Принцип работы ремонтной станции на гсо

Вся система состоит из двух модулей. Основной – ремонтный модуль, который хранит на своем борту запчасти, топливо, мощную станцию связи с Землей, имеет два крупным манипулятора, осуществляет ремонт и заправку принимаемого им спутника(рис). Вторым модулем является транспортный модуль, который занимается только транспортировкой спутников с ГСО либо на орбиту для отработанных спутников, либо к ремонтному модулю и обратно(рис). Такая система поможет сократить издержки на запуск новых спутников на ГСО, увеличив при этом срок службы КА. Также ремонтный модуль может чинить сам себя, что уменьшит шанс выхода из строя. Топливо и запчасти по мере необходимости на ремонтный модуль будут доставляться специальными грузовыми кораблями.

Выбор наиболее эффективных двигателей

Наиболее эффективными двигателями будут являться те, расход топлива которых будет наименьший.

Для космических полетов используется два основных вида двигателей:

1) жидкостный ракетный двигатель (ЖРД)(рис);

2)электрический реактивный двигатель(рис).

Рассмотрим ЖРД:

Жидкостный реактивный двигатель — химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно-, двух- и трёхкомпонентные ЖРД. Рассмотрим его параметры при использовании его для доставки КА транспортным модулем с ГСО на орбиту отработанных спутников.

Для расчета массы топлива мы используем формулы.

На рисунке (рис. Орбита) изображена схема полета спутника из точки “п”(ГСО) в точку “а”(орбита отработанных спутников).

Для нахождения суммарного изменения скорости нам понадобится сложить все изменения скорости:

V= V_п+ V_а

1) V_п= V_элп - V_кр1

V_элп=

L= (R+r)/2

V_кр1=

2) V_а= V_кр2- V_эла

V_кр2=

V_эла=

1)L= ( + )/2=42314698

V_элп= =3079,08455

V_кр1= = 3068

V_п= 3079,08455 - 3068 = 11 м/с

2) V_кр2= = 3062,771 м/с

V_эла= = 3057 м/с

V_а= 3062,771 – 3057= 5 м/с

V=

Найдем массу топлива затраченное ЖРД на всем пути:

D= e -1

g₀=G*M_з/R²

B= K_су+ n₀* g₀* K_ду

K=D/(1-B-D*( K_то + B)

m_т = M_пг * K

D= e -1=0,00501

g₀= / ² = 0,22

B= 0,01+ 1* 0,22* 0,01=0,02

K=0,00501/(1-0,02 -0,00501*( 0,05 + 0,02) =0,00511

m_т= 5000 * 0,00511= 25,3 кг

Для полета по данной траектории для ЖРД потребуется 25,3 кг топлива.

Теперь рассчитаем количество топлива, которое понадобится ЭРД для прохождения этой орбиты. Для данного расчета используем формулы :

Реактивная сила: (1);

Секундный расход топлива: (2);

Ускорение силы тяжести на орбите старта: (3);

Для определения радиальной скорости: t (3);

Для угловой скорости: (4);

Для нового положения радиуса: = + * t (5);

Для угла поворота: (6);

Для текущего времени: (7);

Для нового значения массы КА: (8);

Для израсходованной массы топлива: (9) .

V_r,0 = 0 , , , , расчет идет до тех пор , пока не станет больше или равной нужной нам орбите .

Расчет мы можем сделать с помощью программы, где мы задаем условия:

1) начальный радиус –

2) конечный радиус – метра

3) начальная масса (примерная масса транспортного модуля и груза) – 1000+5000=6000 кг

4) Временной шаг (секунды) – 1000 сек

5) Угол (в градусах) – 45 градусов

6) параметр W (м/с) - 15000 м/с

7)параметр n – 0,001

Получаем массу израсходованного топлива 4.39 кг .

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее эффективными двигателями будут являться ЭРД.

Конструкция каждого модуля .

Ремонтный модуль

Ремонтный модуль состоит:

1)Системы захвата и крепления для приема спутников;

2) Два манипулятора ос съемными насадками ;

3) Четыре ЭРД двигателя ;

4) Отсек для хранения запчастей и насадок для манипуляторов ;

5) Большой топливный отсек ;

6) Станция связи с Землей;

7) Солнечная батарея;

8) Камеры между манипуляторами .