень симпатичный двигатель RIT 10 EVO 25mN. Позволяет разогнать 100 кг аппарат до скорости 1 км/с за полтора месяца. При этом уйдёт всего 3 кг ксенона. Правда для энергообеспечения с запасом нужно около 4 квадратных метров солнечных батарей.

Аватар пользователя
Zelenyikot
Администратор
Сообщений: 23
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 18:00

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Zelenyikot » 24 окт 2015, 12:54

gionov писал(а):
voyager-1 писал(а):Правда для энергообеспечения с запасом нужно около 4 квадратных метров солнечных батарей.

Эта необходимость убивает всю выгоду ЭРДУ. При всей красоте и удобстве плазмы, скорее всего придется обходиться без нее.

Veit
Сообщений: 30
Зарегистрирован: 07 ноя 2015, 23:50
Откуда: Москва

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Veit » 08 ноя 2015, 01:01

При использовании гидразиновых движков возникает много проблем:
- испытания топливной арматуры;
- система хранения, заправки и регулирования расхода гидразина;
- доставка гидразина на ТК;
- работа с гидразином;
- люди, которые умеют с ним работать;
- и т.п.
С ним много проблем.

Veit
Сообщений: 30
Зарегистрирован: 07 ноя 2015, 23:50
Откуда: Москва

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Veit » 08 ноя 2015, 01:03

А для работы в СУОС в качестве двигателей ориентации при такой массе КА не целесообразно. Гораздо проще сделать ее (СУОС) электромаховичной (двигатели-маховики и электромагниты).

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Ejj » 08 ноя 2015, 06:53

Veit писал(а):При использовании гидразиновых движков возникает много проблем: ...

Нам нужно примерно 800 м/с запаса ХС для выхода на орбиту ИСЛ и примерно 200 м/с на построение целевой орбиты и поддержание КА на орбите на время передачи ЦИ на Землю.
Общая масса ограничена 150 кг.
Ваши предложения по ДУ и системе ориентации?

Аватар пользователя
Space Beaver
Сообщений: 39
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 15:48

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Space Beaver » 08 ноя 2015, 07:52

У Луны нет магнитного поля. Разгружать маховики там на орбите кроме как реактивной ДУ стабилищации тоже нечем.

А так-то да, красиво было бы магнитные катушки и маховики. :-)

Так что двигательная установка нужна не только для решения залач коррекции... Но и для разгрузки ДМ. А это уже 8 ДУ минимум.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 08:00

Space Beaver писал(а):У Луны нет магнитного поля. Разгружать маховики там на орбите кроме как реактивной ДУ стабилищации тоже нечем.

А от чего они будут нагружаться? Только от приливного момента. Так и разгружать через приливной момент можно.
А если укомплектовать аппарат с шаровым тензором инерции, то тогда вообще нагружаться не будут.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 08:05

Zelenyikot писал(а):
gionov писал(а):
voyager-1 писал(а):Правда для энергообеспечения с запасом нужно около 4 квадратных метров солнечных батарей.

Эта необходимость убивает всю выгоду ЭРДУ. При всей красоте и удобстве плазмы, скорее всего придется обходиться без нее.

Почему солнечные панели - это проблема? Каковы причины?
Если из сделать с 4 боков раскрывающимися, то получится крестик, который как раз можно использовать для приведения тензора инерции к шаровому.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Ejj » 08 ноя 2015, 08:19

Space Beaver писал(а): А это уже 8 ДУ минимум.

Совсем минимум - 6. Но это, как и 8 - скорее всего не наш случай.

gionov писал(а):Если из сделать с 4 боков раскрывающимися, то получится крестик, который как раз можно использовать для приведения тензора инерции к шаровому.

