RU2092398C1 - Космический аппарат блочно-модульного исполнения - Google Patents
Космический аппарат блочно-модульного исполнения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092398C1 RU2092398C1 RU9595118042A RU95118042A RU2092398C1 RU 2092398 C1 RU2092398 C1 RU 2092398C1 RU 9595118042 A RU9595118042 A RU 9595118042A RU 95118042 A RU95118042 A RU 95118042A RU 2092398 C1 RU2092398 C1 RU 2092398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- instrument
- spacecraft
- panels
- stabilization
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 23
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 16
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 16
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 16
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine Substances NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 231100000897 loss of orientation Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1007—Communications satellites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/223—Modular spacecraft systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/405—Ion or plasma engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Использование: в космической технике при разработке космических аппаратов (КА) различного назначения, у которых ориентация относительно Солнца носит регулярный характер, например, КА на геостационарной орбите (ГСА), КА с Солнечно-Земной ориентацией на круговых и высокоэллиптических орбитах (ВЭО) и т. д. Сущность изобретения: размещение (частично или полностью) на четырех гранях параллелепипеда (приборного контейнера) радиационных поверхностей позволяет выполнять приборный контейнер квадратного сечения и в результате получать компактный (не вытянутый вдоль продольной оси) приборный контейнер, оптимально вписываемый в зону полезного груза средств выведения. Увеличение хладопроизводительности одного и того же обмена приборного контейнера (до 30%) за счет ранее неиспользовавшихся внешних поверхностей, предоставляет дополнительную возможность по размещению теплонагруженной БА во внутреннем объеме приборного контейнера, позволяет компоновать большее количество теплонагруженных приборов и узлов и оптимально использовать (занимать) весь объем, предоставляемый под цилиндрическим обтекателем ракетоносителей. Конструктивно-компоновочная схема КА, содержащая и объединяющая основные узлы и элементы целевой аппаратуры (полезной нагрузки) и служебных систем строится по блочно-модульному принципу конструктивно обособленных по функциональному назначению блоков и с учетом допустимого температурного диапазона БА. 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике и может использоваться при разработке космических аппаратов (КА), в которых ориентация относительно Солнца носит регулярный характер, например, КА на геостационарной орбите (ГСО), КА с Солнечно-Земной ориентацией на круговых и высоко-эллиптических орбитах (ВЭО) и т.д.
Ближайшим аналогом является класс КА, реализуемый на конструктивной базе платформы S B-44 (Communication Satellite Sistems, March 17-20, 1986, pp 688-696 (РЖ 41, 1985, реф. 10.41.125 10.41.126). На КА рассматриваемого класса используется трехосная система стабилизации, включающая три ортогональные оси стабилизации, привязанные к конструкции КА, поддерживаемые в околоземном космическом пространстве с требуемой точностью при орбитальной эксплуатации системой реактивного управления орбитой и движением двигательной системы на базе апогейного двигателя.
КА содержит соответствующую целевому назначению полезную нагрузку (ПН), в частности, ПН с крупногабаритными антеннами для связанных КА, негерметичный приборный отсек параллелепипедной формы с радиационными поверхностями только на "Северной" и "Южной" сторонах, два крыла батареи солнечной (БС), каждое со своим приводом, симметрично закомпонованные относительно продольной оси КА, раскрывающиеся и вращающиеся относительно корпуса и расположенные в рабочем положении в направлении "Север" и "Юг" продольная ось вращения которых проходит через центр масс КА.
Ряд существенных недостатков, характерных для прототипа, заключается в следующем:
1) все теплонагруженные приборы, не только ПН, но и служебных систем, скомпонованы только на двух радиационных панелях "Северной" и "Южной" в основном не взаимосвязанных в тепловом отношении, которые частично или полностью используются как радиаторы, что определяет, плоский, вытянутый вдоль продольной оси корпус и не позволяет реализовать конструкцию минимальными габаритами и массовоэнергетическими затратами и оптимально использовать зону полезного груза применяемых средств выведения для увеличения эффективности целевого использования КА и повышения качественных параметров ПН при разработке и модернизации;
2) панели БС, размещенные со стороны радиационных поверхностей, оси вращения которых проходят через центр масс КА, в значительной степени (до 30%) уменьшают эффективность радиационных поверхностей за счет затенения открытого для радиаторов космоса и дополнительного теплопритока при взаимооблучении с более теплыми БС. Две оси вращения панелей БС, каждая из которых имеет свой привод;
3) отсутствие эффективной тепловой связи между радиационными панелями (традиционно используются только две противолежащие стороны требует осуществлять симметричную (по тепловой нагрузке панелей) компоновку приборов БА. Приходится каждую радиационную панель выполнять на максимальную тепловую нагрузку, что, при использовании средств перераспределения тепловой нагрузки, требует закладывать и реализовывать избыточность для каждой из них по площади, общим габаритам приборного контейнера в величине потребного электрообогрева, так как обе панели одновременно не освещаются при орбитальной эксплуатации;
4) разделение функций конструкции на силовую и тепловую, т.е. использование в прочностной схеме в основном внутренних силовых элементов для обеспечения жесткости, прочности, геометрической стабильности и термоупругости.
