Форум разработчиков любительских спутников

Спутник "Радиоскаф" => Позиционирование => Тема начата: EU2AA от 20 Февраль 2011, 15:32:41

Название: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 20 Февраль 2011, 15:32:41
Маневрирование ИСЗ с помощью собственных двигателей

Маневрирование ИСЗ с помощью собственных двигателей является малоисследованной областью.

Побудительным мотивом здесь является сравнение стоимости выведения 1кг полезной массы на разные орбиты.

Самая низкая цена – круговая орбита. Если попутный запуск, то ещё дешевле. Если подсобить Основному Заказчику (сделать какой-то нужный ему блок!), то он Вас на радостях завезёт и бесплатно.

Высокоэллиптические орбиты, коих много по определению, практически не заняты. Именно из-за стоимости запуска. Каждый запуск – не просто чартер. Требуется по сути дела новый расчёт носителя, его испытания и т.д. и т.п. Время и деньги…

Представьте себе, что у Ваш ИСЗ уже готов к запуску и обратитесь к Роскосмосу или Ариане.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 20 Февраль 2011, 15:36:45
Маневрирование на АО-9 и АО-10

Когда Главный конструктор Карл Майнцер, DJ4ZC, обратился к Ариане и сравнил цены, то выбрал вариант: с Арианой на низкую круговую орбиту, потом своим двигателем – на высокоэллиптическую.

Свой двигатель он называл Кик-мотор.

АО-9 ему Ариана разбила.
Первая ступень отработала, а вторая не включилась.
Интересен сам процесс выяснения причины неудачного запуска..... Об этом отдельно.
Обломки упали на мелководье, достали легко. Вот фото обломков:
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 20 Февраль 2011, 15:38:47
АО-10 – усовершенствованная копия АО-9.
Вот фото Кик-мотора
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 20 Февраль 2011, 15:42:36
АО-10 – усовершенствованная копия АО-9.
Вот схема управления КИК-мотором
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ra3wok от 22 Февраль 2011, 12:05:21
Основной газ это Гелий (He). А вот UDMH это что? И зачем нужен N2O4 ?
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 22 Февраль 2011, 20:42:39
Холодное истечение из сопла, т.е. без горения. Приведена схема управления.
Для AMSAT-DL поставлялся из России.

N2O4 - азотноватый ангидрид. В жидком виде существует в виде димерной желтой жидкости. В твердом виде - бесцветен. Температура плавления (в °C): -11,2 Температура кипения (в °C): 21 От 21°С до 140°С - бурый газ, при температуре меньше 21°С красноватая жидкость, но при дальнейшем охлаждении становится бесцветной.

Хранится в Дьюаре, как жидкость. В Дьюаре и поставлялся.

Сосканирую фото и позднее напишу подробнее.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 22 Февраль 2011, 21:35:56
Вот ссылка, правда на английском: http://en.wikipedia.org/wiki/Unsymmetrical_dimethylhydrazine 
UMDH  часто используется как самовоспламеняющееся ракетное топливо , как двухкомпонентное ракетное топливо в сочетании с окислителем четырехокиси азота и реже с IRFNA (красной дымящей азотной кислоты) или жидкого кислорода . Использование в качестве топлива описано в спецификации MIL-D-25064.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 22 Февраль 2011, 21:38:17
Вот ещё ссылка, тоже на английском:
http://www.astronautix.com/props/n2o4udmh.htm
Окислитель N2O4 топлива гептила. Приведён подробный рецепт по стандарту MIL-D-25064.
Вот так вот.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 22 Февраль 2011, 21:43:01
С помощью этой схемы управления реализованы два режима:
1) мощный, с самовоспламенением, потом не погасишь. Выгорает весь бачок.
2) маломощный, холодное истечение для тонких корректировок орбиты. Многократное использование.
Напоследок можно и поджечь.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 23 Февраль 2011, 23:48:29
Карл Майнцер, DJ4ZC и Конрад Миллер проверяют топливный бак, изготовленный в Москве
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 23 Февраль 2011, 23:50:03
Размещение топливных баков в Amsat Oscar 13
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 23 Февраль 2011, 23:52:08
Пример коррекции высокоэллиптической орбиты. Поэтапное изменение Апогея и Перигея, затем тонкая коррекция наклонения орбиты "холодным" пуском (только N2O4).
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ComCom от 02 Июнь 2011, 20:05:55
Есть две мысли:

1. Маневрировать при помощи эффекта Бифельда-Брауна, вопрос только в том присутствует ли этот эффект на предпологаемой орбите ??? 

