Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа




Скачать 377.47 Kb.
НазваниеРеферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа
страница1/3
Дата публикации02.10.2013
Размер377.47 Kb.
ТипРеферат
www.vbibl.ru > Астрономия > Реферат
  1   2   3

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа.

КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ,КОНСТРУКТИВНО-КОМПАНОВОЧНАЯ СХЕМА,ГЛОНАСС,GPS,NAVSTAR,РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ,БОРТОВЫЕ СЛУЖЕБНЫЕ СИСТЕМЫ.

Целью данной работы является создание новых образцов космической техники на основе существующих аналогов, которые будут отличаться высокими характеристиками надёжности, а так же будут более эффективными по энергетическим и массовым параметрам, чем предшественники.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..4

1. БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ………………………………..7

1.1. Определение баллистических параметров орбиты ………...7

1.1.1. Расчет параметров зоны видимости КА с поверхности Земли ………………………………………….7

1.1.2. Параметр зоны обзора аппаратуры ………………….7

1.1.3. Освещённость теневой орбиты ………………………8

1.2. Выбор типа ракета-носитель…………………………………..8

1.3. Определение баллистической схемы вывода КА на орбиту ..8

1.4. Определение массогабаритных характеристик ……………...9

1.4.1. Габаритный расчёт…………………………………..10

1.4.2. Расчёт массовых характеристик конструкции …….11

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ…………………………………………………………………..13

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ БОРТОВЫХСИСТЕМ…………………………………………………..16

3.1. Система энергоснабжения ………………………………….16

3.2. Система обеспечения теплового режима…………………..18

3.3. Система управления движением……………………………24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….28

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………29
^ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АФУ - антенно-фидерное устройство

БКС - бортовая кабельная сеть

ГЖТ - газожидкостный теплообменник

ГСО - гравитационная система ориентации

ГУ - гравитационное устройство

КА - космический аппарат

КПД - коэффициент полезного действия

КСр - космическое средство

НИО - наземное исполнительное оборудование

ОИИЧ - отдельная инженерно-испытательная часть

ПВИ - пневмовакуумные испытания

ПСБ - панели солнечных батарей

РКН - ракета космического назначения

РН - ракета-носитель

РТР - радиотехническая разведка

РЭС - радиоэлектронные средства

СП - стартовая позиция

СТР - система терморегулирования

СУД - система управления движением

ТГ - техническая готовность

ТК - Технический комплекс

ТТХ - тактико-технические характеристики

ЭВТИ - экранно-вакуумная теплоизоляция

ВВЕДЕНИЕ
За последний век технологии, создаваемые человеком, шагнули далеко вперед. Задачи, казавшиеся нашим предкам нерешаемыми и даже фантастическими, в современный жизни слились с вереницей общебытовых дел. Одной из таких глобальных преград на пути к прогрессивному развитию была обширность территорий и невозможность с достаточной быстротой преодолевать большие расстояния. К счастью, с изобретением паровой машины и четырехтактного цикла эта проблема наконец решилась и открыла простор для обмена знаниями и опытом между всеми народами мира.

Но на заре XXI века перед людьми встает уже другая проблема – постоянный контроль над этими территориями, а в частности над собственностью, разбросанной по отдаленным уголкам земного шара. Государство же не успевало следить за целостностью территорий и угроз от соседних земель. Но прогресс подарил нам выход в открытый космос и безграничные возможности, которые он в себе несет. Революционным открытием стало создание спутниковой системы навигации. Как нередко бывает с высокотехнологичными проектами инициаторами разработки и реализации системы GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования) стали военные. Проект спутниковой сети для определения координат в режиме реального времени в любой точке земного шара был назван Navstar (Navigation system with timing and ranging - навигационная система определения времени и дальности), тогда как аббревиатура GPS появилась позднее, когда система стала использоваться не только в оборонных, но и в гражданских целях. В России аналогом американской системы является ГЛОНАСС, в корни изменившая представление об управлении и контроле. Развитие систем позиционирования позволяют повысить производительность в полевой геофизике: камеральных, полевых и геодезических работ. Новые системы управления транспортом, разработанные за последние годы, позволяют оператору видеть созданный компьютером объект и обновлять информацию о нем.

Глобальная Навигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) - это сумма уникальных технологий, плод многолетнего труда российских конструкторов и ученых. Она состоит из 24 спутников, которые, находясь в заданных точках на высоких орбитах, непрерывно излучают в сторону Земли специальные навигационные сигналы. Любой человек или транспортное средство, оснащенные специальным прибором для приема и обработки этих сигналов, могут с высокой точностью в любой точке Земли и околоземного пространства определить собственные координаты и скорость движения, а также осуществить привязку к точному времени.