1) все теплонагруженные приборы, не только ПН, но и служебных систем, скомпонованы только на двух радиационных панелях "Северной" и "Южной" в основном не взаимосвязанных в тепловом отношении, которые частично или полностью используются как радиаторы, что определяет, плоский, вытянутый вдоль продольной оси корпус и не позволяет реализовать конструкцию минимальными габаритами и массовоэнергетическими затратами и оптимально использовать зону полезного груза применяемых средств выведения для увеличения эффективности целевого использования КА и повышения качественных параметров ПН при разработке и модернизации;
2) панели БС, размещенные со стороны радиационных поверхностей, оси вращения которых проходят через центр масс КА, в значительной степени (до 30%) уменьшают эффективность радиационных поверхностей за счет затенения открытого для радиаторов космоса и дополнительного теплопритока при взаимооблучении с более теплыми БС. Две оси вращения панелей БС, каждая из которых имеет свой привод;
3) отсутствие эффективной тепловой связи между радиационными панелями (традиционно используются только две противолежащие стороны требует осуществлять симметричную (по тепловой нагрузке панелей) компоновку приборов БА. Приходится каждую радиационную панель выполнять на максимальную тепловую нагрузку, что, при использовании средств перераспределения тепловой нагрузки, требует закладывать и реализовывать избыточность для каждой из них по площади, общим габаритам приборного контейнера в величине потребного электрообогрева, так как обе панели одновременно не освещаются при орбитальной эксплуатации;
4) разделение функций конструкции на силовую и тепловую, т.е. использование в прочностной схеме в основном внутренних силовых элементов для обеспечения жесткости, прочности, геометрической стабильности и термоупругости.
Технической задачей изобретения является уменьшение габаритно-массовых параметров КА, улучшение конструкции и эксплуатационно-технических характеристик с обеспечением заданных срока активного существования (САС), надежности и эффективности его использования по целевому назначению.
Задача решается тем, что в КА введены приборный отсек Н-образной конфигурации с двумя дополнительными к "Северной" и "Южной" радиаторными сотопанелями на противолежащих сотопанелях "Восток" и "Запад", соединенных внешними радиационными обшивками и обшивками приборами сотопанели в единую тепловую сеть, транспортными и диодами тепловыми трубами, встроенными в структуру сотопанелей, двигательный блок с плоской сотопанелью, титановыми кронштейнами, узлами и блоками системы коррекции двигательной установки ориентации и стабилизации на базе термокаталитических двигателей с однокомпонентным рабочим телом гидразином и двигательной установки коррекции приведения и удержания на базе стационарных плазменных двигателей с однокомпонентным рабочим телом ксеноном, и астроблок с астроплатой и оптико-электронными приборами по направлениям осей стабилизации трехосной системы ориентации и стабилизации, взаиморасположенных и объединенных с образованием корпуса в виде параллелепипеда так, что Н-образный блок объединен с двигательным блоком системы коррекции и с V-образным блоком, образнуя модуль служебных систем, который в свою очередь объединен с приборным блоком П-образной конфигурации модуля полезной нагрузки с установленными на центральной панели через ферменно-стержневую конструкцию антенным блоком и астроблоком.
Кроме того, задача решается, тем что на радиаторных панелях блока Н-образной конфигурации установлены раскрывающиеся и компактно складывающиеся механическими приводами по краям или на середине радиаторов теплозащитные шторки, изготовленные из послойно-комбинированного семислойного мата экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ), скрепленного с многосекционным каркасом из прямоугольных рамок, с электромеханической системой зачековки и расчековки.
При этом тепловые трубы (ТТ) каждого блока расположены в параллельных плоскостях с шагом не более 200 мм в каждой группе, а двигательные установки системы коррекции скомпонованы и установлены в двигательном блоке, а блоки коррекции стационарные плазменные двигатели на ксеноне (СПД-К) размещены на титановых кронштейнах векторами тяг по направлениям осей стабилизации, ±Y и ±Z, проходящих через фактический центр масс КА, топливные баки размещены собственными центрами масс в плоскости, перпендикулярной продольной оси OX и проходящих через цент масс КА, а двигательные блоки установки ориентации и стабилизации (ДУОС) размещены на кронштейнах векторами тяг двигателей по направлениям трех осей: тангаж, крен, рыскание.
Кроме того, солнечные батареи (БС) соединены по сои вращения единым устройством, поворотным на расстоянии вне пересечения штатного конуса раскрыва реактивной струи двигательной системы коррекции и полей зрения оптико-электронных приборов, а в модуль полезной нагрузки введены две съемные крышки из сотопанелей с закрепленными на внутренней обшивке каждой крышки матом ЭВТИ-2И-15 с внешним слоем из двенадцатимикронной полиэтилентерефталатной пленки с напыленным с двух сторон алюминием, устанавливаемых в сборе с плоскостях, перпендикулярных оси Y.
На фиг. 1 в изометрии изображен КА связи и телевещания в рабочем положении орбитальной конфигурации) с суммарной массой 2500 кг, тепловой нагрузкой до 4000 Вт, габаритами приборного контейнера (2000 х 20000 х 2650) мм и САС не менее 10 лет; на фиг. 2 структурная блочно-модульная схема КА (схема разбивки КА на узлы, блоки и модули), взаиморасположение узлов и блоков при сборке; на фиг. 3 приборный блок полезной нагрузки рассматриваемого класса КА и типовая схема прокладки ТТ во внутреннем объеме сотопанелей; на фиг. 4, 5, 6 компоновка приборов на приборно-радиаторных панелях "Север", "Юг" и "центральной" панели с принятой топологией ТТ, объединяющей все панели в единый тепловой контур; на фиг. 7 оригинальный (не имеющий аналогов) информационно-логический приборный блок (ИЛБ) H-образной конфигурации, входящий в состав модуля служебных систем (МСС); на фиг. 8, 9, 10 компоновка приборов на "центральной" приборной панели и типовая схема прокладки (сеть (ТТ), соединяющая в единый тепловой контур теплонагруженную приборную и радиаторные панели "Запад" и "Восток"; на фиг. 11 в изометрии энерго-двигательный приборный блок (ЭДБ) U-образной конфигурации, входящих в состав МСС; на фиг. 12, 13 и 14 компоновка приборов на приборно-радиаторных панелях "Север" и "Юг", и центральной панели, а также типовая схема прокладки во внутреннем объеме сотопанелей ТТ, соединяющих все панели и установленные на них приборы в единый тепловой контур.
Оси системы координат (оси стабилизации), привязанной к конструкции КА, приведены на каждой фигуре.
КА содержит полезную нагрузку, состоящую из многоцелевого антенного блока 1, приборов и узлов целевой аппаратуры 2, скомпонованных в приборном отсеке П-образной конфигурации 3 и БА 4, 5 служебных систем, скомпонованной в крупногабаритных приборных отсеках Н-образной и U-образной 7 конфигурации, а также крупногабаритный двигательный блок 8 СК с четырьмя блоками коррекции (БК) 9 на базе СПД-К, закомпонованных векторами тяг по направлениям осей стабилизации ±Y, ±Z в центре масс КА, двигательных блоков 10 и блоков хранения рабочего тела двигательной установки ориентации и стабилизации (ДУ ОС) и ДУ приведения и коррекции по долготе и широте (ДУК), блоки 3, 6 8 взаиморасположенные и собранные вместе согласно фиг. 2, образуют приборный контейнер 11 параллелепипедной формы, являющийся силовым, теплопроводным и защитным для БА корпусом, у которого радиационными панелями являются не только традиционно используемые "Cеверные" 12, 13, и "Южные" 14, 15, но и вновь введенные "Восток" 16 и "Запад" 17 в конструкцию приборного отсека ИЛБ 6, астроблок 18 с оптикоэлектронными приборами по направлениям трех осей, и два крыла 19, 20 панелей БС, раскладывающиеся и вращающиеся относительно корпуса КА 11, соединенные через единое устройство поворотное БС 21 и установленные на расстоянии минимально допустимого воздействия двигателей СК 9, 10, теплового воздействия на приборные панели-радиаторы "Север" 12, 13, и "Юг" 14, 15 и вне полей зрения оптико-электронных приборов.
БК 9 на базе СПД-К устанавливаются на титановых кронштейнах в зоне, обеспечивающей попадание вектора тяги каждого двигателя в фактический центр масс для достижения требуемой точности ориентации, стабилизации и коррекции удержания минимальным запасом топлива.
Каждый крупногабаритный блок П, U и Н-образной конфигурации представляет пространственную конструкцию, непосредственно несущую теплонагруженные блоки и узлы БА, собираемую из плоских сотопанелей, образующих необходимые радиационные поверхности и внутренний объем для размещения узлов и блоков БА, с обеспечением необходимой прочности, жесткости, теплопроводности, геометрической стабильности и защитный функций от радиации и электризации.
Выбранная блочно-модульная структура позволяет проводить одновременно (параллельно-независимые) операции при изготовлении, сборке, отработке и испытаниях, существенно сокращающее время наземной эксплуатации КА.
Использование, частичное или полное, вместе двух как у прототипа "Северной" 12, 13 и "Южной" 14, 15, четырех граней параллелепипеда с дополнительно введенными "Западной" 16 и "Восточной" 17 сторон в качестве радиационных, увеличения эффективности радиаторов на "Северной" и "Южной" сторонах за счет уменьшения воздействия панелей БС до 5% вместо 30% у прототипа позволяет создавать более компактный, не плоский (вытянутый вдоль продольной оси зоны полезного груза), квадратного сечения приборный контейнер, оптимально вписываемый в зону полезного груза, предоставляемую под цилиндрическим обтекателем средств выведения и позволяющий компоновать значительно большее количество теплонагруженных приборов и узлов служебных систем и полезной нагрузки.
Схема КА предоставляет дополнительную возможность по размещению (компоновке) теплонагруженных приборов и узлов БА 2 в приборном отсеке ПН и 4, 5 в приборных отсеках модуля служебных систем, за счет использования ранее не использовавшихся поверхностей в качестве радиаторов, обеспечивающих большую (до 35%) хладопроизводительность одного и того же объема приборного контейнера на том или более низком температурном уровне для БА.
Блок 3, 6 8 с установленными внешними узлами 1, 18 21, конструктивно объединяются по механическим, электрическим и информационно-логическим связям в модули и в конечном счете с установленными на приборный блок ПН крышками 23, 24 в единый негерметичный приборный контейнер 11 параллелепипедной формы достаточно жесткой, прочной, размеростабильной и изотермичной конструкции с термостатированным в требуемых пределах внутренним теплонагруженным объемом, на четыре боковые грани которого наносится необходимое радиационное покрытие (типа оптический солнечный отражатель (ОСО) для использования в качестве радиаторов 12-17.
В совмещенной силовой, тепловой и защитной от внешних воздействующих факторов схеме конструкция приборного контейнера (корпуса) обеспечивает указанные функции и в целях оптимизации по массе и габаритам выполняется из сотовых панелей с встроенными, по необходимости, ТТ 25-30 различного типа, конфигурации, профиля и внутренней структуры.
Во всех геометрически сложных блоках ПН 3, ЭДБ 7 и оригинального ИЛБ 6 осуществляется конструктивная и тепловая увязка всех трех плоских сотопанелей и теплонагруженных приборов и узлов в единую тепловую сеть с помощью различного типа ТТ (двух- и однополочных профилей прямых, Г и П-образной конфигурации, в том числе, при необходимости и диодных ТТ), разработанных для конкретной компоновке БА рассматриваемого класса КА и показанных на фиг. 3 - 5.
Типовая сеть ТТ обеспечивает требуемую изометричность конструкции при суточно-сезонном циклическом воздействии внешнего и внутреннего теплового потока, характерного для данного класса КА при орбитальной эксплуатации и обеспечивает подтверждение и проверку параметров ТТ в наземных условиях для каждого блока.
Для оригинальной, ранее не использовавшейся, конструкции ИЛБ Н-образной конфигурации объединение приборной (центральной) панели 31 при двухсторонней компоновке БА 4 с радиационными панелями "Восток" 17 и "Запад" 16 в единый обратимый тепловой контур осуществляется с помощью транспортных, при необходимости и диодных, ТТ.