2. Использовать один из видов электрического двигателя например ионного (более сложный вариант)

Если конечно на все хватит электроэнергии
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 03 Июнь 2011, 00:17:00
Есть две мысли:

1. Маневрировать при помощи эффекта Бифельда-Брауна, вопрос только в том присутствует ли этот эффект на предпологаемой орбите ??? 

2. Использовать один из видов электрического двигателя например ионного (более сложный вариант)

Если конечно на все хватит электроэнергии
Обе мысли хороши.
1. Прошу про эффект Бифельда-Брауна поподробней. От Вас услышал впервые.
2. Про ионные двигатели читал только в научной фантастике.

Хорошо бы обе мысли приЗемлить.
Любой, самый малый шаг в направлении реализации, бесценен!
Например, испытать в рамках ДАННОГО ОТКРЫТОГО ПРОЕКТА!!

*Ps.Слышал высказывание: нет ничего лучше хорошей теории.
Не опровергая это высказывание, остаюсь приверженцем практики.
Название: Re: Маневр
Отправлено: STEALTH от 03 Июнь 2011, 23:00:22
Об эффекте Бифельда–Брауна можно прочитать здесь  (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%91%D0%B8%D1%84%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B4%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B0) (2011.05.06 -- поправил ссылку)
В условиях вакуума -- неприменим -- в силу отсутствия проводящей среды... Ионный ветер, лифтеры, ионолёты -- это всё он самый... На нём же базируется и ряд заговоров...

Там же есть и ссылка на ионный двигатель (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C)... Применялись и применяются на целом ряде КА...

Был также установлен и на AO-40 / P3-D... На этом рисунке самый нижний это он:

(http://radioskaf.ru/forum/index.php?action=dlattach;topic=52.0;attach=89;image)

Называется ATOS -- Arcjet-Triebwerk auf OSCAR-Satellit ( по немецки ) / Arcjet-Thruster on OSCAR-Satellit ( по английски )
 Ð—десь краткое описание на немецком (http://www.amsat-dl.org/atos.html)

-- рабочий газ -- аммиак (в двух из шести баков)
-- температура в ионизационной камере -- 15000 K
-- скорость истечения -- 4200 м/с
-- тяга -- 95 миллиньютон
-- потребляемая мощность -- 750 Вт
-- рабочее напряжение 88 В (поджигание при 3 кВ)

(http://www.irs.uni-stuttgart.de/forschung/elektrische_raumfahrtantriebe/atos_flugmodell.png)

(http://www.irs.uni-stuttgart.de/forschung/elektrische_raumfahrtantriebe/atos_schema.png)

(http://www.db1hz.de/ham/sat/pix/p3d-atos1.gif)

(http://www.irs.uni-stuttgart.de/forschung/elektrische_raumfahrtantriebe/atos_betrieb.png)

Разработан в Штутгартском Институте Космических Систем в 1994-1999 гг. В полёте испытан практически не был -- из-за протечки магистралей подачи аммиака, что как раз также привело в последствии и к пошаговой полной утрате всего спутника.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 05 Июнь 2011, 01:45:45
Спасибо за интересную информацию.
Исходные данные есть: высокотемпературный сплав для дюз (скорее всего для всего корпуса), датчик тяги (откалибровать), дистанционное управление+телеметрия (для безопасности) и вперёд!
Об эффекте Бифельда–Брауна можно прочитать здесь  (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%91%D0%B8%D1%84%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B4%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B0/)
В условиях вакуума -- неприменим -- в силу отсутствия проводящей среды... Ионный ветер, лифтеры, ионолёты -- это всё он самый... На нём же базируется и ряд заговоров...
На Викпедии описания эффекта на русском нет, есть на английском: http://en.wikipedia.org/wiki/Biefeld-Brown_effect

