RU2571480C1

RU2571480C1 - Method of fabrication of spacecraft

Info

Publication number: RU2571480C1
Application number: RU2014124451/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Коротких; Андрей Гавриилович Лесковский; Михаил Владленович Нестеришин; Сергей Иванович Опенько
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2015-12-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: invention can be used production of spacecraft. Utilities are produced to assemble the spacecraft with electric power supply system with solar batteries, storage batteries and stabilized voltage converter with common bus. Electric tests are conducted and spacecraft test circuit assembly is tested for serviceability. Damage resistance, vacuum and final tests are conducted. In test circuitry designing connectors with sockets for storage battery power circuits are selected. Prior to coupling the selected connectors, aforesaid circuits are checked for absence of galvanic coupling with spacecraft body. Said check is conducted via extra output terminals with current-limiting resistors of controlled connectors by magnitude of voltage between controlled circuits and storage batteries buses. Said connectors are coupled in assembly of test circuitry.

EFFECT: trouble free fabrication.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании связных (телекоммуникационных) космических аппаратов (КА).The invention relates to space technology and can be used to create a connected (telecommunication) spacecraft (SC).

Известен способ изготовления космического аппарата, включающий изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, проведение электрических испытаний на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний на функционирование космического аппарата (патент RU №2305058).A known method of manufacturing a spacecraft, including the manufacture of components, assembling the spacecraft, conducting electrical tests for functioning, tests for mechanical stress, thermal vacuum tests, as well as final tests for the functioning of the spacecraft (patent RU No. 2305058).

Недостатком известного способа является то, что он не регламентирует вопросы, относящиеся к особенностям конфигурации системы электропитания в процессе изготовления космического аппарата, что снижает надежность проводимых работ.The disadvantage of this method is that it does not regulate issues related to the features of the configuration of the power system in the manufacturing process of the spacecraft, which reduces the reliability of the work.

Анализ источников информации по патентной и научно-технической информации показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является патент Российской Федерации №2459749 Способ изготовления космического аппарата, включающий изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, включающего систему электропитания, имеющую солнечные батареи, аккумуляторные батареи и стабилизированный преобразователь напряжения для согласования работы солнечной и аккумуляторных батарей и обеспечения питанием стабильным напряжением заданного номинала модулей служебных систем и полезной нагрузки, подготовку источников электроэнергии к работе, проведение электрических испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, включая контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей, отличающийся тем, что испытания на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей проводят со штатными аккумуляторными и солнечными батареями, причем аккумуляторные батареи перед проведением испытаний на воздействие механических нагрузок заряжают режимом, эквивалентным режиму штатного предстартового заряда, а все остальные испытания проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей, причем имитаторы солнечных батарей подключают к промышленной сети непосредственно, а имитаторы аккумуляторных батарей - к промышленной сети комбинировано: по зарядному интерфейсу - непосредственно, а по разрядному интерфейсу - через систему гарантированного электроснабжения, при этом штатные аккумуляторные батареи хранят электрически разобщенными со стабилизированным преобразователем напряжения в подзаряженном состоянии.An analysis of the sources of information on patent and scientific and technical information showed that the closest in technical essence to the prototype of the proposed technical solution is the patent of the Russian Federation No. 2459749 A method of manufacturing a spacecraft, including the manufacture of components, assembly of a spacecraft, including a power supply system having solar panels, battery batteries and a stabilized voltage converter for matching the work of solar and rechargeable batteries and ensuring supplying stable voltage to a given nominal value of service system modules and payload, preparing electric power sources for operation, conducting electrical tests of the spacecraft for operation, mechanical stress tests, thermal vacuum tests, as well as final tests, including control of docking of solar and rechargeable batteries, characterized in that tests for the effects of mechanical loads and control of the docking of solar and rechargeable batteries are carried out with standard rechargeable batteries and solar batteries, moreover, the batteries are charged before mechanical stress testing with a mode equivalent to the standard pre-start charge, and all other tests are carried out using technological functional simulators of solar and rechargeable batteries, and the solar battery simulators are connected directly to the industrial network, and battery simulators - to the industrial network combined: via the charging interface - directly and on the discharge interface - through a guaranteed power supply system, while standard batteries are stored electrically disconnected from a stabilized voltage converter in a recharged state.

