Способ изготовления космического аппарата
Владельцы патента RU 2541599:
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для изготовления космического аппарата (КА). Изготавливают комплектующие, собирают КА из системы электропитания с солнечными и аккумуляторными батареями (САБ), стабилизированным преобразователем с зарядным и разрядным преобразователями, модуля служебных систем, полезной нагрузки, проводят электрические испытания КА на функционирование, термовакуумные, заключительные с применением имитаторов САБ, подключенных к промышленной сети через систему гарантированного электроснабжения с блокированием работы зарядных преобразователей стабилизированного преобразователя напряжения системы электропитания наземными средствами либо работающих по зарядному интерфейсу без рекуперации энергии заряда в промышленную сеть, проводят испытания на воздействие механических нагрузок и на контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей с применением штатных аккумуляторных и солнечных батарей. Изобретение позволяет повысить функциональные возможности и надежность процесса электроиспытаний КА. 1 ил.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании связных (телекоммуникационных) космических аппаратов (КА).
Известен способ изготовления космического аппарата, включающий изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, проведение электрических испытаний на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, тепловакуумных испытаний, а также заключительных испытаний на функционирование космического аппарата (патент RU №2305058).
Недостатком известного способа является то, что он не регламентирует вопросы, относящиеся к особенностям конфигурации системы электропитания в процессе изготовления космического аппарата, что снижает надежность проводимых работ.
Анализ источников информации по патентной и научно-технической информации показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является патент Российской Федерации №2459749.
Способ изготовления космического аппарата, согласно вышеуказанному патенту, включает изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, включающего систему электропитания, имеющую солнечные батареи, аккумуляторные батареи и стабилизированный преобразователь напряжения (с зарядными и разрядными преобразователями) для согласования работы солнечной и аккумуляторных батарей и обеспечения питанием стабильным напряжением заданного номинала модулей служебных систем и полезной нагрузки, подготовку источников электроэнергии к работе, проведение электрических испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, включая контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей, при этом испытания на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей проводят со штатными аккумуляторными и солнечными батареями, а все остальные испытания проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей, причем имитаторы солнечных батарей подключают к промышленной сети непосредственно, а имитаторы аккумуляторных батарей - к промышленной сети комбинированно: по зарядному интерфейсу - непосредственно, а по разрядному интерфейсу - через систему гарантированного электроснабжения.
Недостатками известного способа изготовления космического аппарата являются низкие функциональные возможности и надежность при проведении наземных электроиспытаний космического аппарата. А именно, ограничение процесса электроиспытаний (при пропадании питания промышленной сети) энергетическими возможностями только разрядных преобразователей может привести к нарушению процесса электроиспытаний, что вызовет отклонения от штатной работы, контролируемой циклограммами электроиспытаний (фиксируются «ошибки»), и необходимость повторения отдельных операций, а в итоге приведет к потере времени и, соответственно, к дополнительным финансовым затратам.
При пропадании питания промышленной сети на время в пределах энергетических возможностей системы гарантированного электроснабжения такие потери времени необходимо исключить.
Задачей заявляемого изобретения является повышение функциональных возможностей и надежности процесса электроиспытаний КА.
Поставленная задача решается тем, что при проведении изготовления космического аппарата, включающего изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, содержащего систему электропитания, имеющую солнечные батареи, аккумуляторные батареи и стабилизированный преобразователь напряжения с зарядными и разрядными преобразователями для согласования работы солнечной и аккумуляторных батарей и обеспечения питанием стабильным напряжением заданного номинала модулей служебных систем и полезной нагрузки, проведение электрических испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, включая контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей, при этом испытания на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей проводят со штатными аккумуляторными и солнечными батареями, а все остальные испытания проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей, имитаторы солнечных и аккумуляторных батарей подключают к промышленной сети через систему гарантированного электроснабжения, для чего искусственно блокируют работу зарядных преобразователей стабилизированного преобразователя напряжения системы электропитания наземными средствами, либо в имитаторах аккумуляторных батарей предусматривают возможность работы их по зарядному интерфейсу без рекуперации энергии заряда в промышленную сеть.
В результате анализа известной патентной и научно-технической литературы предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не выявлено.
На фиг.1 приведена функциональная схема автономной системы электропитания КА (с наземными связями), поясняющая работу по предлагаемому способу изготовления космического аппарата.
