Космічна платформа

Космічна платформа, стабілізована в орбітальній системі координат на сонячносинхронних орбітах і на орбітах загального положення, що містить негерметичний корпус, утворений у вигляді чотиригранної призми, прикріпленої до силового каркаса торцевою панеллю корисного навантаження, бічними панелями і торцевою стикувальною панеллю, зовні й усередині якого встановлені прилади корисного навантаження, прилади системи орієнтації, коригувальна рушійна установка, орієнтована сонячна батарея з поворотними U 2 (13) 1 3 Прилади системи орієнтації встановлені на зовнішній і на внутрішній поверхнях панелі стикувальної, а також встановлені поруч з антенами зв'язкової системи на панелі приладовій, зверненої в процесі польоту КА до Землі, при горизонтальному розташуванні подовжньої осі його корпусу в процесі польоту КА на орбіті. Основними недоліками платформи є: - мала площа панелі КН платформи для розміщення нових комплектацій приладів КН збільшеної номенклатури; - невисока точність орієнтації приладів КН відносно ОСК, обумовлена похибками взаємного кутового положення приладів КН і приладів системи орієнтації, розміщених на різних конструктивних елементах усередині і зовні корпусу, унаслідок невисокої точності з'юстування зазначених приладів при виготовленні КА в умовах обмеженого до них доступу; - відсутність у складі платформи коригувальної рушійної установки (КРУ) для підтримки заданих параметрів орбіти протягом терміну активного існування (ТАІ) КА; - невисока ефективність неорієнтованої сонячної батареї (відношення інтегрального енергоз'єму з СБ на витку орбіти до повної її площі) у процесі польоту КА на орбітах загального положення з нахиленням 50 -85 . Зазначені недоліки частково усунуті на платформі супутника UoSAT-12, приведеному в Internet: WWW:hitp://www.sstl.co.uk. "SSTL Small Satellites: Minisatellite Platform", Surrey Space Centre, University of Surrey, Guildford, Surrey GU2 7XH, United Kingdom], а також M.N. Sweeting "Micro-mini-nano-satellite for affordable access to space", Univercity of Surrey, Guildford, Великобританія. Супутник стабілізований в ОСК на орбітах загального положення з нахиленням 50 -85 . Платформа містить негерметичний корпус, утворений скріпленими між собою торцевою панеллю стикувальною, торцевою панеллю КН, панеллю внутрішньою і бічною панелями у вигляді восьмигранної призми. Зовні панелі стикувальної розташований пристрій стикування супутника до РН і прилади активної системи орієнтації. Зовні торцевою панелі КН, зверненої до Землі в процесі стабілізованого польоту супутника, установлені прилади КН і антени зв'язкової апаратури. Для підтримки заданих параметрів орбіти супутника протягом ТАІ платформа містить КРУ, баки з робочим тілом та з іншими її елементами розміщені на панелі стикувальній усередині корпусу. Електронні модулі системи керування, зв'язкової системи та інші модулі забезпечувальної апаратури установлені на панелі внутрішній корпусу. Платформа містить неорієнтовану СБ, вісім панелей якої в транспортному положенні розташовані уздовж бічних панелей корпусу і прикріплені до панелі стикувальної за допомогою поворотних механізмів, що розвертають і фіксують панелі в робочому положенні у вигляді усіченої восьмигранної піраміди. Основними недоліками платформи є: 56120 4 - мала площа панелі КН для розміщення приладів КН нових комплектацій збільшеної номенклатури; велика маса корпусу, обумовлена виконанням корпусу у вигляді восьмигранної призми; - невисока точність орієнтації приладів КН відносно ОСК, обумовлена великими похибками взаємного кутового положення приладів КН і приладів системи орієнтації, розміщених на різних конструктивних елементах усередині і зовні корпусу, унаслідок невисокої точності з'юстування зазначених приладів при виготовленні КА в умовах обмеженого до них доступу ; - невисока ефективність неорієнтованої СБ платформи в процесі польоту супутника на сонячно-синхронних орбітах. Зазначені недоліки частково усунуті на платформі SPOT, приведеної в інтернет-сайт компанії Spotimage: http://www.spotimage.fr; www.spot.com журналі "Новини космонавтики" №8, стор. 14, 1998 p., а також у журналах "Ракетна і космічна техніка" №46-47, стор. 6, 1981 p., і №1415, стор. 10, 1982 р. Платформа SPOT, стабілізована в ОСК на сонячно-синхронній орбіті з