Разработка электронасосного агрегата космического аппарата на базе модификации существующего двигателя

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

Несмотря на более высокий коэффициент укладки пневматической конструкции, к реализации на космическом аппарате был принят вариант каркаса на основе упругих деформируемых профилей.

Каркас выполнен в виде трех упругих профилей, в транспортном положении намотанных на общий барабан параллельно друг другу со смещением. Барабан шарнирно закреплен внутри корпуса каркаса, представляющего собой прямоугольный параллелепипед с размерами 100 х 100 х 75 мм. Концы профилей выпущены за пределы корпуса через три профилированных отверстия таким образом, чтобы профили при полном сходе с барабана образовали три ребра правильного тетраэдра со стороной 3 м. Перевод каркаса из транспортного положения осуществляется за время не более 3 минут, при этом потребляемая мощность составляет не более 5 Ватт.

По итогам сравнительных испытаний двух вариантов раскрывающегося каркаса отражателя к практической реализации на космическом аппарате «Mаяк» был принят механический каркас из упругих деформируемых профилей с незамкнутым сечением.

Библиографические ссылки

1. CubeSat Design Specification Rev. 13. California State Polytechnic University. Источник проверен 04.09.201. URL: http://cubesat.org/images/ developers/cds_ rev13_final2.pdf.

2. Cohen Barbara A., Sellar R. G., Staehle R. et al., eds. (2013). Lunar Flashlight: Mapping lunar surface volatiles using a CubeSat (PDF). Annual Meeting of the

Lunar Exploration Analysis Group (2013). NASA -SSERVI.

3. Шаенко А. Ю., Белокосков M. С., Недогарок A. A., Шпотя Д. А. Раскрывающийся солнечный отражатель для наноспутника «Маяк» класса Cubesat // Решетнев-ские чтения. 2015. Т. 1, № 19. С. 143-144.

4. The Planetary Society. Projects: LightSail-Solar Sailing. Источник проверен 04.09.2015. URL: http://www.planetary.org/programs/projects/solar_sailing/ lightsail1.html.

References

1. CubeSat Design Specification Rev. 13. California State Polytechnic University. Retrieved 04.09.2015. URL: http://cubesat.org/images/developers/ cds_rev13_final2.pdf

2. Cohen Barbara A., Sellar R. G., Staehle R. et al., eds. (2013). Lunar Flashlight: Mapping lunar surface volatiles using a CubeSat (PDF). Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group (2013). NASA -SSERVI.

3. Shаenko A. Yu., Belokoskov M. S., Nedogarok A. A., Shpotya D. A. Deployable solar reflector for Mayak cubesat. Reshetnev readings, 2015. Vol. 1, № 19. P. 143-144.

4. The Planetary Society. Projects: LightSail-Solar Sailing. Retrieved 04.09.2015. URL: http://www.planetary. org/programs/projects/solar_sailing/lightsail1.html.

© Шаенко А. Ю., Белокосков M. С., Лавров M. П., Ефремов Д. И., Александров А. М., 2016

УДК629.09:629.78

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНАСОСНОГО АГРЕГАТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА БАЗЕ МОДИФИКАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ

3. А. Юдина, А. А. Логанов, Д. Б. Усманов

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

E-mail: office@iss-reshetnev.ru

Описана разработка двухступенчатого электронасосоного агрегата космического аппарата за счет модификации существующего двигателя.

Ключевые слова: электронасосный агрегат, система терморегулирования.

DEVELOPING SPASECRAFT ELECTRIC PUMP UNIT BY MODIFYING AN EXISTING ENGINE

Z. A. Yudina, A. A. Loganov, D. B. Usmanov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: office@iss-reshetnev.ru

The research focuses on development of a two-stage spacecraft electric pump unit by modifying an existing engine.

Key words: electric pump, thermal control system.

Обеспечение теплового режима космического ап- тема терморегулирования. Жидкостная система тер-парата (КА) - одно из решающих условий его надеж- морегулирования состоит из электронасосного агре-ного функционирования. Эту задачу выполняет сис- гата (ЭНА) и жидкостного контура теплоносителя.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

ЭНА обеспечивает принудительную циркуляцию жидкого теплоносителя и способствует обеспечению заданного диапазона рабочих температур космического аппарата [1].

Ранее ЭНА выполнялись по одноступенчатой схеме. Необходимость проектирования ЭНА по двухступенчатой схеме вызвана возрастающей мощностью полезной нагрузки, так как она требует более эффективного теплоотвода. Такая схема даёт выигрыш в суммарном КПД по сравнению с одноступенчатыми насосами с теми же расходно-напорными характеристиками и выигрыш по массе вследствие уменьшения проходного сечения трубопроводов гидравлического тракта при сохранении массового расхода жидкого теплоносителя [2].

Существует возможность сократить сроки разработки за счет создания различных вариантов двухступенчатых ЭНА на базе существующего корпуса. Это позволит создавать семейства электронасосных агрегатов, предназначенных для различных космических аппаратов. Средством создания таких семейств ЭНА с повышенным перепадом давления является модификация существующего двигателя.

В связи с изменением рабочих параметров появляется необходимость изменения внутренней компоновки, создания новых подвода и вставки, установочных размеров электродвигателя. Составной частью вставки является спиральный отвод рабочей жидкости, его расчет осуществляется по методике, изложенной в работе [3]. Проектирование насоса велось с учетом проектных и компоновочных ограничений, накладываемых в связи с тем, что корпус полностью заимствуется и остаётся неизменным. Кроме того, была необходимость обеспечить ряд гарантированных зазоров. Компоновка ЭНА и корпус заимствуются из существующего экспериментального ЭНА. Конструкторское решение защищено патентом [4]. На рисунке представлена компоновка ЭНА.

Вид ЭНА в разрезе: 1 - корпус; 2 - электродвингатель; 3 - крыльчатка; 4 - вставка

При расчетах использовалась теория подобия для нахождения основных параметров проектируемого

насоса, далее использовался метод проектного расчета ЭНА, изложенный в [5].

По результатам расчетов было установлено, что получившийся электронасосный агрегат имеет меньшую относительно прототипа массу и даёт выигрыш в суммарном КПД. Разработка ЭНА на базе модификации существующего двигателя позволяет сократить срок его изготовления.

Библиографические ссылки

1. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.

2. Логанов А. А. Выбор критериев для оценки оптимальности конструктивных элементов электронасосного агрегата системы терморегулирования по результатам испытаний // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. III Сибир. аэрокосм. салона / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2004. С. 84-89.

3. Логанов А. А., Овечкин Г. И. Методика определения момента электродвигателя при проектировании электронасосного агрегата системы терморегулирования // Материалы XVII Междунар. науч. конф., по-свящ. памяти генер.конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 85-86.

4. Пат. 2274782 Российская Федерация, Электронасосный агрегат / Г. И. Овечкин, Л. М. Бородин, А. А. Логанов, и др. ; заявл. 21.01.2014.

5. Логанов А. А., Ямашев Э. М. Моделирование характеристик насосов системы терморегулирования // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 4. С. 24-28.

References

1. Chebotarev V., Kosenko V. Osnovy proektirovania kosmicheskih apparatov informationnogo obespechenia. [Bases of spacecrafts design]. Krasnoyarsk, Sib.gos.univ. publ. 2011. 488 p. (In Russ.).

2. Loganov A. A. [The choise of evaluation criteria designs optimality termal sistems electric pump of elements according to the results of the tests] // Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. Conf. III Siborskogo aerokosm. salona. Krasnoyarsk, SibGAU publ., 2004. P. 84-89

3. Loganov A. A. [Methodology of the design electric pump determining the engines moment] // Materialy XV Mezhdunar. nauch. Konf. Posv.pamiaty gener. construktora rake/t.-kosm. sistem akad. M. F. Rechetneva. Krasnoyarsk, 2013. P. 85-86

4. Ovechkin G. I., Borodin L. M., Loganov A. A., Elektronasosny agregat [Electric pump] Patent RF, no. 2274782, 2009.

5. Loganov A., Iamashev E. [The modeling termal sistems electric pumps characteristics] Isv. vuzov. Priborostroenie. 2011. Vol. 54, № 4. P. 24-28

© Юдина 3. А., Логанов А. А., Усманов Д. Б., 2016