Проблемы разработки блока подачи ксенона для системы коррекции с апогейной двигательной установкой космического аппарата тяжелого класса Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие 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-шаП: borodin@iss-reshetnev.ru

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.

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

THE ANALYSIS OF RESULTS OF RESEARCH DEFECTS OF COMPOSITE OVERWRAPPED PRESSURE VESSEL FOR SFD

A. V. Snytko, I. A. Kravchenko, A. P. Ladygin, L. M. Borodin

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Jeleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation Е-mail: borodin@iss-reshetnev.ru

Main development issues of Xenon Feed System for correction system of spacecrafts, that applying the concept of final ascent to geostationary orbit, are considered.

Keywords: Xenon Feed System (XFS), final ascent engine, heavy-class spacecraft.

Исторически сложилось, что российские спутники -это аппараты прямого выведения на геостационарную орбиту. Однако с появлением новых космических аппаратов на базе платформы «Экспресс-4000» с весовыми характеристиками, превышающими энергетические возможности РН «Протон» с РБ «Бриз-М», появляется потребность в применении схемы довыве-дения аппарата при помощи собственного двигателя довыведения - как вариант, не требующий доработки ракеты-носителя и существенной доработки спутника.

Следует отметить, что применение схемы довыве-дения требует, в свою очередь, усовершенствования системы коррекции КА. Функционально в ее состав входят ксеноновый бак высокого давления (КБВД), обеспечивающий хранение рабочего тела - ксенона массой до 570 кг на борту КА, двигательные блоки коррекции и ориентации, предназначенные для создания управляющих воздействий, блок подачи ксенона (БПК), межблочные трубопроводы и прочие вспомогательные элементы.

Одним из ключевых элементов системы коррекции является БПК, предназначенный для подачи рабочего тела из КБВД в двигатель довыведения с понижением давления газа от уровня в КБВД до уровня, обеспечивающего работу двигателя. Для реализации схемы довыведения БПК должен обеспечивать расход штатного рабочего тела от 15 до 40 мг/с и давление рабочего тела на выходе блока (2,6±0,12) кгс/см2 при входном давлении от 170 до 10 кгс/см2 и

(2,6-д 12) кгс/см2 при давлении на входе БПК от 10 до

5 кгс/см2 [1].

Конструкция БПК (см. рисунок) представляет собой моноблок, скомпонованный из элементов пневмоавтоматики, элементов поддержания теплового режима, элементов информационного обеспечения и прочих. Вероятность безотказной работы БПК не менее 0,995 за САС, 15,5 лет, обеспечивается дублированием линий подачи ксенона. Каждая линия БПК должна обеспечивать пропускание через нее штатного рабочего тела массой не менее 570 кг.

Длительность «стоп»-режима для одной из неработающих линий может равняться САС изделия.

В безрасходном режиме перетекание по седлу клапана редуктора давления должно быть не более 0,09 л мкм рт. ст./с (10 см3/сут); негерметичность электроклапанов БПК по седлу клапана должна быть не более 0,09 лмкм рт. ст./с (10 см3/сут); негерме-

тичность редуктора давления и электроклапанов по корпусу и соединениям должна быть не более 0,005 л мкм рт. ст./с. Данные показатели должны обеспечиваться применением уплотнительных элементов из соответствующих материалов и конструкцией редуктора давления и электроклапана.

Блок подачи ксенона АО «ИСС» им. М. Ф. Решетнёва»

Для стабильной работы двигателя довыведения требуется высокая точность значения потребляемого давления, что обеспечивается точностью поддержания давления на выходе БПК в диапазоне

(2,6-0,12) кгс/см2, которая определяется работой редуктора давления. Для исключения нестабильной работы редуктора вследствие его захолаживания при работе с большими расходами рабочего тела и высоким коэффициентом редуцирования подогреватель рабочего тела должен обеспечивать поддержание определенного температурного режима [2-3]. На вход БПК ксенон может подаваться как в газообразном, так и в жидком состоянии, в зависимости от условий эксплуатации, подогреватель рабочего тела должен обеспечивать только газообразное состоянии ксенона на выходе БПК.

Выполнение заданных требований становится возможным только при обеспечении высокой чистоты внутренних полостей БПК, реализуемой за счет требований к применяемым рабочим телам и требований чистоты к баллонам, в которых ксенон поставляется на завод-изготовитель. Помимо этого, отсутствие инородных частиц в пневмомагистралях системы коррекции обеспечивается применением специальных фильтров на входе и выходе БПК с фильтрующей способностью 5-8 мкм.

Решетнееские чтения. 2015

Решение описанных выше задач конструкторско-технологического характера позволит создать более эффективный узел с характеристиками, соответствующими современным требованиям.

Библиографические ссылки

1. Голубев М. Д. Газовые регуляторы давления. М. : Машиностроение, 1964. 152 с.

2. Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления .: сб. статей / под ред. И. И. Артоболевского. М. : Машиностроение, 1975.

3. Шимкович Д. Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М. : ДМК Пресс, 2001. 448 с.

References

1. Golubev M. D. Gazovyye regulyatory davleniya [Gas pressure regulators]. Moscow: Mashinostroyeniye, 1964. 152 p.

2. Pnevmatika i gidravlika. Privody i systemy upravleniya [Pneumatic and hydraulic. Actuators and control systems]. Digest of article. / Edited Artobolevsky I. I. Moscow: Mashinostroyeniye, 1975. 314 p.

3. Shimkovich D. G. Raschet konstruktsiy v MSC/NASTRAN for Windows [Structural analysis MSC/NASTRAN for Windows]. Moscow: DMK Press, 2001. 448 p.

© Снытко А. В., Кравченко И. А., Ладыгин А. П., Бородин Л. М., 2015

УДК 629.78

ПАНЕЛЬ КРИОЭКРАНА КОСМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ «МИЛЛИМЕТРОН»,

ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ СО СКЛАДЧАТЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ

А. В. Старицын, Н. Н. Старицына, Е. В. Пухтина

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

E-mail: staritsyn-90@mail.ru

Рассмотрен вариант замены алюминиевой конструкции панели криоэкрана с сотовым заполнителем на панель, выполненную из среднепрочного высокомодульного углепластика с применением в качестве заполнителя складчатой структуры на основе модифицированного Z-гофра.

Ключевые слова: панель криоэкрана, клиновидная конструкция, сотовый заполнитель, складчатый заполнитель.

CRYOGENIC PANEL SPACE OBSERVATORY "MILLIMETRON" MADE OF COMPOSITE

MATERIALS WITH FOLDED CORE

A. V. Staritsyn, N. N. Staritsyna, E. V. Pyhtina

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: staritsyn-90@mail.ru

The paper reviews replacement option from aluminum construction cryogenic panel with honeycomb to panel made from medium-strength highmodulus carbon with modify z-crimp folded core.

Keywords: cryogenic panel, wedge construction, honeycomb, folded core.

При проектировании космической обсерватории «Миллиметрон» актуальной задачей является разработка размеростабильных конструкций, сохраняющих свою работоспособность в условиях низких температур. Одной из таких конструкций является криоэкран, входящий в состав активной системы охлаждения. В настоящее время криоэкран представляет собой сборку из 24 несущих сотовых панелей, соединенных между собой металлизированной пленкой (рис. 1).

Каждая панель представляет собой крупногабаритную клиновидную многослойную конструкцию длинной 5 м и шириной 400 мм. Перепад высоты па-

нели от 60 до 10 мм. Панель криоэкрана состоит из алюминиевых обшивок В95 толщиной 0,3 мм, заполнителя сотового 5056-6-23П, а также крепежных соединений, выполненных из алюминиевых сплавов. Использование металлических элементов негативно влияет на размеростабильность конструкции при перепадах температур из-за высокого КЛТР алюминия. Поэтому возникает необходимость использования материалов с низким КЛТР, например углепластика [1].

Для решения проблемы предлагается альтернативный вариант панели с применением в качестве материала для конструкции среднепрочного высокомо-