Диплом инженера или как доставить на Землю кусочек Марса Страница 1 из 3






Предисловие

«Государственной экзаменационной комиссией принято решение поставить оценку „отлично“ и присвоить звание инженер». Вот так 21 января я стал иженером по специальности «Космические аппараты и разгонные блоки».

В этой статье хочу рассказать о своем дипломном проекте «Аппарат для подъема грунта с поверхности планеты». Планета была выбрана Марс и космический аппарат создавался именно для этой планеты.

Для начала проясню что из себя представляет дипломный проект, что делает студент-дипломант и как в итоге все это выглядит.

В начале

Начинается работа с получения задания. Мне ничего интересного в голову не пришло и задание пришлось просить у научного руководителя. Так была выбрана тема на диплом. Итак, задание: прилететь на Марс; спуститься на поверхность, прихватив с собой марсоход; использовать надувное тормозное устройство; использовать руку-манипулятор; с капсулой с образцами грунта взлететь на орбиту; вернуться на Землю.
Одному человеку все осилить за несколько месяцев нереально, поэтому берется какая-нибудь часть, например у меня: спуск на поверхность и взлет. Более того, все расчеты, за исключением специальной части берутся в первом приближении (т.е. примерно).

Состав диплома:
1. Общая часть. В этой части описывается космический аппарат, его системы, центровки, обоснование, массовая сводка.
2. Специальная часть. Подробный расчет или подробное рассмотрение какой-либо части или детали космического аппарата.
3. Конструкторская часть. Расчет конструкции или отдельных частей. Обязательная консультация с преподавателем, требуется его подпись.
4. Баллистика. Ее обычно не выделяют в отдельную часть, входит в Общую. Можно консультироваться с преподавателем.
5. Технологическая часть.
6. Экономическая часть.
7. Охрана труда.
Последние три также предполагают обязательное консультирование и подпись.

Венчает все подписи подпись рецензента, после чего дается допуск на защиту.

Вот вкратце общий вид.

Диплом

Когда задачи ясны начинается проектирование.

Первое с чего я начал — это компоновка. Первый шаг был с определения ограничений.
Надувное тормозное устройство — разработка НПО им. С.А.Лавочкина. По аналогии с прототипами (Демонстратор) посчитал массу и размер экрана. Остановился на массе 1500 кг. Впоследствии масса увеличилась до 2000 кг: масса всего космического аппарата, включая марсоход и возвращаемый аппарат. Диаметр экрана получился примерно 8,5 м. Центральная его часть, которая воспринимает критические тепловые нагрузки — металлическая.

Чтобы определиться с размерами, формами и массой возвращаемого аппарата пришлось считать баллистику. На кафедре дали программу, которая считает взлет. Орбита на которой находится перелетный модуль 400 км — орбита искусственного спутника Марса. Чтобы вывести на орбиту полезную нагрузку массой 150 кг (то, что пристыкуется к перелетному модулю и отправится к Земле) необходимо 1000 кг топлива. На этом этапе и пришлось увеличить общую массу космического аппарата до 2000 кг, а также ограничить массу марсохода до 500 кг (изначально планировалось брать массу, как у Curiosity).

Вот и определились первые рамки.
Топливо брал двухкомпонентное высококипящее. Горючее: несимметричный диметилгидразин. Окислитель: азотный тетраоксид. Кислород, а тем более водород не рассматривал из-за их свойства быстро испаряться. А полет предполагается до Марса долгий.
Выбрал двигательные установки из существующих. Один маршевый двигатель и четыре двигателя для ориентации. Из-за недостатка тяги двигатели ориентации пришлось использовать и для подъема.
В зависимости от соотношения топливо/окислитель посчитал объемы баков топлива. Схему возвращаемого аппарата выбрал как у «Фрегата»: 4 бака с топливом, 2 отсека с аппаратурой. Также на возвращаемом аппарате добавил стыковочный агрегат, манипулятор, 2 малонаправленные (ненаправленные) антенны. 3 бака наддува с азотом.

Поясню: В условиях невесомости топливо, как и любая жидкость собирается в шары и шарики. Запустить двигатель на топливе в таком состоянии невозможно. Поэтому придумали в баки ставить эластичную мембрану. С одной стороны мембраны закачивается топливо, которое заполняет весь бак. С другой стороны давит газ из бака наддува, тем самым держа топливо под постоянным давлением, и не давая ему собираться в шарики. Газ в баках наддува под большим давлением во много атмосфер.

Возвращаемый аппарат крепится через шпангоут к переходному отсеку, в котором должен располагаться марсоход. Сам отсек крепится к надувному посадочному устройству. В развернутом состоянии надувное посадочное устройство имеет вид тора (форма тора — это бублик). И, наконец, посадочное устройство крепится к тормозному устройству.

Описание космического аппарата. Чертеж по части технологии.




Вот схемы:
1. Космический аппарат во время спуска, надувное тормозное устройство раскрыто.


  • 1420
  • 24/01/2014


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое