RU2684877C1 - Unified space platform modular principle of building - Google Patents
Unified space platform modular principle of building Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684877C1 RU2684877C1 RU2018119396A RU2018119396A RU2684877C1 RU 2684877 C1 RU2684877 C1 RU 2684877C1 RU 2018119396 A RU2018119396 A RU 2018119396A RU 2018119396 A RU2018119396 A RU 2018119396A RU 2684877 C1 RU2684877 C1 RU 2684877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- spacecraft
- modules
- space platform
- unified space
- Prior art date
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 32
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 23
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 101100532679 Caenorhabditis elegans scc-1 gene Proteins 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000007115 recruitment Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической отрасли, в частности к конструкции космических аппаратов (КА) и их компоновке при производстве.The invention relates to the space industry, in particular to the design of spacecraft (SC) and their layout during production.
Унифицированная космическая платформа (УКП) - конструктивно и функционально обособленный модуль, содержащий бортовую аппаратуру (БА) служебных систем, обеспечивающую функционирование КА. УКП с использованием при ее создании, модульного принципа построения с вариантным исполнением служебных систем, предназначена для создания на ее базе малых КА различного целевого назначения, например для дистанционного зондирования земной поверхности, обеспечения различных видов связи и др.The Unified Space Platform (UCP) is a structurally and functionally separate module containing onboard equipment (BA) of service systems, ensuring the functioning of the spacecraft. The UCP using with its creation a modular construction principle with variant execution of utility systems is intended to create small spacecraft of various purpose on its base, for example, for remote sensing of the earth's surface, providing various types of communications, etc.
Развитие рынка КА различного назначения способствует обострению конкуренции между производителями, при этом в условиях отсутствия существенных отличий в технических характеристиках и качестве КА значительную роль играет срок изготовления, от момента подписания контракта до даты сдачи заказчику. Сокращение сроков разработки долгое время осуществлялось за счет использования линейки унифицированных платформ. Линейки таких платформ, которые используются для создания КА, предназначенных для решения различных целевых задач, требующих различной энерговооруженности, имеются у большинства ведущих зарубежных космических фирм: «Boeing Satellite Systems», «Space Systems/Loral», «Lockheed Martin», «Matra Marconi Space», «ASPI» и других. Из отечественных, можно выделить компанию АО «ИСС», которая разработала серию платформ «Экспресс». Использование линейки платформ позволяет сократить сроки проектирования КА, численно преумножая проверенные технические решения. Уже на этапе деления КА на модуль полезной нагрузки (ПН) и модуль служебных систем используются унифицированные интерфейсы, обеспечивающие их взаимозаменяемость. При таком создании КА допускается параллельная и независимая деятельность по сборке, интеграции и испытаниям. Одним из способов решения проблемы по сокращению длительности проектирования, изготовления и наземной экспериментальной отработки является создание УКП модульного исполнения, т.е. состоящей из отдельных модулей служебных систем. Применение такой технологии позволит еще больше сократить время, как на разработку, так и на проведение испытаний КА. Таким образом, процесс создания унифицированной платформы КА с определенной совокупностью качеств будет состоять из подбора модулей служебных систем с требуемыми характеристиками под конкретную задачу.The development of a different-purpose spacecraft market contributes to the intensification of competition between manufacturers, and in the absence of significant differences in technical characteristics and quality of spacecraft, the production time plays a significant role, from the moment of signing the contract to the date of delivery to the customer. Reduction of development time for a long time was carried out through the use of a line of unified platforms. Most of the leading foreign space companies: Boeing Satellite Systems, Space Systems / Loral, Lockheed Martin, Matra Marconi have rulers of such platforms, which are used to create spacecraft designed to solve various target tasks requiring different power capacity. Space "," ASPI "and others. From domestic, it is possible to distinguish the company JSC "ISS", which has developed a series of platforms "Express". The use of the platform line makes it possible to shorten the design time of a spacecraft, numerically multiplying the proven technical solutions. Already at the stage of spacecraft division into a payload module (MF) and auxiliary systems module, unified interfaces are used to ensure their interchangeability. With this creation of a spacecraft, parallel and independent assembly, integration and testing activities are allowed. One of the ways to solve the problem of reducing the duration of the design, manufacture and ground-based experimental testing is to create a modularized UCP, i.e. consisting of separate service system modules. The use of such technology will allow further reduction of time, both for development and for testing of spacecraft. Thus, the process of creating a unified spacecraft platform with a specific set of qualities will consist of the selection of modules of service systems with the required characteristics for a specific task.
Применение унификации, а также модульного принципа построения, посредством разделения УКП на модули и подбор модулей, исходя из определенных требований к конкретному КА, позволит сделать платформу более универсальной для возможности решения различных целевых задач, а также функционирования на орбитах всех типов.The use of unification, as well as the modular principle of construction, by dividing the PCD into modules and selecting modules based on certain requirements for a specific spacecraft, will make the platform more universal for the ability to solve various target problems, as well as functioning on all types of orbits.
Основные требования к технологии производства УКП:The main requirements for the production technology UKP:
- обеспечение возможности создания на базе УКП (массой до 500 кг) малых КА (с массой модуля ПН до 300 кг), различного целевого назначения (дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), предоставление услуг связи и др.), функционирующих на орбитах всех типов;- ensuring the possibility of creating small spacecraft (with a mass of a PN module of up to 300 kg) on the basis of a UCP (with a mass of up to 500 kg), of various purposes (remote sensing of the Earth (RSD), provision of communication services, etc.) operating in all types of orbits;
- обеспечение возможности компоновки модулей служебных систем БА различного состава под конкретные задачи;- ensuring the possibility of assembling the modules of the BA service systems of various compositions for specific tasks;
- обеспечение соответствия современным требованиям по уменьшению габаритов и массы, повышению плотности компоновки БА, технических и эксплуатационных характеристик с расширенным функционалом, а также сокращению сроков и снижению стоимости создания малых КА на базе данной УКП.- ensuring compliance with modern requirements to reduce dimensions and mass, increase the density of the BA layout, technical and operational characteristics with enhanced functionality, as well as reduce the time and reduce the cost of creating small satellites based on this UPC.
Из предшествующего уровня техники известны различные конструктивные исполнения космических платформ для создания малых КА с применением модульного принципа (например журнал «Новости космонавтики», №8 (223), июнь 2001 г., стр. 48-49; журнал «Новости космонавтики», №7 (270), май 2005 г., стр. 48-49; Универсальная космическая платформа // Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени СП. Королева [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.energia.ru/ru/automatic/usp.html, свободный. - Загл. с экрана), при этом, основа платформ представляет собой силовую конструкцию корпуса (СКК), с установленными на ней:From the prior art, various constructive designs of space platforms for creating small satellites using a modular principle are known (for example, Cosmonautics News magazine, No. 8 (223), June 2001, pp. 48-49; Astronautics News magazine, No. 7 (270), May 2005, pp. 48-49; Universal Space Platform // Energia Rocket and Space Corporation named after SP Korolev [Electronic resource] .- Access mode: https://www.energia.ru /ru/automatic/usp.html, free. - Zagl. from the screen), at the same time, the basis of the platforms is a power structure housing (JCC) with the attached:
- приборным отсеком, с БА служебных систем;- instrument compartment, with BA utility systems;
- панелями солнечных батарей (БС).- solar panels (BS).
Известна «Космическая платформа» (патент на изобретение RU №2569658, B64G 1/00, опубликовано 27.11.2015), содержащая СКК, на которой размещен приборный отсек, образованный из скрепленных между собой панелей, причем некоторые из них являются панелями-радиаторами. Внутри СКК расположены баки хранения рабочего тела для двигателей коррекции, ориентации. Внутри и снаружи приборного отсека расположены приборы и оборудование служебных систем. Снаружи на приборном отсеке размещаются: двигатели коррекции, ориентации, узлы установки модуля ПН, поворотные крылья БС, складываемые в стартовом состоянии, закрепленные симметрично с двух противоположных сторон приборного отсека с помощью штанг к устройствам поворота, причем крылья БС выполнены в виде плоских панелей, скрепленных между собой. Недостатками данного технического решения являются:The “Space Platform” (patent for invention RU No. 2569658,
- недостаточная степень унификации космической платформы, обуславливающая ее применение при производстве КА с ограниченным спектром целевых задач, а также с невозможностью функционирования на орбитах всех типов;- insufficient degree of unification of the space platform, causing its use in the production of spacecraft with a limited range of targets, as well as the impossibility of functioning in orbits of all types;
- сложность технологии сборки модуля ПН и его стыковки с космической платформой, которая заключается в необходимости предварительной сборки модуля ПН на жесткостной конструкции, имитирующей СКК с дальнейшим демонтажем и монтажом на космическую платформу, при этом снижается точность при сборке;- the complexity of the assembly technology module PN and its docking with the space platform, which is the need to pre-assemble the PN module on a rigid structure that simulates the CCM with further dismantling and mounting on the space platform, while reducing the accuracy of the assembly;
- увеличение срока изготовления КА, в результате чего повышается стоимость КА (ресурсоемкость производства).- an increase in the time of manufacture of the spacecraft, as a result of which the cost of the spacecraft increases (resource intensity of production).
