CN103253381A - 一种多舱段组合式航天器接地设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多舱段组合式航天器接地设计方法，采用开关与电阻并联方式，通过对不同舱段开关分时段控制，实现多舱段组合式航天器组合工作状态和独立工作状态单点接地，确保航天器零电平基准。该系统无需对现有航天器各舱段内部接地方式进行改变，通过一种简单的开关和电阻即可实现整器的接地设计，易于操作和实现。多舱段组合式航天器接地设计方法为当一个舱段或多个舱段与其它舱段分离后，这一个舱段或多个舱段的组合体中一个舱段接地开关闭合，其余舱段接地开关保持断开状态，一次电源回线通过闭合的接地开关所在的舱段实现单点接地。分离剩下的其它舱段同样只有一个舱段的接地开关处于接通状态，确保形成的组合体通过接地开关实现单点接地。

Description

一种多舱段组合式航天器接地设计方法

技术领域

本发明属于航天航空技术领域，涉及一种航天器接地设计方法，特别涉及一种多舱段组合式航天器接地设计方法。

背景技术

航天器接地设计的目的是为了实现航天器结构等电位设计，防止通过航天器结构形成电流回路，建立航天器零电位基准，提高航天器电磁兼容性水平。

对于独立飞行航天器，国内外多项标准规范对接地进行了要求，通常采用的接地方法为单点接地，包括单点直接接地和单点高阻接地。单点直接接地是将航天器一次电源回线汇集到电源控制设备或配电设备，再将电源控制设备或配电设备通过接地桩连接到整星结构，实现一次电源回线单点接地。我国GJB1210-1991《接地、搭接和屏蔽实施》和ESA标准ECSS-E-ST-20C-2008《空间工程：电子与电气》中规定的接地方式属于单点直接接地方式。单点高阻接地是一次电源回线汇集后通过电阻再连接到航天器结构，美国NASA-HDBK-4001《无人航天器电气接地体系结构手册》规定的就是这种高阻接地方式。

对于多舱段组合式航天器，目前国内外尚没有统一的标准。随着载人航天和深空探测的发展，多舱段组合式航天器应用领域越来越广泛。例如，美国空间站，结构非常复杂，包括多个实验舱、推进舱等，还需要与货运飞船、载人飞船进行交会对接及撤离；我国神舟系列飞船一般包括推进舱、实验舱和返回舱；月球着陆探测或采样返回任务中，由于任务阶段复杂，也通常采取多舱段组合方式。这些组合式航天器的各舱段存在组合工作和独立工作方式。因此，不论在组合工作和独立工作模式，均应当保证航天器具有统一的电平基准。

基于上述原因，各舱段采用隔离接地方式，按照独立飞行航天器接地方式进行设计，舱段结构之间通过绝缘安装使各舱段之间互相隔离，当舱段之间需要进行功率传输时，不同舱段的电源也通过隔离型变压器等方式进行隔离，这样保证不同舱段之间不会发生电平干扰问题。这是目前空间站和我国神舟系列飞船及返回式卫星采用的接地方法。

但是这种方法需要在舱段电源之间需要隔离，若舱段间传输的电源信号类型较多，则需要采用多个隔离型变压器，隔离措施实现较为复杂，重量代价也较大，而且由于不同电源之间电源变换也会带来功率损失和额外的热耗，且增加热设计的复杂性。

发明内容

本发明的目的是为了解决多舱段组合式航天器各舱段采用隔离方式接地时，造成的舱段间电源之间隔离措施实现复杂、重量代价大、功率损失及热耗大的问题，提供了一种多舱段组合式航天器接地设计方法，该方法简单且易于实现。

本发明的技术解决方案是：

一种多舱段组合式航天器接地设计方法，其中，该航天器包括n个舱段，第一舱段为主舱段，其余舱段为辅助舱段；该方法的具体步骤为：

步骤一、将主舱段的一次电源回线在配电装置中直接接地，各辅助舱段的一次电源回线在配电装置中通过采用电阻和继电器开关并联后再接地；

步骤二、发射前，进行状态设置时，使各辅助舱段中的继电器开关断开；

步骤三、飞行过程中，当第m个舱段与第m+1个舱段分离后，闭合一继电器开关，使得第m个舱段和第m+1个舱段所在的舱段合体分别有一继电器开关闭合，其中所述m取整数1至n-1中的1个或多个。

进一步地，本发明各辅助舱段连接的电阻的阻值为68KΩ。

进一步地，本发明各辅助舱段连接的继电器开关的型号为4JRB-4。

有益效果

本发明多舱段组合式航天器接地设计方法无需对现有各舱段内部接地方式进行改变，通过一种简单的开关和电阻即可实现整器的接地设计，重量代价小，没有功率损失和热消耗，只需要增加1条遥控指令，易于操作和实现，解决了采用隔离方式接地，造成的舱段间隔离措施实现复杂、重量代价大、功率损失和热耗大的问题。

附图说明

图1为本发明提出的接地设计方法示意图；

图2为某四舱段航天器接地设计方法示意图；

图3为某四舱段航天器组合体分离后各组合体接地方法示意图；

图4为某四舱段航天器的组合体分离后，各舱段接地方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明多舱段组合式航天器接地设计方法，其中，该航天器包括n个舱段，第一舱段为主舱段，其余舱段为辅助舱段；该方法的具体步骤为：

