طراحی و ساخت مخزن ذخیره گاز بوتان برای پیشرانه ماهواره اندازه کوچک

امروزه استفاده از ماهواره های کوچک برای مقاصد مخابراتی، تحقیقاتی و مخابراتی در حال گسترش است. یکی از مشکلات اساسی این ماهواره ها طراحی و ساخت سیستم پیشران این ماهواره ها می باشد. در ماهواره ها سیستم پیشران در دو مورد بکار می رود. یکی در صرف انرژی و ایجاد نیرو برای ماهواره بر برای ترک کره زمین و دومی برای ایجاد نیرو برای تثبیت، تصحیح و یا انتقال مداری محموله یا ماهواره ای که در مدار قرار می گیرد. موضوع این مقاله، طراحی و ساخت مخزن ذخیره گاز بوتان از جنس فولاد ضد زنگ تحت فشار انفجار 10 بار برای سیستم پیشران ماهواره در سایز کوچک می باشد. به این منظور ابتدا قطر و طول لازم برای مخزن برای تامین حجم  تعیین شده و ضخامت مخزن به روش نظری، مطابق استاندارد astm محاسبه شد. بعد از محاسبه ضخامت، جهت اطمینان از عملکرد مطلوب مخزن، شبیه سازی المان محدود در نرم فزار abaqus انجام شد. برای اینکار در 12 حالت مختلف از نظر اعمال فشار استاتیکی و انفجاری، محیط اتمسفر و خلا، دمای کاری زیر صفر و بالای صفر انجام گرفت. در مرحله بعدی  در بدترین حالت، در چند ضخامت دیگر نیز شبیه سازی انجام شد تا حداقل ضخامت مخزن حاصل شود. با توجه به تمام تحلیل های انجام شده، ضخامت مناسب مخزن 1.5 میلیمتر تعیین شد. سپس برای اولین بار در کشور، سامانه مدیریت پیشرانه مناسب در شرایط جاذبه صفر جهت جداسازی فاز مایع از گاز طراحی شد. به این منظور از توری های فلزی فشرده بعنوان ماده متخلخل و دو صفحه تلاطم گیر استفاده شد. در نهایت طبق طراحی انجام شده، مخزن مورد نظر ساخته شده و تحت بازرسی های مختلف در فشار بالاتر از فشار کاری قرار گرفت. نتایج نشان داد در فشار 20 بار و در شرایط خلا، هیچگونه نشتی، تغییر شکل و اشکال در عملکرد مخزن ایجاد نشد.

design and manufacture of butane gas storage tank for micro size satellite propulsion

todays, the use of small satellites for communication, research and military purposes is expanding. one of the main problems ofthese satellites is the design and construction of the propulsion system. the propulsion system used in two cases. one is to provide power to leave the earth and the second one is to provide power to stabilize, correct or transfer the orbit of satellite. the main purpose of this article is design and manufacture of a butane storage tank made of stainless steel under 10 bar explosion pressure for a micro size satellite. for this purpose, the required diameter and length of tank determined then thickness of tank calculated based on the theoretical method, according to the astm standard. in order to ensure the optimal performance of the tank, finite element simulation performed in abaqus software. simulation done in 12 different cases. simulation done in several other thicknesses to obtain the minimum working thickness of tank. according to all the analysis, the appropriate thickness was determined to be 1.5 mm. then, proper propulsion management system designed in zero gravity condition to separate liquid phase from gas. for thispurpose, compressed metal meshes used as a porous material. finally, the tank was manufacture and inspected according to thedesign.