Недостатком известного способа изготовления космического аппарата является то, что при проведении наземных электрических испытаний, когда космический аппарат «обвязан» наземными цепями (кабелями связи с наземной контрольно-испытательной аппаратурой) велика вероятность возникновения не штатных коротких замыканий наземными цепями бортовых цепей питания космического аппарата. При этом бортовая система электропитания может подвергнуться не штатной перегрузке, способной вывести ее (или часть ее резерва) из строя.A disadvantage of the known method of manufacturing a spacecraft is that during ground-based electrical tests, when the spacecraft is “tied up” with ground circuits (communication cables with ground control and test equipment), the probability of occurrence of non-standard short circuits by ground circuits of the onboard power circuits of the spacecraft is high. At the same time, the on-board power supply system may be subjected to non-standard overload, capable of incapacitating it (or part of its reserve).

В настоящее время на космических аппаратах нового поколения одна шина питания электрически связана с корпусом. Это дает положительный эффект в защите от электростатических разрядов и снижает уровень помех на бортовых шинах, однако этот факт существенно повышает возможность возникновения короткого замыкания между шинами питания КА, особенно в наземной испытательной схеме.Currently, on new generation spacecraft, one power bus is electrically connected to the hull. This gives a positive effect in protection against electrostatic discharges and reduces the level of interference on the busbars, however, this fact significantly increases the possibility of a short circuit between the power supply buses of the spacecraft, especially in the ground test circuit.

Задачей предложенного авторами технического решения является обеспечение безаварийности процесса изготовления космического аппарата.The objective of the technical solution proposed by the authors is to ensure trouble-free manufacturing process of the spacecraft.

Поставленная задача решается тем, что при изготовлении космического аппарата, включающем изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, включающего систему электропитания, имеющую в своем составе солнечные батареи, аккумуляторные батареи и стабилизированный преобразователь напряжения с общей шиной, связанной с корпусом космического аппарата, проведение электрических испытаний, включая сборку схем испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, при проектировании схем испытаний все соединители из числа соединителей в силовых цепях аккумуляторных батарей от шин аккумуляторных батарей противоположной полярности относительно общей шины системы электропитания выбирают с розетками, со стороны аккумуляторных батарей, а при сборке схем испытаний эти соединители стыкуют в последнюю очередь. Кроме того, перед стыковкой выбранных соединителей предварительно контролируют, со стороны наземной схемы испытаний, отсутствие гальванической связи этих цепей с корпусом космического аппарата. Контроль отсутствия гальванической связи проводят также по величине напряжения между контролируемыми цепями и шинами аккумуляторных батарей, противоположной полярности относительно общей шины космического аппарата. При этом контроль отсутствия гальванической связи проводят через дополнительно предусмотренные от цепей контролируемых соединителей выводы с токоограничительными резисторами.The problem is solved in that in the manufacture of the spacecraft, including the manufacture of components, the assembly of the spacecraft, including the power supply system, which includes solar panels, rechargeable batteries and a stabilized voltage converter with a common bus connected to the spacecraft body, conducting electrical tests, including assembly of test schemes of the spacecraft for functioning, mechanical stress tests, thermal vacuum tests During the design of test circuits, all connectors from the number of connectors in the battery power circuits from battery tires of opposite polarity relative to the common bus of the power supply system are selected with sockets on the battery side, and when assembling test circuits, these connectors are joined last turn. In addition, before docking the selected connectors, the absence of a galvanic connection between these circuits and the spacecraft body is preliminarily checked, from the side of the ground test circuit. The absence of galvanic communication is also monitored by the magnitude of the voltage between the monitored circuits and the battery tires, of the opposite polarity with respect to the common bus of the spacecraft. At the same time, the absence of galvanic coupling is monitored via terminals with current-limiting resistors that are additionally provided from the circuits of the controlled connectors.