Отдельный вопрос к STEALTH: отчего Вы решили, что в вакууме этот эффект не работает?
В свете новых представлений вакуум является свехплотной субстанцией!
СомСом скорее всего прав!
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ComCom от 05 Июнь 2011, 12:29:57
По поводу ионных двигателей то их там много разновидностей
(см.http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ракетный_двигатель)
наверняка можно будет что нибудь подобрать в плане надежности и простоты конструкции

Насчет эффекта Бифельда-Брауна я не думаю что на предпологаемых орбитах глубокий вакуум, там скорре всего "летает" достаточное количество различных элементарных частиц.
Вопрос в том какова будет тяга на предпологаемы орбитах, а это нужно как нибудь суметь  проверить  ...
И еще я лично сам не проверял присутствие/отсутствие эффекта в глубоком вакууме, а серьезных отчетов мне пока не попадалось. (на рабочем столе проверял - работает)
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: STEALTH от 05 Июнь 2011, 15:40:19
На Викпедии описания эффекта на русском нет, есть на английском...
Нуу... Не надо так категорично... ;) -- просто ссылка неправильно вставилась, сегодня попытался исправить, но теперь моё предыдущее сообщение вообще превратилось в сплошную кашу... >:( Потом попробую исправить, -- у меня вообще на этом форуме большие проблемы с кодировкой... >:( >:( >:( А с описания на английском есть ссылка и на русский вариант...
Вот правильная ссылка: эффект Бифельда–Брауна  (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%91%D0%B8%D1%84%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B4%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B0)
а тут исправленная ссылка на ионный двигатель (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C)...

Цитировать
Отдельный вопрос к STEALTH: отчего Вы решили, что в вакууме этот эффект не работает?
В свете новых представлений вакуум является свехплотной субстанцией!

Там всё расписанно... Конечно же какая-то остаточная атмосфера есть и на высоте полёта МКС -- там где и будет летать тот спутник, который мы здесь обсуждаем... но там она составляет ~10-24 от той, что на уровне моря -- в миллион-миллиардов-миллиардов раз меньше!!!... Насколько это мало -- даже представить сложно, что останется от этого эффекта, представить наоборот очень легко -- НИЧЕГО!!!

И прежде чем планировать проверить этот эффект на спутнике, надо проверить его в вакуумной камере на земле -- просто сделать лифтер-ионолёт и заставить его взлететь в барокамере при хотя бы одной тысячной от нормального атмосферного давления...

:) :) :)
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ComCom от 05 Июнь 2011, 15:56:58
И прежде чем планировать проверить этот эффект на спутнике, надо проверить его в вакуумной камере на земле -- просто сделать лифтер-ионолёт и заставить его взлететь в барокамере при хотя бы одной тысячной от нормального атмосферного давления...

Конечно нужно проверить, но где взять вакуумную камеру и соответствующее оборудование ???
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 05 Июнь 2011, 19:38:28
Насчет эффекта Бифельда-Брауна я не думаю что на предпологаемых орбитах глубокий вакуум, там скорре всего "летает" достаточное количество различных элементарных частиц.
Летает! Вне всякого сомнения.