Если будем выходить на полярную орбиту и снимать объекты возле терминатора, то СБ лучше сделать перпендикулярно вектору орбитальной скорости. Если выходить на экваториальные орбиты - то СБ придется делать или поворотной, или ее размещение на аппарате не имеет значения, если ориентировать ее на Солнце поворотом всего аппарата. Для примера, размещение СБ на Lunar Prospector на боковой стенке образующего цилиндра:
http://www.nasa.gov/centers/ames/images ... LPDiag.jpg
Последний раз редактировалось Ejj 08 ноя 2015, 08:33, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Space Beaver
Сообщений: 39
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 15:48

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Space Beaver » 08 ноя 2015, 08:33

gionov писал(а):
Space Beaver писал(а):У Луны нет магнитного поля. Разгружать маховики там на орбите кроме как реактивной ДУ стабилищации тоже нечем.

А от чего они будут нагружаться? Только от приливного момента. Так и разгружать через приливной момент можно.
А если укомплектовать аппарат с шаровым тензором инерции, то тогда вообще нагружаться не будут.


Два фактора будут действовать в основном. Гравитационный возмущающий момент и возмущающий момент от силы солнечного давления. Гравитационный компенсировать не совсем получится хорошо прям... чтобы его компенсировать нужно разворачивать КА особым образом, при этом будет невозможна ни съемка, ни передача данных на Землю, ни обеспечение энергоснабжения (если панели КА будут раскрывающиеся, а не весь он ими облеплен будет). Да и вообще не гарантирующая схема получается, потому что разворачиваться нужно на тех же маховиках, которые подвергаются загрузке. В общем, плохая это схема. Слишком сложно и не надежно.
А уж момент от светового давления - тот и вовсе постоянный, а не периодический, и ничего тут с ним не сделать.

Кроме прочего, разгружать надо чем-то и на этапе перелета (он довольно длительный и маховики загрузятся). Можно разгружать делая поворотные СБ, но это усложняет конструкцию и делает аппарат менее надежным.

Мало того, чем-то надо держать аппарат во время коррекции, чтобы вектор тяги был направлен в нужную сторону. Это маховикам неподвластно. Для стабилизации закруткой тоже в общем-то нужны реактивные сопла, а от маховиков кинмомент их будет мешаться.

Ну и при построении начальной ориентации чем-то надо давить угловые скорости вращения. Делать это удобнее всего именно реактивными соплами, потому что аппарат мелкий и угловые скорости после отделения будут приличные у него из-за неидеальности системы отделения. Какими они будут - нужно считать тем, кто ее делать будет.

В общем, иметь на борту ДУ стабилизации помимо ДУ коррекции - это самый выгодный и самый надежный способ. Другое дело, что если их поставить физически не удается... Ну тут тогда во все стороны "ноу-хау" одно получается и провал миссии от малейшего просчетика... Потому что однажды загрузив ДМы уйдете в неуправляемый полет, и уже никак не "подставите" аппарат для разгрузки нужным боком. Ну и процесс разгрузки без гравитационной штанги будет очень длительны, а если ее ставить - она будет мешаться при съемке сильно, а то и вообще сделает ее невозможным. В общем, куда ни плюнь везде не красиво без ДУ получается.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 08:56

Для симметричного аппарата давление света не создаёт момента импульса. Корректировка траектории - это обычно небольшое приращение импульса. При достаточно хорошей центровке маршевого двигателя переданный момент импульса будет небольшим и его как раз можно использовать для разгрузки маховиков. Ведь асимметрия будет неизменной и хорошо известной после небольшого испытательного импульса.
При перелёте во время длительной работы маршевого двигателя аппарат можно стабилизировать вращением вокруг оси двигательной установки.

Давление солнечного света около 9 мкПа. При площади 2 квадратных метра получается 18 мкН, что при плече 1 м даст момент силы 18 мкН*м.
Пусть масса 72 кг на размере 0.5 м - это даёт момент инерции 18 кг*м^2, то есть угловое ускорение 0.000001 c^-2. И это при максимальной асимметрии солнечных панелей.
Последний раз редактировалось gionov 08 ноя 2015, 09:10, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Space Beaver
Сообщений: 39
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 15:48

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Space Beaver » 08 ноя 2015, 09:04

gionov писал(а):Для симметричного аппарата давление света не создаёт момента импульса. Корректировка траектории - это обычно небольшое приращение импульса. При достаточно хорошей центровке маршевого двигателя переданный момент импульса будет небольшим и его как раз можно использовать для разгрузки маховиков.
При перелёте во время длительной работы маршевого двигателя аппарат можно стабилизировать вращением вокруг оси двигательной установки.


