космический аппарат

Формула изобретения

Космический аппарат, содержащий ферменно-каркасную силовую конструкцию, корпусные панели, целевую аппаратуру, бортовой комплекс управления, двигательную установку, систему терморегулирования, систему электроснабжения, состоящую из солнечных батарей, никель-водородных аккумуляторных батарей, аппаратуры комплекса автоматики и стабилизации напряжения, отличающийся тем, что аппаратура комплекса автоматики и стабилизации напряжения или ее часть размещена внутри корпусов никель-водородных аккумуляторных батарей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при проектировании космических аппаратов различного назначения.

Космическая техника ставит перед собой задачу наиболее рационального и максимально плотного пространственного размещения агрегатов и систем в объеме, ограниченном корпусом космического аппарата (КА). Наиболее трудные технические проблемы на этом пути возникают при проектировании КА для существующих ракет-носителей с уже заданными объемно-массовыми характеристиками к выводимым полезным нагрузкам. Эти проблемы особенно актуальны для конверсионных баллистических ракет морского базирования.

Как известно, состав КА по агрегатам зависит от конструкции, назначения и класса, но для современных аппаратов в общем случае можно выделить следующие основные конструктивно-технологические составные элементы:

1) корпуса отсеков и солнечные батареи; 2) целевую аппаратуру; 3) двигательные установки; 4) бортовую аппаратуру и приборы управления; 5) бортовую кабельную сеть и другие коммуникации; 6) обеспечивающие системы; 7) крепеж и замковые устройства; 8) расходуемые материалы.

Основным несущим и компонующим элементом в конструкции КА является корпус, который можно рассматривать как обобщенную корпусную сборочную единицу, характеризующуюся одинаковым составом типовых деталей и узлов и одинаковыми методами изготовления независимо от того, к какому конкретно элементу или агрегату они принадлежат(Камалов В.С. "Производство космических аппаратов" М.: Машиностроение, 1982, стр.96).

Известен космический аппарат (патент РФ № 2164881 с приоритетом от 15.12.1999 г.), содержащий отсек с целевой аппаратурой, герметичный приборный отсек, агрегатный отсек с комплексной двигательной установкой, бортовой комплекс управления с бортовой вычислительной машиной, систему терморегулирования с гидравлическими контурами и приборами для отбора, подвода и сброса тепла, в том числе выполненными в виде термоплат со штатными и технологическими гидравлическими каналами, систему электропитания, состоящую из солнечных батарей, никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) и комплекса автоматики и стабилизации напряжения (КАС), АБ и термоплаты образуют моноблоки, а моноблоки установлены на конструкции агрегатного отсека.

Также известен космический аппарат (патент РФ № 2235047 с приоритетом от 22.07.2002 г.), в котором корпуса никель-водородных АБ являются силовыми трубчатыми элементами несущей ферменно-каркасной конструкции.

Указанное техническое решение, как наиболее близкий аналог, может быть принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является необходимость выделения объема внутри корпуса КА специально для размещения автоматики КАС и наличие достаточно протяженных линий связи между аппаратурой КАС и АБ.

Настоящее изобретение решает задачи:

- наиболее рационального и максимально плотного пространственного размещения агрегатов и систем КА в объеме, ограниченном его корпусом;

- сокращения количества и протяженности линий связи между КАС и АБ.

Указанные задачи решаются путем размещения внутри корпусов АБ аппаратуры КАС или ее части, которая обеспечивает функционирование АБ в составе системы электроснабжения, например:

- заряд и разряд аккумуляторов;

- контроль напряжения, давления и температуры аккумуляторов;

- стабилизацию напряжения АБ;

- расчет коэффициентов усиления и нулевого смещения каналов измерения для исключения погрешности измерения;

- корректировку результатов измерений параметров АБ по паспортным данным датчиков давления для устранения влияния нелинейности их характеристик;

- оценку текущей емкости АБ по значениям параметров давления и температуры АБ;

- расчет разрядной емкости АБ методом интегрирования токов заряда и разряда;

- формирование команд управления зарядным и разрядным устройствами АБ;

- управление «лечебным» циклом заряда АБ для выравнивания степени заряженности аккумуляторов;

- тестирование АБ;

- обмен информацией микропроцессора управления АБ с бортовым комплексом управления КА по мультиплексному каналу.

Возможность размещения аппаратуры КАС внутри корпусов АБ определяется тем, что:

- аккумулятор на основе никель-водородной электрохимической системы конструктивно представляет собой герметичный высокопрочный баллон, внутри которого расположен никель-водородный электродный блок (аккумулятор), причем для облегчения отвода и доступа газа (водорода), который выделяется при заряде и расходуется при разряде, применяется не свободный жидкий, а матричный электролит. Электролит находится в порах асбестовой или другой пористой матрицы-электролитоносителя, а также в порах электродов. Так как общий объем жидкости ограничен, то часть пор в матрице и в электродах не заполнена жидкостью. Благодаря этому исключено вытекание жидкого электролита из пористых тел и не возникает опасности образования жидкостных соединений между соседними элементами батареи (Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. - М.: Энергоиздат, 1981, стр.259);

- в баллоне с газом можно разместить не только отдельный, но и несколько последовательно соединенных аккумуляторов (Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. - М.: Энергоиздат, 1981, стр.259).

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен фрагмент предлагаемого КА. КА содержит ферменно-каркасную несущую конструкцию, корпусные панели, агрегаты и системы, в том числе СЭС (на чертеже не указаны).

Корпуса АБ представляют собой герметичные высокопрочные баллоны 1, в которых размещаются не только никель-водородные электродные блоки 2, но и аппаратура КАС (или ее часть) 3.

Размещение аппаратуры КАС (или ее части) внутри корпусов никель-водородных АБ выгодно отличает предлагаемый КА от прототипа тем, что:

- уменьшается объем внутри корпуса КА, специально выделяемый для размещения КАС. В результате повышается плотность компоновки агрегатов и систем внутри корпуса КА и, как следствие, уменьшаются габариты и масса КА без изменения его функциональных возможностей;

- внутри корпуса КА сокращается протяженность и количество линий связи между КАС и АБ и, как следствие, уменьшается масса бортовой кабельной сети КА и повышается помехозащищенность его бортовой аппаратуры.