Спосіб виготовлення космічного апарата

Реферат: Спосіб виготовлення космічного апарата, включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, підготовку джерела електроенергії до роботи, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і штатних акумуляторних батарей. Випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними акумуляторними і сонячними батареями, при цьому штатні акумуляторні батареї перед проведенням випробувань на дію механічних навантажень заряджають режимом, еквівалентним режиму штатного передстартового заряду, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і штатних акумуляторних батарей, причому імітатори сонячних батарей підключають до промислової мережі безпосередньо, а імітатори акумуляторних батарей - до промислової мережі комбіновано: по зарядному інтерфейсу безпосередньо, а по розрядному інтерфейсу - через систему гарантованого електропостачання, при цьому штатні акумуляторні батареї ховають електрично роз'єднаними зі стабілізованим перетворювачем напруги, у підзарядженому стані. UA 89917 U (12) UA 89917 U UA 89917 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, тепло вакуумних випробувань, а також заключних випробувань на функціонування космічних апаратів (див. патент РФ № 2.305.058, МПК B64G1/22, B64G1/50, 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 РФ № 2.152.211, МПК B64G1/00, B64G1/22, B64G1/42, B64G1/46, 1999 р. Цей спосіб включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, підготовку джерела електроенергії до роботи, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і штатних акумуляторних батарей. При цьому живлення бортової апаратури проводять від бортових акумуляторних батарей або від наземних джерел (промислової мережі електропостачання) для зберігання ресурсу бортової апаратури. Комплектуючі містять сонячні батареї, комплекс автоматики і стабілізації напруги, акумуляторні батареї. Недоліком цього способу виготовлення є його невисокі експлуатаційні характеристики через низькі функціональні можливості і надійність під час проведення наземних випробувань (у тому числі електричних випробувань). Тому що перехід на наземне живлення обмежує можливості роботи комплексу автоматики і стабілізації напруги, що може сприяти недостатньому його відпрацюванню. Крім того, при зникненні напруги промислової мережі космічний апарат може залишитися (не прогнозовано) без напруги, у результаті чого він може мати негативні наслідки. Стан зарядженості бортових акумуляторних батарей у процесі виготовлення КА і умови їх ховання не визначені, що не сприяє зберіганню ресурсних характеристик. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу електричних перевірок КА, який би дозволяв підвищити його експлуатаційні характеристики шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводяться зі штатними акумуляторними і сонячними батареями, при цьому штатні акумуляторні батареї перед проведенням випробувань на дію механічних навантажень заряджаються режимом, еквівалентним режиму штатного передстартового заряду, а усі інші випробування проводяться з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і штатних акумуляторних батарей, причому імітатори сонячнихбатарей підключаються до промислової мережі безпосередньо, а імітатори акумуляторних батарей - до промислової мережі комбіновано: по зарядному інтерфейсу - безпосередньо, а по розрядному інтерфейсу - через систему гарантованого електропостачання, при цьому штатні акумуляторні батареї ховаються електрично роз'єднаними зі стабілізованим перетворювачем напруги, у підзарядженому стані, що дозволяє підвищити функціональні можливості і надійність процесу електричних випробувань; - до проведення контролю стиковки акумуляторних батарей вони ховаються поза космічним апаратом при оптимальній температурі ховання, а на космічному апараті тимчасово встановлюються, при необхідності, їх габаритно-вагові імітатори, що дозволяє зберігати ресурсні характеристики бортових акумуляторних батарей у процесі виготовлення КА. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі виготовлення КА, що включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, підготовку джерела електроенергії до роботи, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і штатних акумуляторних батарей, в ньому випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними акумуляторними і сонячними батареями, причому штатні акумуляторні батареї перед проведенням випробувань на дію механічних навантажень заряджають режимом, еквівалентним режиму штатного передстартового заряду, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і штатних акумуляторних батарей, причому імітатори сонячних батарей підключають до промислової мережі 1 UA 89917 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 безпосередньо, а імітатори акумуляторних батарей - до промислової мережі комбіновано: по зарядному інтерфейсу - безпосередньо, а по розрядному інтерфейсу - через систему гарантованого електропостачання, при цьому штатні акумуляторні батареї ховають електрично роз'єднаними зі стабілізованим перетворювачем напруги, у підзарядженому стані. До проведення контролю стиковки акумуляторних батарей їх ховають поза космічним апаратом при оптимальній температурі ховання, а на космічному апараті тимчасово встановлюють, при необхідності, їх габаритно-вагові імітатори. Для пояснення способу виготовлення додаються креслення, на яких зображена функціональна схема автономної системи електропостачання КА (з наземними зв'язками), у якій втілюється даний спосіб, та його детальний опис. Сонячна батарея 1, яка містить блокуючи діоди 1-1, як правило, знаходиться у процесі виготовлення КА у відстикованому стані і поза КА (з'єднувачі 2 і 2-1, 3 і 3-1 розстиковані). На КА сонячні батареї 1 встановлюються (і стикуються) на період проведення випробувань КА на дію механічних навантажень, а також для контролю стиковки сонячних батарей з КА. У окремих випадках, наприклад при неорієнтованих сонячних батареях, сонячні батареї знаходяться постійно у складі КА і електрично з ним з'єднані, а наземні імітатори сонячних батарей стикують до спеціально передбаченим технологічним з'єднувачам (відводам) паралельно сонячним батареям. При цьому блокуючи діоди 1-1 захищають сонячні батареї від протікання так званого "темного" струму. У наведеному прикладі сонячні батареї 1 знаходяться поза КА. Система електропостачання виконана з загальною мінусовою шиною. Стабілізуючий перетворювач напруги для узгодження роботи сонячних 1 і акумуляторних 5 батарей і забезпечення стабільною напругою заданого номіналу модулів службових систем і корисного вантажу (вправо від вихідних шин "+" і "-" - на кресленнях не зображено) складається із зарядного перетворювача 6, розрядного перетворювача 7 і стабілізатора вихідної напруги 4. Акумуляторна батарея (наведена 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 і розрядним перетворювачами (інформаційні зв'язки акумуляторної батареї 5 не зображені). Замість сонячних батарей на вхід стабілізуючого перетворювача напруги через з'єднувачі 2-1 і 3-1 підключений імітатор 8 сонячних батарей, а замість акумуляторної батареї 5 до зарядного 6 і розрядного 7 перетворювачів підключений імітатор 9 акумуляторної батареї (інформаційні зв'язки імітатора 9 акумуляторної батареї не зображені). Живлення імітатора 8 сонячної батареї і імітатора 9 акумуляторної батареї здійснюють від промислової мережі 220/380 В через кабелі 8-1 і 9-1 відповідно. Імітатор 9 акумуляторної батареї має додаткове підключення до промислової мережі через систему 10 гарантованого електропостачання (для живлення по розрядному інтерфейсу) і через кабель 9-2. Такий принцип подавання живлення на імітатори 8 і 9 вибрані з метою виключення роботи зарядного перетворювача 6 на імітатор 9 акумуляторної батареї при зникненні живлення у промисловій мережі, тому що імітатор 9 акумуляторної батареї працює (у режимі зарядження) з рекуперацією енергії у промислову мережу і при відсутності живлення у останній буде непрацездатний. Роботи з КА проводять таким чином. Випробування КА на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних 1 і акумуляторних 5 батарей проводять зі штатними сонячними 1 і акумуляторними 5 батареями, причому акумуляторні батареї 5 перед проведенням випробувань на дію механічних навантажень заряджають режимом, еквівалентним режиму штатного передстартового зарядження. Останнє обумовлене необхідністю приведення акумуляторних батарей у стан, відповідний ділянці виведення КА на орбіту, де механічні навантаження найбільші. Усі інші випробування КА проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних 8 і акумуляторних 9 батарей. Це дозволяє оперативно провести відпрацювання КА у будь-яких режимах, пов'язаних зі станом сонячних 1 і акумуляторних 5 батарей відносно до інтерфейсу зі стабілізуючим перетворювачем напруги, що практично не завжди можливо реалізувати при відпрацюванні КА у штатній конфігурації. Штатні акумуляторні батареї 5 ховають електрично роз'єднаними (котрі виключають струм витоку) зі стабілізуючим перетворювачем напруги, у підзарядженому стані. При цьому оптимально ховати акумуляторні батареї 5 доцільно поза КА, при низькій комфортній температурі ховання, а на КА тимчасово встановлювати, при необхідності, їх габаритно-вагові імітатори. Це дозволяє знизити негативний вплив процесу ховання на ресурсні характеристики акумуляторних батарей. КА встановлюється у головний блок за патентом РФ № 2.378.167, МПК B64G1/64, 2008 р. і виводиться на орбіту за допомогою розгінного блока за патентом України № 79139u, MПK B64G1/00, F42B15/00, 2012 р. 2 UA 89917 U Таким чином, запропонований спосіб підвищує функціональні можливості і надійність процесу електричних випробувань, а також дозволяє зберігати ресурсні характеристики бортових акумуляторних батарей у процесі виготовлення КА. 5 10 15 20 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб виготовлення космічного апарата, що включає виготовлення комплектуючих, складання космічного апарата, підготовку джерела електроенергії до роботи, проведення електричних випробувань космічного апарата на функціонування з підключенням до промислової мережі електропостачання, випробувань на дію механічних навантажень, термовакуумних випробувань, а також заключних випробувань з контролем стиковки сонячних і штатних акумуляторних батарей, який відрізняється тим, що випробування на дію механічних навантажень і контроль стиковки сонячних і акумуляторних батарей проводять зі штатними акумуляторними і сонячними батареями, при цьому штатні акумуляторні батареї перед проведенням випробувань на дію механічних навантажень заряджають режимом, еквівалентним режиму штатного передстартового заряду, а усі інші випробування проводять з використанням технологічних функціональних імітаторів сонячних і штатних акумуляторних батарей, причому імітатори сонячних батарей підключають до промислової мережі безпосередньо, а імітатори акумуляторних батарей - до промислової мережі комбіновано: по зарядному інтерфейсу - безпосередньо, а по розрядному інтерфейсу - через систему гарантованого електропостачання, при цьому штатні акумуляторні батареї ховають електрично роз'єднаними зі стабілізованим перетворювачем напруги, у підзарядженому стані. 2. Спосіб виготовлення космічного апарата за п. 1, який відрізняється тим, що до проведення контролю стиковки акумуляторних батарей їх ховають поза космічним апаратом при оптимальній температурі ховання, а на космічному апараті тимчасово встановлюють, при необхідності, їх габаритно-вагові імітатори. 3 UA 89917 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4