Изобретение позволяет при пространственно-временной необходимости (в суточно-годовых циклах) внешних и внутренних тепловых потоков обеспечивает требуемые температурные условия БА за счет нанесения на радиационные панели 16, 17 покрытия типа ОСО с обеспечением в течение всего заданного САМ (не менее 10 лет) As/ ε≅ 0,43 без использования диодных ТТ. В рассматриваемом случае не превышение температуры радиационных панелей предельно допустимой для приборов (не более 45oC) при попеременно периодическом (ежесуточно повторяющемся) воздействии внешнего теплового потока, обеспечивается и гарантируется покрытием, сохраняющих значение As/ e≅ 0,43 с эксплуатационным запасом в течение 10-летнего САС. С помощью предложенной сети транспортных ТТ 27, 28 осуществляется отвод избыточной тепловой нагрузки от приборной панели и сброс ее в основном с теневой (не освещенной в данной момент) радиационной панели.
Схема прокладки в параллельных плоскостях и соединения ТТ типовой конфигурации приведена на фиг. 7).
Применение на приборной и радиаторных панелях типовой сети ТТ 27, 28, встроенных в структуру сотопанелей и соединение радиаторных панелей 16, 17 (внешних поверхностей) с приборной 31 с помощью диодных ТТ (П- или Г-образной конфигурации) снимает проблему обеспечение стабильной значения коэффициента поглощения солнечного излучения As на минимально возможном начальном значении при длительном САС (в настоящее врем я деградация As у наиболее стабильных покрытий типа ОСО достигает 300%).
Сброс тепловой нагрузки от приборов БА 4 всегда осуществляется излучением с радиаторов 16, 17 в основном на теневую сторону, поэтому используется только коэффициент черноты e остающийся стабильным при длительной эксплуатации, так как для радиаторов изначально необходимо максимально возможное значение, близкое к предельному. Обеспечение комфортных для длительной эксплуатации БА температурных условий осуществляется за счет автоматического отключения (блокирования при использовании диодных ТТ с гидроловушками на приборной панели) освещенной на данный момент времени радиационной поверхности и включение эффективной тепловой связи с теневой стороной противоположного радиатора, чем и снимается ранее не преодолимая проблема обеспечения длительного ресурса.
В обоих вариантах соединения приборной панели предложенной типовой сетью ТТ с двумя радиаторами, находящимися под переодическим воздействием внешнего теплового потока (с попеременной периодической засветкой), позволяет эффективно обеспечивать перераспределение тепловых потоков, поддерживая требуемый для БА температурный режим и при необходимости использовать избыточный внешний тепловой поток, постоянно воздействующих на приборный отсек, для обеспечения нижнего значения допустимых температур без затрат электроэнергии на обогрев.
Принцип использования на Н-образном модуле двух взаимосвязанных в едином тепловом контуре с теплонагруженной центральной панелью радиаторов даже при максимально возможном попеременно-периодическом воздействии внешнего теплового потока, позволяет обеспечивать наиболее комфортные температурные условия для БА без дополнительных затрат энергии в изначально прогнозируемых и постоянно стабильных границах при любом сроке активного существования КА.
Новизной обладает конструктивное решение по применению в ИЛБ Н-образной конфигурации теплозащитных для радиаторов 16, 17 шторок 32 (показанных на фиг. 1, 2 в раскрытом и сложенном положении, характерном для шатной эксплуатации КА) с целью исключения "перегрева" и "переохлаждения" БА на участке выведения и начальных режимах орбитальной эксплуатации КА. Шторки, экранирующих радиаторы от внешних тепловых потоков, изготавливаются из пятислойного мата ЭВТИ-2В-5 с наружным слоем из ЭВТИ-2И-2 и скрепляются с посекционно складываемым жестким каркасом, который обеспечивает компактное размещение по краям радиационных поверхностей при раскрывании пружинными приводами с обеспечением минимально возможного затенения радиационных поверхностей.
В рассматриваемых П-образной и U-образной конструкциях приборных отсеков также применяется тепловая связь всех трех панелей и теплонагруженных приборов, установленных на них, в единый контур, перераспределяющий внешние и внутренние тепловые нагрузки, для обеспечения комфортных температурных режимов применяемой БА. Указанный принцип объединения в тепловом отношении всех панелей и приборов БА сетью ТТ, реализованных конструктивно, предоставляет возможность, не существующую у прототипа, по компоновке теплонагруженной БА на центральной панели 33 приборного блока МПН и в реализации насущной потребности, необходимой для оптимальной компоновки, в неоднородном распределении суммарной тепловой нагрузки по панелям (необходимой пространственно-временной неоднородности тепловой нагрузки) принципиально присущей большинству КА.