Полностью симметричным сделать его неудастся. Это еще надо тогда делать так, что бы при выгорании топлива он оставался симметричным...
К тому же, он должен быть не просто симметричным, а еще и все его поверхности должны быть с идентичным отражающим свойством. Так как вы говорите - это если делать крестообразные панели и лететь ими всегда на Солнце. А уж на орбите и вовсе тоска-печаль будет... Но ведь придется еще наводить антенну на Землю, калибровать камеру и прочие операции проводить?

Еще есть гажение ДУ из-за не сумасшедшей герметичности клапанов будет. Не забудем и о нем.

В общем, это слишком шапкозакидательно, по-моему мнению. Чудес все-таки не бывает и стохастических факторов будет куча. А аппарат надо (ну мне так кажется) делать надежным. Т.е жизнеспособным в любой нештатной ситуации. Или вы всерьез предполагаете обойтись без них на таком сложном изделии?

Аватар пользователя
Space Beaver
Сообщений: 39
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 15:48

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Space Beaver » 08 ноя 2015, 09:16

А на счет закрутки я уже написал - ее тоже надо чем-то делать.

В общем, я говорю о классических, работающих схемах, которые делают и у нас, и в США, и в ЕКА. Ваши предложение - это экзотика. И такие предложения должны быть очень и очень четко проработаны, промоделированы и исследованы... Это требует не только длительного времени, но и высокой квалификации.

Мне думается, что любая экспертиза от специалистов отрасли не даст положительного заключения на такого рода предложения. А без положительной экспертизы у проекта не будет инвесторов, а следовательно и будущего - слишком высоки риски.

Если вы иного мнения - Бога ради. Я не против, продвигайте.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 09:16

Нет, я в первую очередь за надёжность. Пусть будет много гидразиновых двигателей ориентации, если это возможно. Просто я против утверждения, что без них сложно обойтись.
И крестообразные панели могут быть ориентированны как угодно. Это влияет лишь на выработку электроэнергии, но никак не создаёт момента силы. Так что вычёркиваем этот Ваш аргумент.

Аватар пользователя
Space Beaver
Сообщений: 39
Зарегистрирован: 19 окт 2015, 15:48

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение Space Beaver » 08 ноя 2015, 09:20

gionov писал(а):И крестообразные панели могут быть ориентированны как угодно. Это влияет лишь на выработку электроэнергии, но никак не создаёт момента силы. Так что вычёркиваем этот Ваш аргумент.

Почему вычеркиваем? Вы хотите сказать, что коэффициент черноты (или как его там) у СБ будет такой же, как у баков топливных?
И почему мы должны сбрасывать со счетов изменение тензора инерции от выгорания топлива в баках?

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 09:23

Space Beaver писал(а):Так как вы говорите - это если делать крестообразные панели и лететь ими всегда на Солнце. А уж на орбите и вовсе тоска-печаль будет... Но ведь придется еще наводить антенну на Землю, калибровать камеру и прочие операции проводить?

Во-первых, Вы про баки ничего не говорили, а только про ориентацию панелей.
Во-вторых, всё оборудование, в том числе бак, скрыт внутри термостатирующего корпуса, который несложно сделать симметричным.
Последний раз редактировалось gionov 08 ноя 2015, 09:25, всего редактировалось 1 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Доступные микродвигательные установки

Сообщение gionov » 08 ноя 2015, 09:25

Space Beaver писал(а):И почему мы должны сбрасывать со счетов изменение тензора инерции от выгорания топлива в баках?

Если сделать два баллона с ксеноном, так чтобы центр тяжести ксенона совпадал с центром тяжести всего аппарата, то центровка нарушаться не будет.


Вернуться в «Двигательная установка КА»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость