RU2574103C2 - Method of payload integration and device to this end - Google Patents
Method of payload integration and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574103C2 RU2574103C2 RU2014117626/11A RU2014117626A RU2574103C2 RU 2574103 C2 RU2574103 C2 RU 2574103C2 RU 2014117626/11 A RU2014117626/11 A RU 2014117626/11A RU 2014117626 A RU2014117626 A RU 2014117626A RU 2574103 C2 RU2574103 C2 RU 2574103C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- payload
- shared power
- launch vehicle
- parts
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 210000003128 Head Anatomy 0.000 abstract 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 2
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 10
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к космическим аппаратам, выводимым на орбиту с помощью ракет-носителей.The invention relates to space technology, in particular to spacecraft launched into orbit by means of launch vehicles.
Известен способ компоновки полезной нагрузки под головным обтекателем ракеты-носителя «Днепр» (http://www.kosmotras.ru/upload/kgc_iul_2013.pdf, стр.5-6) с помощью дополнительной рамы, устанавливаемой в цилиндрической части головного обтекателя, обеспечивающей посадочные места для закрепления нескольких космических аппаратов.A known method of layout of the payload under the head fairing of the Dnepr launch vehicle (http://www.kosmotras.ru/upload/kgc_iul_2013.pdf, p.5-6) using an additional frame installed in the cylindrical part of the head fairing, providing Seats for fixing several spacecraft.
Недостатками этого способа являются ограниченность применения его на разных типах ракет-носителей, связанная с необходимостью разработки нестандартного головного обтекателя для каждого типа, а также уменьшение массы полезного груза, выводимого ракетой-носителем за счет массы рамы и дополнительной системы отделения этой рамы от головного обтекателя.The disadvantages of this method are the limited use of it on different types of launch vehicles, associated with the need to develop a non-standard head fairing for each type, as well as the reduction in the mass of the payload displayed by the launch vehicle due to the mass of the frame and an additional system for separating this frame from the head fairing.
Также известна космическая головная часть для группового запуска спутников (патент RU 2428358 С1, B64G 1/22), которая содержит переходной отсек для стыковки с последней ступенью ракеты, адаптер для крепления спутников и головной обтекатель, при этом космические аппараты крепятся к адаптеру сбоку.Also known is the space warhead for group launch of satellites (patent RU 2428358 C1,
Недостатком этого технического решения является наличие дополнительного адаптера для крепления спутников, уменьшающего предельную массу стыкуемых к нему космических аппаратов за счет собственной массы.The disadvantage of this technical solution is the presence of an additional adapter for mounting satellites, which reduces the maximum mass of spacecraft docked to it due to its own mass.
Известен способ компоновки, сущность которого раскрыта в материалах патента RU 2156212 С2, B64G 1/10, 1/22, «Устройство для размещения нескольких спутников на ракете-носителе», содержащее центральную стойку, закрепленную на ракете-носителе и имеющую множество идентичных посадочных мест, множество идентичных элементов стыковки, каждый из которых предназначен для закрепления одного из множества спутников на соответствующем посадочном месте, съемное средство крепления и средство крепления-отцепления, посредством которого любой из спутников может быть закреплен с возможностью управляемого отделения от соответствующего элемента стыковки.A known layout method, the essence of which is disclosed in the materials of patent RU 2156212 C2,
Недостатками данного технического решения являются необходимость изготавливать дополнительные устройства (центральную стойку и посадочные места) для обеспечения закрепления полезной нагрузки, что влечет за собой уменьшение массы выводимого груза пропорционально массе предлагаемого переходного устройства, а также боковой способ крепления космических аппаратов к центральной стойке, что накладывает дополнительные ограничения на силовую схему космического аппарата, излишне увеличивая его массу.The disadvantages of this technical solution are the need to manufacture additional devices (central rack and seats) to ensure the fixation of the payload, which entails a decrease in the mass of the output cargo in proportion to the mass of the proposed transition device, as well as a side way of attaching spacecraft to the central rack, which imposes additional restrictions on the power circuit of the spacecraft, unnecessarily increasing its mass.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу компоновки полезной нагрузки и устройству для его осуществления является «Способ выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту и устройство для его осуществления» (RU 2254265 С2, B64G 1/00, 1/10), заключающийся в том, что полезная нагрузка состоит из двух космических аппаратов, причем космические аппараты последовательно установлены на ракету-носитель, начиная с нижнего. При этом основная полезная нагрузка в виде одного или более космических аппаратов установлена через устройство отделения на корпус указанного нижнего космического аппарата. Корпус последнего совмещает свои функции с функциями силового элемента переходника для установки основной полезной нагрузки. Данный способ компоновки был взят за прототип.The closest in technical essence to the proposed method of layout of the payload and device for its implementation is the "Method of launching artificial satellites as the main and associated payloads in the geostationary orbit and device for its implementation" (RU 2254265 C2, B64G 1/00, 1 / 10), which consists in the fact that the payload consists of two spacecraft, and the spacecraft are sequentially mounted on a launch vehicle, starting from the bottom. In this case, the main payload in the form of one or more spacecraft is installed through the separation device on the body of the specified lower spacecraft. The housing of the latter combines its functions with the functions of the power element of the adapter to set the main payload. This layout method was taken as a prototype.