Предлагаемая конструкция эффективно перераспределяет внутренний и внешний тепловой поток, обеспечивая заложенную изотермичность по всему объему приборного блока, включая БА, автоматически переходя в режим наиболее эффективного внешнего радиационного теплообмена в космической средой.
В то же время данное решение позволяет даже при минимальном внутреннем тепловыделении полезной нагрузки (отключение полезной нагрузки), в режимах "переохлаждения" и в аварийных ситуациях КА, возникающих при потере ориентации и временном отсутствии электроэнергии в БС, обеспечивать минимально допустимую температуру приборов и узлов БА, используя внешней тепловой поток постоянно воздействующий (избыточно присутствующий) на КА, что в конечном итоге и определяет его живучесть, долговечность и надежность при штатной эксплуатации.
В приборных блоках 3, 6 и 7 типовая сеть (система) ТТ 25-30 определяется и прокладывается в конструкции с учетом плотности теплового потока от БА, термомеханических характеристик конструкции, конфигурации приборного отсека, пространственно-временного распределения внешнего и внутреннего теплового потока по конструкции при орбитальной эксплуатации, а также исходя из необходимости обеспечения работоспособности всех ТТ при наземной отработке температурных режимов и температурных деформаций, что обеспечивается прокладкой продольных осей ТТ в параллельных плоскостях для каждого блока. На этапах наземной отработки блоки должны устанавливаться плоскостью, в которой лежат продольные оси ТТ, в горизонтальное положение с требуемой точностью. Для приборного блока ПН 3 это плоскость XOZ, для ИЛБ 6 это плоскость YOZ, для ЭДБ 7 это плоскость XOZ.
Блочно-модульная структура КА типовой конфигурации узлов и блоков позволяет в дальнейшем использовать ее как базовую при разработке перспективных типоразмеров КА различного целевого назначения в габаритах зоны полезного груза, созданных и перспективных средств выведения ⌀ (3200-4500) мм с соответствующими габаритами приборного контейнера (1900 x 1900 x 2000 x 3500) мм, хладопроизводительностью (3,5-7,5) КВт и (3000 x3000 x 3000 4500) мм, хладопроизводительностью (8-12) кВт.
Claims (6)
1. Космический аппарат блочно-модульного исполнения, выполненный из плоских, П- и V-образной конфигураций блоков и содержащий многоцелевую полезную нагрузку, негерметичный приборный контейнер параллелепипедной формы с расположенными внутри теплонагруженными узлами и приборами бортовой аппаратуры, две противолежащие грани которого, ориентированные в околоземном космическом пространстве на "север" и "юг", являются радиаторами с непосредственно установленными на них теплонагруженными приборами, два крыла панелей батареи солнечной, установленных симметрично продольной оси со стороны "северного" и "южного" радиаторов, раскладывающиеся и вращающиеся относительно корпуса, отличающийся там, что в него введены приборный блок Н-образной конфигурации с двумя дополнительными к "северной" и "южной" радиаторными сотопанелями на противолежащих сотопанелях "восток" и "запад", соединенных внешними радиационными обшивками и обшивками приборной сотопанели в единую тепловую сеть транспортными и диодными тепловыми трубами, встроенными в структуру сотопанелей, двигательный блок с плоской сотопанелью, титановыми кронштейнами, узлами и блоками системы коррекции двигательной установки ориентации и стабилизации на базе термокаталитических двигателей с однокомпонентным рабочим телом-гидразином и двигательной установки коррекции приведения и удержания на базе стационарных плазменных двигателей с однокомпонентным рабочим телом-ксеноном и астроблок с астроплатой и оптико-электронными приборами по направлениям осей стабилизации трехосной системы ориентации и стабилизации, взиморасположенных и объединенных, с образованием корпуса в виде параллелепипеда так, что Н-образный блок объединен с двигательным блоком системы коррекции и с U-образным блоком, образуя модуль служебных систем, который, в свою очередь, объединен с приборным блоком П-образной конфигурации модуля полезной нагрузки с установленными на центральной панели через ферменно-стержневую конструкцию антенным блоком и астроблоком.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на радиаторных сотопанелях блока Н-образной конфигурации установлены раскрывающиеся и компактно складывающиеся механическими приводами по краям или на средине радиаторов теплозащитные шторки, изготовленные из послойно-комбинированного семислойного мата экранно-вакуумной теплоизоляции, скрепленного с многосекционным каркасом из прямоугольных рамок, с электромеханической системой зачековки и расчековки.