Применение унификации и принципа модульности при создании КА показано в описании изобретения «Модульная конструкция космического аппарата» (патент на изобретение RU №2374148, B64G 1/22, B64G 1/54, опубликовано 27.11.2009), содержит несущую конструкцию с унифицированными крейтами, в которых размещаются модули служебной и целевой аппаратуры. Крейты выполнены в форме прямоугольного параллелепида и имеют стенки с толщиной, необходимой для радиационной защиты модулей, а также различные варианты исполнения по габаритам, составляющие унифицированный ряд типоразмеров крейтов. Выбор типоразмера, компоновка крейтов и их устанока в слотах несущей конструкции зависит от необходимых модулей служебной и целевой аппаратуры для выполнения определенных задач КА.The application of the unification and the principle of modularity in the creation of a spacecraft is shown in the description of the invention “Modular design of a spacecraft” (patent for invention RU No. 2374148, B64G 1/22, B64G 1/54, published 11/27/2009), contains a supporting structure with standardized crates, which are the modules of service and target equipment. The crates are made in the form of a rectangular parallelepipus and have walls with the thickness necessary for the radiation protection of the modules, as well as various dimensions in size, constituting a unified series of frame sizes. The choice of frame size, the layout of the crates and their installation in the slots of the supporting structure depends on the necessary modules of the service and target equipment for performing specific tasks of the spacecraft.
Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:
- повышенная масса КА, которая определяется за счет исполнения конструкции крейтов в виде прямоугольного параллелепипеда, с увеличенной толщиной стенок;- increased mass of spacecraft, which is determined by the construction of the crate structure in the form of a rectangular parallelepiped, with an increased wall thickness;
- недостаточная степень плотности компоновки служебной и целевой аппаратуры, обусловленная увеличенными зазорами и ограниченная стенками крейтов.- insufficient density of the layout of the service and target equipment, due to the increased gaps and limited by the walls of the crates.
Применение модульного принципа при создании КА используется также в изобретении «MODULAR SPACECRAFT BUS» (патент на изобретение US №6206327, B64G 1/00, опубликовано 27.03.2001). Модульная космическая платформа содержит набор стековых модулей служебных систем. Каждый стековый модуль выполнен из панелей в виде призмы с силовым элементом конструкции в виде цилиндрической втулки, расположенной в центре со множеством радиальных панелей, образующих отсеки для БА с интерфейсами. Внутри полости, образованной цилиндрическими втулками размещается двигательная установка (ДУ) с двигателями и топливными баками. Кроме того, в составе служебных систем также присутствует система терморегулирования (СТР), элементы которой располагаются на съемных боковых технологических панелях. Недостатками данного технического решения являются:The use of the modular principle in the creation of a spacecraft is also used in the invention of “MODULAR SPACECRAFT BUS” (patent for invention US No. 6206327, B64G 1/00, published March 27, 2001). The modular space platform contains a set of stack modules of service systems. Each stack module is made of prism-like panels with a power element of the design in the form of a cylindrical sleeve located in the center with a number of radial panels forming compartments for BAs with interfaces. Inside the cavity formed by cylindrical sleeves is located propulsion system (DU) with engines and fuel tanks. In addition, as part of service systems, there is also a thermal control system (CTP), the elements of which are located on removable side process panels. The disadvantages of this technical solution are:
- повышенная масса модульной космической платформы, которая образуется за счет исполнения конструкции стековых модулей со множеством радиальных панелей и силовым элементом конструкции внутри;- the increased mass of the modular space platform, which is formed due to the execution of the design of the stack modules with many radial panels and the power element of the structure inside;
- недостаточная степень плотности компоновки БА, обусловленная увеличенными зазорами и ограниченная внутренними радиальными панелями.- insufficient degree of density of the layout of BA, due to the increased clearances and limited internal radial panels.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана «Универсальная платформа космического аппарата» (патент на изобретение RU №2624764, B64G 1/22, опубликовано 06.07.2017), содержащая СКК, внутри которой размещена ДУ, оснащенная не менее чем одним баком рабочего тела и двигателем коррекции, кроме того, на СКК размещен корпус приборного отсека, образованный из скрепленных сотовых панелей, внутри и снаружи которого расположена БА служебных систем, также снаружи на приборном отсеке установлены крылья БС.The “Universal Spacecraft Platform” (patent for invention RU No. 2624764, B64G 1/22, published on July 6, 2017) containing a CCM with a remote control equipped with at least one working fluid tank and the correction engine, in addition, the CCM houses the instrument case, formed from bonded honeycomb panels, inside and outside of which the BA of the utility systems is located, also BS wings are installed outside the instrument compartment.
Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:
- повышенная масса СКК по сравнению с применяемой СКК в заявляемом изобретении;- increased mass of the CCM compared with the applied CCM in the claimed invention;
-недостаточная степень унификации универсальной космической платформы, обуславливающая ее применение при производстве КА с ограниченным набором целевых задач, а также с невозможностью функционирования на орбитах всех типов.- the insufficient degree of unification of the universal space platform, causing its use in the production of spacecraft with a limited set of targets, as well as the impossibility of functioning in all types of orbits.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение являются: совершенствование конструкции УКП, повышение надежности, технологичности и степени унификации.The tasks to be addressed by the claimed technical solution are: improving the design of the PCD, improving reliability, manufacturability and degree of unification.
Поставленные задачи решаются за счет того что унифицированная космическая платформа модульного принципа построения, содержит СКК, внутри которой размещена двигательная установка, оснащенная не менее чем одним баком рабочего тела и двигателем коррекции, кроме того, на СКК размещен корпус приборного отсека, образованный из скрепленных сотовых панелей, внутри и снаружи которого расположена БА служебных систем, также снаружи на приборном отсеке установлены крылья БС. Приборный отсек состоит из базовых (не претерпевающих изменений) и модифицированных (с вариантным исполнением служебных систем) модулей, причем конструкция всех модулей (кроме модуля СКК) состоит из скрепленных между собой сотовых панелей, образующих в совокупности корпус приборного отсека, при этом все модули монтируются на модуль СКК, выполненный из конструкции силовых стоек, притом каждый модуль в отдельности является служебной системой с БА (кроме модуля СКК), а также представляет собой функционально и конструктивно обособленный узел, имеющий собственный комплект бортовой кабельной сети (БКС), механические, электрические, тепловые интерфейсы, элементы СТР. Предпочтительно базовые модули представляют собой: модуль СКК, модуль бортового комплекса управления (БКУ), модуль системы ориентации и стабилизации (СОС); модифицированными модулями при этом являются: модуль системы электропитания (СЭП), модуль системы коррекции (СК). Модифицированные модули могут быть выполнены с возможностью создания и функционирования КА, предназначенных для ДЗЗ или для осуществления различных видов связи. Приборный отсек может быть выполнен в виде восьмигранной призмы, а также может иметь негерметичное конструктивное исполнение. Некоторые из сотовых панелей приборного отсека могут быть также панелями-радиаторами. На некоторых сотовых панелях приборного отсека также могут быть установлены тепловые трубы. Наружные поверхности панелей-радиаторов приборного отсека могут быть выполнены с терморегулирующим покрытием, кроме мест установки тепловых труб. Корпус приборного отсека может быть выполнен со съемными технологическими панелями. Крылья БС могут быть закреплены симметрично с двух противоположных сторон приборного отсека и выполнены в виде плоских панелей, скрепленных между собой, состоящих из каркаса и фотоэлектрических преобразователей и имеющих возможность поворачиваться, складываться и раскрываться. Двигатели коррекции могут быть установлены на кронштейнах и иметь возможность изменять свое угловое положение. Также двигателями коррекции могут быть двигатели электрореактивного или термокаталитического типа.The tasks are solved due to the fact that the unified space platform of the modular construction principle contains a CCM, inside of which a propulsion system is placed, equipped with at least one tank of the working fluid and a correction engine, in addition, the CCM houses the instrument compartment formed of bonded cellular panels , inside and outside of which the BA of the utility systems is located, also BS wings are installed outside the instrument compartment. The instrument compartment consists of basic (unchanged) and modified (with variant execution of service systems) modules, and the design of all modules (except the CCM module) consists of honeycomb panels fixed together, which together form the instrument compartment, and all the modules are mounted a CCM module made of a power rack design, moreover, each module is separately a service system with a BA (except for the CCM module), and also represents a functionally and structurally separate unit l, having its own set of onboard cable network (BCS), mechanical, electrical, thermal interfaces, elements of the CTP. Preferably, the basic modules are: a CCM module, an onboard control complex (BKU) module, an orientation and stabilization system module (ASN); modified modules are: power supply system module (EPS), correction system module (IC). Modified modules can be configured to create and operate spacecraft designed for remote sensing or for the implementation of various types of communication. The instrument compartment can be made in the form of an octagonal prism, and can also have a leaky design. Some of the cellular panels of the instrument compartment can also be radiator panels. Heat pipes can also be installed on some cellular panels in the instrument compartment. The outer surfaces of the radiator panels of the instrument compartment can be made with a thermostatic coating, except for the places where the heat pipes are installed. The housing of the instrument compartment can be made with removable technological panels. The BS wings can be fixed symmetrically from two opposite sides of the instrument compartment and made in the form of flat panels fastened together, consisting of a frame and photoelectric converters and having the ability to rotate, fold and unfold. Correction motors can be mounted on brackets and be able to change their angular position. Also correction engines can be engines of electrojet or thermocatalytic type.
Применение концептуальных решений и технологий при проектировании УКП с приведенной совокупностью признаков позволяет сформировать комплексный системный подход, основанный на принципе модульности и унификации, что способствует достижению следующих технических результатов:The use of conceptual solutions and technologies in designing a PCD with a reduced set of features makes it possible to form an integrated system approach based on the principle of modularity and unification, which contributes to the achievement of the following technical results:
- повышению надежности;- increase reliability;
- повышению степени унификации;- increase the degree of unification;
- упрощению производства;- simplify production;
- реализации изделия соответствующего современным требованиям по уменьшению габаритов и массы, повышению плотности компоновки БА, технических и эксплуатационных характеристик с расширенным функционалом;- sales of products that meet modern requirements to reduce dimensions and weight, increase the density of the BA layout, technical and operational characteristics with enhanced functionality;
-повышению качества продукции, а также реализации возможности перевести производство космических платформ и КА на более высокий автоматизированный и технологический уровень с использованием элементов «конвейерного производства», где составные части платформы единожды квалифицированы и поставляются на заключительную сборку изделия.- to improve product quality, as well as to realize the possibility of transferring the production of space platforms and spacecraft to a higher automated and technological level using elements of “conveyor production”, where the platform component parts are once qualified and supplied for the final assembly of the product.
Сущность изобретения поясняется чертежами и таблицами на которых показано:The invention is illustrated by drawings and tables which show:
- на фиг. 1 изображен вид общий УКП малого КА для ДЗЗ (рабочая/стартовая конфигурация);- in fig. 1 shows a general view of the small spacecraft for remote sensing (working / starting configuration);
- на фиг. 2 изображена разбивка конструкции УКП малого КА для ДЗЗ (стартовая конфигурация);- in fig. 2 shows a breakdown of the design of a small spacecraft SPC for remote sensing (launch configuration);
- на фиг. 3 изображен вид общий УКП малого КА для предоставления услуг связи (рабочая/стартовая конфигурация);- in fig. 3 shows a general view of the small spacecraft for the provision of communication services (working / launch configuration);
- на фиг. 4 изображена разбивка конструкции УКП малого КА для предоставления услуг связи (стартовая конфигурация);- in fig. 4 shows a breakdown of the design of a small spacecraft for the provision of communication services (launch configuration);
- на фиг. 5 изображен вид общий УКП малого КА для ДЗЗ (стартовая конфигурация);- in fig. 5 shows a general view of the small spacecraft for remote sensing (launch configuration);
- на фиг. 6 изображен вид общий УКП малого КА для предоставления услуг связи (стартовая конфигурация);- in fig. 6 shows a general view of the small spacecraft for the provision of communication services (starting configuration);
- на фиг. 7 показана таблица 1 «Основные технические характеристики УКП»;- in fig. 7 shows table 1 "The main technical characteristics of the PPD";
- на фиг. 8 показана таблица 2 «Элементный состав СТР модулей УКП».- in fig. 8 shows the table 2 "Elemental composition of the CTP modules PPD".
УКП, содержит СКК 1, внутри которой размещена ДУ, оснащенная не менее чем одним баком 2 рабочего тела и двигателем 4 коррекции, кроме того, на СКК 1 размещен корпус приборного отсека 5, образованный из скрепленных сотовых панелей, внутри и снаружи которого расположена БА 6 служебных систем, также снаружи на приборном отсеке 5 установлены крылья 7 БС. Приборный отсек 5 состоит из базовых (не претерпевающих изменений) и модифицированных (с вариантным исполнением служебных систем) модулей, причем конструкция всех модулей (кроме модуля СКК 1) состоит из скрепленных между собой сотовых панелей, образующих в совокупности корпус приборного отсека 5, при этом все модули монтируются на модуль СКК 1, выполненный из конструкции силовых стоек, притом каждый модуль в отдельности является служебной системой с БА 6 (кроме модуля СКК 1), а также представляет собой функционально и конструктивно обособленный узел, имеющий собственный комплект бортовой кабельной сети, механические, электрические, тепловые интерфейсы, элементы СТР. Кроме того, в составе служебных систем также присутствует, которой входят в состав каждого модуля. Предпочтительно базовые модули представляют собой: модуль СКК 1, модуль 11 БКУ, модуль 10 СОС; модифицированными модулями при этом являются: модуль 8 СЭП, модуль 3 СК. Модифицированные модули могут быть выполнены с возможностью создания и функционирования КА, предназначенных для ДЗЗ или для осуществления различных видов связи. Приборный отсек 5 может быть выполнен в виде восьмигранной призмы, а также может иметь негерметичное конструктивное исполнение. Некоторые из сотовых панелей приборного отсека 5 могут быть также панелями-радиаторами. На некоторых сотовых панелях приборного отсека 5 также могут быть установлены тепловые трубы 9. Наружные поверхности панелей-радиаторов приборного отсека 5 могут быть выполнены с терморегулирующим покрытием 12, кроме мест установки тепловых труб 9. Корпус приборного отсека 5 может быть выполнен со съемными технологическими панелями. Крылья 7 БС могут быть закреплены симметрично с двух противоположных сторон приборного отсека 5 и выполнены в виде плоских панелей, скрепленных между собой, состоящих из каркаса и фотоэлектрических преобразователей и имеющих возможность поворачиваться, складываться и раскрываться. Двигатели 4 коррекции могут быть установлены на кронштейнах и иметь возможность изменять свое угловое положение. Также двигателями 4 коррекции могут быть двигатели электрореактивного или термокаталитического типа.UPC contains
Предлагаемая конструкция УКП имеет негерметичное конструктивное исполнение и состоит из базовых (неизменных) и модифицированных (специфичных) модулей. При этом конструкция базовых модулей не претерпевает изменений, а модифицированные модули имеют несколько вариантов построения, что позволяет подбирать нужный вариант исполнения модуля для создания на основе УКП конкретного КА с определенным назначением. Таким образом, УКП может быть адаптирована для создания широкого спектра функциональных возможностей КА, без изменения состава базовых модулей, образующих общее конструктивное исполнение платформы. Причем все модули монтируются на модуль СКК. Каждый модуль в отдельности является служебной системой с БА (кроме модуля СКК) и представляет собой функционально и конструктивно обособленный узел, имеющий собственный комплект БКС, механические, электрические, тепловые интерфейсы.The proposed design of the PCD has a non-hermetic design and consists of basic (unchanged) and modified (specific) modules. In this case, the design of the basic modules does not undergo changes, and the modified modules have several construction options, which allows you to select the desired version of the module to create on the basis of the TOC of a specific SV with a specific purpose. Thus, the PCU can be adapted to create a wide range of functional capabilities of the spacecraft, without changing the composition of the basic modules forming the overall design of the platform. Moreover, all modules are mounted on the CCM module. Each module is separately a service system with a BA (except for the CCM module) and is a functionally and structurally detached unit that has its own set of BCS, mechanical, electrical, and thermal interfaces.