Первый запуск спутника по программе ГЛОНАСС (Космос 1413) состоялся 12 октября 1982 года. Система ГЛОНАСС была официально принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года распоряжением Президента Российской Федерации 658рпс с неполной комплектацией орбитальной структуры (24 спутника) в 1995 году. Постановлением Правительства РФ от 7 марта 1995 г. № 237 были организованы работы по полному развертыванию орбитальной структуры (24 спутника), обеспечению серийного производства навигационной аппаратуры и представлению ГЛОНАСС в качестве элемента международной глобальной навигационной системы для гражданских потребителей.Определение координат объекта на поверхности земли осуществляется за счет получения абонентским приемником данных от одного или нескольких спутников, входящих в спутниковую группировку и последующего вычисления приемником координат на основе полученных данных. Спутники системы размещены на трех орбитах, в полностью развернутой системе должно быть по 8 активных спутников на каждой орбите. Орбиты спутников круговые, высота 19100 км, угол наклонения 64 градуса, период обращения каждого КА - примерно 11 часов 15 минут.
Сигналы со спутников передаются в непрерывном режиме, без запроса, а следовательно их прием доступен любому пользователю, имеющему приемник. Для полноценного функционирования системы требуется иметь на орбите 24 работающих спутников и около 6 резервных. Соответствующее решение принято. Также желательно наращивать наземный сегмент системы, что позволит повысить точность определения координат за счет дифференциальной коррекции. Для охвата территории России системой ГЛОНАСС требуется хотя бы 18 работающих спутников.Важно отметить, что не все из находящихся на орбите спутников группировки находятся в рабочем состоянии, а также то, что по мере исчерпания ресурса, работоспособные сегодня спутники будут прекращать работу. Состояние группировки ГЛОНАСС на 4.11.2011: общее число КА - 30 , из них 23 в рабочей группировке, а надо, чтобы было 24, 1 в резерве, 1 на этапе ввода в эксплуатацию. Решением сложившихся проблем является развертывание спутниковой группировки на базе аппаратов нового поколения с длительным сроком активного существования (не менее 12 лет) и повышенными техническими характеристиками. Один из таких аппаратов разработан и представлен в данной Выпускной Квалификационной Работе.
^ 1. БАЛЛИСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
При проектировании космического аппарата нужно определить трассу, межвитковый сдвиг, длину дуги зоны обзора, зону видимости КА с поверхности Земли и освещённость орбиты.

Трасса-совокупность подспутниковых точек, проекции положения спутника Земли на её поверхность.

Зона обзора - площадь сферического круга, ограниченная телесным углом обзора.

Зона видимости КА – территория Земли, с которой виден спутник.
1.1. Определение баллистических параметров орбиты

Исходные данные:

Высота круговой орбиты hKp = 800 км;

Наклонение орбиты i = 70° ;

Гравитационный параметр Земли М3 = 3.986 ·105 ;

Радиус Земли R=6378 км.
1.1.1 Расчет параметров зоны видимости КА с поверхности Земли

Угол видимости γВ = 10° (для ровной местности);

Угол зоны видимости:ΨB= - γВ - +;

Диаметр зоны видимости:D=2R3ΨB.
1.1.2.Параметры зоны обзора аппаратурой

Передний угол зоны обзора: Ψп =arccos;

Угол обзора аппаратурой принимается: δ= 2°;

Угол зоны обзора аппаратурой: Ψ=arcsin– δ;

Длина дуги зоны обзора: L=2R3 Ψ
1.1.3. Освещённость теневой орбиты

Половина угла тени: nt= arcsin; пребывания КА в тени:tt=

Выводы:

1. Зона видимости при угле видимости 10°: D=4.819· км

2.Длина дуги зоны обзора аппаратурой: L=69.849 км

3.Время пребывания КА на теневой орбите:tt= 2.096 · 103 сек
1.2.Выбор типа ракеты–носителя

Для вывода КА РТР на целевую орбиту (круговая) Н=800 км, будет использоваться ракета-носитель СОЮЗ-2 и разгонный блок БРИЗ-М. Ракета-носитель выбирался исходя из массогабаритных характеристик КА.