Вопрос в том какова будет тяга на предполагаемых орбитах, а это нужно как нибудь суметь  проверить  ...
И еще я лично сам не проверял присутствие/отсутствие эффекта в глубоком вакууме, а серьезных отчетов мне пока не попадалось. (на рабочем столе проверял - работает).
Думаю, что на орбите тяга будет такой же. Берусь сделать Вам командно-телеметрический радиоканал с определением координат ИСЗ. Нужно определиться с числом каналов туда-сюда, чтобы основательно проверить не только тягу, но и всё, что возможно.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 05 Июнь 2011, 19:45:13
И прежде чем планировать проверить этот эффект на спутнике, надо проверить его в вакуумной камере на земле -- просто сделать лифтер-ионолёт и заставить его взлететь в барокамере при хотя бы одной тысячной от нормального атмосферного давления...
Конечно нужно проверить, но где взять вакуумную камеру и соответствующее оборудование ???
Нужно сделать микроспутник, забросить попутным рейсом, хорошо всё испытать и задокументировать.
С камерой - только время терять... К тому же испытания в вакуумной камере НИКОГО НИ В ЧЁМ НЕ УБЕДЯТ! И нас с Вами тоже.
Материалы испытаний: на такой-то высоте, такая-то тяга - убедят ВСЕХ! И заодно получим массу практических замечаний по усовершенствованию!
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 05 Июнь 2011, 20:00:24
Вот правильная ссылка: эффект Бифельда–Брауна  (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%91%D0%B8%D1%84%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B4%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B0)
а тут исправленная ссылка на ионный двигатель (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C)...
Цитировать
Там всё расписанно... Конечно же какая-то остаточная атмосфера есть и на высоте полёта МКС -- там где и будет летать тот спутник, который мы здесь обсуждаем... но там она составляет ~10-24 от той, что на уровне моря -- в миллион-миллиардов-миллиардов раз меньше!!!... Насколько это мало -- даже представить сложно, что останется от этого эффекта, представить наоборот очень легко -- НИЧЕГО!!!
за новые ссылки отдельное СПАСИБО!
А, Вы просто приняли на веру статью из Викпедии?
Это всего лишь интерпретация этого явления автором этой статьи ...
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ComCom от 06 Июнь 2011, 13:24:06
Думаю, что на орбите тяга будет такой же. Берусь сделать Вам командно-телеметрический радиоканал с определением координат ИСЗ. Нужно определиться с числом каналов туда-сюда, чтобы основательно проверить не только тягу, но и всё, что возможно.

Как мне кажется, нужно провести мозговой штурм (своих мозгов что то маловато): по вопросу
Как технически оптимальнее мерять тягу ???  Чтобы определиться с конструкцией спутника.

В полне может получиться так что "солнечный ветер" и магнитное поле земли может привнести какие нибудь неожиданные "сюрпризы" 
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 07 Июнь 2011, 22:56:35
Как мне кажется, нужно провести мозговой штурм (своих мозгов что то маловато): по вопросу
Как технически оптимальнее мерять тягу ???  Чтобы определиться с конструкцией спутника.

Вполне может получиться так, что "солнечный ветер" и магнитное поле Земли может привнести какие-нибудь неожиданные "сюрпризы"
это обыная ситуация, для принятия решения нужно собрать побольше мнений. Ваш ОТКРЫТЫЙ ПРОЕКТ - уникальная площадка именно для этого!
Итак, Вы поставили 2 задачи:
1.Измерение тяги без опоры. Нужно поискать твёрдотельные однокристальные датчики.
2."Сюрпризы" при испытаниях. Многократные пуски/стопы с документированием ориентации на Солнце, Земные полюса, ... Это всё писать в ПРОГРАММУ ИСПЫТАНИЙ.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 07 Июнь 2011, 23:16:14
Как технически оптимальнее мерять тягу ???
В ИНТЕРНЕТЕ есть датчики тяги (чаще это про газовые горелки...) и датчики ускорения.
Вот конструкция : http://serge77.rocketworkshop.net/capacitor/capacitor.htm 
< Serge77 - Моя ракетная мастерская >
ДАТЧИК ТЯГИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕМЕННОГО КОНДЕНСАТОРА
ВАРИАНТ N 1. Описано 3 варианта. Лучший по линейности третий.
Устройство: две пластины из нержавейки размером 65х160 мм и толщиной 1.02 мм положены друг на друга с зазором 1.76 мм, образованным двумя деревянными палочками под короткими сторонами пластин. Ёмкость 59 пФ. Конденсатор помещался на бытовые весы (точность 1 г), в центр пластины ставилась резиновая пробка, на неё помещался груз. Ёмкость измерялась прибором M890G, точность измерения 1 пФ.
Вид установки, характеристика с высокой линейностью и схема на микросхеме таймера NE555D (или 1006ВИ1):
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 08 Июнь 2011, 00:07:27
По твёрдотельным датчикам ускорения информация обширная:
http://www.efo.ru/doc/Freescale/Freescale.pl?2281
http://www.chipdip.ru/catalog/accelerometers.aspx
http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w38271.html
http://www.kosmodrom.com.ua/data/uskorenie.php
http://www.elpapiezo.ru/pdu.shtml
http://www.compeljournal.ru/enews/tag/asensor
http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_01/stat_66.htm

 и т.д. и т.п.