В состав УКП входят следующие базовые модули:The composition of the UCP includes the following basic modules:
1) модуль СКК;1) the CCM module;
2) модуль БКУ;2) the BKU module;
3) модуль СОС;3) SOS module;
а также модифицированные модули:as well as modified modules:
4) модуль СЭП;4) FEP module;
5) модуль СК.5) IC module.
Кроме того, в составе служебных систем УКП также присутствует система терморегулирования, элементы которой входят в состав каждого модуля.In addition, in the composition of the service systems of the UCP, there is also a thermal control system, the elements of which are part of each module.
Основные технические характеристики УКП в двух вариантах исполнения - для создания малых КА для ДЗЗ на низкой круговой орбите (НКО) и малых КА для предоставления услуг связи на средней круговой орбите (СКО) и геостационарной орбите (ГСО) показаны в таблице 1 (фиг. 7).The main technical characteristics of the ACP in two versions - to create small satellites for remote sensing in a low circular orbit (NCO) and small satellites for providing communication services in an average circular orbit (MTS) and geostationary orbit (GSO) are shown in Table 1 (Fig. 7 ).
УКП имеет в своем составе БА служебных систем, которая обеспечивает функционирование КА на участке выведения на орбиту, дрейфа и установки в заданную точку орбиты, выполнение целевых задач в течение срока эксплуатации, таких как:The UCP has in its composition the BA of the service systems, which ensures the functioning of the spacecraft at the site of launching into orbit, drift and installation at a given point of the orbit, the performance of target tasks during the service life, such as:
- общее управление работой всех служебных систем и взаимодействие с наземным комплексом управления;- General management of all service systems and interaction with the ground control complex;
- перевод КА из стартовой конфигурации в рабочую;- transfer of the spacecraft from the launch configuration to the working one;
- ориентация и стабилизация КА с требуемыми точностями;- orientation and stabilization of the spacecraft with the required accuracy;
- удержание КА в заданной точке орбиты с требуемыми точностями;- retention of the spacecraft at a given point of the orbit with the required precision;
- формирование управляющих сил и моментов в процессе ориентации, стабилизации КА и управления его движением;- formation of controlling forces and moments in the process of orientation, stabilization of the spacecraft and control of its movement;
- электропитание всех служебных систем платформы и модуля ПН во всех режимах эксплуатации;- power supply of all service systems of the platform and the PN module in all modes of operation;
- поддержание температурных режимов всех элементов УКП и модуля ПН в заданных пределах;- maintaining the temperature regimes of all elements of the PPD and the module of monopolymers within the specified limits;
- поддержание всех элементов КА в требуемом взаимном положении на всех этапах эксплуатации и защита от внешних воздействий;- maintaining all the elements of the spacecraft in the desired mutual position at all stages of operation and protection from external influences;
- обеспечение проведения наземной отработки и испытаний КА и его служебных систем, взаимодействия с наземным испытательным оборудованием.- ensuring the conduct of ground testing and testing of the spacecraft and its service systems, interaction with ground-based test equipment.
Модуль СКК является основой конструктивно-силовой схемы УКП и служит для обеспечения механического интерфейса всех модулей. Данный модуль принимает основную часть механических возмущений, действующих на УКП во время транспортировки, выведения и функционирования КА. Кроме того, он обеспечивает механический интерфейс с устройством отделения КА.The CCM module is the basis of the design and power circuit of the PCD and serves to provide the mechanical interface of all modules. This module accepts the main part of the mechanical disturbances acting on the PCD during transportation, launch and operation of the spacecraft. In addition, it provides a mechanical interface with a spacecraft separation device.
Модуль СКК предназначен:The CCM module is intended:
- для размещения и обеспечения требуемого взаимного положения модулей платформы на всех этапах наземной и летной эксплуатации;- to accommodate and ensure the required mutual position of the platform modules at all stages of ground and flight operation;
- для обеспечения необходимых значений уровней механических нагружений на всех этапах изготовления, наземной и летной эксплуатации;- to provide the necessary values of levels of mechanical loading at all stages of manufacturing, ground and flight operation;
- для обеспечения механических интерфейсов с модулем ПН;- to provide mechanical interfaces with the PN module;
- для обеспечения механических интерфейсов с устройством отделения.- to provide mechanical interfaces with the device separation.
Модуль СКК представляет сварную конструкцию из четырех алюминиевых силовых стоек, сечение которых определяется оптимальным соотношением жесткостных, прочностных и весовых характеристик.The CCM module is a welded construction of four aluminum power racks, the cross section of which is determined by the optimal ratio of stiffness, strength and weight characteristics.
Модуль СКК подвергается механическим испытаниям на максимальные воздействия, что повышает степень надежности и позволяет квалифицировать его единовременно для всех вариантов построения УКП. Проведение наземной экспериментальной отработки модуля СКК также позволит существенно сократить время производственного цикла, издержки, и следовательно, снизить конечную стоимость платформы для конкретного КА.The CCM module is subjected to mechanical tests for maximum effects, which increases the degree of reliability and allows qualifying it at the same time for all variants of constructing a PCD. The ground-based experimental testing of the CCM module will also significantly reduce the time of the production cycle, the costs and, consequently, reduce the final cost of the platform for a particular spacecraft.
Модуль БКУ предназначен для управления и контроля функционирования КА автономно и совместно с наземным комплексом управления, а также для решения следующих задач:The module BKU is designed to control and monitor the functioning of the spacecraft autonomously and jointly with the ground control complex, as well as to solve the following tasks:
- обеспечение управляющей среды для реализации задач управления БА служебных систем КА посредством программного обеспечения, а также с наземного комплекса управления;- provision of a control environment for the implementation of BA control tasks of spacecraft service systems through software, as well as from the ground control complex;
- обеспечение организации внутреннего (автономного) контура контроля и управления КА;- ensuring the organization of the internal (autonomous) contour of control and control of spacecraft;
- обеспечение информационно-логического взаимодействия с внешним контуром управления;- providing information and logical interaction with the external control loop;
- прием и обработка сигналов навигационных КА, определение в режиме реального времени параметров движения КА (координат, составляющих вектора скорости, пространственной ориентации осей КА (при необходимости);- receiving and processing signals of navigation spacecraft, determining in real time the motion parameters of spacecraft (coordinates, components of the velocity vector, spatial orientation of spacecraft axes (if necessary);
- обеспечение проведения комплексных испытаний и проверок КА на заводе изготовителе и подготовка на техническом и стартовом комплексе.- ensuring the conduct of complex tests and inspections of the spacecraft at the manufacturer and preparation at the technical and launch complex.
В состав модуля БКУ входят: блок управления, бортовой цифровой вычислительный комплекс, БА телесигнализации, навигационный приемник, элементы СТР, кабели БКУ.The module includes the control unit, the on-board digital computer complex, the remote signaling alarm system BA, navigation receiver, CTP elements, and the BKU cable.
Модуль БКУ построен исходя из того, что архитектура платформы в целом и системы управления в частности организована по централизованному принципу с точки зрения сбора данных и формирования функций управления. В основе системы управления платформой лежит БКУ, связанный электрическими интерфейсами с датчиковой аппаратурой и исполнительными органами, который обеспечивает реализацию основных функций бортовых систем платформы.The BKU module is built on the assumption that the architecture of the platform as a whole and the management system in particular is organized according to a centralized principle in terms of data collection and the formation of management functions. The basis of the platform control system is the BUD, connected by electrical interfaces with sensor equipment and executive bodies, which ensures the implementation of the basic functions of the platform’s on-board systems.
Модуль БКУ построен по магистрально-модульному принципу с централизованным управлением и обеспечивает БА платформы ресурсами, необходимыми для обеспечения выполнения целевой задачи. Модульная структура аппаратно-программных средств обеспечивает оптимальную адаптацию БКУ под различные модификации и типы КА и возможность гибкой модернизации с целью улучшения характеристик. Ядром модуля БКУ является бортовой цифровой вычислительный комплекс. Также в состав БКУ входит аппаратура, обеспечивающая управление КА и мониторинг состояния КА средствами НКУ:The BKU module is built according to the trunk-modular principle with centralized management and provides the platform BA with the resources necessary to ensure the fulfillment of the target task. The modular structure of hardware and software provides optimal adaptation of the BUD for various modifications and types of spacecraft and the possibility of flexible upgrades to improve performance. The core of the BCU module is the onboard digital computing system. Also in the structure of the BUD includes equipment that provides control of the spacecraft and the monitoring of the state of spacecraft by means of low-voltage switchgear:
- аппаратура, обеспечивающая взаимодействие с системами КА в части обменных меток и сигналов управления;- equipment providing interaction with spacecraft systems in terms of exchange tags and control signals;
- аппаратура, обеспечивающая сбор телеметрических параметров с датчиковой аппаратуры КА;- equipment, providing the collection of telemetric parameters from the sensor equipment of the spacecraft;
- аппаратура, обеспечивающая прием и обработку сигналов навигационных КА, для определения в режиме реального времени параметров движения КА.- equipment, providing reception and processing of navigation satellite signals, for determining in real-time the parameters of the spacecraft movement.
Аппаратура модуля БКУ проектируется с необходимым уровнем резервирования, обеспечивающим заданную вероятность безотказной работы за время работы по целевому назначению, при этом любой единичный отказ одного элемента или соединительной цепи не приводит к отказу системы и сопрягающейся с ней аппаратуры.The equipment of the BKU module is designed with the required level of redundancy, ensuring a given probability of failure-free operation during the time of its intended purpose, while any single failure of one element or connecting circuit does not lead to system failure and the equipment interfacing with it.
Конструктивно модуль БКУ представляет собой набор сотовых панелей-радиаторов с размещенной на них БА и тепловыми трубами, для обеспечения теплового режима.Structurally, the BKU module is a set of honeycomb-radiators with BA and heat pipes placed on them, to ensure thermal conditions.
Модуль БКУ является функционально и конструктивно обособленным узлом, который через определенные механические, электрические и тепловые интерфейсы интегрируется в состав УКП (устанавливается на модуль СКК и стыкуется с другими модулями УКП). Модуль БКУ единый для всех вариантов построения платформы. Данный подход позволяет единовременно провести полный цикл наземной отработки модуля БКУ (электрической, механической и термовакуумной), а для последующих КА в дальнейшем использовать отработанный модуль БКУ в виде готового технического решения с проведением минимально необходимого (в объеме приемосдаточных испытаний) объема проверок, что позволит сократить время и стоимость разработки, изготовления и испытаний КА.The BKU module is a functionally and structurally detached unit that, through certain mechanical, electrical and thermal interfaces, is integrated into the PCD (installed on the CCM module and interfaced with other CKP modules). Module BKU one for all options for building a platform. This approach allows for a one-time complete cycle of ground testing of the BKU module (electrical, mechanical and thermal vacuum), and for subsequent spacecraft to use the BKU module in the form of a ready-made technical solution with the minimum required (in acceptance testing) volume of inspections, which will reduce time and cost of development, manufacture and testing of spacecraft.
Модуль СОС служит для выполнения следующих функций:SOS module serves to perform the following functions:
- проведение успокоения и начальной ориентации КА с момента включения СОС до перехода в штатный режим функционирования;- conducting calm and initial orientation of the spacecraft from the moment the SOS is turned on until it switches to the normal mode of operation;
- обеспечение трехосной стабилизации КА в соответствии с требованиями по эксплуатации в течение всего срока активного существования;- provision of three-axis stabilization of the spacecraft in accordance with the requirements for operation during the entire period of active existence;
- обеспечение ориентации крыльев БС на Солнце;- ensuring the orientation of the BS wings to the Sun;
- осуществление заданного программного разворота КА для целей проведения коррекции орбиты и поддержания заданной ориентации КА в процессе работы двигателей коррекции;- implementation of a given program reversal of the spacecraft for the purpose of performing orbit correction and maintaining a given orientation of the spacecraft during the operation of the correction engines;
- обеспечение функционирования («живучести») КА посредством осуществления ориентации крыльев БС на Солнце при возникновении на борту аварийных ситуаций.- ensuring the functioning (“survivability”) of the spacecraft by targeting the BS wings to the Sun when emergency situations occur on board.
Конструктивно модуль СОС представляет собой центральную сотовую панель-основание с установленными на ней приборами и двумя панелями-радиаторами для сброса избыточного тепла. В качестве элементов СТР используются тепловые трубы и электрообогреватели. Система терморегулирования является автономной для данного модуля и обеспечивает температурный диапазон оборудованию модуля СОС.Structurally, the SOS module is a central honeycomb base plate with instruments installed on it and two radiator panels to discharge excess heat. Heat pipes and electric heaters are used as CTP elements. The thermal control system is autonomous for this module and provides the temperature range for the equipment of the SOS module.
Исходя из типовых требований к современным КА и оптимальным энергомассовым характеристикам, а также вне зависимости от целевого назначения и орбиты функционирования КА определен базовый состав БА модуля СОС, который при необходимости, может быть функционально дополнен для выполнения конкретных требований к УКП со стороны ПН с минимальными доработками по улучшению характеристик.Based on typical requirements for modern spacecraft and optimal energy-mass characteristics, and regardless of the purpose and orbit of spacecraft operation, the basic BA composition of the COC module is defined, which, if necessary, can be functionally supplemented to meet specific requirements for the spacecraft control panel from the MO with minimal modifications to improve performance.
Состав модуля СОС:The composition of the module SOS:
- электромеханический исполнительный орган;- electromechanical executive body;
- волоконно-оптический блок измерения угловой скорости;- fiber-optic unit measuring angular velocity;
- устройство поворота батареи солнечной;- device turning the solar battery;
- малогабаритный солнечный датчик.- small-sized solar sensor.
Вышеперечисленный приборный состав модуля СОС является базовым и подходит для создания КА с невысокими точностными характеристиками, такими как КА для предоставления услуг связи. При необходимости повышения точностных характеристик модуля СОС или иных специфичных требований технология позволяет функционально дополнить модуль СОС необходимым оборудованием, устанавливающимся на модуль ПН. Таким образом, технология модульного построения модуля СОС позволяет адаптировать модуль под конкретные требования со стороны полезных нагрузок и орбиты функционирования, не изменяя конструктив и базовый состав модуля СОС, следовательно, сэкономить временные ресурсы на адаптацию УКП к конкретному проекту.The above instrumental composition of the SOS module is basic and is suitable for creating spacecraft with low accuracy characteristics, such as spacecraft for providing communication services. If it is necessary to increase the accuracy characteristics of the SOS module or other specific requirements, the technology allows to functionally supplement the SOS module with the necessary equipment installed on the PN module. Thus, the technology of modular construction of the SOS module allows you to adapt the module to specific requirements from the payloads and the orbits of operation, without changing the constructive and basic composition of the SOS module, therefore, save time resources for adapting the UCP to a specific project.
При создании КА для ДЗЗ к модулю СОС предъявляются более жесткие требования, такие как, высокая точность ориентации и стабилизации. Базовый состав модуля СОС не может выполнить требования со стороны типовых ПН КА для ДЗЗ, поэтому базовый состав модуля СОС должен быть функционально дополнен оборудованием, способным обеспечить совместно выполнение данных требований.When creating a spacecraft for Earth remote sensing, more stringent requirements are imposed on the COC module, such as high accuracy of orientation and stabilization. The basic composition of the COC module cannot fulfill the requirements of the standard LV spacecraft for remote sensing, therefore the base composition of the COC module must be functionally supplemented with equipment capable of ensuring the fulfillment of these requirements.
Дополнительное оборудование модуля СОС (таблица 1, фиг. 7), устанавливаемое на модуль ПН:Additional equipment of the SOS module (table 1, fig. 7) installed on the PN module:
- прибор звездный;- star device;
- электромагнитное устройство;- electromagnetic device;
- магнитометр.- magnetometer.
При адаптации модуля СОС КА для предоставления услуг связи из дополнительного оборудования потребуется только прибор звездный, однако в состав системы коррекции необходимо включить двигатели ориентации для разгрузки электромеханического исполнительного органа.When adapting the module SOS KA to provide communication services from additional equipment, only a star device will be required, however, the orientation system must be included in the correction system to unload the electromechanical actuator.
Перед установкой на модуль СКК и стыковкой с другими модулями УКП модуль СОС проходит автономную сборку и наземную отработку.Before installing on the SKK module and docking with other UKP modules, the SOS module undergoes autonomous assembly and ground testing.
Модуль СЭП предназначен для непрерывного обеспечения электроэнергией заданного номинала и качества БА служебных систем КА на участке выведения, в начальных режимах ориентации, в течение всего срока эксплуатации и при наземной подготовке.The BOT module is designed to provide uninterrupted power supply for a given nominal value and BA quality for utility systems of the spacecraft at the launch site, in the initial orientation modes, during the entire service life and during ground preparation.
В составе КА модуль СЭП осуществляет:As part of the spacecraft, the EPB module performs:
- обеспечение электроэнергией заданного номинала и качества бортовой аппаратуры КА на участке выведения, в начальных режимах ориентации, в течение всего срока эксплуатации и при наземной подготовке;- provision of electric power of a given nominal and quality of onboard equipment of the spacecraft at the launch site, in the initial orientation modes, during the entire service life and during ground preparation;
- генерирование на борту КА электрической энергии с помощью солнечной батареи и электропитание БА его служебных систем на освещенных участках орбиты при штатной эксплуатации;- generation of electrical energy onboard a spacecraft using a solar battery and the power supply of a BA of its utility systems in illuminated orbital regions during normal operation;
- хранение на борту КА электрической энергии с помощью аккумуляторных батарей и осуществление электропитания оборудования его служебных систем при нахождении на теневых участках орбиты, а также на всех этапах эксплуатации при нагрузках, когда располагаемая мощность солнечной батареи недостаточна.- storing electric energy onboard a spacecraft using rechargeable batteries and powering the equipment of its service systems while in the shadow areas of the orbit, as well as at all stages of operation under loads when the available solar battery power is insufficient.
Исходя из условий эксплуатации, система электропитания КА состоит из основного источника электроэнергии, служащего для питания КА во всех режимах работы, вторичного источника электроэнергии, служащего для обеспечения питанием нагрузки на теневых участках орбиты и в аварийных ситуациях. Данная архитектура построения СЭП КА имеет высокий уровень квалификации и эксплуатации с положительным результатом.Based on the operating conditions, the power supply system of the spacecraft consists of the main source of electricity used to power the spacecraft in all modes of operation, a secondary source of electricity used to power the load on the shadow sections of the orbit and in emergency situations. This architecture of the construction of BOT KA has a high level of qualification and operation with a positive result.
В качестве основного источника энергии, исходя из обеспечения больших мощностей потребления при малых массах, целесообразно использование энергии крыльев БС. Учитывая, что крылья БС, исходя из реальных условий полета, неработоспособны на теневых участках орбиты, необходимо применение вторичного источника энергии - аккумуляторных батарей. Для обеспечения стабилизированным питанием БА, заряда аккумуляторных батарей и обеспечения совместной работы крыльев БС и аккумуляторных батарей, в составе модуля СЭП предусматривается энергопреобразующая аппаратура.As the main source of energy, based on the provision of high power consumption at low masses, it is advisable to use the energy of the BS wings. Considering that BS wings, based on actual flight conditions, are inoperative in the shadow areas of the orbit, it is necessary to use a secondary energy source - rechargeable batteries. In order to provide stabilized power supply for the BA, charge the batteries and ensure the joint operation of the BS wings and batteries, the power-conversion equipment is provided as part of the EPS module.
Крылья БС закреплены симметрично с двух противоположных сторон приборного отсека с помощью штанг к устройствам поворота и выполнены в виде плоских панелей, скрепленных между собой шарнирными узлами. При этом панели крыльев БС состоят из каркаса, фотоэлектрических преобразователей, кабелей БС и имеют возможность поворачиваться, складываться и раскрываться. Исполнение крыльев БС, касающееся в частности площади фотогенерирующей части, зависит от энергопотребления разрабатываемого на основе УКП КА и представлено в двух вариантах (фиг. 1, фиг. 3, таблица 1, фиг. 7).The BS wings are fixed symmetrically on two opposite sides of the instrument compartment with the help of rods to the turning devices and made in the form of flat panels fastened together by hinge nodes. At the same time, the BS wing panels consist of a frame, photoelectric converters, BS cables and have the ability to rotate, fold and unfold. The design of the BS wings, relating in particular to the area of the photogenerating part, depends on the energy consumption developed on the basis of the ACS spacecraft and is presented in two versions (Fig. 1, Fig. 3, Table 1, Fig. 7).
Модуль СЭП имеет два варианта исполнения для УКП (таблица 1, фиг. 7):The module BOT has two versions for the UCP (Table 1, Fig. 7):
1) низкоэнергетичный для питания модуля ПН (КА для ДЗЗ) мощностью не более 500 Вт;1) low-energy for the power supply of the module MO (satellite for remote sensing) with a capacity of not more than 500 W;
2) высокоэнергетичный, способный выдавать мощность для модуля ПН (КА для предоставления услуг связи) не более 1500 Вт.2) high-energy, capable of delivering power for the PN module (SV for providing communication services) not more than 1500 W.
Варианты исполнения модуля СЭП имеют одинаковую силовую конструкцию и принцип построения, но различающийся по типу приборов состав:Versions of the module BOT have the same power structure and the principle of construction, but differ in the type of devices composition:
- батарея солнечная;- solar battery;
- аккумуляторные батареи;- rechargeable batteries;
- энергопреобразующая аппаратура;- energy conversion equipment;
- устройство контроля аккумуляторных батарей.- battery monitoring device.
Выбор конкретного варианта исполнения модуля СЭП зависит от энергопотребления разрабатываемого на основе УКП КА. Данное техническое решение позволит применять УКП для изготовления КА с различным энергопотреблением. Существует возможность и других вариантов построения модуля СЭП исходя из конкретных требований со стороны ПН.The choice of a specific version of the BOT module depends on the energy consumption developed on the basis of the ACP spacecraft. This solution will allow the use of a spacecraft for the manufacture of spacecraft with different power consumption. There is the possibility of other options for constructing a BOT module based on specific requirements from the MO.
Модуль СЭП служит звеном силовой схемы приборного отсека УКП. Конструктивно модуль СЭП представляет собой набор сотовых панелей (причем некоторые из них -панели-радиаторы) с установленными на них приборами и смонтированными тепловыми трубами для отвода избыточного тепла. Модуль СЭП спроектирован таким образом, чтобы можно было при необходимости извлечь аккумуляторные батареи для проведения с ними регламентных работ, не разбирая конструкцию модуля и не затрагивая другие модули платформы в целом.The module BOT serves as a link of the power circuit of the instrument compartment of the UCP. Structurally, the BOT module is a set of honeycomb panels (and some of them are radiator panels) with instruments installed on them and mounted heat pipes to remove excess heat. The module BOT is designed in such a way that, if necessary, you can remove the batteries for carrying out routine maintenance with them, without disassembling the design of the module and without affecting other modules of the platform as a whole.
Модуль СК предназначен для коррекции орбиты КА при выполнении маневров приведения в рабочую точку, удержания, увода на орбиту захоронения и создания управляющих моментов для обеспечения ориентации КА в пространстве (при необходимости).The SC module is designed to correct the orbit of the spacecraft when performing maneuvers of bringing into the working point, holding, dropping into the burial orbit, and creating control moments to ensure the spacecraft orientation in space (if necessary).
Модуль СК имеет два варианта исполнения с ДУ электрореактивного или термокаталитического типа (фиг. 2, фиг. 4, таблица 1, фиг. 7).The module SC has two versions with remote control electrojet or thermocatalytic type (Fig. 2, Fig. 4, Table 1, Fig. 7).
