Геостаціонарна космічна платформа

Геостаціонарна космічна платформа для розробки супутників зв'язку, стабілізована в орбітальній системі координат на геостаціонарній орбіті, що містить каркас, який виконаний у вигляді прямокутного паралелепіпеда, до якого зовні й усередині прикріплені ретранслятор у модульному виконанні, підсистеми, два блоки прямокутних панелей орієнтованої сонячної батареї, розташованих по різні боки каркаса, рушійна установка, що містить баки з робочим тілом, які встановлені усередині каркаса, і двигуни корекції широти і довготи точки "стояння" супутника, пристрій кріплення платформи до ракети-носія, і інші прилади забезпечуваль U 2 (19) 1 3 Основними недоліками платформи Inmarsat-3 є: - обмежені можливості платформи по розміщенню антен ретранслятора; - необхідність доробки "східної", "західної", "північної" і "південної" приладових панелей платформи при розташуванні нових антен і приладів ретрансляторів супутників, які розробляються на базі платформи; - невисока точність орієнтації антен ретрансляторів щодо орбітальної системи координат (ОСК), обумовлена великими похибками кутового положення антен ретрансляторів щодо приладів підсистеми орієнтації, розміщених на різних приладових панелях каркаса платформи, унаслідок невисокої точності їх з'юстування при виготовленні супутника в умовах обмеженого до них доступу. Зазначені недоліки частково усунуті на геостаціонарній космічній платформі Intelsat-5, яка приведена в журналі "Ракетна і космічна техніка" №23, 1981р. стор.8, 9 і в журналі Spaceflight, 1983, IV, vol. 25, №4, p.152, 153. Платформа Intelsat-5 відрізняється від платформи Inmarsat-3 розширеними можливостями по розміщенню антен ретранслятора. Вона містить антенний модуль ретранслятора, прикріплений до каркаса платформи. Антени ретранслятора встановлені на "східній", "західній", "північній" і "південній" гранях каркаса антенного модуля. На кронштейні каркаса антенного модуля, зверненого в процесі стабілізованого польоту супутника до Землі, встановлені антени зв'язкової підсистеми і датчики напрямку на Землю підсистеми орієнтації, прилади яких розміщені на нижній, "східній" і "західній" приладових панелях каркаса платформи. Прилади ретранслятора встановлені на внутрішній поверхні "північної" і "південної" приладових панелей каркаса платформи. Основними недоліками платформи Intelsat-5 є: - необхідність доробки "північної" і "південної" приладових панелей каркаса платформи при установці приладів ретрансляторів нових супутників зв'язку, які розроблюються на базі платформи; - велика довжина і маса хвилеводів, прокладених по каркасу антенного модуля від антен ретранслятора до його приладів, установлених на "північній" і "південній" приладових панелях каркаса платформи; - велика довжина і маса антенних і електричних кабелів, що з'єднують антени зв'язкової підсистеми і датчики напрямку на Землю підсистеми орієнтації, які розміщені на модулі ретранслятора з їхніми приладами, установленими на нижній, "східній" і "західній" приладових панелях каркаса платформи; - невисока точність орієнтації антен ретранслятора відносно ОСК, обумовлена великими похибками кутового положення антен ретранслятора, розміщених на антенному модулі, щодо приладів підсистеми орієнтації, розміщених на різних приладових панелях усередині і зовні каркаса платформи, внаслідок невисокої точності з'юстування зазначених приладів при виготовленні супутника в умовах обмеженого до них доступу. 