Расчет системы хранения и подачи РТ

Система хранения и подачи рабочего тела (СХПРТ) состоит из бака (Б), заправочного устройства (ЗУ), пускового клапана (ПК), предохранительного клапана (ПК), двух электроклапанов (ЭК1 и ЭК2), редуктора (Р), ресивера (РС), двух жиклёров (Ж1 и Ж2) и самого двигателя (СПД).

В бак рабочее тело поступает через заправочное устройство. Рабочее тело хранится в газообразном виде. Состояние рабочего тела в баке контролируется с помощью датчика температуры (ДТ) и датчика давления (ДД1), сигналы с которых поступают в систему управления (СУ). Рабочее тело из бака попадает в систему подачи через пироклапан, пропускающий рабочее тело в систему подачи. Далее рабочее тело через редуктор и электроклапан (ЭК1) поступает в ресивер. Редуктор понижает давление в системе подачи, а ресивер сглаживает пульсации и стабилизирует расход газа. Давление в ресивере контролируется датчиком давления (ДД2). Затем с помощью электроклапана (ЭК2) и жиклёров (Ж1 и Ж2) осуществляется подача рабочего тела в анод СПД и в катод-компенсатор.

В двигатель рабочее тело поступает в газообразном состоянии.

Расчет геометрических параметров бака

Топливные баки с рабочим телом по размерам и массе составляют наибольшую долю в массе всей двигательной установки. Рассчитаем бак для данной двигательной установки.

Масса рабочего тела описывается выражением:

, (3.1)

где к =1,02-1,05- коэффициент запаса рабочего тела (принимаем к=1,05);

-массовый расход двигательной установки;

- время работы движителя.

Массовый расход РТ через движитель равен сумме массовых расходов через катод-компенсатор и анод и определяется формулой:

   (3.2)

;

 кг.

Определяем объём бака [4]:

  (3.3)

где R=8,31Дж/(моль*К)- универсальная газовая постоянная;

= кг/моль - молярная масса ксенона;=5,5·106 Па- давление в баке

Для авиационной и космической техники обычно задается диапазон рабочих температур примерно от -50 до + С. Очевидно, что расчетное давление в баке должно соответствовать максимальной температуре хранения Т=323 К.

 м3

Определяем диаметр сферического бака по формуле:

(3.4)

м.

В качестве материала бака принимаем титановый сплав ВТ5-1, т.к. этот материал хорошо поддается штамповке и имеет хорошую свариваемость. Плотность данного материала ρб= 4507 кг/м3, а  = 850·106 Па.

Определяем минимальную толщину стенки бака:

(3.5)

 м.

Для обеспечения достаточной жесткости, чтобы использовать бак, как силовой элемент конструкции СХПРТ, принимаем, с учетом коэффициента запаса прочности, δб = 0,002 м.

Определяем массу пустого бака из соотношения:

 кг.

Определяем массу заправленного бака по формуле:

Определяем коэффициент складирования по формуле: