RU2762452C1 - Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса - Google Patents
Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762452C1 RU2762452C1 RU2021116123A RU2021116123A RU2762452C1 RU 2762452 C1 RU2762452 C1 RU 2762452C1 RU 2021116123 A RU2021116123 A RU 2021116123A RU 2021116123 A RU2021116123 A RU 2021116123A RU 2762452 C1 RU2762452 C1 RU 2762452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modules
- module
- spacecraft
- platform
- nano
- Prior art date
Links
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
-
- 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
-
- 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
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно к космическим аппаратам с общей массой до 10 кг. Многоцелевая модульная платформа космического аппарата нанокласса выполнена в форме шестиугольной призмы и состоит из набора унифицированных масштабируемых модулей. Модули расположены последовательно друг над другом. Внутри каждого модуля установлены по меньшей мере две печатные платы со сквозными контактными соединителями. На боковой поверхности модулей, за исключением краевых модулей платформы, расположены фотоэлектрические панели. Каждый модуль монтируется в конструкцию, жестко и строго соосно зафиксированную с соседними конструкциями при помощи выступов на верхней поверхности, пазов на нижней поверхности и сквозных направляющих стержней, пропущенных в углах периметра конструкции через все модули. Высота каждого модуля может быть кратна 34 мм при ширине боковой грани 100 мм. Достигается обеспечение унификации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к многоцелевым модульным платформам космических аппаратов нанокласса с общей массой до 10 кг.
Создание группировок космических аппаратов нанокласса базируется на быстром изготовлении большого количества космических аппаратов с низкой себестоимостью и высокими показателями надежности и стойкости к внешним воздействующим факторам. Применение модульной унифицированной структуры в таком случае позволяет снизить номенклатуру применяемых сборочных единиц и компонентов, расширить функциональные возможности, снизить трудоемкость как разработки аппаратов, так и их изготовления.
В состав практически любого космического аппарата входят такие функциональные узлы как: система электропитания, система управления, система стабилизации и ориентации, система телеметрии и целевая аппаратура (полезная нагрузка). Установка новой целевой аппаратуры на ранее разработанную немодульную платформу не всегда бывает возможной без ее переработки в силу конструктивных и технических ограничений, которыми не обладает модульная структура космического аппарата (КА).
Из уровня техники известна многоцелевая служебная платформа для создания крупных космических аппаратов (патент RU2375267). Платформа содержит модуль служебной аппаратуры в форме прямоугольного параллелепипеда (торцевая, четыре боковых платы и две промежуточных платы). Между платами установлены аккумуляторные батареи и электронные приборы. Узлы установки модуля полезной нагрузки расположены на свободных торцах боковых плат модуля и выступающих кронштейнах в пространстве между солнечными батареями и свободной зоной модуля со стороны открытой его части.
К недостаткам известной многоцелевой служебной платформы следует отнести то, что полезная нагрузка монтируется в ограниченном объеме, так же с ограничениями по потребляемой мощности, тепловыделению и интерфейсам что накладывает существенные ограничения и может привести к невозможности применения полезной нагрузки на данной платформе.
Также известна модульная унифицированная наноспутниковая платформа ТНС-0 №2 для малоразмерных космических аппаратов АО «Российские космические системы» (см. http://russianspacesystems.ru/2018/01/22/novaya-rossiyskaya-modulnaya-platforma/). Платформа имеет цилиндрическую шестиугольную форму и включает в себя интегрированную бортовую вычислительную систему на базе сигнального процессора, ПЛИС и микроконтроллера, управляющая всеми подсистемами спутника (см. Презентация «ТНС-0-2» - платформа нанокласса для отработки технологий и научных экспериментов в космосе», Панцырный О.А., Хромов О.Е., Селиванов А.С., Самара 2017 г.). В основе данной конструкции лежит сотовая плита, на которую монтируются служебные части системы, следовательно, платформа имеет строго определенную длину, ограниченный энергоресурс и фиксированное расположение блоков внутри аппарата, которая ограничивает возможность размещения полезной нагрузки в КА и не допускает возможности масштабирования систем КА.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбрана платформа CubeSat. Космическая платформа CubeSat основана на симметричном кубе со стороной 10 см. В соответствии со стандартом (CubeSat см. CubeSat Design Specification rev13) допускается построение спутника из нескольких кубов с различными целевыми функциями и максимальной массой 1,3 кг на куб.
Однако, платформа CubeSat имеет малые габариты плат входящих модулей (площадь платы не превышает 0,81 дм2), маленькую рабочую освещаемую площадь солнечных панелей. При этом существует необходимость стыковки кубов шлейфами и кабелями, что приводит к высокой трудоемкости сборки. К недостаткам платформы CubeSat следует отнести низкую плотность компоновки, а также несовместимость модулей и плат различных серий и различных производителей.
В свою очередь, заявленная многоцелевая модульная платформа направлена на снижение трудоемкости и себестоимости изготовления КА нанокласса, обеспечение унификации и стандартизации массогабаритных и электрофизических характеристик, обеспечение «гибкости» платформы к требованиям полезной нагрузки, обеспечение стыковки модулей различных производителей друг с другом.
Для достижения поставленных задач многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса выполнена в форме шестиугольной призмы и состоит из набора унифицированных масштабируемых модулей. Модули расположены последовательно друг над другом. Внутри каждого модуля установлены, по меньшей мере, две печатные платы со сквозными контактными соединителями. На боковой поверхности модулей, за исключением краевых модулей платформы, расположены фотоэлектрические панели. Каждый модуль монтируется в конструкцию, жестко и строго соосно зафиксированную с соседними конструкциями (конструкциями расположенных друг над другом модулей) при помощи выступов на верхней поверхности и пазов на нижней поверхности, расположенных по периметру конструкции и сквозных направляющих стержней, пропущенных в углах периметра конструкции через все модули. Высота каждого модуля кратна 34 мм при ширине боковой грани 100 мм.
На фиг. 1 представлен общий вид модуля модульной платформы.
На фиг. 2 представлен общий вид космического аппарата нанокласса, построенного на основе заявленной многоцелевой модульной платформы.
Многоцелевая модульная платформа космического аппарата нанокласса выполнена в форме шестиугольной призмы. Форма шестиугольной призмы позволяет обеспечить освещенность 2-3 солнечных панелей, находящихся на сторонах КА. Многоцелевая модульная платформа космического аппарата состоит из набора унифицированных масштабируемых модулей (фиг. 1): модуль электропитания, модуль аккумуляторной батареи (АКБ), модуль системы ориентации и стабилизации, модуль приемо-передающего устройства, модуль центрального вычислителя, краевой модуль 8 (фиг. 2).
Модули 7 устанавливаются друг на друга, образуя из отдельных конструкций модулей общую конструкцию КА нанокласса (фиг. 2) и фиксируются шестью сквозными направляющими стержнями, например, шпильками М4, пропущенными в углах 6 периметра конструкции через все модули 7, а также с помощью выступов 5 на верхней поверхности и глухих отверстий на нижней поверхности, расположенных по периметру конструкций, следующих друг за другом модулей 7. Обеспеченная таким образом жесткая фиксация позволяет точно ориентировать модули 7 относительно оси симметрии КА. Шестиугольная форма фрезерованной рамки 1, центровочные ключи и цилиндрический отсек пускового устройства за счет получения необходимой жесткости конструкции и соосности модулей гарантируют отсутствие заклинивания КА внутри пускового отсека.
Модули 7 содержат рамку 1, не менее 2-х печатных плат 2, расположенных друг над другом, площадь которых может достигать до 2,4 дм2, а также сквозные соединители 3, которые обеспечивают электрические связи между модулями 7. На боковой поверхности модуля 7, за исключением краевых модулей 8 платформы, расположены фотоэлектрические панели 4. Таким образом, общая мощность фотоэлектрической батареи КА, объединяющей отдельные фотоэлектрические панели, зависит от общего количества модулей, а емкость АКБ и количество переключаемых нагрузок зависит от количества примененных модулей АКБ и модулей электропитания соответственно.
Снижение мощности фотоэлектрической батареи (фотоэлектрических панелей) одной стороны КА может быть определено по формуле:
(1/L)⋅100%,
где L - высота КА в юнитах (юнит - модуль с высотой 34 мм). Таким образом, повреждение одной из фотоэлектрических панелей не приводит к отказу всей фотоэлектрической батареи одной стороны КА.
Высота каждого модуля 7 кратна 34 мм (34 мм - 1U модуль, 68 мм - 2U модуль, 102 мм - 3U модуль) при ширине грани 100 мм. Установленные размеры модулей 7 обусловлены требованиями, предъявляемыми к аппаратам нано класса и возможностью применения унифицированной элементной компонентной базы. Данное конструктивно-техническое расположение модулей удовлетворяет требованиям по массо-габаритным, энергетическим, экономическим и эргономическим показателям, предъявляемым к КА нано класса. Краевые модули 8 имеют в составе одну плату 2, ленточные, пленочные или навесные АФУ, а также датчики или фотоэлектрические панели, которые могут быть установлены на внешней поверхности платформы модулей 8.
Таким образом, заявленная архитектура многоцелевой модульной платформы обеспечивает построение платформы КА из унифицированных модулей различных производителей с возможностью масштабирования систем КА путем применения нескольких модулей, что способствует увеличению емкости АКБ или мощности преобразователя напряжения, позволяет сократить трудоемкость разработки и сроки изготовления КА.
Claims (3)
1. Многоцелевая модульная платформа космического аппарата нанокласса, выполненная в форме шестиугольной призмы и состоящая из набора унифицированных масштабируемых модулей, характеризующаяся тем, что модули расположены последовательно друг над другом,
внутри каждого модуля установлены по меньшей мере две печатные платы со сквозными контактными соединителями, а на боковой поверхности модулей, за исключением краевых модулей платформы, расположены фотоэлектрические панели, при этом каждый модуль монтируется в конструкцию, жестко зафиксированную при помощи выступов на верхней поверхности и пазов на нижней поверхности, расположенных по периметру конструкции, и сквозных направляющих стержней, пропущенных в углах периметра конструкции через все модули.
2. Многоцелевая модульная платформа космического аппарата нанокласса по п. 1, характеризующаяся тем, что высота каждого модуля кратна 34 мм при ширине боковой грани 100 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116123A RU2762452C1 (ru) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021116123A RU2762452C1 (ru) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762452C1 true RU2762452C1 (ru) | 2021-12-21 |
Family
ID=80039064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021116123A RU2762452C1 (ru) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762452C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU148483U1 (ru) * | 2014-07-07 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Адаптер для попутного выведения полезных нагрузок, силовая ферма и опорный узел силовой фермы |
EA031152B1 (ru) * | 2014-07-01 | 2018-11-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Многоцелевой летательный аппарат и система летательных аппаратов |
RU2703818C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-10-22 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Модульный космический аппарат |
US20200177124A1 (en) * | 2016-05-27 | 2020-06-04 | Universite De Montpellier | Light solar panel for small satellites |
RU201186U1 (ru) * | 2020-08-31 | 2020-12-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" (ООО "СПУТНИКС") | Универсальная наноспутниковая платформа формата CubeSat |
RU202056U1 (ru) * | 2020-10-21 | 2021-01-28 | Акционерное общество "НПО "ЛЕПТОН" | Мультиспектральная оптико-электронная камера для микро- и нанокосмических аппаратов |
RU2749676C1 (ru) * | 2020-12-07 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро УЗГА" | Модульная станция управления воздушным судном |
-
2021
- 2021-06-03 RU RU2021116123A patent/RU2762452C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA031152B1 (ru) * | 2014-07-01 | 2018-11-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью Антер | Многоцелевой летательный аппарат и система летательных аппаратов |
RU148483U1 (ru) * | 2014-07-07 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Адаптер для попутного выведения полезных нагрузок, силовая ферма и опорный узел силовой фермы |
US20200177124A1 (en) * | 2016-05-27 | 2020-06-04 | Universite De Montpellier | Light solar panel for small satellites |
RU2703818C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-10-22 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Модульный космический аппарат |
RU201186U1 (ru) * | 2020-08-31 | 2020-12-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" (ООО "СПУТНИКС") | Универсальная наноспутниковая платформа формата CubeSat |
RU202056U1 (ru) * | 2020-10-21 | 2021-01-28 | Акционерное общество "НПО "ЛЕПТОН" | Мультиспектральная оптико-электронная камера для микро- и нанокосмических аппаратов |
RU2749676C1 (ru) * | 2020-12-07 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро УЗГА" | Модульная станция управления воздушным судном |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10454082B2 (en) | Battery rack | |
US8427828B2 (en) | Printed circuit board module enclosure and apparatus using same | |
US9851763B1 (en) | SpaceCube V2.0 micro single board computer | |
US10913523B2 (en) | Adaptable modular power system (AMPS) and dedicated connector; modular payload boxes and autonomous water vehicle configured to accept same | |
CN109335023B (zh) | 一种无线缆高密度立方星及其装配方法 | |
US11040763B2 (en) | Frame assembly for unmanned aerial vehicle (UAV), and UAV having the same | |
US20130322012A1 (en) | Scalable Brain Boards For Data Networking, Processing And Storage | |
CN104345831B (zh) | 伺服器 | |
US20120019115A1 (en) | Mobile universal hardware platform | |
EP0849166A1 (en) | Modular spacecraft architecture | |
US11139530B2 (en) | Space saving, modular, hot-pluggable power modules | |
EP3431398A1 (en) | Satellite cover panel | |
EP3920363A1 (en) | Modularized high-precision charger/discharger sub-rack assembly structure | |
RU2762452C1 (ru) | Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса | |
EP3624216A1 (en) | Secondary battery cell module and method for assembling same | |
ES2323180T3 (es) | Unidad de regulacion para ingenios espaciales con capacitancia de bus descentralizada. | |
US20070025090A1 (en) | Flexible and modular power cables for servers | |
US11109485B1 (en) | Dual dynamic random (DDR) access memory interface design for aerospace printed circuit boards | |
RU2688630C2 (ru) | Космическая платформа | |
CN109703784B (zh) | 一体化电子综合机箱为主体的微小卫星 | |
RU2693722C2 (ru) | Спутник-конструктор - учебно-демонстрационная модель | |
CN112340065A (zh) | 一种扁平化高载荷承载能力卫星平台 | |
US11324109B2 (en) | Electronic load device and heat-dissipating load module | |
RU2648520C2 (ru) | Космическая платформа | |
Kading et al. | Open prototype for educational NanoSats CubeSat structural design |