59845 4 Зазначені недоліки частково усунуті на геостаціонарній космічній платформі "Експрес-1000", приведеній в журналі "Новини космонавтики" №6, стор.33, 2000p., а також у Internet: www.telesputnik.ru/archive/82/archive/36/html. Платформа "Експрес-1000 є найбільш близькою до пропонованої платформи по технічній сутності й обрана як прототип. Відмінною рисою конструкції платформи "Експрес-1000" є виконання ретранслятора у вигляді модуля, який прикріплюється до платформи, що дозволяє без доробки платформи шляхом розміщення нових модулів ретранслятора розробляти нові супутники зв'язку. Платформа містить силовий каркас, утворений у вигляді прямокутного паралелепіпеда, який утворений із скріплених між собою подовжніх, поперечних і внутрішніх приладових панелей. Прилади підсистеми орієнтації, прилади підсистеми бортового комп'ютера, прилади зв'язкової підсистеми, а також прилади підсистеми електропостачання встановлені на внутрішній поверхні "північної" і "південної" приладових панелей каркаса. Орієнтована сонячна батарея підсистеми електропостачання виконана у вигляді двох блоків панелей, розташованих співвісно на "північному" і "південному" боках каркаса платформи. Панелі СБ кожного блока виконані прямокутними і з'єднані поворотними механізмами між собою, із траверсою та з приводом орієнтації, що прикріплений до приладових панелей каркаса платформи. Орієнтація СБ на Сонце забезпечується обертанням її блоків панелей навколо осі, перпендикулярній подовжній осі платформи і площині орбіти. Баки з робочим тілом і елементи автоматики рушійної установки (РУ) встановлені на внутрішній приладовій панелі каркаса. Двигуни корекції широти і довготи точки "стояння" супутника встановлені зовні на приладових панелях каркаса. Модуль ретранслятора прикріплюється до нижнього торця каркаса платформи. Модуль ретранслятора містить силовий каркас, утворений скріпленими між собою зовнішніми і внутрішніми приладовими панелями у вигляді трикутної призми, на якому встановлені антени і прилади ретранслятора. Антени ретранслятора встановлені на гранях каркаса модуля. Прилади ретранслятора встановлені на внутрішній поверхні "північної" і "південної" панелей каркаса модуля. На панелі каркаса, зверненої в процесі польоту до Землі, встановлені антени зв'язкової підсистеми і датчики напрямку на Землю підсистеми орієнтації платформи. Антенні кабелі зв'язкової підсистеми й електричні кабелі оптичних датчиків підсистеми орієнтації прокладені по каркасу модуля ретранслятора до їхніх приладів, що установлені на "північній" і "південній" приладових панелях каркаса платформи. Основним недоліком прототипу є складність технології виготовлення й обслуговування платформи в умовах обмеженого доступу до приладів, встановленнях усередині каркаса платформи. Крім того, недоліком прототипу є велика довжина і маса антенних і електричних кабелів зв'язку антен зв'язкової підсистеми і датчиків напрямку на 5 Землю підсистеми орієнтації, розміщених на модулі ретранслятора, з їхніми приладами, які установлені на приладових панелях каркаса платформи, а також необхідність доробки цих антенних і електричних кабелів у випадку заміни ретрансляторів для нових супутників зв'язку, які розроблюються на базі платформи. Недоліком прототипу є також невисока точність орієнтації антен ретранслятора відносно ОСК, обумовлена великими похибками взаємного кутового положення антен ретранслятора, розміщених на каркасі модуля ретранслятора, щодо приладів підсистеми орієнтації, які установлені на приладових панелях каркаса платформи. Основними істотними ознаками прототипу є: - виконання силового каркаса платформи скріплених між собою приладовими панелями у вигляді прямокутного паралелепіпеда; - виконання ретранслятора у вигляді модуля, що прикріплюється до торця силового каркаса платформи; - розміщення приладів підсистем, двигунів корекції довготи і широти точки "стояння" супутника і баків з робочим тілом РУ зовні й усередині силового каркаса платформи; - наявність двох блоків прямокутних панелей орієнтованої сонячної батареї, які розташовані по різні боки силового каркаса; - розміщення антен зв'язкової підсистеми і датчиків напрямку на Землю підсистеми орієнтації платформи зовні модуля