ДУ электрореактивного типа имеет в своем составе блоки коррекции с двигателями коррекции и может быть использован на СКО и ГСО в составе КА, предназначенном для осуществления услуг связи. В режиме коррекции потребляемая мощность ДУ достигает 1 кВт. Из-за достаточно высокого энергопотребления двигателей коррекции, рационально использовать данный тип ДУ для высоко энерговооруженных КА. Запас рабочего тела обеспечивает выработку суммарного импульса в течение срока активного существования. Кроме того, в состав ДУ электрореактивного типа входят газореактивные двигатели ориентации, обеспечивающие совместно с модулем СОС ориентацию КА в пространстве, а также служащие для разгрузки электромеханического исполнительного органа из состава модуля СОС.The electrojet-type remote control incorporates correction units with correction engines and can be used on the RMS and GSO as part of a satellite intended for the implementation of communication services. In correction mode, the power consumption of the remote control reaches 1 kW. Due to the sufficiently high power consumption of the correction engines, it is rational to use this type of remote control for highly powered spacecraft. The stock of the working fluid provides the production of total impulse during the period of active existence. In addition, gas jet engines of orientation, which, together with the SOS module, provide orientation of the spacecraft in space, as well as those used for unloading the electromechanical actuator from the SOS module, are part of the electrojet type remote control.
В состав модуля СК с ДУ электрореактивного типа входят:The structure of the module SC with remote control electrojet type include:
- блоки коррекции, в состав которых входят двигатели коррекции и блок управления расходом;- Correction blocks, which include correction engines and flow control block;
- баки хранения рабочего тела (ксенон);- storage tanks of the working fluid (xenon);
- двигательные блоки ориентации, в состав которых входят двигатели ориентации;- orientation motor blocks, which include orientation engines;
- блок подачи рабочего тела;- block supply of the working fluid;
- блок подачи газа;- gas supply unit;
- система преобразования и управления;- conversion and management system;
- фильтры защиты;- protection filters;
- комплект межблочных трубопроводов;- a set of interblock pipelines;
- элементы СТР;- elements of CTP;
- монтажная плита (конструкция модуля СК).- mounting plate (design of the IC module).
ДУ термокаталитического типа имеет в своем составе блок коррекции с двигателем коррекции. Преимуществами от использования ДУ данного типа являются высокая тяга и сравнительно небольшое энергопотребление (до 36 Вт), что позволяет использовать его в составе низко энерговооруженных К А, работающих на НКО.Thermocatalytic type control unit incorporates a correction unit with a correction engine. The advantages of using this type of control are high thrust and relatively low power consumption (up to 36 W), which makes it possible to use it as part of low-power KA, working for non-profit organizations.
В состав модуля СК с ДУ термокаталитического типа входят:The structure of the module SC with remote control thermal type includes:
- блок коррекции с двигателем коррекции;- Correction unit with engine correction;
- бак хранения рабочего тела (гидразин);- storage tank working fluid (hydrazine);
- комплект трубопроводов;- set of pipelines;
- горловины заправочные;- filling neck;
- горловина надувная;- neck inflatable;
- горловина проверочная;- check neck;
- элементы СТР;- elements of CTP;
- монтажная плита (конструкция модуля СК).- mounting plate (design of the IC module).
В составе УКП оборудование модуля СК соединяется с оборудованием других модулей служебных систем электрическими кабелями, входящими в состав БКС УКП.As part of the UCP, the equipment of the IC module is connected to the equipment of other modules of service systems with electrical cables that are part of the BCS UCP.
Модуль СК служит звеном силовой схемы приборного отсека УКП. Конструктивно модуль СК представляет собой сотовую панель-основание (монтажную плиту), на которой размещена аппаратура, двигатели и бак (баки) хранения рабочего тела. При исполнении модуля СК с ДУ электрореактивного типа в его состав добавляются панели-радиаторы и тепловые трубы для сброса избыточного тепла с приборов модуля.Module SK serves as a link of the power circuit of the instrument compartment of the device. Structurally, the module SK is a honeycomb-base (mounting plate), which houses the equipment, engines and tank (tanks) storage of the working fluid. When an IC module with an electrojet type remote control is used, radiator panels and heat pipes are added to its composition to discharge excess heat from the module’s instruments.
Модуль СК собирается и заправляется автономно. Установка модуля СК на УКП происходит в последнюю очередь.The SK module is assembled and refilled autonomously. The installation of the IC module on the PPD takes place last.
Применение модульного принципа построения модуля СК дает следующие преимущества:The use of the modular construction principle of the SC module provides the following advantages:
- позволяет минимизировать длину трубопроводов, тем самым не увеличивая массу;- allows you to minimize the length of pipelines, thereby not increasing the mass;
- позволяет создавать квалифицированные модули - сборочные единицы, не требующие дополнительной отработки при изготовлении УКП для КА определенного назначения;- allows you to create qualified modules - assembly units that do not require additional development in the manufacture of the VE for specific satellites;
- позволяет производить замену модуля СК на любой стадии сборки платформы в зависимости от назначения КА;- allows you to replace the SC module at any stage of the platform assembly, depending on the purpose of the spacecraft;
- позволяет производить автономную заправку баков, входящих в состав модуля, при этом отпадает необходимость транспортировки всего КА на заправочную станцию.- allows autonomous refueling of tanks that are part of the module, thus eliminating the need to transport the entire spacecraft to a filling station.
Элементы СТР предназначены для поддержания температуры оборудования и конструкции платформы в заданных температурных диапазонах в процессе орбитального функционирования, в любом режиме эксплуатации в течение заданного срока активного существования, в том числе в режимах обеспечения «живучести».The elements of the CTP are designed to maintain the temperature of the equipment and platform design in the given temperature ranges in the process of orbital functioning, in any operation mode for a given period of active existence, including in the “survivability” modes.
Элементы СТР совместно с технологическими средствами термостатирования обеспечивают тепловой режим оборудования платформы при наземных испытаниях.The elements of the CTP together with the technological means of temperature control provide the thermal mode of the platform equipment during ground tests.
Согласно принятой концепции для модулей негерметичного исполнения, используется СТР пассивного типа, основанная на применении тепловых труб, управляемого электрообогрева, радиаторов на внешних поверхностях модулей с требуемыми термооптическими коэффициентами и экранно-вакуумной теплоизоляции.According to the accepted concept for modules of untight design, a CTP of the passive type is used, based on the use of heat pipes, controlled electrical heating, radiators on the external surfaces of the modules with the required thermo-optical coefficients and screen-vacuum thermal insulation.
Необходимая площадь радиационных поверхностей при их дефиците на каком-либо модуле (для орбит, на которых большая часть радиационных панелей модуля подвергается освещению Солнцем) достигается за счет применения дополнительных тепловых труб, которые обеспечивают тепловой интерфейс между радиационными поверхностями, расположенными на противоположных сторонах платформы.The required area of radiation surfaces when they are deficient in a module (for orbits on which most of the module’s radiation panels are exposed to the Sun) is achieved by using additional heat pipes that provide a thermal interface between the radiation surfaces located on opposite sides of the platform.
Элементный состав СТР (тепловые трубы, электрообогреватели поверхностные, экранно-вакуумная теплоизоляция, электрообогреватели трубопроводов, терморегулирующее покрытие (комбинированное: оптический солнечный отражатель типа ОСО-С совместно с белой эмалью), температурные датчики) модулей УКП представлен в таблице 2 (фиг. 8).The elemental composition of the CTP (heat pipes, electrical surface heaters, screen-vacuum thermal insulation, electric heaters of pipelines, thermal control coating (combined: optical solar reflector of the OCO-S type together with white enamel), temperature sensors) of the TFU modules are presented in Table 2 (Fig. 8) .
Каждый модуль УКП имеет собственный комплект БКС. БКС каждого модуля осуществляет электрическую интеграцию всей БА в пределах модуля, а также с приборами, расположенными на других модулях УКП, через перестыковочные соединители БКС. Электрический интерфейс для модифицированных модулей СЭП и СК платформы унифицирован, что в свою очередь, обеспечивает легкую взаимную электрическую стыковку базовых модулей БКУ и СОС с модифицированными модулями СЭП и СК.Each UKP module has its own set of BCS. The BCS of each module carries out electrical integration of the entire BA within the module, as well as with devices located on the other modules of the PCD, through cross-connect connectors of the BCS. The electrical interface for the modified BOT and SC modules of the platform is unified, which in turn ensures easy mutual electrical connection of the base BKU and SOS modules with the modified BOT and SC modules.
Для упрощения интеграции с различными модулями ПН различных КА, УКП имеет простые и четко определенные унифицированные интерфейсы, включая:To simplify integration with various modules of various spacecraft, the UCP has simple and well-defined unified interfaces, including:
- механический интерфейс;- mechanical interface;
- электрический интерфейс;- electrical interface;
- тепловой интерфейс.- thermal interface.
