Определение основных параметров бака для хранения рабочего вещества. Бак рабочего вещества по своему размеру и массе составляет наиболь-шую часть движительной установки.
Требования к материалу и конструкции бака определяются видом выбранного рабочего вещества и схемой системы подачи. Основные требования к баку: а) малая масса; б) прочность; в) герметичность; г) коррозионная стойкость; д) совместимость с выбранным рабочим веществом.
Запишем уравнение состояния газа, учитывая то, что газ при заправке находился под давлением Ро и температуре То: (6.1) R=8.31 Дж·М/К– универсальная газовая постояння. Определим из формулы (6.1) объем бака, т.е. объем рабочего тела Vо, приняв значение Ро=5•106 Па (т.к. не должно превышать критическое давле-ние Ркр) и То=293 К (температура при нормальных условиях): Зная объем бака, найдем его диаметр dб: (6.2) Если изменились условия хранения газа в баке (т.е. То выросла до Тmax), то уравнение состояния газа примет следующий вид: Разделив уравнения состояния для двух случаев (Р=Рmax, Т=Тmax и Р=Ро, Т=То) друг на друга получим: (6.3) Величину максимальной температуры Тmax примем равную 400 К. Зная величину Тmax, определяем Рmax: (6.4) Па. Напряжения, возникающие в стенках бака из-за давления Р, определя-ются по формуле: . (6.5) Максимальные напряжения будут возникать в стенках бака при Р=Рmax: (6.6) Зная [σ] (в качестве материала, из которого изготавливается бак, выби-раем титановый сплав ВТ5, для него степень черноты равна 0,63 [3], допус-каемое напряжение (условный предел текучести) – [σ]=800 МПа) и учитывая то, что ≤[σ], вычисляем минимальную толщину стенки бака: , (6.7) где - коэффициент запаса.
Для обеспечения достаточной жесткости, чтобы использовать бак, как силовой элемент конструкции СХПРТ, принимаем, с учетом коэффициента запаса прочности (для сферы), принимаем, тогда Масса конструкции бака равна: (6.8) . Масса заправленного газом бака равна: (6.9) Важной характеристикой для СХПРТ, является коэффициент склади-рования, который показывает, во сколько раз масса заправленного бака больше массы хранящегося в нём рабочего тела. Лучшей конструкцией бака считается конструкция, у которой γ прини-мает наименьшее значение.
Следует учесть то, что в использованных формулах мы пренебрегали изменением объема бака при расширении материала его конструкции при на-гревании.
Рассчитанная ёмкость для хранения р.т. имеет следующие конструк-тивные параметры: 1. Сферическая форма бака; 2. Масса бака ; 3. Масса заправленного бака ; 4. Коэффициент складирования 5. Рабочее тело хранится в газообразном состоянии. 6.3