Низкоорбитальный СМКА связи, его СЭП и СОТР
Курсовой проект - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие курсовые по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
?в для увеличения количества каналов, но тогда встает вопрос о площади СБ и вырабатываемой ими мощности.
Первоначально возьмем следующие данные:
.количество ретрансляторов: 2;
.потребляемая мощность: примерно 140 Вт;
.напряжение питания: постоянный ток, 14.2 В;
.вес: ? 20…25 кг;
.габариты: 300х300х10.
) Служебные системы. Для расчёта СЭП необходимо знать потребляемую мощность всей аппаратуры, установленной на МКА. Таким образом, к служебным системам можно отнести:
.системы ориентации и стабилизации:
.1.3-хосный лазерный гироскоп;
.2.3-х маховичная система стабилизации;
.3.солнечный датчик;
.4.комплексная двигательная установка (КДУ);
.бортовой комплекс управления (БКУ);
.аппаратура регулирования и контроля;
.антенно-фидерные устройства.
Для того чтобы определить суммарную требуемую мощность служебных систем необходимо рассмотреть каждую из них по отдельности.
) Начнём с системы ориентации и стабилизации. За основу возьмем характеристики элементов системы МКА LAPAN-TUBSAT.
.3-хосный лазерный гироскоп. Максимальная потребляемая мощность 2 Вт.
2.3-ч маховичная система стабилизации RW-05. Масса 1 кг, потребляема мощность в стационарном режиме 1.5 Вт, при максимальной нагрузке 9 Вт, напряжение 18-24 В, точность 0.2 об/мин, габаритные размеры 62х78.
.Солнечный датчик S3 Smart Sun Sensor. Масса 330 г, потребляемая мощность 0.7 Вт, напряжение 5 В, диапазон рабочих температур от -25 оС до +60 оС, точность 0.02 о, габаритные размеры 112х112х43 мм.
.Комплексная двигательная установка.
2)В бортовой комплекс управления входят бортовой радиокомплекс (БРК) и бортовой микрокомпьютер (БМК). Потребляемая мощность в пределах 10 Вт и напряжение 14 В.
)К аппаратуре регулирования и контроля относятся различные датчики: температур, угловой скорости, вольтметры, амперметры и т.д. Суммарная потребляемая мощность не превышает 1 Вт, напряжение 14 В.
)К антенно-фидерным устройствам относятся антенны для передачи телеметрической информации на наземный пункт приема. Потребляемая мощность не более 10 Вт.
2.2Расчёт СЭП
Для начала расчёта СЭП необходимо выбрать солнечные батареи. При рассмотрении различных СБ выбор пал на следующие: солнечные батареи организации ОАО Сатурн на основе GaAs фотопреобразователей со следующими характеристиками:
Параметр СБСБ на основе GaAs ФПСрок активного существования, лет15КПД при температуре 28 C, Удельная мощность, Вт/м2Начало САС315Конец САС247Максимальная мощность, Вт/м2381Удельная масса, кг/м21.6Толщина ФЭП, мкм150 20
Расчёт проводится в программе к Лабораторной работе № 3: "Исследование влияния параметров системы электропитания на ее массовые и габаритные характеристики" (см. Приложение 1).
При определении площади СБ и расчётной мощности СБ необходимо учитывать их дезориентацию относительно Солнца и деградацию ФЭП. Так как они будут крепиться к корпусу КА, то коэффициент освещенности СБ не будет превышать 30-40%. Реальная зависимость потребляемой КА мощности от времени имеет сложную форму, поэтому все расчёты ведутся по максимальной загруженности систем, то есть все значения мощностей взяты по максимуму.
Для начала необходимо составить график энергопотребления СМКА:
где Nср - средняя потребляемая мощность за виток, N_s - мощность, потребляемая целевой системой за виток, N_ss - мощность, потребляемая служебными системами за виток.
где - плотность теплового потока, идущего от Солнца, на орбитах Земли; - КПД ФЭП; - коэффициент заполнения площади СБ; - коэффициент деградации ФЭП; - срок активного существования КА; - коэффициент освещенности СБ.
Формула для расчёта средней мощности, полученной из графика, имеет вид:
Из условия равенства емкостей заряда и разряда АБ найдем среднюю мощность СБ:
Приравнивая эти выражения, получим:
Далее получим площадь СБ:
Масса СЭП складывается из нескольких составляющих:
В результате расчётов были получены следующие данные по СЭП:
.площадь СБ - 3.436 м2
.масса СБ - 5.5 кг
.масса АБ - 9.411 кг
.суммарная масса СЭП - 38.207 кг.
Вывод: на массу КА в значительной мере влияет СЭП. Для увеличения эффективности СЭП нужно стремиться к уменьшению массы энергопотребляемой аппаратуры за счёт применения более эффективных солнечных и аккумуляторных батарей. Необходимо искать СБ и АБ с более высоким КПД и меньшими массовыми характеристиками.
2.3Расчёт тепловых потоков, действующих на МКА
К общим задачам проектирование относят сброс теплоты при помощи СОТР малой массы и размеров и поддержание диапазона температур, необходимых для нормальной работы аппаратуры. Так как платформа не герметична, то теплообмен будет осуществляться посредством теплопроводности (передача теплоты от более нагретой части тела к менее нагретой) и излучения (перенос теплоты от более нагретого тела к менее нагретому при помощи электромагнитных волн).
Расчёт радиационного теплообменника начинается с вычисления действующих тепловых потоков на МКА. Таких потоков четыре: поток прямого солнечного излучения, отраженный от поверхности планеты солнечный тепловой поток, поток собственного планетного излучения и поток от тепловыделяемой аппаратуры. Суммарный тепловой поток вычисляется по следующей формуле:
где - поток прямого солнечног