Универсальное тягоизмерительное устройство для замера, проверки тяги блоков коррекции космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

водили через схему усиления и фильтрации, цифровой осциллограф и компьютер. Погрешность измерения частоты модуляции не превышает 5 Гц (рис. 2, 3).

Представлены результаты численного моделирования скорости течения сжимаемой паровой среды внутри парового канала в виде сопла, близкого к соплу Лаваля. Численное моделирование было проведено методом конечных элементов с помощью программы ANS YS в 2D-варианте и осесимметричных условиях.

О 10 20 30 Ь0 5С 6П 70 80 90 100

тт

Рис. 3. Пять этапов расчета скорости течения влажного пара, сверху вниз

Явное возникновение пульсаций в паровом канале, частота пульсаций увеличивается, что согласуется с экспериментальными результатами [4-5]. Модулирование толщины жидкостной пленки на поверхности конденсации и позволяет определить частоту пульсаций внутри парового канала коротких ТТ. Кроме того, вблизи поверхности конденсации на верхней крышке ТТ образуется приповерхностный вихрь влажного пара. Взаимодействие пульсаций скорости (и давления) влажного пара и приповерхностного вихря и определяет повышенную интенсивность конденсации в коротких ТТ с паровым каналом, близким к соплу Лаваля, и повышенный коэффициент теплопередачи по сравнению с ТТ со стандартным цилиндрическим паровым каналом.

Библиографические ссылки

1. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes // International Journal of Engineering Research & Technology. 2013. Vol. 2, № 8. P. 1595-1603.

2. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. The intensification of heat-transfer characteristic of heat pipes // Proceedings of the VIII Minsk International Seminar of Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources. Minsk, 12-15 September 2011. Vol. 2. P. 59-65.

3. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. Application of jet vapour nozzle in heat pipes of medium temperature range // Vestnik SibSAU. 2012. Iss. 1(41), P. 142-147.

4. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes // International Journal on Heat and Mass Transfer. Theory and Application. 2014. Vol. 2, N 2. P. 40-49.

5. Варгафтик Н. В. Справочник по теплофизиче-ским свойствам газов и жидкостей. М. : Физмалит, 1963. 708 с.

References

1. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes// International Journal of Engineering Research & Technology. 2013, v. 2, № 8, pp. 1595-1603.

2. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. The intensification of heat-transfer characteristic of heat pipes // Proceedings of the VIII Minsk International Seminar of Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources. Minsk, Belarus, 12-15 September 2011. v. 2. p. 59-65.

3. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. Application of jet vapour nozzle in heat pipes of medium temperature range // Vestnik SibSAU, 2012. Issue. 1(41), pp. 142-147.

4. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes // International Journal on Heat and Mass Transfer. Theory and Application, 2014, v. 2, N 2, pp. 40-49.

5. Vargaftic N. B. Spravochnick po teplophizicheskim svoistvam gasov i zhidkostey. M. : PhMliteratura. 1963. 708 p.

© Серяков А. В., Конькин А. В., 2015

УДК 629

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ТЯГОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА, ПРОВЕРКИ ТЯГИ БЛОКОВ КОРРЕКЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Д. О. Сиротинин, Д. В. Егоров, А. Н. Коркин, Е. В. Власов

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: [email protected]

Представлено универсальное тягоизмерительное устройство, конструкция которого обеспечит повышенную точность измерений и сократит время проведения огневых испытаний блоков коррекции космических аппаратов.

Ключевые слова: блок коррекции, тягоизмерительное устройство, конструкция, способ замера, калибровка.

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

UNIVERSAL THRUST METER FOR SPACECRAFT ORBIT CONTROL PROPULSION UNITS, THRUST MEASUREMENT AND VERIFICATION

D. O. Sirotinin, D. V. Yegorov, A. N. Korkin, E. V. Vlasov

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]

Article describes a thrust meter which provides enhanced thrust measurement accuracy and reduces spacecraft orbit control propulsion units firing test duration.

Keywords: correction unit, thrust meter, structure, measuring method, calibration.

Блоки коррекции (далее БК) входят в состав системы коррекции космического аппарата, которая предназначена для формирования управляющих воздействий при ориентации, стабилизации и коррекции КА.

Как известно, прежде чем установить блок коррекции на аппарат, так же как и любой другой механизм или прибор, необходимо проверить его характеристики на соответствие заявленным. Одним из основных важных параметров блока коррекции является показатель его тяги, от которого зависит как срок активного существования космического аппарата, так и его эффективная эксплуатация и работоспособность в целом.

В работе предложено универсальное тягоизмери-тельное устройство (далее ТИУ), конструкция которого позволяет эффективно и быстро проводить проверку тяги блоков коррекции, а именно: стационарно плазменных двигателей с разными диаметрами анодных камер. Конструкция ТИУ в сборе с БК представлена на рисунке.