Построение и характеристики интерфейсов универсальные и обеспечивают возможность интеграции с модулями ПН различных КА, которые соответствуют диапазону интерфейсных требований платформы.The design and characteristics of the interfaces are universal and provide the ability to integrate with the modules of the MON of various satellites that correspond to the range of interface requirements of the platform.
Все интерфейсы расположены в зонах стыковки конструкций платформы и ПН, и к ним обеспечивается легкий доступ на всех этапах наземной эксплуатации.All interfaces are located in the docking areas of the platform and MON structures, and they are provided with easy access at all stages of ground operation.
Для установки КА на средство выведения, УКП имеет унифицированный интерфейс.To install the spacecraft on the launch vehicle, the UCP has a unified interface.
Интерфейс со средством выведения используется также для стыковки с наземным транспортировочным и технологическим оборудованием в процессе работ по сборке, интеграции и испытаниям платформы и КА в целом, а также транспортировке и подготовке на полигоне запуска.The interface with the launch vehicle is also used for docking with the ground transportation and process equipment during assembly, integration and testing of the platform and the spacecraft in general, as well as transportation and preparation at the launch site.
Особенностями создания КА на базе УКП являются:The peculiarities of the creation of a spacecraft based on a PPD are:
- возможность параллельного и независимого изготовления и проведения испытаний УКП и модуля ПН на различных предприятиях до начала интеграции КА, обеспечиваемая построением интерфейсов между УКП и конструкцией модуля ПН;- the possibility of parallel and independent manufacturing and testing of the TFU and the TL module at various enterprises prior to the start of the integration of the spacecraft, provided by building interfaces between the TFU and the design of the TOM module;
- гарантия повышенной степени надежности, которая достигается посредством проведения многократной проверки и обеспечения безотказной работы БА служебных систем УКП;- a guarantee of a high degree of reliability, which is achieved by conducting multiple checks and ensuring trouble-free operation of the BA of the SCP service systems;
- возможность комплектования УКП, отечественными бортовыми приборами, а также их аналогами зарубежного производства в соответствии с требованиями заказчика КА;- the possibility of recruitment of the UCP, domestic onboard devices, as well as their counterparts of foreign production in accordance with the requirements of the customer KA;
- комплектование КА в соответствии с требованиями заказчика различными вариантами аппаратуры командно-измерительной системы, работающей в различных диапазонах частот и в различных стандартах, размещаемой на модуле ПН.- acquisition of the spacecraft in accordance with the requirements of the customer with various options for the instrumentation and instrumentation system equipment operating in various frequency ranges and in various standards placed on the PN module.
Также создание КА на базе УКП имеет ряд технико-экономических преимуществ по сравнению с моноблочным изготовлением КА:Also, the creation of a spacecraft based on a UCP has a number of technical and economic advantages as compared to the monoblock manufacture of spacecraft:
- сокращение сроков проектирования, изготовления и наземной экспериментальной отработки;- reduction of terms of design, manufacturing and ground experimental testing;
- реализация в космической отрасли принципа «бережливого производства»;- implementation of the principle of “lean manufacturing” in the space industry;
- снижение издержек производства.- reduction of production costs.
Технико-экономические преимущества достигаются за счет улучшения показателей унификации и стандартизации, в частности увеличения коэффициента применяемости (коэффициент применяемости характеризует насыщение УКП стандартными, унифицированными, заимствованными и покупными составными частями) и коэффициента межпроектной унификации (коэффициент межпроектной унификации характеризует уровень взаимной унификации группы изделий, а также степень сокращения номенклатуры составных частей в изделиях группы).Technical and economic benefits are achieved by improving the indicators of unification and standardization, in particular, increasing the coefficient of applicability (the coefficient of applicability characterizes the saturation of the PCD with standard, unified, borrowed and purchased components) and the coefficient of inter-project unification (the coefficient of inter-project unification characterizes the level of mutual unification of a group of products, and also the degree of reduction of the nomenclature of the component parts in the products of the group).
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119396A RU2684877C1 (en) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | Unified space platform modular principle of building |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119396A RU2684877C1 (en) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | Unified space platform modular principle of building |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684877C1 true RU2684877C1 (en) | 2019-04-15 |
Family
ID=66168255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119396A RU2684877C1 (en) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | Unified space platform modular principle of building |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684877C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111762340A (en) * | 2020-07-01 | 2020-10-13 | 中国人民解放军63921部队 | Modularized spacecraft platform |
| RU2742078C1 (en) * | 2020-08-05 | 2021-02-02 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Power structure of spacecraft unified platform |
| RU2761958C1 (en) * | 2021-05-05 | 2021-12-14 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Assembly method for a unified spacecraft platform |
| RU210165U1 (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром СПКА" | Universal space platform for small spacecraft |
| RU213765U1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-09-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Small-scale space platform |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2375267C1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-10 | Закрытое Акционерное Общество "Полет Интер" (Зао "Полет Интер" (Зао "Полет Интер") | Multi-purpose service platform to produce space ships |
| RU2463219C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Space vehicle |
| US8448902B2 (en) * | 2011-02-11 | 2013-05-28 | Space Systems/Loral LLC | Satellite having multiple aspect ratios |
| US20160257433A1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-09-08 | York Space Systems LLC | Mission agnostic space vehicle |
| RU2624764C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-06 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Spacecraft universal platform |
-
2018
- 2018-05-25 RU RU2018119396A patent/RU2684877C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2375267C1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-10 | Закрытое Акционерное Общество "Полет Интер" (Зао "Полет Интер" (Зао "Полет Интер") | Multi-purpose service platform to produce space ships |
| US8448902B2 (en) * | 2011-02-11 | 2013-05-28 | Space Systems/Loral LLC | Satellite having multiple aspect ratios |
| RU2463219C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Space vehicle |
| US20160257433A1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-09-08 | York Space Systems LLC | Mission agnostic space vehicle |
| RU2624764C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-06 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Spacecraft universal platform |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111762340A (en) * | 2020-07-01 | 2020-10-13 | 中国人民解放军63921部队 | Modularized spacecraft platform |
| CN111762340B (en) * | 2020-07-01 | 2023-09-01 | 中国人民解放军63921部队 | Modularized spacecraft platform |
| RU2742078C1 (en) * | 2020-08-05 | 2021-02-02 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Power structure of spacecraft unified platform |
| RU2761958C1 (en) * | 2021-05-05 | 2021-12-14 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» | Assembly method for a unified spacecraft platform |
| RU210165U1 (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром СПКА" | Universal space platform for small spacecraft |
| RU213765U1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-09-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Small-scale space platform |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2684877C1 (en) | Unified space platform modular principle of building | |
| US4384692A (en) | Satellite system configuration | |
| US5961076A (en) | Modular spacecraft development process | |
| JPH10203494A (en) | Module type spaceship structural body | |
| CN110187657B (en) | Electromechanical integrated intelligent backboard satellite architecture | |
| CN105035358A (en) | In-orbit expansion-type satellite structure | |
| RU2384489C2 (en) | Spacecraft adapter with in-built resources and ways of its formation | |
| JPH10203500A (en) | Spaceship module which is functionally independent | |
| RU2688630C2 (en) | Space platform | |
| CN112298607B (en) | Modularized satellite platform for realizing high agility maneuvering capability | |
| Simon et al. | Manned spacecraft electrical power systems | |
| RU2569658C2 (en) | Space platform | |
| RU132422U1 (en) | SPACE PLATFORM FOR SMALL SPACE DEVICES | |
| CN113120256A (en) | Low-orbit satellite with flat structure | |
| RU2648520C2 (en) | Space platform | |
| Das et al. | Revolutionary satellite structural systems technology: A vision for the future | |
| CN211642644U (en) | Low-orbit satellite with flat structure | |
| Gibson et al. | The IMAGE observatory | |
| RU213765U1 (en) | Small-scale space platform | |
| RU210165U1 (en) | Universal space platform for small spacecraft | |
| CN108408087A (en) | The Orbital detection method of low rail long-life manned spacecraft | |
| McKinnon | A2100, satellite of the future, here today | |
| Miao et al. | Typical Thermal Control Design Cases of Spacecraft | |
| Zhicheng et al. | Nigcomsat-1, the First Export Commercial Communications Satellite of China | |
| Shannon et al. | The Florida Space Institute's Photon Satellite Bus |