СИСТЕМА ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2009 года по МПК B64G1/50 B64G1/22 

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам обеспечения теплового режима телекоммуникационных спутников, и создано авторами в порядке выполнения служебного задания.

Известны системы терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА) по патентам Российской Федерации №2151722, №2209750, которые содержат бортовую часть СТР (функционирующая как при наземных испытаниях, так и при работе на орбите) и соединенную с бортовой частью через гидроразъемы наземную (съемную) часть СТР (т.е. блок съемного оборудования СТР, используемый в составе СТР только при наземных испытаниях, в т.ч. при испытаниях КА в термобарокамере, - имеет достаточно сложную конструкцию и состоит из: теплообменников, соединенных при наземных испытаниях с наземной системой обеспечения теплового режима; вентилей; компенсационных устройств; системой измерения параметров: расхода и давления теплоносителя; перепускного клапана; гидроразъемов и соединительных трубопроводов).

В настоящее время с целью обеспечения высоконадежного функционирования вновь разрабатываемого нашим предприятием КА с длительным (15 и более лет) сроком эксплуатации его СТР выполнена из двух независимых и одинаковых по составу двух параллельно встроенных в сотовые панели трактов теплоносителя. Для такого КА при его наземных испытаниях, в т.ч. при термовакуумных испытаниях, проводимых в термобарокамере, согласно известным техническим решениям к бортовой части СТР, содержащей два независимых тракта теплоносителя, должно быть присоединено два достаточно сложных (и дорогостоящих) блока съемного оборудования СТР, которые, в свою очередь, должны быть соединены с двумя независимыми системами обеспечения теплового режима; кроме того, из-за использования двух блоков необходимо предусмотреть, в частности, дополнительную систему гермоввода в термобарокамеру, усложняющей ее конструкцию; также при этом усложняется процедура проведения наземных испытаний - и все это приводит к существенным дополнительным материальным и трудовым затратам.

Анализ источников информации по патентной и научно-технической литературе показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является система терморегулирования космического аппарата по патенту Российской Федерации №2209750.

Известная СТР КА (см. фиг.3), выполненного из двух модулей: модуля полезной нагрузки (МПН) 7 и модуля служебных систем (МСС) 8, включают в себя: бортовой циркуляционный тракт теплоносителя 1, встроенный в сотовые панели 4, 5, 6; выходной и входной гидроразъемы бортовой части СТР 1.2 и 1.1; съемный блок 3, подключенный своими входным и выходным гидроразъемами 3.1 и 3.2 к выходному и входному гидроразъемам бортовой части СТР 1.2 и 1.1.

Как показано выше, существенные недостатки известного технического решения следующие: если по нему выполнять СТР КА, содержащей два независимых параллельных тракта теплоносителя, то существенно усложняется наземная съемная часть СТР (потребуется два съемных блока), что, в свою очередь приводит к дополнительному усложнению остального наземного оборудования, используемого при наземных испытаниях (потребуется дополнительная наземная система обеспечения теплового режима; необходима доработка термобарокамеры) и усложнению процедуры проведения испытаний - все это потребует немалых дополнительных материальных и трудовых затрат.

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеперечисленных существенных недостатков.

Поставленная цель достигается выполнением СТР таким образом, что выходной и входной гидроразъемы другого циркуляционного тракта соединены с вновь введенными дополнительными входным и выходным гидроразъемами блока, соединенными, в свою очередь, через переключатели с линиями, идущими к входному и выходному разъемам блока через вновь введенные переключатели, при этом входные участки выходного и дополнительного выходного гидроразъемов блока закольцованы через переключатели соответственно с участками входного и дополнительного входного гидроразъемов блока, что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемой системе терморегулирования.

Предлагаемая СТР КА, выполненного из двух модулей: МПН 7 и МСС 8 (см. фиг.1, где изображена принципиальная схема СТР в условиях эксплуатации на орбите, и фиг.2, где изображена принципиальная схема СТР при испытаниях КА в наземных условиях) включает в себя:

1) бортовой циркуляционный тракт теплоносителя 1, встроенный в сотовые панели 4, 5, 6; выходной и входной гидроразъемы бортовой части СТР 1.2 и 1.1; съемный блок 3, подключенный своими выходным и входным гидроразъемами 3.2 и 3.1 к входному и выходному гидроразъемам бортовой части СТР 1.1 и 1.2;

2) выходной и входной гидроразъемы 2.1 и 2.2 другого циркуляционного тракта 2, также встроенного в сотовые панели 4, 5, 6 рядом с трактом 1, соединены с дополнительными входным и выходным гидроразъемами 3.3 и 3.4 блока, соединенными, в свою очередь, через переключатели 3.8 и 3.9 (например, соленоидные вентили) с линиями, идущими к входному и выходному разъемам 3.1 и 3.2 блока через вновь введенные переключатели 3.5 и 3.6, при этом входные участки выходного и дополнительного выходного гидроразъемов 3.2 и 3.4 блока закольцованы через переключатели 3.7 и 3.10 соответственно с участками входного и дополнительного входного гидроразъемов 3.1 и 3.3 блока соответственно;

3) следует отметить, что, как показал анализ, данное техническое решение может использоваться как в СТР с жидким теплоносителем, так и с двухфазным теплоносителем.

Работа СТР при наземных испытаниях КА, в частности, при термовакуумных испытаниях в термобарокамере, происходит следующим образом. КА установлен в термобарокамере, где имитируются окружающие КА условия космического пространства.

СТР имеет конфигурацию, предназначенную для наземных испытаний: к бортовой части СТР подключен съемный блок СТР (тракты заправлены теплоносителем).

Открывают переключатели 3.5, 3.6, 3.10 и закрывают переключатели 3.7, 3.8, 3.9. Включают в работу тракт 1 СТР (тракт 2 СТР не работает, т.е. не производится циркуляция теплоносителя по его тракту). Включают в работу приборы КА.

Избыточное тепло, выделяющееся при работе приборов, отводится циркулирующим теплоносителем тракта 1 и передается в съемном блоке 3 наземной системе обеспечения теплового режима.

Контролируют температуры приборов - они должны находиться в рабочих диапазонах.

Таким образом подтверждается работоспособность СТР при работе только тракта 1.

Затем повторяют вышеуказанные испытания при работе тракта 2 при неработающем тракте 1 и при работе одновременно обоих трактов 1 и 2 и подтверждают работоспособность при работе только тракта 2 и при одновременной работе обоих трактов.

Как видно из вышеизложенного, в результате выполнения СТР КА согласно предложенному авторами техническому решению обеспечивается упрощение конструкции СТР и наземных испытательных средств, повышающее экономическую эффективность при создании КА, т.е. тем самым достигаются цели изобретения.

В настоящее время предложенное авторами техническое решение отражено в технической документации на вновь разрабатываемый телекоммуникационный спутник.

Изобретение относится к средствам обеспечения теплового режима космического аппарата, преимущественно телекоммуникационного спутника. Система терморегулирования (СТР) содержит два независимых, одинаковых по составу бортовых циркуляционных тракта с теплоносителем. Тракты размещены рядом друг с другом в сотовых панелях и имеют каждый входной и выходной гидроразъемы. СТР содержит также съемный блок, подключенный своими выходным и входным гидроразъемами к входному и выходному гидроразъемам одного из указанных трактов. Данный блок снабжен дополнительными входным и выходным гидроразъемами, с которыми соединены выходной и входной гидроразъемы другого циркуляционного тракта. Эти дополнительные гидроразъемы в свою очередь соединены через переключатели с линиями съемного блока, ведущими к указанным входному и выходному гидроразъемам этого блока. В данные линии введены переключатели. Входные участки выходного и дополнительного выходного гидроразъемов блока закольцованы через еще одни переключатели соответственно с участками входного и дополнительного входного гидроразъемов блока. Технический результат изобретения состоит в упрощении в целом конструкции СТР, содержащей два указанных циркуляционных тракта, за счет соответствующего исполнения съемного блока (наземной испытательной части). 3 ил.

Система терморегулирования космического аппарата, содержащая два независимых, одинаковых по составу и размещенных рядом друг с другом в сотовых панелях бортовых циркуляционных тракта с теплоносителем, имеющих каждый входной и выходной гидроразъемы, а также съемный блок системы, подключенный своими выходным и входным гидроразъемами к входному и выходному гидроразъемам одного из указанных циркуляционных трактов, отличающаяся тем, что указанный съемный блок снабжен дополнительными входным и выходным гидроразъемами, с которыми соединены выходной и входной гидроразъемы другого циркуляционного тракта, причем эти дополнительные гидроразъемы в свою очередь соединены через переключатели с линиями съемного блока, ведущими к указанным входному и выходному гидроразъемам этого блока через введенные в эти линии переключатели, при этом входные участки выходного и дополнительного выходного гидроразъемов блока закольцованы через еще одни переключатели соответственно с участками входного и дополнительного входного гидроразъемов блока.