РН СОЮЗ-2 способен выводится на опорную орбиту Н=200 км, полезный груз, массой 7.1 тонн. Далее на целевую орбиту будет доставлять РБ БРИЗ-М.
1.3 Определение баллистической схемы вывода КА на орбиту
Исходные данные:

1.= 800км;

2.= 200 км

3. 6378 км


Рисунок 1Баллистическая схема вывода КА на орбиту.
1.4 Определение массогабаритных характеристик КА
c:\documents and settings\эдуард\мои документы\media\image1.jpeg
Рисунок 2 - Геометрия герметичного отсека
1.4.1 Габаритный расчет
Габаритные размеры КА выбираются из соображений удобства размещения аппарата под обтекателем РН. Данный аппарат предполагается выводить на целевую орбиту с помощью РН СОЮЗ-2.

Исходя из геометрических размеров обтекателя расположения КА максимальный, диаметр цилиндрической части гермоотсека выбираем равным d=1.2 м. Остальные геометрические размеры выбраны исходя из удобства размещения приборов и оборудования внутри гермоотсека (рисунок 2). Определим радиусы сферических днищ герметичного отсека.

= 2.5 м

= 0.5 м

= 0.4 м

R1 = 0.6 м





Следовательно R2R2м

Таким же образом получаем выражение дляR3

R3

R3м

Геометрические размеры гермоотсека сведены в таблицу








R1

R2

R3

м

м

м

м

м

м

2.5

0.5

0.4

0.6

0.61

0.65


Рассчитаем длину выдвижения штанги ГУ. Для обеспечения заданной точности ориентации по продольной оси 10° восстанавливающий момент (гравитационный) должен быть порядкомкг м

Восстанавливающий момент вычисляется по формуле:



Где

- расстояние между центрами масс выдвигаемого груза в развернутом и сложенном состоянии;

г - радиус-вектор до центра масс КА;

- угол отклонения продольной оси КА от местной вертикали по тангажу.

=

Исходные данные и результаты расчета сведем в таблицу

мв

G

R

г



L

кг м

Кг

М

М

Град

М



15

6.38 ·106

42.4-706

10

13.767



1.4.2 Расчет массовых характеристик конструкции
Масса конструкции:

= Миил +

где - массы верхнего и нижнего днищ

Мцил- масса цилиндрической части

мцил = моб + мстр,

где Моб=р·2π· · · б - масса цилиндрической оболочки Мcтр =Fcmp ·n·р - масса стрингеров

В качестве конструкционного материала гермоотсека и его силового набора выбираем Al-сплав Д16, плотность которого р=2800 кг/ м3

Мо6 = 2800·2·3.14·0.6·2.5·1.5·=39.56 кг

Мстр = 8.5 ··2.5 · 10 · 2800 = 5.95кг

Мц = 64.13 кг

Мдн = p(V - Vnp),

где V - объём оболочки (по внешней стороне поверхности оболочки)

Vnp - объём, занимаемый приборами и аппаратурой

V=πh2(R- -),

где h - высота сегментаVnp = π(h-δ)2((R-δ)(h-δ))

Для верхнего днища:V=0.2396 м3Vnp = 0.2373 м3

В этом случае:Моб.дн = 2800(0.2396 - 0.2373) = 6.44 кг

Мшп = Fшп · 2πR1

Мшп = 2π · 0.6 · 2800 · 2 105 = 0.21 кг

= 4.14+0.156=0.21 кг

Таким же образом производится массовый расчет нижнего днища: V= 0.3796 м3Vnp = 0.3766 м3

Моб.дн = 2800(0.3796 - 0.3766) = 5.4 кг

Мшп = 0.6 · 2π · 2800 · 4 ·= 0.271 кг

Следовательно:

= 5.4 + 0.271 = 5.671 кг

Масса конструкции КА:

М кка= 64.121 + 4.296+5.671 = 740 кг

^ 2. РАЗРАБОТКАКОНСТРУКТИВНО – КОМПАНОВОЧНОЙ СХЕМЫ
Космический аппарат навигации и связи представляет собой совокупность взаимосвязанных систем, создаваемых в соответствии с техническим назначением аппарата в целом.Космический аппарат состоит из:

  • приборного отсека, в котором размещается целевая аппаратура, бортовой цифровой комплекс управления и система терморегулирования;

  • агрегатного отсека, содержащего баки для хранения компонентов ракетного топлива, двигательную установку, агрегаты исполнительных органов системы ориентации и приводы для развёртывания и собственно панели космического радиолокатора.