нахиленням ~98 , при місцевому часі проходження низхідного вузла рівного 12 годинам, є найбільш близькою до пропонованої платформи по технічній сутності й обрана як прототип. Платформа містить негерметичний корпус, виконаний у вигляді чотиригранної призми, утвореної торцевою панеллю КН, чотирма бічними панелями і торцевою панеллю стикувальною. Панелі прикріплені до розташованого усередині корпусу силовому каркасі, що складається з порожнього циліндра і прикріпленої до нього рами. У процесі стабілізованого польоту корпус платформи розташований подовжньою віссю перпендикулярно площині орбіти. На рамі силового каркаса встановлені баки з робочим тілом, двигуни корекції та інші блоки КРУ. Двигуни корекції КРУ розташовані в люках протилежних бічних панелей корпусу відповідно по напрямку польоту й у протилежному напрямку по осі, перпендикулярній осі корпусу що проходить через центр мас КА. На торцевому шпангоуті порожнинного циліндра розташований пристрій стикування платформи до РН. До торцевого шпангоута рами силового каркаса прикріплена панель корисного навантаження. На внутрішній поверхні бічних панелей встановлена апаратура системи орієнтації, прилади зв'язкової, інформаційної і телеметричної систем, прилади системи електропостачання та інші прилади забезпечувальної апаратури. Антени зв'язкової, інформаційної і телеметричної систем установлені на бічній панелі, зверненої до Землі в процесі польоту КА. Сонячна батарея платформи має максимальну ефективність на даній орбіті. Вона виконана орієнтованої й оформлена у вигляді блока прямокутних панелей, з'єднаного за допомогою траверси і поворотних механізмів із приводом орієнтації, установленому на торцевої панелі стикувальної. У транспортному положенні 5 блок панелей СБ складаний у пакет на бічній панелі корпусу. У робочому положенні блок панелей СБ за допомогою поворотних механізмів установлений таким чином, щоб нормаль до площини фотоперетворювачів СБ була спрямована на Сонце. При цьому поворотні механізми при розгортанні блока панелей із транспортного положення в робоче забезпечують для даної орбіти КА кут між нормаллю до площини фотоперетворювачів і подовжньою віссю корпусу платформи рівним ~90 . Напрямок нормалі на Сонце в процесі польоту КА по орбіті відслідковується обертанням блока панелей СБ навколо подовжньої осі корпусу за допомогою приводу орієнтації. Основними істотними ознаками прототипу є: - платформа містить негерметичний корпус, утворений у вигляді чотиригранної призми торцевою панеллю КН, торцевою панеллю стикувальною і бічними панелями, прикріпленими до внутрішнього силового каркаса; - силовий каркас корпусу містить порожнинний циліндр і прикріплену до нього раму; - прилади КН установлені на торцевий панелі КН; - прилади системи орієнтації та інші прилади забезпечувальної апаратури установлені на внутрішній і зовнішній поверхнях бічних панелей корпусу; - КРУ встановлена на рамі силового каркаса; - двигуни КРУ розташовані в люках протилежних бічних панелей корпусу відповідно по напрямку польоту й у протилежному напрямку по осі, перпендикулярній осі корпусу що проходить через центр мас КА; - орієнтована сонячна батарея виконана у вигляді блока прямокутних панелей, з'єднаного поворотними механізмами з траверсою і з приводом орієнтації, установленим на панелі стикувальної по осі, що паралельна подовжньої осі корпусу. Недоліками прототипу є: - мала площа панелі КН для розміщення нових комплектацій приладів КН збільшеної номенклатури; велика маса корпусу, обумовлена виконанням бічних панелей силовими для кріплення до них приладів забезпечувальної апаратури; - невисока точність орієнтації приладів КН відносно ОСК, обумовлена великими погрішностями взаємного кутового положення приладів КН і приладів системи орієнтації, розміщених на різних конструктивних елементах усередині і зовні корпусу, унаслідок невисокої точності з'юстування зазначених приладів при виготовленні КА, в умовах обмеженого до них доступу; - невисока ефективність сонячної батареї на орбітах загального положення з нахиленням 50 85 . Задачею корисної моделі є розширення можливостей платформи по розміщенню приладів КН, зменшення маси корпусу платформи, зменшення похибок взаємного кутового 56120 6 положення приладів КН і приладів системи орієнтації і забезпечення максимальної ефективності СБ при функціонуванні платформи на орбітах загального положення і на сонячносинхронних орбітах шляхом введення наступних нових істотних відмітних ознак: платформа постачена поворотними панелями КН; - поворотні панелі КН прикріплені до торцевої панелі КН за допомогою поворотних механізмів; - прилади КН установлені на зовнішній поверхні торцевої і поворотних панелей КН; - прилади КН високоточно з'юстовані з приладами системи орієнтації, установленими на внутрішній поверхні торцевої панелі КН;- силовий каркас виконаний у вигляді ортогонально розташованих пересічних подовжніх панелей, скріплених паралельно розташованими поперечними панелями; - прилади забезпечувальної апаратури і КРУ розміщені на силовому каркасі і на внутрішній поверхні торцевих панелей корпусу; - бічні панелі корпусу виконані у вигляді тонкостінних теплових екранів; - орієнтована СБ виконана у вигляді двох блоків прямокутних панелей, розташованих симетрично подовжньої осі корпусу і з'єднаних поворотними механізмами з траверсою приводу орієнтації, установленого на панелі стикувальної; поворотні механізми СБ постачені регульованим фіксатором для забезпечення оптимального кута установки блоків панелей СБ із транспортного положення в робоче положення на орбітах загального положення і на сонячносинхронних орбітах. Сукупність нових істотних відмітних ознак і відомих істотних ознак забезпечує рішення поставленої задачі. Розширення можливостей платформи по розміщенню приладів КН, у порівнянні з прототипом, забезпечується збільшенням площі торцевої панелі КН шляхом кріплення до неї поворотних панелей КН. Зменшення маси корпусу платформи, у порівнянні з прототипом, забезпечується за рахунок розміщення забезпечувальної апаратури і КРУ на силовому каркасі і на внутрішній поверхні торцевих панелей, і виконання бічних панелей у вигляді тонкостінних теплових екранів. Зменшення похибок взаємного кутового положення приладів КН і приладів системи орієнтації забезпечується за рахунок високої точності з'юстування зазначених приладів при виготовленні КА в умовах вільного до них доступу. Максимальна ефективність СБ забезпечується установкою за допомогою поворотних механізмів блоків панелей СБ у робоче положення фотоперетворювачами в напрямку до Сонця під оптимальним кутом, у залежності від параметрів орбіти, і відстеженням цього напрямку обертанням блоків панелей СБ щодо подовжньої осі корпусу за допомогою приводу орієнтації в процесі польоту КА . Сутність пропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями. 7 На Фіг.1 зображений загальний вигляд платформи з приладами КН у робочому положенні на орбіті загального положення. Негерметичний корпус платформи містить торцеву панель КН 1, торцеву панель стикувальну 2 і бічні панелі 3, 4, 5 і 6, прикріплені до силового каркаса 7 у вигляді чотиригранної призми. До торцевої панелі КН 1 за допомогою поворотних механізмів 8 прикріплені поворотні панелі КН 9 і 10. На зовнішній поверхні торцевої панелі КН 1 і поворотних панелей КН 9 і 10 розміщені прилади КН 11, високоточно з'юстовані з приладами системи орієнтації 12, установленими на внутрішній поверхні торцевої панелі КН 1. Зовні в центрі панелі стикувальної 2 установлений привод орієнтації 13 сонячної батареї. Сонячна батарея виконана у вигляді двох блоків прямокутних панелей СБ 14 і 15, з'єднаних за допомогою поворотних механізмів 16 і 17 із траверсою 18, що прикріплена до приводу орієнтації 13. На Фіг.2 зображений корпус платформи без бічної панелі 4, на силовому каркасі 7 якого показане розміщення забезпечувальної апаратури 19 і блоків КРУ 20. Силовий каркас 7 виконаний з ортогонально розташованих подовжніх панелей 21, скріплених паралельно розташованими поперечними панелями 22. На Фіг.3 зображений розріз А-А корпусу платформи, на якому показане розташування подовжніх панелей 21 і поперечних панелей 22 силового каркаса. На поперечній панелі 22, встановленої в районі центра мас КА, розміщені баки 23 з робочим тілом, двигуни корекції 24 і 25 та інші блоки КРУ. На Фіг.4 і 5 зображена платформа з приладами КН у транспортному положенні. У транспортному положенні платформа за допомогою різьбових втулок 26, розташованих по периферії панелі стикувальної 2, прикріплена до пирозамків РН. При цьому поворотні панелі КН 9 і 10 розміщені відповідно уздовж бічних панелей 3 і 5 корпуси платформи і зачековані за допомогою пирочек 24 і 25. Блоки панелей СБ 15 і 16 розміщені відповідно уздовж бічних панелей 4 і 6 і зачековані за допомогою пирочек 27 і 28. Після виведення на орбіту і відділення від РН по команді від системи керування спрацьовують пирочекі 24, 25, 27 і 28. При цьому поворотні панелі КН 9 і 10 під дією поворотних механізмів 8 розгортаються в робоче положення і фіксуються в одній площині, паралельній площині торцевої панелі КН, а блоки панелей СБ 14 і 15 за допомогою поворотних механізмів 16 і 17 розгортаються в робоче положення і фіксуються під оптимальним для заданих параметрів орбіти кутом до подовжньої осі корпусу платформи. На сонячно-синхронних орбітах з нахиленням 98 при стабілізації КА в ОСК корпус платформи розташований подовжньою віссю перпендикулярно площині орбіти, а торцева панель стикувальна звернена убік Сонця. При цьому двигуни корекції 24 і 25 КРУ розташовані відповідно по напрямку польоту й у протилежному напрямку. Орієнтація СБ на Сонці виконується по команді від датчика напрямку на Сонце 29 56120 8 обертанням вала приводу орієнтації 13 навколо подовжньої осі корпусу платформи. Після підзарядки хімічної батареї системи електропостачання КЛ готовий функціонувати по цільовому призначенню. По програмі від системи керування включаються прилади КН, що починають одержувати й обробляти інформацію цільового призначення. Ця інформація разом з навігаційною і телеметричною інформацією про КА за допомогою зв'язної апаратури передається на наземні пункти прийому інформації. На орбітах загального положення, з нахиленням 50 -85 при стабілізації КА в ОСК корпус платформи розташований подовжньою віссю вертикально, а торцевою і поворотними панелями КН звернений до Землі. При цьому, двигуни корекції 24 і 25 ДУ розташовані відповідно по напрямку польоту й у протилежному напрямку. Орієнтація СБ на Сонці виробляється по команді від датчика напрямку на Сонце 30 обертанням вала приводу орієнтації 13 навколо подовжньої осі корпусу платформи. Подальша робота платформи аналогічна приведеної вище для КА, виведених на сонячно-синхронну орбіту. Загальні вигляди КА в робочому положенні на орбітах загального положення і на сонячносинхронних орбітах приведені па Фіг.6, 7, 8 і 9. На Фіг.6 приведений КА, стабілізований в ОСК на сонячно-синхронній орбіті з нахиленням ~98 при місцевому часі проходження спадного вузла рівного 12 годинник, у якого блоки панелей СБ розташовані під оптимальним кутом ~0 до подовжньої осі корпусу. На Фіг.7 приведений КА, стабілізований в ОСК на сонячно-синхронній орбіті з нахиленням ~98 при місцевому часі проходження спадного вузла рівного 10 годинник 30 хвилинам, у якого блоки панелей СБ розташовані під оптимальним кутом ~60 до подовжньої осі корпусу. На Фіг.8 приведений КА, стабілізований в ОСК на сонячно-синхронній орбіті з нахиленням ~98 при місцевому часі проходження спадного вузла рівного 6 годинник, у якого блоки панелей СБ розташовані під оптимальним кутом ~90 до подовжньої осі корпусу. На Фіг.9 приведений КА, стабілізований в ОСК на орбіті загального положення з нахиленням ~83 ; у якого блоки панелей СБ розташовані під оптимальним кутом ~30 до подовжньої осі корпусу. Використання пропонованої космічної платформи дозволить: - розширити можливості платформи по розміщенню приладів корисного навантаження за рахунок додаткових панелей для розміщення КН; - зменшити масу корпусу платформи за рахунок виконання бічних панелей у вигляді тонкостінних теплових екранів; - підвищити точність орієнтації приладів корисного навантаження відносно ОСК за рахунок установки приладів КН на зовнішній поверхні торцевої панелі КН і на прикріплених до неї додаткових панелях КН, а приладів системи орієнтації на внутрішній поверхні торцевої панелі КН; 9 - забезпечити максимальну ефективність СБ при функціонуванні платформи на орбітах загального положення і на сонячно-синхронних орбітах за допомогою приводу орієнтації блоків панелей СБ па Сонце. 56120 10 Крім того пропоноване технічне рішення дозволить істотно знизити витрати і скоротити терміни створення КА за рахунок організації серійного виробництва платформ. 11 56120 12 13 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 56120 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601