Устройство имеет следующею конструкцию: посадочный модуль (2), силовую раму (1) и силовой кронштейн (3). Посадочный модуль служит для монтажа блока коррекции, силовая рама для закрепления самого тягоизмертельного устройства, а силовой кронштейн соединяет эти две части. В зоне соединения с посадочным модулем, кронштейн имеет форму вилки, что позволяет организовать поворотное движения относительно оси соединения с кронштейном с помощью двух сферических подшипников и оси. Для предотвращения нагрузок на ось, которые влияют на замер тяги двигателя, предусмотрена система обезве-шивания (5). Система обезвешивания представляет собой две пружины растяжения, закрепленные одним концом за посадочный модуль, а другим за регулировочные болты. Пружины компенсируют вес конструкции с двигателем, в результате чего на ось соединения посадочного модуля и силового кронштейна действуют малые нагрузки, которыми можно пренебречь. С помощью регулировочных болтов при необходимости производится тарировка пружин, что позволяет изменять их натяжения в пределах ±10 %. Замер тяги двигателей основан на принципе действия обычных весов. Для повышения точности измерения тяги двигателя используется система замера, состоящая из двух тензометрических датчиков и дополнительного оборудования: эталонного, датчика измерителя тяги, устройства сопряжения, персонального ком-

пьютера и программного обеспечения (далее ПО). Эталонный тензометрический датчик используется для определения величины усилия воздействия на систему БК-основание от кабелей и трубопроводов. Для определения тяги БК используется разность показаний эталонного датчика и датчика измерителя тяги.

Эталонный тензометрический датчик и датчик определения величины усилия перед установкой калибруются. Калибровка проходит классическим способом: нагружение эталонными грузами (1г, 2г, 3г, 4г, 5г) и последующим формированием кривой нагружения в программном обеспечении. После калибровки датчики устанавливаются в посадочные места ТИУ. Эталонный датчик с помощью системы регулировки (6) вводится в контакт с основанием, на котором установлен БК, и находится в преднагружен-ном состоянии (программно показания с этого датчика обнуляются). Далее с БК стыкуются кабели и трубопроводы. На эталонном датчике отображается величина воздействия от стыковки кабелей и трубопроводов. Датчик измерения величины усилия вводится в контакт с основанием БК по оси, совпадающей с осью тяги БК, и также находится в преднагруженном состоянии (для исключения воздействия люфтов соединений и стабильности измерений). Благодаря такой схеме появляется возможность выявить возникающие погрешности в процессе испытаний блока коррекции и определить его действительную тягу, используя пересчет показаний с тензометрических датчиков в программном обеспечении.

Помимо классического способа подготовки измерительной системы к работе, предлагается электрический способ калибровки.

Электрический (автоматический) способ калибровки заключается в использовании дополнительного прибора, который подключается в цепь возбуждения датчиков (уже установленных на ТИУ) и имеет в постоянной памяти эталонные значения напряжений, соответствующие 1г, 2г, 3г, 4г, 5г. По команде оператора на начало калибровки с помощью заложенного алгоритма ПО в датчиках создается напряжение соответствующее эталонному, что влечет за собой изменение сопротивления. В итоге мы получаем на выходе электрический сигнал соответствующий 1г, 2г, 3г, 4г, 5г, без приложения нагрузки на щуп датчиков.

Таким образом, представленное тягоизмеритель-ное устройство позволяет существенно повысить точность измерений и сократить время проведения испы-

Решетневские чтения. 2015

таний. При этом устройство имеет достаточно простую конструкцию, а значит, меньшую стоимость по сравнению с применяющимися системами.

Библиографические ссылки

1. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.

2. Тестоедов Н. А. Технология производства космических аппаратов : учебник для вузов / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. 352 с.

3. Справочник по сопротивлению материалов / под ред. Г. С. Писаренко. Киев : Наук. думка, 1988. 736 с.

References

1. Chebotarev V. E. Osnovy proektirovanija kosmicheskih apparatov informatsionnogo obespechenija

[Basics of spacecraft design information support]. Krasnoyarsk, SibSAU, 2011, 488 p.

2. Testoedov N. A. Tehnologiya proizvodstva kosmicheskih apparatov [Technology of production of spacecraft]. Krasnoyarsk, SibSAU, 2009, 352 p.

3. Pisarenko G. S. Spravochnik po soprotivleniju materialov [Handbook of resistance of materials]. Kiev, Nauk. Dumka Publ., 1988, 736 p.

© Сиротинин Д. О., Егоров Д. В., Коркин А. Н.,

Власов Е. В., 2015

Конструкция тягоизмерительного устройства в составе с блоком коррекции

УДК 629.78.015:531.55.088.6/7

ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ БЛОКА ПОДАЧИ КСЕНОНА ДЛЯ СИСТЕМЫ КОРРЕКЦИИ С АПОГЕЙНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ТЯЖЕЛОГО КЛАССА

А. В. Снытко, И. А. Кравченко, А. П. Ладыгин, Л. М. Бородин

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Е-таП: [email protected]

Рассмотрены основные проблемы разработки блока подачи ксенона (БПК) для системы коррекции космических аппаратов (КА), использующих схему довыведения на геостационарную орбиту.

Ключевые слова: блок подачи ксенона (БПК), двигатель довыведения, космический аппарат тяжелого класса.