  • Ферменная конструкция является силовой. Она представляет собой стержневую конструкцию, имеющую коническую и цилиндрическую части. Длина конструкции составляет 2,8 метра, больший диаметр 2 метра, меньший 1 метр. Ферменная конструкция подкрепляется силовым набором, в состав которого входят три шпангоута: два торцевых шпангоута и один шпангоут, соединяющий цилиндрическую и коническую части. Внутри конической обечайки установлены подкрепляющие стержни. Соединение стержней конструкции производится посредством аргонодуговой сварки. На коническую часть ферменной конструкции с помощью болтов крепится конический холодильник , в котором происходит охлаждение теплоносителя нагреваемого . На подкрепляющие стержни устанавливаются агрегаты системы терморегулирования . Торцевыми шпангоутами ферменная конструкция крепится к защитному экрану и торцевому шпангоуту, приваренному к цилиндрической обечайке приборного отсека. Крепление осуществляется с помощью болтового соединения шпангоутов, между которыми укладывается прокладка из асбестосодержащего материала для уменьшения теплового потока за счёт теплопроводности от холодильника к приборному отсеку.

  • Приборный отсек предназначен для размещения аппаратуры целевого комплекса, который включает в себя: устройство, принимающее радиолокационный сигнал; устройство, излучающее радиолокационный сигнал; анализирующее устройство; запоминающее устройство; радиопередатчик, передающий развединформацию на Землю.

Аппаратура, находящаяся в приборном отсеке требует поддержания заданного теплового режима. Эту задачу решает система терморегулирования, часть агрегатов которой размещается в приборном отсеке. Здесь же располагается бортовой вычислительный комплекс. Отсек представляет собой цилиндрическую обечайку с двумя сферическими днищами. Одно из днищ приваривается к цилиндрической оболочке вместе со шпангоутом, к которому, в свою очередь, крепится ферменная конструкция. Вторая сферическая обечайка образует герметичное соединение с цилиндрической обечайкой посредством приваренных к обеим обечайкам кольцевых шпангоутов, соединённых друг с другом с помощью болтов. Длина приборного отсека составляет 1,5 метра, диаметр - 2 метра. К цилиндрической обечайке, образующей приборный отсек, крепится торцевой кольцевой шпангоут, к которому стыкуется агрегатный отсек.

  • Агрегатный отсек представляет собой цилиндрическую оболочку, с приваренными по торцам шпангоутами. Один из них представляет собой стыковочный шпангоут, которым космический аппарат крепится к ракете-носителю, второй шпангоут крепится болтовым соединением к цилиндрической оболочке, образующей приборный отсек. Таким образом, приборный и агрегатный отсеки соединяются в единую конструкцию. Агрегатный отсек предназначен для монтажа агрегатов двигательной установки, баков компонентов ракетного топлива, раскрывающихся панелей радиолокатора, исполнительных органов системы ориентации , а также для крепления системы терморегулирования.


g:\курсовик по ка\ккс ка рлр.jpg



^ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВОСНОВНЫХ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
3.1 Расчет систем энергоснабжения
Будем считать, что тень Земли представляет собой окружность.Рассмотрим условия освещённости КА
c:\documents and settings\эдуард\мои документы\media\image1.jpeg

Рисунок 4 -Условия освещенности КА
Найдем половину угла тени:

ŋt = arcsin (), гдеR3 = 6378 км - радиус Земли

h = 300 км - высота круговой орбиты КА

Половина угла тени равна ŋt = 61.933°

Время пребывания КА в тени: tt = ŋt

Где

Ts- сферический период обращения КА

Ts = 2π = 6.116- 103 с = 101.927 мин,

где а = R3+hм3 - гравитационный параметр Земли, равный м3 = 398600В результате,

Время пребывания КА в тени составляет:tt= 2.104- 103 с = 35.07мин.

Время освещенности:toc= (Ts-tt)

toc= 4.011 • 103c= 66.356 мин.
Перейдём к расчету непосредственно характеристик системы электроснабжения.

Исходные данные:

Максимальная мощностьNsb= 900В/Т

Минимальная мощностьN6oc= 450Вт

Мощность специальной аппаратурыNE= 675Вт

Время работы специальной аппаратуры на освещенном участке5150 сВремя работы специальной аппаратуры на теневом участке= 600с

Высота круговой орбиты h=800 км

Время летной эксплуатации Тсе = 8 лет

Коэффициенты для расчетов:

КПД аккумуляторных батарей паb = 0.9

КПД солнечных батарейnsb=0.2 (на арсениде галлия)