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что все тепловые трубы каждого блока расположены в параллельных плоскостях с шагом не более 200 мм в каждой группе.
4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что двигательные установки системы коррекции скомпонованы и установлены в двигательном блоке, а блоки коррекции, стационарные плазменные двигатели на ксеноне размещены на титановых кронштейнах векторами тяг по направлениям осей стабилизации ±Y и ±Z, проходящих через фактический центр масс космического аппарата, топливные баки размещены собственными центрами масс в плоскости, перпендикулярной продольной оси ОХ и проходящей через центр масс космического аппарата, а двигательные блоки установки ориентации и стабилизации размещены на кронштейнах векторами тяг двигателей по направлениям трех осей: тангаж, крен, рыскание.
5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что панели солнечных батарей соединены по оси вращения единым поворотным устройством на расстоянии вне пересечения штатного конуса раскрыва реактивной струи двигателей системы коррекции и полей зрения оптико-электронных приборов.
6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в модуль полезной нагрузки введены две съемные крышки из сотопанелей с закрепленным на внутренней обшивке каждой крышки матом ЭВТИ-2И-15 с внешним слоем из двенадцатимикронной полиэтилентерефталатной пленки с напыленным с двух сторон алюминием, устанавливаемые в сборе в плоскостях, перпендикулярных оси Y.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595118042A RU2092398C1 (ru) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | Космический аппарат блочно-модульного исполнения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595118042A RU2092398C1 (ru) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | Космический аппарат блочно-модульного исполнения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95118042A RU95118042A (ru) | 1997-07-20 |
RU2092398C1 true RU2092398C1 (ru) | 1997-10-10 |
Family
ID=20173130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9595118042A RU2092398C1 (ru) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | Космический аппарат блочно-модульного исполнения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2092398C1 (ru) |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005080198A1 (en) | 2004-02-19 | 2005-09-01 | Eads Astrium Limited | Payload module |
RU2457157C1 (ru) * | 2010-12-07 | 2012-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Микроспутник для дистанционного зондирования поверхности земли |
WO2012108908A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Space Systems/Loral, Inc. | Satellite having multiple aspect ratios |
RU2463219C1 (ru) * | 2011-04-26 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Космический аппарат |
RU2518771C1 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ компоновки космического аппарата |
RU2520811C1 (ru) * | 2013-03-29 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Космический аппарат |
US9004409B1 (en) | 2011-08-23 | 2015-04-14 | Space Systems/Loral, Llc | Extendable antenna reflector deployment techniques |
RU2572277C2 (ru) * | 2014-05-20 | 2016-01-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Космический аппарат с дополнительным полезным грузом |
US9248922B1 (en) | 2011-08-23 | 2016-02-02 | Space Systems/Loral, Llc | Reflector deployment techniques for satellites |
RU2579374C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (АО "ВПК "НПО машиностроения") | Система электропитания космического аппарата |
RU2614461C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Космический модуль |
RU2617162C1 (ru) * | 2016-01-18 | 2017-04-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Космический аппарат, его модуль полезной нагрузки и модуль служебных систем |
RU2621221C1 (ru) * | 2015-12-22 | 2017-06-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Модуль служебных систем |
RU2621783C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2017-06-07 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Космический модуль |
RU196175U1 (ru) * | 2019-10-16 | 2020-02-19 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Теплопередающая панель космического аппарата |
RU2761958C1 (ru) * | 2021-05-05 | 2021-12-14 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Способ сборки унифицированной платформы космического аппарата |
RU2763353C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Теплопередающая панель космического аппарата |
RU2780539C1 (ru) * | 2022-04-21 | 2022-09-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Корпус модуля полезной нагрузки космического аппарата |
CN116620569A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-08-22 | 株洲太空星际卫星科技有限公司 | 太阳电池翼和电子设备的一体化热控装置及方法 |
-
1995