步骤一、将主舱段的一次电源回线在配电装置中直接接地，各辅助舱段的一次电源回线在配电装置中通过采用电阻和继电器开关并联后再接地。

如图1所示，舱段1为主舱段，舱段2、舱段3、……、舱段n为辅舱段，舱段1的一次电源回线在配电装置中直接接地，其余舱段一次电源回线都是在配电装置中通过采用电阻R和继电器开关K并联后再进行接地。

本发明较佳地选取大小为68KΩ的电阻为各辅助舱段连接的电阻R2、R3、……Rn，较佳的选取型号为4JRB-4的继电器开关作为各辅助舱段的继电器开关K2、K3、……Kn。

步骤二、发射前，进行状态设置时，使各辅助舱段中的继电器开关断开。

如图1所示，发射前，进行状态设置时，将舱段2、舱段3、……、舱段n中的继电器开关均处于断开状态，由于电阻的存在，使得各舱段的一次电源回线通过舱段1实现单点接地。因此，多舱段组合飞行时，探测器一次电源回线均通过舱段1一次电源回线单点接地。由于各舱段外壳是等电位的，因此可以保证在分离前，多舱段通过一个接地点与结构相连。

步骤三、飞行过程中，闭合一继电器开关，使得第m个舱段和第m+1个舱段所在的舱段合体分别有一继电器开关闭合，其中所述m取整数1至n-1中的1个或多个。

例如，当m=1时，即舱段2、舱段3、……、舱段n组成的组合体与舱段1分离后，此时舱段2的继电器开关K2闭合，舱段3、……、舱段n中的继电器开关均处于断开状态，由于电阻的存在，使得舱段3、……、舱段n的一次电源回线通过舱段2一次电源回线单点接地，实现单点接地。

以此类推，当一个舱段或多个舱段与其它舱段分离后，这一个舱段或多个舱段的组合体中一个舱段接地开关闭合，形成这一个舱段或多舱段组合体单点接地点，其余舱段接地开关保持断开状态，一次电源回线通过闭合的接地开关所在的舱段实现单点接地。分离剩下的其它舱段同样只有一个舱段的接地开关处于接通状态，确保形成的组合体通过接地开关实现单点接地。

下面列举一实例对本发明进行说明

某航天器由4个舱段组成，4个舱段分别具有独立工作能力。发射时4舱段组合飞行。入轨后，经过一段时间飞行，舱段1与舱段2组成的组合体跟舱段3与舱段4组成的组合体分离。之后，舱段1与舱段2、舱段3与舱段4之间分别分离，4个舱段各自独立工作。

以下是本发明提出的接地方法的具体实施过程：

如图2所示，舱段1为主舱段，舱段2、舱段3、舱段4为辅舱段，舱段1的一次电源回线在配电装置中直接接地，其余舱段一次电源回线都是在配电装置中通过采用电阻R和继电器开关K并联后再进行接地，其中R2、R3、R4为68KΩ的电阻，继电器K2、K3、K4的型号为4JRB-4。

第一步：如图2所示，发射前，进行状态设置时，将舱段2、舱段3与舱段4中的继电器开关均处于断开状态，由于电阻的存在，使得各舱段的一次电源回线通过舱段1实现单点接地。因此，多舱段组合飞行时，探测器一次电源回线均通过舱段1一次电源回线单点接地。由于各舱段外壳是等电位的，因此可以保证在分离前，多舱段通过一个接地点接地。

第二步：如图3所示，舱段3与舱段4组合体与舱段1与舱段2组合体分离后，舱段2的继电器开关K2保持断开，一次电源回线通过舱段1接地，实现单点接地。舱段3的继电器开关K3闭合，舱段4的继电器开关K4仍保持断开状态，舱段3、舱段4通过K3接地，实现单点接地。

第三步：如图4所示，舱段1与舱段2分离后，舱段2中继电器开关K2闭合，舱段2一次电源回线通过继电器开关K2直接接地，实现单点接地。

第四步：如图4所示，舱段3与舱段4分离后，舱段4中继电器开关K4闭合，舱段4一次电源回线通过继电器开关K4直接接地，实现单点接地。

Claims (3)

1.一种多舱段组合式航天器接地设计方法，其中，该航天器包括n个舱段，第一舱段为主舱段，其余舱段为辅助舱段；其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、将主舱段的一次电源回线在配电装置中直接接地，各辅助舱段的一次电源回线在配电装置中通过采用电阻和继电器开关并联后再接地；

步骤二、发射前，进行状态设置时，使各辅助舱段中的继电器开关断开；

步骤三、飞行过程中，当第m个舱段与第m+1个舱段分离后，闭合一继电器开关，使得第m个舱段和第m+1个舱段所在的舱段合体分别有一继电器开关闭合，其中所述m取整数1至n-1中的1个或多个。

2.根据权利要求1所述多舱段组合式航天器接地设计方法，其特征在于，所述各辅助舱段连接的电阻的阻值为68KΩ。

3.根据权利要求1所述多舱段组合式航天器接地设计方法，其特征在于，所述各辅助舱段连接的继电器开关的型号为4JRB-4。

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