- •Глава III. Конструкторський блок проектування
- •15. Геометричний розрахунок ка
- •16. Розрахунок центровочних і моментних характеристик ка
- •Продовження таблиці 16.1
- •Продовження таблиці 16.1
- •Продовження таблиці 16.1
- •17. Навантаження діючі на конструкцію ка
- •18. Конструкційні матеріали ка
- •19. Розрахунки на міцність в процесі проектування ка
- •Глава IV. Проектування систем життєзабезпечення ка
- •20. Системи забезпечення теплового режиму
- •21. Вибір параметрів космічного радіатора
- •22. Розрахунок параметрів фотоелектричної батареї
- •23. Розрахунок буферної хімічної батареї (бхб)
- •24. Розрахунок парашутної системи
- •25. Розрахунок параметрів дмп
- •26. Розрахунок системи протиметеоритного захисту
- •27. Проектна розробка апарату спуску
- •28. Проектування системи аварійного порятунку (сап)
21. Вибір параметрів космічного радіатора
Основними параметрами радіатора є його розміри, форма, оптичні характеристики зовнішнього покриття і , температура випромінюючої поверхні і матеріал радіатора. Для виготовлення радіатора використовують теплопровідні матеріали, в яких відношення теплопровідності до густини достатньо велике (для Al , для Mg , для Cu ).
Тепловий потік випромінення для радіатора з теплоносієм:
, (21.1)
де – ступінь чорноти зовнішнього покриття радіатора;
Трід – температура теплоносія на вході в радіатор ( );
– площа поверхні радіатора;
– ККД радіатора (залежить від матеріалу і геометрії радіатора, обраховується чисельно).
Для КА форму радіатора і оптичні коефіцієнти вибираються такими, щоб забезпечувалась нерівність:
, (21.2)
де – температура замерзання теплоносія;
– мінімальна температура радіатора під час руху по орбіті;
– мінімальний питомий потік прямої сонячної радіації під час руху по орбіті;
– мінімальне значення відносного міделя радіатора в напрямку сонця при різних орієнтаціях КА;
– мінімально допустиме співвідношення оптичних коефіцієнтів.
По вибраній формі і відомих значеннях оптичних коефіцієнтів визначають відведенний питомий тепловий потік з одиниці поверхні радіатора:
, (21.3)
де – максимальне значення теплового потоку прямої сонячної радіації на орбіті;
– максимальне значення відносного міделя радіатора при можливих орієнтаціях КА.
Радіатор розраховують на відвід із КА теплового потоку:
(21.4)
де – максимальне внутрішнє тепловиділення;
– максимальний потік зовнішнього тепла до КА через поверхню, обраховується із системи рівнянь:
, (21.5)
де – площа зовнішньої оболонки КА без площі радіатора;
, , – усереднені значення температури, чорноти і термічного опору оболонки КА відповідно.
Розрахувавши значення і , знаходять необхідну площу радіатора:
(21.6)
Таким чином для зменшення площі радіатор повинен мати мінімальний мідель відносно Сонця, а покриття на його поверхні максимальне значення чорноти при умові:
. (21.7)
Вибір параметрів радіатора для КА виконують на основі аналізу рівняння (21.6), в якому:
(21.8)
де – відносний мідель на вектор j теплового потоку ( і т.д.).
При заході КА в тінь планети температуру радіатора розраховують як:
. (21.9)
Для зменшення параметрів радіатора використовуються комбіновані СЗТР із активних і пасивних компонентів.
22. Розрахунок параметрів фотоелектричної батареї
Площа фотоелектричної батареї розраховується за формулою:
, (22.1)
де – середньодобова потужність;
– коефіцієнт запасу, ;
– питома потужність фотоперетворювачів при температурі , ;
t – температурний градієнт потужності, ;
– рівноважна температура фотоелектричної батареї на освітленій частині орбіти, ;
– мінімальне значення інтегрального коефіцієнту освітленості за виток:
, (22.2)
де ψ – кут між нормаллю в площині орбіти та вектором напрямку на Сонце;
– кут між проекцією вектора напрямку на Сонце на площину орбіти та радіус-вектором КА:
; ;
– кут між нормаллю до поверхні фотоелектричної батареї та вектором напрямку на Сонце. Для висоти Н=500км, .
Кут обчислюється за формулою:
, (22.3)
де – радіус Землі.
Рис. 22.1
Значення кута знаходять як:
, (22.4)
де – кут між радіусом вектора КА та нормаллю до поверхні фотоелектричної батареї;
– кут між напрямком зв’язаної осі ОХ з КА та проекцією нормалі до фотоелектричної батареї на площину ХОZ.
Енергетичний ККД буферної батареї . У формулі (22.1) – коефіцієнт зниження потужності фотоелектричної батареї до закінчення активного існування КА, ; – коефіцієнт заповнення фотоперетворювачами площі фотоелектричної батареї, .
Вага фотоелектричної батареї із фотоперетворювачами може бути знайдена з вагової залежності:
, (22.5)
де – вага м2 панелі з фотоперетворювачами:
, (22.6)
– питома вага стільникової конструкції, ;
– питома вага фотоперетворювачів, .
Максимальна потужність фотоелектричної батареї дорівнює:
(22.7)