- 1995-10-24 RU RU9595118042A patent/RU2092398C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Jean J. Dechezelles, Dietric E Koelle "Design and application of the AS/MBB Spacebus Family" AJAA 11 Communication Sattelite Sistems, March 17-20, 1986, pp.688 - 696. РЖ 41,1986, реф 10.41.125 - 10.41.126. * |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005080198A1 (en) | 2004-02-19 | 2005-09-01 | Eads Astrium Limited | Payload module |
US8096512B2 (en) | 2004-02-19 | 2012-01-17 | Astrium Limited | Payload modules |
RU2457157C1 (ru) * | 2010-12-07 | 2012-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Микроспутник для дистанционного зондирования поверхности земли |
WO2012108908A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Space Systems/Loral, Inc. | Satellite having multiple aspect ratios |
US8448902B2 (en) | 2011-02-11 | 2013-05-28 | Space Systems/Loral LLC | Satellite having multiple aspect ratios |
RU2463219C1 (ru) * | 2011-04-26 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Космический аппарат |
US9004409B1 (en) | 2011-08-23 | 2015-04-14 | Space Systems/Loral, Llc | Extendable antenna reflector deployment techniques |
US9248922B1 (en) | 2011-08-23 | 2016-02-02 | Space Systems/Loral, Llc | Reflector deployment techniques for satellites |
RU2518771C1 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ компоновки космического аппарата |
RU2520811C1 (ru) * | 2013-03-29 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Космический аппарат |
RU2572277C2 (ru) * | 2014-05-20 | 2016-01-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Космический аппарат с дополнительным полезным грузом |
RU2579374C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (АО "ВПК "НПО машиностроения") | Система электропитания космического аппарата |
RU2614461C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Космический модуль |
RU2621783C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2017-06-07 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Космический модуль |
RU2621221C1 (ru) * | 2015-12-22 | 2017-06-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство | Модуль служебных систем |
RU2617162C1 (ru) * | 2016-01-18 | 2017-04-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Космический аппарат, его модуль полезной нагрузки и модуль служебных систем |
RU196175U1 (ru) * | 2019-10-16 | 2020-02-19 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Теплопередающая панель космического аппарата |
RU2763353C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Теплопередающая панель космического аппарата |
RU2761958C1 (ru) * | 2021-05-05 | 2021-12-14 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Способ сборки унифицированной платформы космического аппарата |
RU213765U1 (ru) * | 2022-01-12 | 2022-09-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Маломассогабаритная космическая платформа |
RU2780539C1 (ru) * | 2022-04-21 | 2022-09-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Корпус модуля полезной нагрузки космического аппарата |
CN116620569A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-08-22 | 株洲太空星际卫星科技有限公司 | 太阳电池翼和电子设备的一体化热控装置及方法 |
CN116620569B (zh) * | 2023-05-05 | 2023-12-15 | 株洲太空星际卫星科技有限公司 | 太阳电池翼和电子设备的一体化热控装置及方法 |
RU2813378C1 (ru) * | 2023-08-17 | 2024-02-12 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Корпус модуля служебных систем космического аппарата |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2092398C1 (ru) | Космический аппарат блочно-модульного исполнения | |
US5372183A (en) | Thermal control arrangements for a geosynchronous spacecraft | |
US11718421B2 (en) | Thermal management system for structures in space | |
EP0780304B1 (en) | Dual function deployable radiator and radiator cover | |
US6073887A (en) | High power spacecraft with full utilization of all spacecraft surfaces | |
US5154777A (en) | Advanced survivable space solar power system | |
JP4308478B2 (ja) | 展開可能な宇宙船用放熱器 | |
US9889951B1 (en) | Spacecraft east-west radiator assembly | |
US10207824B2 (en) | Radiator deployable for a satellite stabilized on three axes | |
US5494241A (en) | Device for cooling a satellite-mounted travelling-wave tube | |
RU2389660C2 (ru) | Космический модуль | |
US5634612A (en) | Earth orbiting satellite having electrical energy storage batteries | |
RU95118042A (ru) | Космический аппарат блочно-модульного исполнения | |
RU2463219C1 (ru) | Космический аппарат | |
RU2388664C2 (ru) | Космический модуль | |
RU2569658C2 (ru) | Космическая платформа | |
Sozbir et al. | Design of thermal control subsystem for TUSAT telecommunication satellite | |
Bulut et al. | Thermal control design of TUSAT | |
Bulut et al. | Battery thermal design conception of Turkish satellite | |
RUSCH et al. | Intelsat V spacecraft design summary | |
RU2264954C2 (ru) | Космический аппарат с регулярной ориентацией относительно солнца | |
CN117104531A (zh) | 一种月面探测器 | |
Miao et al. | Typical Thermal Control Design Cases of Spacecraft | |
Yang et al. | The Large UV/Optical/Infrared Surveyor Decadal Mission Concept Thermal System Architecture | |
Teren | Space station electric power system requirements and design |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091025 |