Действительно, использование соединителей в силовых цепях аккумуляторных батарей от шин аккумуляторных батарей противоположной полярности, относительно общей шины системы электропитания, с розетками, со стороны аккумуляторных батарей позволяет избежать короткого замыкания от простого касания контактами соединителя корпуса КА, а стыковка этих соединителей в последнюю очередь позволяет исключить наличие на КА напряжения в процессе почти всего времени сборочных работ с КА, что исключает вероятность возникновения нештатных коротких замыканий. Полная защита от нештатных коротких замыканий обеспечивается тем, что перед стыковкой выбранных соединителей предварительно контролируют, со стороны наземной схемы испытаний, отсутствие гальванической связи этих цепей с корпусом космического аппарата. Контроль отсутствия гальванической связи можно проводить также по наличию и величине напряжения между контролируемыми цепями и шинами аккумуляторных батарей, противоположной полярности относительно общей шины космического аппарата. Для обеспечения технологической надежности контроль отсутствия гальванической связи целесообразно проводить через дополнительно предусмотренные выводы с токоограничительными резисторами от цепей контролируемых соединителей.Indeed, the use of connectors in battery power circuits from battery tires of opposite polarity, relative to the common busbar of the power supply system, with sockets, on the battery side, allows avoiding short circuiting by simply touching the contacts of the connector of the spacecraft’s body, and the docking of these connectors last but not least the presence of voltage on the spacecraft during almost the entire time of assembly work with the spacecraft, which eliminates the likelihood of abnormal short closures. Full protection against abnormal short circuits is ensured by the fact that, before joining the selected connectors, the absence of galvanic connection of these circuits with the spacecraft body is preliminarily monitored by the ground test circuit. The absence of galvanic communication can also be controlled by the presence and magnitude of the voltage between the monitored circuits and the battery tires, of the opposite polarity with respect to the common bus of the spacecraft. To ensure technological reliability, it is advisable to control the absence of galvanic coupling through additionally provided outputs with current-limiting resistors from the chains of controlled connectors.

Величину сопротивления токоограничительных резисторов R выбирают (порядка 10 кОм) исходя из условия обеспечения полной технологической безопасности.The resistance value of current-limiting resistors R is chosen (about 10 kOhm) based on the conditions for ensuring complete technological safety.

На фиг. 1 приведена функциональная схема автономной системы электропитания КА (с наземными связями) с одной аккумуляторной батареей, поясняющая работу по предлагаемому способу изготовления космического аппарата.In FIG. 1 is a functional diagram of an autonomous spacecraft power supply system (with terrestrial communications) with one battery, explaining the work on the proposed method for manufacturing a spacecraft.

Автономная система электропитания содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 3 через соединители 1-3, 1-4 и стабилизированный преобразователь напряжения 2 и аккумуляторную батарею 5, подключенную к стабилизированному преобразователю 2. Стабилизированный преобразователь напряжения состоит из стабилизатора напряжения 4, зарядного преобразователя 6 и разрядного преобразователя 7. Солнечная батарея 1, содержащая в своем составе блокирующие диоды 1-1, как правило, находится в процессе изготовления КА в отстыкованном состоянии и вне КА (соединители 1-3 и 1-4 расстыкованы). На КА солнечные батареи 1 устанавливаются (и стыкуются) на время проведения испытания КА на воздействие механических нагрузок, а также при подготовке КА к штатной эксплуатации. В отдельных случаях, например при неориентированных солнечных батареях, солнечные батареи находятся постоянно в составе КА и электрически с ним состыкованы, а наземные имитаторы солнечных батарей стыкуют к специально предусмотренным технологическим соединителям (отводам) параллельно солнечным батареям. При этом блокирующие диоды 1-1 защищают солнечные батареи от протекания так называемого «темнового» тока.Autonomous power supply system contains a solar battery 1 connected to load 3 through connectors 1-3, 1-4 and a stabilized voltage converter 2 and a battery 5 connected to a stabilized converter 2. The stabilized voltage converter consists of a voltage stabilizer 4, a charge converter 6 and bit converter 7. A solar battery 1 containing blocking diodes 1-1, as a rule, is in the process of manufacturing a spacecraft in the undocked state and outside the spacecraft (connectors 1-3 and 1-4 undocked). On the spacecraft, solar panels 1 are installed (and docked) for the duration of testing the spacecraft for mechanical stress, as well as in preparing the spacecraft for normal operation. In some cases, for example, with non-oriented solar batteries, solar panels are constantly in the spacecraft and are electrically connected to it, and ground-based solar battery simulators are connected to specially provided technological connectors (taps) in parallel with solar panels. In this case, the blocking diodes 1-1 protect the solar cells from the flow of the so-called "dark" current.

В представленном примере солнечные батареи 1 находятся вне КА. Система электропитания выполнена с общей минусовой шиной, связанной с корпусом 8 КА.In the presented example, solar panels 1 are located outside the spacecraft. The power supply system is made with a common negative bus connected to the body of 8 KA.

Аккумуляторная батарея 5 (в рассматриваемом примере используется одна аккумуляторная батарея) минусом связана с общей минусовой шиной, а плюсом через соединители 5-1 (на чертеже указанные соединители расстыкованы) с зарядным 6 и разрядным 7 преобразователями (информационные связи аккумуляторной батареи 5 не показаны).Battery 5 (one battery is used in this example) is connected to the common negative bus by a minus bus, and a plus through connectors 5-1 (the indicated connectors are undocked in the drawing) with charging 6 and bit 7 converters (informational connections of battery 5 are not shown).