Большинство всё равно "пляшут" от емкостного датчика, например Freescale.
Преимущество в том, что парамеры нормированы и описаны в  .PDF подробным образом.

Нужно подбирать датчик под конкретный двигатель ...
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: STEALTH от 08 Июнь 2011, 22:30:10
А, Вы просто приняли на веру статью из Викпедии?
Это всего лишь интерпретация этого явления автором этой статьи ...

Ну зачем же на веру? :) Просто я давно знаю про ионолёты -- ещё в начале 1980-х мне попал в руки журнал "Техника--Молодёжи" 60-х годов, и там была вот эта статья:
ТМ N7 1969г. цв.вкл.II + стр.5 + стр.6

(http://technica-molodezhi.ru/1_7_1000_TM/Uploads/Archive/TM_07_1969.djvujpg)

(http://technica-molodezhi.ru/1_8_1000_TM/Uploads/Archive/TM_07_1969.djvujpg)

(http://technica-molodezhi.ru/1_9_1000_TM/Uploads/Archive/TM_07_1969.djvujpg)

Ионолёты летают только в среде, которую можно ионизировать -- например в воздухе, в вакууме ионизировать просто нечего -- тех остатков атмосферы, что там присутствуют, не хватит не то что для спутника -- даже для пушинки не хватит...

К тому же об источнике энергии тоже не надо забывать -- десятки киловольт и десятки-сотни ватт...

А если уж обязательно хочется чего-нибудь экстремального, то предлагаю поставить электромотор с пропеллером -- толку столько же, трудностей изготовления гораздо меньше... ;)

:) :) :)
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 30 Июнь 2011, 15:04:46

А если уж обязательно хочется чего-нибудь экстремального, то предлагаю поставить электромотор с пропеллером -- толку столько же, трудностей изготовления гораздо меньше... ;)

:) :) :)
опередили Вас тут. Леонардо Да Винчи эту идею уже предлагал. Да и Сикорский уже, как бы и воплотил. Экстрима, как бы и нет...
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: UB4AAD от 10 Январь 2012, 17:55:50
Как вариант для маневрирования на орбите бачок с водным раствором аммиака и под небольшим давлением или даже давление создавать электро насосом....

Тягу измерить в лаборатории , затем её не надо будет мерить достаточно четко привязать открытие закрытие клапанов микро-двигателя к таймеру. Тяга в секунду времени думаю будет известна.........
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: ra3pcs от 11 Январь 2012, 13:59:05
Вес аппарата с таким бачком получиться внушительным, а эффективность водного раствора аммиака, по сравнению со скоростью истечения струи продуктов сгорания топлива, получиться совсем ничтожной. Поскольку в данном случае большие массы от Земли отрывать нам не требуется, то вполне возможно применить несколько самодельных микродвигателей на жидком топливе (ЖРД). При одинаковой массе, по сравнению с балоном нашатыря, эффективность такого решения будет гораздо выше.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: AKabanchuk от 10 Май 2012, 20:04:38
Хранится в Дьюаре, как жидкость. В Дьюаре и поставлялся.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: pavshinAN от 30 Май 2012, 11:58:46
И зачем нужен N2O4 ?
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: maxmiz от 31 Май 2012, 21:37:35
N2O4 используется как окислитель для ракетных двигателей.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: CamKrist от 04 Сентябрь 2013, 17:28:28
Similar subject was being discussed at yahoo answers last week. I can post the link if needed.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: EU2AA от 13 Май 2014, 14:49:24
Similar subject was being discussed at yahoo answers last week. I can post the link if needed.
Thank you provide a link to the Yahoo Ansschers, many will be interested.
Название: Re: Маневрирование
Отправлено: aktiwIN от 07 Июль 2014, 12:09:38
датчик тяги (откалибровать), дистанционное управление+телеметрия (для безопасности) и вперёд!