Недостатком этого способа компоновки является использование в качестве силового элемента, передающего нагрузку от верхнего космического аппарата к адаптеру (или переходной системе) ракеты-носителя, корпуса нижнего космического аппарата, что влечет за собой увеличение массы элементов корпуса, связанное с необходимостью увеличить его прочность и жесткость.The disadvantage of this arrangement method is the use as a power element, transferring the load from the upper spacecraft to the adapter (or transition system) of the launch vehicle, the lower spacecraft body, which entails an increase in the mass of the body elements associated with the need to increase its strength and rigidity .
Заявителем в процессе информационного поиска не были выявлены аналоги, близкие к заявленному устройству по совокупности существенных признаков и технической сущности.The applicant in the process of information retrieval did not identify analogues that are close to the claimed device in the aggregate of essential features and technical nature.
Задачей изобретения является минимизация затрат массы на введение в состав полезной нагрузки дополнительных космических аппаратов, повышение эффективности использования объема под головным обтекателем ракеты-носителя, уменьшение стоимости запуска космических аппаратов на орбиту.The objective of the invention is to minimize the mass cost of introducing additional spacecraft into the payload, increase the efficiency of using the volume under the head fairing of the launch vehicle, and reduce the cost of launching spacecraft into orbit.
Поставленная задача решается за счет способа компоновки полезной нагрузки, заключающегося в том, что на ракету-носитель устанавливают полезную нагрузку, включающую в себя как минимум два космических аппарата. Для взаимного размещения космических аппаратов в полезной нагрузке и закрепления полезной нагрузки на ракете-носителе, в качестве силовой конструкции корпуса космических аппаратов включают устройство для реализации способа компоновки полезной нагрузки. Заявленное устройство выполнено в виде разделяемой силовой трубы, состоящей из нескольких частей (по числу космических аппаратов в полезной нагрузке), каждая из которых выполняет функции силовой конструкции корпуса соответствующего космического аппарата. Космические аппараты собирают вокруг соответствующих частей разделяемой силовой трубы на заводе-изготовителе, интегрируют космические аппараты в единую полезную нагрузку, собирают космическую головную часть в составе интегрированной полезной нагрузки и головного обтекателя, устанавливают космическую головную часть на штатное место на ракете-носителе.The problem is solved by the method of layout of the payload, which consists in the fact that the payload is installed on the launch vehicle, which includes at least two spacecraft. For the mutual placement of spacecraft in the payload and securing the payload on the launch vehicle, a device for implementing the method of arranging the payload is included as a power structure of the spacecraft hull. The claimed device is made in the form of a shared power tube, consisting of several parts (according to the number of spacecraft in the payload), each of which performs the functions of the power structure of the hull of the corresponding spacecraft. The spacecraft is assembled around the corresponding parts of the shared power tube at the manufacturer, the spacecraft are integrated into a single payload, the space head part of the integrated payload and the head fairing is assembled, and the space head is set to its regular position on the launch vehicle.
Разделяемая силовая труба выполняет функции единого для всех космических аппаратов, составляющих полезную нагрузку, переходного устройства, обеспечивающего взаимное расположение космических аппаратов под головным обтекателем ракеты-носителя и передающего весовые и стартовые нагрузки от космических аппаратов на адаптер (или переходную систему) ракеты-носителя, а способность силовой трубы разделяться на несколько частей (например, с помощью встроенного устройства разделения) позволяет разделять полезную нагрузку на отдельные космические аппараты после выведения ее на орбиту. Это техническое решение позволяет уменьшить количество конструктивных элементов космического аппарата, воспринимающих стартовые нагрузки, уменьшить массу конструкции панелей для бортовой аппаратуры за счет существенного смягчения предъявляемых к ним требованиям по жесткости, что увеличивает максимально допустимую массу полезного груза, увеличивает полезный объем под головным обтекателем и сокращает стоимость запуска космических аппаратов на орбиту за счет использования одной ракеты для запуска нескольких космических аппаратов.The shared power tube performs the functions of a single transitional device for all spacecraft constituting the payload, providing the relative position of the spacecraft under the head fairing of the launch vehicle and transferring the weight and starting loads from the spacecraft to the adapter (or transition system) of the launch vehicle, and the ability of the power pipe to be divided into several parts (for example, using the built-in separation device) allows you to divide the payload into separate space hardware devices after putting it into orbit. This technical solution allows to reduce the number of structural elements of the spacecraft that accept launch loads, to reduce the weight of the structure of panels for on-board equipment due to a significant mitigation of the stiffness requirements imposed on them, which increases the maximum permissible payload mass, increases the net volume under the head fairing and reduces the cost launching spacecraft into orbit through the use of one rocket to launch several spacecraft.
Достигаемый технический результат заключается в минимизации затрат массы на введение в состав полезной нагрузки дополнительных космических аппаратов за счет использования разделяемой силовой трубы, в собранном виде представляющей собой единую как для основного, так и как минимум для одного дополнительного космических аппаратов структуру; повышении эффективности использования объема под головным обтекателем ракеты-носителя за счет размещения под головным обтекателем дополнительных космических аппаратов; уменьшении стоимости запуска космических аппаратов на орбиту за счет использования одной ракеты-носителя для одновременного запуска нескольких космических аппаратов.The technical result achieved is to minimize the cost of mass for introducing additional spacecraft into the payload by using a shared power tube, which in assembled form is a single structure for both the main and at least one additional spacecraft; increasing the efficiency of using the volume under the head fairing of the launch vehicle by placing additional spacecraft under the head fairing; reducing the cost of launching spacecraft into orbit through the use of one launch vehicle for the simultaneous launch of several spacecraft.
Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:The invention is illustrated by drawings, which do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the claims of this technical solution, but are only illustrative materials of a particular case of execution:
На фиг. 1 представлена схема компоновки двух космических аппаратов под головным обтекателем ракеты-носителя с помощью разделяемой силовой трубы (продольный разрез).In FIG. Figure 1 shows the layout of two spacecraft under the head fairing of the launch vehicle using a shared power tube (longitudinal section).
На фиг. 2 представлена схема реализации способа компоновки полезной нагрузки: а - сборка космических аппаратов вокруг соответствующих частей разделяемой силовой трубы на заводе-изготовителе; б - интеграция космических аппаратов в единую полезную нагрузку; в - сборка космической головной части в составе интегрированной полезной нагрузки и головного обтекателя и установка ее на штатное место на ракете-носителе.In FIG. 2 shows a diagram of the implementation of the method of assembling the payload: a - assembly of spacecraft around the corresponding parts of the shared power pipe at the manufacturer; b - integration of spacecraft into a single payload; c - assembly of the space head part as part of the integrated payload and head fairing and its installation in a regular place on the launch vehicle.
Способ компоновки полезной нагрузки, включающей в себя один основной и хотя бы один дополнительный космические аппараты, заключается в следующем. Для размещения под головным обтекателем 1, кроме основного космического аппарата 2, как минимум одного дополнительного 3, необходимо расположить их соосно ракете-носителю и последовательно вдоль продольной оси ракеты-носителя, а также обеспечить передачу весовых и стартовых нагрузок от всех космических аппаратов 2, 3 на адаптер (или переходную систему) 4 ракеты-носителя 7. Предлагается для этих целей использовать разделяемую силовую трубу 5, устанавливаемую соосно с ракетой-носителем и служащую для компоновки как минимум одного дополнительного космического аппарата 3 в составе полезной нагрузки относительно основного космического аппарата, а также для восприятия нагрузок от космических аппаратов 2, 3. При этом космические аппараты 2, 3 компонуются вокруг силовой трубы 5, как бы охватывая ее. Таким образом, силовая труба 5, кроме переходного устройства для закрепления космических аппаратов 2, 3 на адаптере (или переходной системе) 4 ракеты-носителя 7, выполняет функции основы силовой схемы каждого космического аппарата.The method of layout of the payload, which includes one main and at least one additional spacecraft, is as follows. For placement under the
Устройство для реализации способа компоновки полезной нагрузки, выполненное в виде разделяемой силовой трубы 5 для одновременного запуска как минимум двух космических аппаратов 2, 3 одной ракетой-носителем 7. Силовая труба 5 снабжена как минимум двумя устройствами разделения 6, известными из уровня техники, служащими для отделения полезной нагрузки от ракеты-носителя и разделения полезной нагрузки после выведения ее на орбиту. Устройство разделения 6 должно быть выполнено таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить гарантированное разделение полезной нагрузки на орбите, а с другой стороны - сохранить жесткостные и прочностные характеристики разделяемой силовой трубы 5 на этапе выведения на орбиту.A device for implementing the method of assembling the payload, made in the form of a shared
С целью обеспечения технологичности сборки космических аппаратов разделяемую силовую трубу предлагается делить на части, по количеству космических аппаратов в полезной нагрузке, и собирать каждый космический аппарат вокруг своей части разделяемой силовой трубы.In order to ensure the manufacturability of spacecraft assembly, it is proposed to divide the shared power tube into parts, according to the number of spacecraft in the payload, and to assemble each spacecraft around its part of the shared power tube.
При этом высота каждой части разделяемой силовой трубы может подбираться индивидуально, согласно габаритам соответствующих космических аппаратов, таким образом, чтобы обеспечить взаимное размещение космических аппаратов в составе полезной нагрузки, с учетом запасов на гарантирование несоударения космических аппаратов.In this case, the height of each part of the shared power tube can be selected individually, according to the dimensions of the respective spacecraft, in such a way as to ensure the mutual placement of spacecraft as part of the payload, taking into account the reserves to guarantee non-collision of spacecraft.
С целью оптимизации массы конструкции части разделяемой силовой трубы могут представлять собой изогридную сетчатую структуру, например, приведенную в патенте RU 2392122 С1.In order to optimize the mass of the structure, parts of the shared power pipe can be an isogrid mesh structure, for example, described in patent RU 2392122 C1.
Для обеспечения прочностных характеристик разделяемой силовой трубы площадь поперечного сечения различных ее частей может различаться в соответствии со следующей закономерностью: часть разделяемой силовой трубы, воспринимающая нагрузку от всех космических аппаратов, составляющих полезную нагрузку, то есть та часть, один конец которой крепится к адаптеру (или переходной системе) ракеты-носителя, должна иметь максимальную площадь поперечного сечения, а та часть разделяемой трубы, которая воспринимает нагрузку только от одного космического аппарата, то есть та часть, которая в стартовом положении полезной нагрузки является верхней, может иметь минимальную площадь поперечного сечения.To ensure the strength characteristics of the shared power tube, the cross-sectional area of its various parts can vary in accordance with the following regularity: the part of the shared power tube that receives the load from all spacecraft that make up the payload, that is, the part one end of which is attached to the adapter (or transition system) of the launch vehicle, must have a maximum cross-sectional area, and that part of the shared pipe that receives the load from only one space one unit, that is the part that is in the starting position of the payload is the top, may have a minimum cross-sectional area.
Устройство работает следующим образом: космические аппараты 2, 3 собираются на заводе-изготовителе каждый вокруг своей части разделяемой силовой трубы 5. Разделяемая силовая труба 5 с закрепленными на ней космическими аппаратам 2, 3 собирается с помощью, например, устройства разделения 6 в единый конструктив в техническом комплексе на полигоне запуска и в собранном виде устанавливается на адаптер (или переходную систему) ракеты-носителя. На участке выведения на орбиту разделяемая силовая труба воспринимает и передает воздействия от всех космических аппаратов, входящих у состав полезной нагрузки, на адаптер (или переходную систему) 4 ракеты-носителя 7 через устройства разделения 6. После выведения полезной нагрузки на целевую орбиту устройства разделения обеспечивают безударное разделение космических аппаратов, входящих в состав полезной нагрузки.The device operates as follows:
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117626/11A RU2574103C2 (en) | 2014-04-29 | Method of payload integration and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117626/11A RU2574103C2 (en) | 2014-04-29 | Method of payload integration and device to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014117626A RU2014117626A (en) | 2015-11-10 |
RU2574103C2 true RU2574103C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10351268B2 (en) | 2016-12-08 | 2019-07-16 | The Boeing Company | Systems and methods for deploying spacecraft |
RU2785868C2 (en) * | 2018-06-14 | 2022-12-14 | Таль | Method for arrangement of set of spacecrafts under head fairing of launch vehicle without structural distributor and assembly obtained using such a method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2103198C1 (en) * | 1996-10-29 | 1998-01-27 | Акционерное общество "Центр перспективных разработок акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Load-bearing pipe-envelope, panel made from composite materials and unit for connecting panels |
US6206327B1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-03-27 | Lockheed Martin Corporation | Modular spacecraft bus |
RU2268205C2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-01-20 | Закрытое Акционерное Общество Конструкторское Бюро "Полет" (Зао Кб "Полет") | Micro-satellite |
US7989744B2 (en) * | 2008-02-01 | 2011-08-02 | Raytheon Company | Methods and apparatus for transferring a fluid |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2103198C1 (en) * | 1996-10-29 | 1998-01-27 | Акционерное общество "Центр перспективных разработок акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Load-bearing pipe-envelope, panel made from composite materials and unit for connecting panels |
US6206327B1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-03-27 | Lockheed Martin Corporation | Modular spacecraft bus |
RU2268205C2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-01-20 | Закрытое Акционерное Общество Конструкторское Бюро "Полет" (Зао Кб "Полет") | Micro-satellite |
US7989744B2 (en) * | 2008-02-01 | 2011-08-02 | Raytheon Company | Methods and apparatus for transferring a fluid |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10351268B2 (en) | 2016-12-08 | 2019-07-16 | The Boeing Company | Systems and methods for deploying spacecraft |
US10717551B2 (en) | 2016-12-08 | 2020-07-21 | The Boeing Company | Systems and methods for deploying a spacecraft arrangement |
EA038029B1 (en) * | 2016-12-08 | 2021-06-24 | Зе Боинг Компани | Systems and methods for deploying spacecrafts |
RU2785868C2 (en) * | 2018-06-14 | 2022-12-14 | Таль | Method for arrangement of set of spacecrafts under head fairing of launch vehicle without structural distributor and assembly obtained using such a method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220127022A1 (en) | Multiple space vehicle launch system | |
EP3283380B1 (en) | Satellite stacked launch and orbit raising optimization | |
WO2016101086A1 (en) | Satellite structure for platform and load integration | |
CN102495621B (en) | Satellite and launch vehicle integrated aerospace system | |
US10633123B2 (en) | Exoskeletal launch support structure | |
JPH10203494A (en) | Module type spaceship structural body | |
WO2008147461A1 (en) | Modular spacecraft | |
US9796484B2 (en) | Satellite system comprising two satellites attached to each other and method for launching them into orbit | |
EP1855944B1 (en) | Spacecraft adapter having embedded resources, and methods of forming same | |
Price et al. | Human missions to Mars orbit, Phobos, and Mars surface using 100-kWe-class solar electric propulsion | |
US6827313B1 (en) | Multi-crew modules for space flight | |
US20140151509A1 (en) | Capsule system, service module, and reuseable reentry payload and docking module | |
CN112272640A (en) | Method for arranging a plurality of spacecraft without structural distributors under the cover of a launcher and assembly obtained with such a method | |
JPH10203500A (en) | Spaceship module which is functionally independent | |
RU2445231C2 (en) | Crew cabin and aircraft comprising such cabin | |
RU2574103C2 (en) | Method of payload integration and device to this end | |
RU2497726C1 (en) | Spacecraft head part and method of its assembly | |
RU184328U1 (en) | Adapter for launching several spacecraft | |
RU2564458C1 (en) | Ascent unit | |
RU2569966C1 (en) | Spaceship head | |
US20200354090A1 (en) | Innovative System for Deploying Satellites from Launch Vehicles | |
RU2572277C2 (en) | Spacecraft with extra payload | |
RU2478531C1 (en) | Spaceship head | |
RU2785868C2 (en) | Method for arrangement of set of spacecrafts under head fairing of launch vehicle without structural distributor and assembly obtained using such a method | |
Adams Jr et al. | JEM-EUSO Design for Accommodation on the SpaceX Dragon Spacecraft |