Вместо солнечных батарей на вход стабилизированного преобразователя напряжения через соединители 1-3 и 1-4 подключен имитатор солнечных батарей 9 (кабельные линии имитатора солнечных батарей не показаны), а вместо аккумуляторной батареи 5 к зарядному 6 и разрядному 7 преобразователям подключен имитатор аккумуляторной батареи 11 (кабельные линии и информационные связи имитатора аккумуляторной батареи не показаны).Instead of solar panels, a solar simulator 9 is connected to the input of a stabilized voltage converter through connectors 1-3 and 1-4 (cable lines of a solar simulator are not shown), and instead of battery 5, a battery simulator 11 is connected to a charging 6 and discharge 7 converters ( cable lines and data links of the battery simulator are not shown).

Кроме того, к аккумуляторной батарее подключен наземный зарядно-разрядный комплекс 10. На фиг.1 показано подключение зарядно-разрядного комплекса 10 с использованием фрагмента кабельной линии с соединителями «а», «b», «с» и «d» (информационные связи зарядно-разрядного комплекса не показаны). Соединители «a», «b» - в цепи от шины аккумуляторной батареи противоположной полярности относительно общей шины системы электропитания выбраны с розетками со стороны аккумуляторной батареи. Соединители «с» и «d» не регламентируются по положению вилка-розетка.In addition, a ground-based charge-discharge complex 10 is connected to the battery. Figure 1 shows the connection of the charge-discharge complex 10 using a fragment of a cable line with connectors “a”, “b”, “c” and “d” (information connections charge-discharge complex are not shown). Connectors “a”, “b” - in the circuit from the battery bus of opposite polarity with respect to the common bus of the power supply system are selected with sockets on the side of the battery. The connectors “c” and “d” are not regulated by the position of the plug-socket.

Соединитель «а» выбран для стыковки в последнюю очередь. Перед его стыковкой контролируют омметром 12 отсутствие гальванической связи его цепей на соединителе «а2» с корпусом 8 космического аппарата или контролируют вольтметром 13 напряжение между цепями соединителя «а2» (-) и соединителем «а1» (+) - контролируемыми цепями и шинами аккумуляторных батарей противоположной полярности относительно общей шины космического аппарата.Connector “a” is the last to be selected for docking. Before joining it, they control with an ohmmeter 12 the absence of galvanic connection of its circuits on connector “a2” with the body 8 of the spacecraft or control with a voltmeter 13 the voltage between the chains of the connector “a2” (-) and the connector “a1” (+) - the controlled circuits and tires of the batteries opposite polarity with respect to the common bus of the spacecraft.

Для обеспечения большей технологической надежности контроль отсутствия гальванической связи целесообразно проводить через дополнительно предусмотренный вывод от цепей контролируемого соединителя с токоограничительным резистором R - соединитель «а3».To ensure greater technological reliability, it is advisable to control the absence of galvanic communication through an additionally provided output from the circuits of the controlled connector with current-limiting resistor R - connector "a3".

Таким образом, заявляемый способ изготовления космического аппарата позволяет обеспечить безаварийность процесса изготовления космического аппарата.Thus, the inventive method of manufacturing a spacecraft allows to ensure a trouble-free process of manufacturing a spacecraft.

Claims

1. A method of manufacturing a spacecraft, including the manufacture of components, assembling a spacecraft including a power supply system comprising solar panels, rechargeable batteries and a stabilized voltage converter with a common bus connected to the spacecraft body, conducting electrical tests, including assembling test circuits spacecraft for functioning, mechanical stress tests, thermal vacuum tests, as well as final tests characterized in that when designing test circuits, all connectors from the number of connectors in the battery power circuits from battery tires of opposite polarity relative to the common bus of the power supply system are selected with sockets on the battery side, and when assembling test circuits, these connectors are joined last .

2. The method according to p. 1, characterized in that before the connection of the selected connectors are pre-controlled by the ground test circuit, the absence of galvanic connection of these circuits with the spacecraft body.

3. The method according to p. 1, characterized in that the absence of galvanic communication is controlled by the magnitude of the voltage between the monitored circuits and the battery tires of opposite polarity relative to the common bus of the spacecraft.

4. The method according to p. 1, characterized in that the control of the absence of galvanic communication is carried out through additional terminals provided with circuits of controlled connectors with current-limiting resistors.