Коэффициент заполненияKzap= 0.9

Коэффициент деградации ФЭП Кd= 0.102

Дезориентация СБ Фsbsr= 37°

Коэффициент массы СБ sb= 3кг/

Коэффициент массы механизмов раскрытия и фиксации Krf =0.07%

Коэффициент массы приводов рr =

Коэффициент резерва АБKrez= 1.6

Коэффициент массы АБ аЬ = 1.62 • 105

Коэффициент деградации АБKdab= 0.1

Плотность АБpab= 3

Доля массы АРК Кагк = 0.4

Плотность АРК рагк = 2.5

Плотность солнечного потока в околоземном космическом пространстве

qs= 1396 вт/

Площадь солнечных батарей:



Объём аккумуляторных батарей:



Объём АРК:



Результаты расчётов сведём в таблицу

Параметр

Время активного существования

1

2

3

4

5

6

7

8

Площадь СБ, м2

5.112

5.661

6.269

6.942

7.687

8.513

9.427

10.439

Объём АБ,дм3

4.31

5.129

6.01 9

6.98 1

8.014

9.118

10.294

11.54

Объём АРК,дм3

4.135

4.579

5.071

5.615

6.218

6.886

7.625

8.444


Таким образом, имеем систему электроснабжения со следующими характеристиками:

  • Время летной эксплуатации - 12 лет;

  • Площадь солнечных батарей - 10.439 м2;

- Объём аппаратуры распределения и контроля - 8.444 дм3

- Объём аккумуляторных батарей - 11.54 дм3
3.2 Определение параметров системы терморегулирования
Система обеспечения теплового режима (СОТР)КА предназначена для создания и поддерживания заданного теплового режима газовой среды в герметичном отсеке,а так же тепловых режимов отдельных приборов, агрегатов и элементов конструкции в негерметичных отсеках КА в течении всего времени функционирования его на орбите Космический полёт характеризуется весьма тяжелыми условиями.

Если, например, в земных условиях в различных климатических зонах температура атмосферы, а соответственно и тел в этой атмосфере, может находиться в пределах от -70°С до +50°С и эти предельные температурные рамки считаются крайне напряженными для работы различных технических устройств, то температура поверхности КА при околоземных полётах может изменяться в пределах от -150°С до +150°С . Бортовая аппаратура КА работоспособна в диапазоне температур от 0°С до 40°С. Поэтому к системе обеспечения теплового режима предъявляются определенные требования.

1. Допустимая температура газа в приборном отсеке, содержащем электронные устройства и химические источники питания составляет от 0°С до 40°С;

2. Скорость изменения температуры:



3.Температура элементов КА, содержащих детали из резины, а также температура бортовой кабельной сети должна находиться в пределах: от -80°С до +70°С.

Для данного КА будет использоваться газожидкостная СТР.

Расчет тепловых потоков

Внешние тепловые потоки

Солнечное излучение

qs = 1400

Отраженное от Земли солнечное излучение:

qomp =

где α = 0.37

qomp= 201.614

Собственное излучение Земли:
  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconФедеральное агентство по образованию
Выпускная квалификационная работа бакалавра Зломанова В. А. посвящена разработке учебной имитационной модели потоковой вычислительной...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconРецензи я на выпускную квалификационную работу студентки группы 5-230105 Козловой Т. C
На рецензию представлена выпускная квалификационная работа, состоящая из пояснительной записки и презентации

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconМетодические указания по выполнению и защите выпускных квалификационных работ
Составлено на основе методических указаний, стандарта смк сту 02-02-2007 Выпускная квалификационная работа специалиста

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconУчреждение высшего профессионального образования
Преддипломная практика и выпускная квалификационная работа: программа и методические рекомендации для студентов уголовно-правовой...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconДипломная работа (ДР) выпускная квалификационная работа, содержащая...
Настоящий стандарт устанавливает общие требования к содержанию студенческих учебных и выпускных квалификационных работ, именуемых...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconДоклад по защите выпускной квалификационной работы Обращение
Уважаемые члены Государственной аттестационной комиссии! Вашему вниманию предлагается выпускная квалификационная работа на тему «Создание...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconДоклад по защите выпускной квалификационной работы
Здравствуйте, уважаемые члены Государственной аттестационной комиссии! Я студент Коновалов Александр Михайлович. Вашему вниманию...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconДоклад по защите выпускной квалификационной работы Обращение
Здравствуйте, уважаемые члены Государственной аттестационной комиссии! Я студент Коновалов Александр Михайлович. Вашему вниманию...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconМетодические рекомендации Для студентов, обучающихся по специальности...
Составлено на основе методических указаний, стандарта смк сту 02-02-2007 Выпускная квалификационная работа специалиста для студентов...

Реферат Выпускная квалификационная работа 29с.,3 табл.,4 чертежа iconВыпускная работа магистра

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.vbibl.ru
Главная страница