Спосіб виготовлення космічного апарата

Реферат: Спосіб виготовлення космічного апарата включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, узгодження роботи сонячних і акумуляторних батарей та забезпечення живленням, стабільною напругою заданого номіналу, модулів службових систем і корисного навантаження, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі і системи гарантованого електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і акумуляторних батарей. При цьому випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними сонячними і акумуляторними батареями, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і акумуляторних батарей. Під час випробувань додатково проводять фільтрацію напруги на вході розрядних або на виході зарядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, для чого додатково застосовують виносні ємнісні фільтри, котрі розташовують у безпосередній близькості від зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, і підключають імітатори акумуляторних батарей до космічного апарата через вказані виносні ємнісні фільтри. UA 118272 U (12) UA 118272 U UA 118272 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме до наземного обладнання, і може використовуватися при складанні і електричних випробуваннях космічних апаратів (КА). Відомим є спосіб виготовлення космічного апарата, що включає виготовлення комплектуючих, складання КА, проведення електричних випробувань на функціонування, випробувань на дію механічних навантажень, тепловакуумних випробувань, а також заключних випробувань на функціонування КА (див. патент РФ № 2.305.058, МПК B64G 1/22, B64G 1/50, 2005 р.). Недоліком цього способу виготовлення є його низькі експлуатаційні характеристики через недостатню надійність робіт у процесі виготовлення космічного апарата, тому що спосіб не регламентує питання, котрі належать до особливостей конфігурації системи електропостачання. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб виготовлення КА, який втілений у патенті України № 89917u, МПК B64G 5/00, B64G 7/00, 2013 р. Цей спосіб включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, котрий містить систему електричного живлення, що містить сонячні батареї, акумуляторні батареї і стабілізуючий перетворювач напруги з інтерфейсами зарядних і розрядних перетворювачів для узгодження роботи сонячних і акумуляторних батарей та забезпечення живленням, стабільною напругою заданого номіналу, модулів службових систем і корисного навантаження, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі і системи гарантованого електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і акумуляторних батарей, при цьому випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними сонячними і акумуляторними батареями, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і акумуляторних батарей. Недоліком цього способу виготовлення КА є його невисокі експлуатаційні характеристики, тому що він не враховує технологічні особливості організації процесу наземних електричних випробувань КА. А саме у процесі електричних випробувань космічний апарат може знаходитися на значній відстані від імітаторів сонячних і акумуляторних батарей, наприклад у термобарокамері (під час проведення термовакуумних випробувань). При цьому технологічні функціональні імітатори сонячних і акумуляторних батарей знаходяться поза термобарокамерою. Цей факт призводить до того, що силові ланцюги (кабелі) від технологічних функціональних імітаторів сонячних і акумуляторних батарей до КА, особливо до зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення, можуть мати значну довжину (відповідно і електричний опір). При цьому імітатори сонячних батарей у поєднанні з довгими кабельними лініями зв'язку до КА практично не змінюють своїх вихідних характеристик, тому що сонячні батареї за своєю природою мають великий внутрішній опір (джерело струму), а ось для імітаторів акумуляторних батарей (джерело напруги з внутрішнім опором, близьким до нуля) такий "додаток" є суттєвим, особливо його індуктивна складова, і може призвести не тільки до викривлення результатів електричних випробувань КА, але і до непрацездатності системи електричного живлення (зарядних і розрядних перетворювачів). Це знижує надійність процесу електричних випробувань КА і, як наслідок, надійність його виготовлення. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу виготовлення КА, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - під час випробувань технологічних функціональних імітаторів акумуляторних батарей у поєднанні з довгою кабельною лінією зв'язку до космічного апарата додатково проводять фільтрацію напруги на вході розрядних або на виході зарядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, для чого додатково застосовують виносні ємнісні фільтри, котрі розташовують у безпосередній близькості від зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, і підключають імітатори акумуляторних батарей до космічного апарата через вказані виносні ємнісні фільтри, що дозоляє розташовувати імітатори на великій відстані від КА і отримувати достовірні результати під час проведення випробувань. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі виготовлення КА, що включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, котрий містить систему електричного живлення, що містить сонячні батареї, акумуляторні батареї і стабілізуючий перетворювач напруги з інтерфейсами зарядних і розрядних перетворювачів для узгодження 1 UA 118272 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 роботи сонячних і акумуляторних батарей та забезпечення живленням, стабільною напругою заданого номіналу, модулів службових систем і корисного навантаження, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі і системи гарантованого електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і акумуляторних батарей, при цьому випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними сонячними і акумуляторними батареями, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і акумуляторних батарей, в ньому під час випробувань технологічних функціональних імітаторів акумуляторних батарей у поєднанні з довгою кабельною лінією зв'язку до космічного апарата додатково проводять фільтрацію напруги на вході розрядних або на виході зарядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, для чого додатково застосовують виносні ємнісні фільтри, котрі розташовують у безпосередній близькості від зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, і підключають імітатори акумуляторних батарей до космічного апарата через вказані виносні ємнісні фільтри. Дійсно, індукційна складова кабелів від технологічних функціональних імітаторів акумуляторних батарей КА (до зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення) може бути компенсована додатковим технологічним ємнісним фільтром, розташованим у безпосередній близькості до зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення КА. При цьому довжина кабелів лінії і величина виносного (технологічного) ємнісного фільтра знаходиться у прямій залежності. Конкретна величина ємності повинна визначатися експериментально з умови не перевищення рівнем пульсацій напруги на фільтрах під час роботи імітаторів акумуляторних батарей заздалегідь заданої величини, наприклад, еквівалентної рівню пульсацій на акумуляторних батареях системи електричного живлення під час роботи їх у режимі заряду або розряду. Для пояснення способу виготовлення додається креслення, на якому зображена функціональна схема автономної системи електричного живлення КА (з наземними зв'язками), у якій втілюється даний спосіб, та його детальний опис. Система електричного живлення виконана з загальною мінусовою шиною. Стабілізуючий перетворювач напруги 4 для узгодження роботи сонячних 1 і акумуляторних 5 батарей і забезпечення стабільною напругою заданого номіналу модулів службових систем і корисного навантаження (направо від вихідних шин «+» і «-» - на кресленні не зображено) складається з зарядного перетворювача 6, розрядного перетворювача 7 і стабілізатора вихідної напруги 8. Акумуляторна батарея (у розглянутому прикладі використовується одна акумуляторна батарея) 5 мінусом зв'язана з загальною мінусовою шиною, а плюсом через з'єднувачі 5-2 і 5-1 (на кресленнях вказані з'єднувачі розстиковані) - з зарядним 6 і розрядним 7 перетворювачами (інформаційні зв'язки акумуляторної батареї 5 не зображені). Замість сонячних батарей 1 на вхід стабілізуючого перетворювача напруги 4 через з'єднувачі 2-1 і 3-1 підключений імітатор сонячних батарей 9, а замість акумуляторних батарей 5 до зарядних 6 і розрядних 7 перетворювачів підключений імітатор акумуляторної батареї 10 (інформаційні зв'язки імітатора акумуляторної батареї 10 не зображені). При цьому імітатор акумуляторної батареї 10 підключений до КА через додатково введений виносний ємнісний фільтр 12 з блоком конденсаторів 12-1, котрий розташовують у безпосередній близькості до зарядного 6 і розрядного 7 перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги 4 системи електричного живлення КА, і підключають імітатори акумуляторних батарей до КА (у даному випадку всередині термобарокамери 13). Живлення імітатора сонячної батареї 9 і імітатора акумуляторної батареї 10 здійснюють від промислової мережі 220/380 В через кабелі 9-1 і 10-1 і систему гарантованого електричного постачання 11/1 і 11/2 відповідно. Проведені експериментальні дослідження показали, що блок конденсаторів (у експерименті використовувалися 140 паралельно з'єднаних конденсаторів К52-19-160 В-33 сумарною ємністю більше 4500 мкФ) повністю усуває негативний вплив довгих кабелів лінії зв'язку від імітатора акумуляторної батареї до КА на працездатність системи електричного живлення КА. Запропонований спосіб може використовуватися під час виготовлення КА за патентами РФ № 2.496.690, 2012 р. або № 2.541.599, 2013 р., а вимірювання теплових полів КА може здійснюватися за патентом РФ № 2.564.053, 2013 р. як КА може використовуватися КА за патентом РФ № 2.509.691, 2012 р. 2 UA 118272 U Перевірки КА здійснюються за допомогою контрольно-перевірочної апаратури за патентом РФ № 2.563.925, 2014 р. Таким чином, запропонований спосіб підвищує функціональні можливості і надійність процесу електричних випробувань. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 Спосіб виготовлення космічного апарата, що включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, котрий містить систему електричного живлення, що містить сонячні батареї, акумуляторні батареї і стабілізуючий перетворювач напруги з інтерфейсами зарядних і розрядних перетворювачів для узгодження роботи сонячних і акумуляторних батарей та забезпечення живленням, стабільною напругою заданого номіналу, модулів службових систем і корисного навантаження, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі і системи гарантованого електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і акумуляторних батарей, при цьому випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними сонячними і акумуляторними батареями, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і акумуляторних батарей, який відрізняється тим, що під час випробувань технологічних функціональних імітаторів акумуляторних батарей у поєднанні з довгою кабельною лінією зв'язку до космічного апарата додатково проводять фільтрацію напруги на вході розрядних або на виході зарядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, для чого додатково застосовують виносні ємнісні фільтри, котрі розташовують у безпосередній близькості від зарядних і розрядних перетворювачів стабілізуючого перетворювача напруги системи електричного живлення космічного апарата, і підключають імітатори акумуляторних батарей до космічного апарата через вказані виносні ємнісні фільтри. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3