ретранслятора. Задачею корисної моделі є спрощення технології виготовлення, зменшення маси пропонованої геостаціонарної космічної платформи і підвищення точності орієнтації антен ретранслятора супутника відносно ОСК. Спрощення технології виготовлення платформи забезпечується виконанням: - силового каркаса платформи у вигляді стрижневої просторової ферми, що має форму прямокутного паралелепіпеда; - підсистеми орієнтації, зв'язкової підсистеми і підсистеми бортового комп'ютера у вигляді модулів, а підсистеми електропостачання у вигляді двох модулів, що містять силові приладові панелі прямокутної форми, за допомогою яких модулі прикріплені відповідно до передньої, верхньої, нижньої, "північної" і "південної" граней каркаса платформи. Зменшення маси платформи забезпечується за рахунок меншої довжини і, отже, маси антенних і електричних кабелів зв'язку між антенами і приладами, які розміщені на силових приладових панелях модулів. Підвищення точності орієнтації антен ретранслятора відносно ОСК забезпечується за рахунок кріплення модуля ретранслятора безпосередньо до модуля підсистеми орієнтації. Новими істотними відмітними ознаками є: - виконання підсистеми орієнтації, зв'язкової підсистеми і підсистеми бортового комп'ютера платформи у вигляді модулів, а підсистеми електропостачання у вигляді двох модулів, що містять силові приладові панелі прямокутної форми; 59845 6 - кріплення модулів підсистеми орієнтації, зв'язкової підсистеми, підсистеми бортового комп'ютера і підсистеми електропостачання відповідно до передньої, нижньої, верхньої, "північної" і "південної" граней силового каркаса платформи, який виконано у вигляді стрижневої просторової ферми; - кріплення модуля ретранслятора до силової приладової панелі модуля підсистеми орієнтації; - кріплення блоків панелей сонячної батареї кожного модуля підсистеми електропостачання до силової приладової панелі модуля; - кріплення двигунів корекції широти до каркаса платформи за допомогою перехідних кронштейнів, які встановлені у наскрізних отворах, виконаних в силових приладових панелях модулів підсистеми електропостачання, по осі, що перпендикулярна подовжній осі каркаса, що проходить через центр мас супутника; - розміщення двигунів корекції довготи і пристрій кріплення платформи до ракети-носія на задній грані каркаса. Сукупність нових істотних відмітних ознак і відомих істотних ознак забезпечує рішення поставленої задачі. Сутність пропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями. На фіг.1 зображений загальний вигляд пропонованої платформи 1 із прикріпленим до неї модулем ретранслятора 2. Подовжня вісь платформи в процесі стабілізованого польоту супутника на орбіті розташована горизонтально. Блоки панелей СБ 3 і 4 платформи розташовані на "північній" і "південній" гранях платформи й орієнтуються на Сонце обертанням навколо осі, яка перпендикулярна подовжній осі платформи і площині орбіти. Модуль ретранслятора 2 містить силовий каркас, що утворений скріпленими між собою приладовими панелями. Антени 5 ретранслятора розміщені на гранях каркаса модуля. Прилади ретранслятора встановлені на внутрішній поверхні "північної" і "південної" панелей каркаса модуля. На фіг.2 і 3 зображений загальний вигляд і вигляд А платформи без модуля ретранслятора. Платформа містить силовий каркас 6, що виконаний у вигляді стрижневої просторової ферми, яка має форму прямокутного паралелепіпеда. Підсистеми платформи виконані у вигляді модулів, що містять силові приладові панелі прямокутної форми. До передньої, по напрямку польоту, грані каркаса прикріплений модуль підсистеми орієнтації, що містить силову приладову панель 7, до внутрішньої поверхні якої прикріплені прилади 8 і електричні кабелі підсистеми орієнтації. На верхній грані каркаса встановлений модуль підсистеми бортового комп'ютера, що містить силову приладову