КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПОЛЕЗНЫМ ГРУЗОМ Российский патент 2016 года по МПК B64G1/10 

Изобретение относится к конструкции и компоновке космических аппаратов (КА) и может быть использовано при создании космических аппаратов различного назначения.

КА обычно состоит их модуля служебных систем (МСС) и модуля полезной нагрузки (МПН). Модуль служебных систем и модуль полезной нагрузки - это обычно конструктивно различные сборки, на которых расположены навесные элементы: антенны, солнечные батареи и т.д.

В ряде случаев КА, конструктивно определенный по массе и объему в соответствии с требованиями к нему, не соответствует предельно допустимому значению выводимой массы для ракеты-носителя, что снижает экономическую эффективность КА.

Чтобы использовать избыточные мощности ракеты-носителя, осуществляют запуски по несколько космических аппаратов, кластерные запуски. Так, предложено решение, защищенное патентом RU 2226482 Сl, B64G 1/64, «Устройство для группового выведения космических аппаратов». В данном устройстве предусмотрено в отсеке место для попутных космических аппаратов, установлены системы их отделения. По мере развития малогабаритных космических аппаратов применение такого решения будет расширяться.

Недостатком такого способа и устройства является то, что в силу конструктивных и организационных причин не всегда есть возможность комплектовать необходимые наборы космических аппаратов по точно заданной массе, приведенной к предельным возможностям системы выведения.

Известен защищенный патентом FR 2649667 А1, B64G 1/10 «Способ запуска космического аппарата в космос и соответствующее устройство запуска», включающий хотя бы один основной космический аппарат и дополнительный КА со служебными бортовыми системами и отсеком полезного груза.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности использования ракет-носителей. Однако при этом недостатком является трудность решения задачи совмещения его с основным КА при его заданной жесткой компоновке.

Известен защищенный патентом RU 2420431 С2 «Космический аппарат гибкой компоновки для дополнительного полезного груза», который является ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения. Архитектура КА основывается на том, что служебные системы выполнены в виде отдельных миниатюризированных блоков, связанных между собой гибкими электрическими и трубопроводными коммуникациями, а контейнер полезного груза выполнен в мягкой оболочке.

Недостатком такого решения является то, что в настоящее время принципы построения КА (связи, навигации, геодезии) не позволяют связать блоки только гибкими электрическими и трубопроводными коммуникациями и выполнить контейнер полезного груза в мягкой оболочке.

Для устранения этого недостатка требуется введения новой архитектуры построения КА. Архитектура КА должна позволять стыковать дополнительную полезную нагрузку и обладать всеми необходимыми ресурсами и интерфейсами.

Задача, на решение которой направленно изобретение, заключается в использование избыточной мощности ракеты-носителя при выведении космического аппарата путем реализации дополнительного полезного груза, устанавливаемого на КА по остаточной массе и объему, с помощью дополнительного модуля полезного груза.

Поставленная задача решается за счет того, что на космический аппарат с дополнительным полезным грузом, содержащий модуль служебных систем и модуль полезного груза, устанавливается дополнительный модуль полезного груза, выполненный в виде отдельной конструктивной сборки, снабженный необходимыми интерфейсами для стыковки с КА и использования ресурсов платформы, при этом дополнительный полезный груз имеет свой набор целевой аппаратуры, включая набор антенн, и работает независимо от основного модуля полезного груза, используя общие для всех модулей полезного груза ресурсы платформы частично или полностью.

Выполненный по предлагаемой архитектуре КА характеризуется тем, что при размещении на КА двух модулей полезного груза суммарная эффективность КА возрастает за счет использования одного модуля служебных систем двумя модулями полезного груза.

Достигаемый технический результат заключается в максимально полном использовании энергетических возможностей ракеты-носителя.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:

- на фиг. 1 изображен пример КА, спроектированного по предлагаемому решению, в аксонометрической проекции;

- на фиг. 2 изображено конструктивное деление КА в соответствии с принципами настоящего изобретения;

- на фиг. 3 изображен КА с раскрытыми антеннами.

Космический аппарат с дополнительным полезным грузом содержит модуль служебных систем 1 и модуль полезного груза 2. Дополнительный полезный груз выполнен в виде отдельной конструктивной сборки - дополнительного модуля полезного груза 3, снабженного необходимыми интерфейсами для стыковки с КА и использования ресурсов платформы. При этом дополнительный полезный груз имеет свой набор целевой аппаратуры, включая набор антенн, и работает независимо от основного модуля полезного груза, используя общие для всех модулей полезного груза ресурсы платформы частично или полностью.

Предлагаемое конструктивное решение используют следующим образом. При проектировании КА определяют для расчетной орбиты максимальную массу выведения для данной ракеты-носителя и сравнивают ее с основным модулем полезного груза. В случае если основной модуль полезного груза не использует полностью возможности системы выведения, определяют возможности - размер, массу дополнительного груза - и используют эти возможности с помощью дополнительного модуля полезного груза, который отвечает при компоновке требованиям максимальной совместимости с основным модулем полезного груза.

Таким образом, заявленная архитектура построения КА позволяет повысить экономическую эффективность систем выведения за счет более полного использования их энергетических возможностей.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в космических аппаратах (КА). КА с дополнительным полезным грузом с набором целевой аппаратуры и антеннами содержит модуль служебных систем, модуль полезного груза в виде отдельной конструктивной сборки с дополнительными модулями полезного груза с интерфейсами для стыковки с КА и управлением питанием, системами обеспечения теплового режима. Дополнительный модуль полезного груза и основной модуль полезного груза объединены в единую конструкцию. Изобретение позволяет в полном объеме использовать энергетические возможности систем выведения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Космический аппарат с дополнительным полезным грузом, содержащий модуль служебных систем и модуль полезного груза, отличающийся тем, что дополнительный полезный груз выполнен в виде отдельной конструктивной сборки - дополнительного модуля полезного груза, снабженного необходимыми интерфейсами для стыковки с КА и использования ресурсов платформы, при этом дополнительный полезный груз имеет свой набор целевой аппаратуры, включая набор антенн, и работает независимо от основного модуля полезного груза, используя общие для всех модулей полезного груза ресурсы платформы частично или полностью.

2. Космический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительных модулей полезного груза может быть больше одного.

3. Космический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что каждый из модулей полезного груза предусматривает свое управление питанием.

4. Космический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что каждый из модулей полезного груза предусматривает свою систему обеспечения теплового режима.

5. Космический аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополнительный модуль полезного груза и основной модуль полезного груза, для удобства сборки КА и прохождения испытаний, могут быть объединены в единую конструкцию.