Солнечная батарея 1, содержащая в своем составе блокирующие диоды 1-1, как правило, находится в процессе изготовления КА в отстыкованном от КА состоянии (соединители 2 и 2-1, 3 и 3-1 расстыкованы). На КА солнечные батареи 1 устанавливаются (и стыкуются) на время проведения испытания КА на воздействие механических нагрузок, а также для контроля стыковки солнечных батарей с КА. В отдельных случаях, например, при неориентированных солнечных батареях, солнечные батареи находятся постоянно в составе КА и электрически с ним состыкованы, а наземные имитаторы солнечных батарей стыкуют к специально предусмотренным технологическим соединителям (отводам) параллельно выходным шинам солнечных батарей. При этом блокирующие диоды 1-1 защищают солнечные батареи от протекания так называемого «темнового» тока.
В представленном примере солнечные батареи 1 находятся вне КА. Система электропитания выполнена с общей минусовой шиной. Стабилизированный преобразователь напряжения 4 для согласования работы солнечных 1 и аккумуляторных 5 батарей и обеспечения стабильным напряжением заданного номинала модулей служебных систем и полезной нагрузки (вправо от выходных шин «+» и «-» - на чертеже не показано) состоит из зарядного преобразователя 6, разрядного преобразователя 7 и стабилизатора выходного напряжения 8. Аккумуляторная батарея (в рассматриваемом примере используется одна аккумуляторная батарея) 5 минусом связана с общей минусовой шиной, а плюсом через соединители 5-2 и 5-1 (на чертеже указанные соединители расстыкованы) - с зарядным 6 и разрядным 7 преобразователями (информационные связи аккумуляторной батареи 5 не показаны). Вместо солнечных батарей на вход стабилизированного преобразователя напряжения 4 через соединители 2-1 и 3-1 подключен имитатор солнечных батарей 9, а вместо аккумуляторной батареи 5 к зарядному 6 и разрядному 7 преобразователям подключен имитатор аккумуляторной батареи 10 (информационные связи имитатора аккумуляторной батареи 10 не показаны). Питание имитатора солнечной батареи 9 и имитатора аккумуляторной батареи 10 осуществляется от промышленной сети 220/380 В через кабели 9-1 и 10-1 и систему гарантированного электроснабжения 11/1 и 11/2 соответственно.
Испытания КА на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных 1 и аккумуляторных 5 батарей проводят со штатными солнечными 1 и аккумуляторными 5 батареями. Все остальные испытания КА проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных 9 и аккумуляторных 10 батарей. Это позволяет оперативно провести отработку КА в любых режимах, связанных с состоянием солнечных 1 и аккумуляторных 5 батарей по отношению к интерфейсу, со стабилизированным преобразователем напряжения 4, что практически не всегда возможно реализовать при отработке КА в штатной конфигурации.
В случае пропадания напряжения промышленной сети работа будет продолжена штатно в течение времени, определяемом энергетическими возможностями системы гарантированного электроснабжения 11/1 и 11/2. Это обеспечивает возможность своевременного переключения используемой промышленной сети на резервные линии без ущерба для процесса электроиспытаний КА.
Однако если в данной ситуации будет включен заряд аккумуляторной батареи, то он станет не возможным с имитатором аккумуляторной батареи, работающим в режиме заряда с рекуперацией воспринимаемой энергии в промышленную сеть. В этом случае зарядный преобразователь 6 будет работать на холостой ход (на обрыв). Для зарядного преобразователя такая работа не является штатной и может привести к его выводу из строя. Для исключения этого предлагается перед включением КА искусственно блокировать работу зарядных преобразователей стабилизированного преобразователя напряжения 4 системы электропитания наземными средствами, например в имитатор аккумуляторной батареи заложить параметры, соответствующие полному заряду аккумуляторной батареи, либо в имитаторах аккумуляторных батарей предусмотреть возможность работы их по зарядному интерфейсу без рекуперации энергии заряда в промышленную сеть, например, направляя энергию заряда на собственные или внешние резисторы.
Таким образом, заявляемый способ изготовления космического аппарата повышает функциональные возможности и надежность процесса электроиспытаний КА.
Способ изготовления космического аппарата, включающий изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, включающего систему электропитания, имеющую солнечные батареи, аккумуляторные батареи и стабилизированный преобразователь напряжения с зарядными и разрядными преобразователями для согласования работы солнечной и аккумуляторных батарей и обеспечения питанием стабильным напряжением заданного номинала модулей служебных систем и полезной нагрузки, проведение электрических испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, включая контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей, при этом испытания на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей проводят со штатными аккумуляторными и солнечными батареями, а все остальные испытания проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей, отличающийся тем, что имитаторы солнечных и аккумуляторных батарей подключают к промышленной сети через систему гарантированного электроснабжения, для чего искусственно блокируют работу зарядных преобразователей стабилизированного преобразователя напряжения системы электропитания наземными средствами, либо в имитаторах аккумуляторных батарей предусматривают возможность работы их по зарядному интерфейсу без рекуперации энергии заряда в промышленную сеть.