панель 9 до внутрішньої поверхні якої прикріплені прилади 10 і електричні кабелі підсистеми бортового комп'ютера. На нижній грані каркаса встановлений модуль зв'язкової підсистеми, що містить силову приладову панель 11, зовні якої прикріплені антени 12, а на внутрішній поверхні розміщені прилади 13, а також антенні й електричні кабелі зв'язкової підсистеми. На "північній" і "південній" гранях каркаса встановлені модулі підсистеми електропостачання, що містять силові 7 приладові панелі 14 і 15. На внутрішній поверхні силових приладових панелей установлені хімічні батареї 16 і 17, прилади керування і контролю підсистеми електропостачання. Панелі СБ у блоках 3 і 4 з'єднані поворотними механізмами 18 і 19 між собою, із траверсами 20 і 21 та з приводами орієнтації 22 і 23, що прикріплені до силових приладових панелей 14 і 15 модуля. На задній грані каркаса встановлені два блоки 24 і 25 двигунів корекції по довготі точки "стояння" супутника, захисна панель 26 і пристрій 27 кріплення платформи до РН. На фіг.4 у розрізі Б-Б зображене розміщення приладів на приладовій панелі 7 модуля підсистеми орієнтації, на якій установлені зоряні датчики 28 і 29, сонячний датчик 30, датчик напрямку на Землю 31, двигуни - маховики 32 і вимірники кутової швидкості 33. На фіг.5 у розрізі В-В зображене розміщення двигунів корекції 34 і 35 по широті точки "стояння" супутника і баків 36 з робочим тілом двигунів корекції. Двигуни корекції 34 і 35 прикріплені до перехідних кронштейнів 37 і 38, що розташовані у наскрізних отворах силових приладових панелей 14 і 15 модулів підсистеми електропостачання. Баки 36 та перехідні кронштейни 37 і 38 розташовані на силовому каркасі 6. На фіг.6 і 7 зображений супутник (платформа з ретранслятором) у транспортному положенні. Блоки панелей СБ 3 і 4 складені в пакети і зачековані на силових приладових панелях модулів підсистеми електропостачання. Антени 5 ретранслятора складені і зачековані на гранях каркаса модуля ретранслятора 2. Після виведення супутника на орбіту і відділення його від РН по команді від системи керування супутника спрацьовують пристрої зачековки і блоки панелей СБ 3 і 4, а також антени 5 ретранс 59845 8 лятора під дією поворотних механізмів встановлюються в робоче положення. Орієнтація панелей СБ на Сонце в процесі польоту супутника виконується обертанням валів приводів орієнтації 22 і 23 по команді від підсистеми бортового комп'ютера. Після підзарядки хімічних батарей підсистеми електропостачання по команді від системи керування включаються прилади ретранслятора і супутник починає функціонувати по цільовому призначенню. Одночасно інформація з керування і телеметрична інформація про супутник і його підсистеми за допомогою зв'язкової підсистеми передається на наземні пункти прийому інформації. Використання пропонованої геостаціонарної космічної платформи дозволить: - спростити технологію виготовлення платформи шляхом виконання підсистем платформи у вигляді модулів і їхньою установкою на зовнішній поверхні каркаса платформи в умовах вільного доступу до вузлів кріплення і з'єднувачів електричних і антенних кабелів; - зменшити масу платформи за рахунок зменшення довжини антенних і електричних кабелів, розміщених на силових приладових панелях модулів; - підвищити точність орієнтації антен ретранслятора відносно ОСК за рахунок кріплення модуля ретранслятора безпосередньо до модуля підсистеми орієнтації. Додатково пропоноване технічне рішення дозволить без доробок комплектувати платформу модулями ретрансляторів різної номенклатури, а також дозволить істотно знизити витрати і скоротити терміни створення супутника за рахунок організації серійного виробництва платформ. 9 59845 10 11 59845 12 13 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 59845 Підписне 14 Тираж 24 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