АВТОНОМНАЯ ПЛАТФОРМА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2025 года по МПК B64G1/22 

Настоящее изобретение относится к космической отрасли, в частности к конструкции космических аппаратов (КА) и их компоновке при производстве.

Платформа космического аппарата (ПКА) представляет собой конструктивно и функционально обособленный модуль для построения КА. Основой ПКА является автономная силовая конструкция с закрепленными на ней сотовыми панелями для размещения на них оборудования только модуля служебной системы (МСС). В состав МСС входят следующие системы:

- система коррекции (СК);

- система стабилизации и ориентации (СОС);

- система электропитания (СЭП);

- система терморегулирования (СТР).

Основное оборудование МСС - баки хранения рабочего тела для двигательных установок (ДУ) СК и СОС, приборы СОС, панели и приводы солнечных батарей и частично ДУ СК и СОС. В зависимости от компоновки КА и положения его центра масс составляющие части ПКА могут располагаться в зоне модуля полезной нагрузки (МПН). Основной задачей ПКА является обеспечение работы целевой аппаратуры МПН.

Автономная ПКА - платформа, сборку и отработку которой возможно выполнять независимо от МПН. Автономность ПКА позволяет сократить срок изготовления КА в целом, в том числе за счет возможности организации серийного производства КА.

В патенте РФ № 2569658 от 30.10.2015, в качестве силовой конструкции используется силовая конструкция корпуса (СКК) - негерметичный несущий элемент конструкции, выполненный в виде цилиндрического отсека из высокомодульного углепластика. К СКК закрепляются сотовые панели для размещения на них оборудования МСС.

Рассматриваемая ПКА имеет следующие недостатки:

- отсутствие возможности автономной сборки и отработки ПКА, по причине единой (цельной) СКК для размещения МСС и МПН;

- нецелесообразность применения для серийного производства КА, по причине сложной технологии изготовления СКК из полимерного композиционного материала (ПКМ) и необходимости подтверждения её характеристик, что характеризуется длительным и дорогостоящим циклом отработки.

Исходя из наиболее близкой совокупности существенных признаков, в качестве прототипа выбран патент РФ 2624764 «Универсальная платформа космического аппарата», в котором СКК ПКА является автономной силовой основой для размещения только оборудования МСС, нижний торец которой выступает за плоскости оснований МСС для стыковки с устройством отделения или нижним КА, а верхний торец имеет узлы стыковки с СКК МПН, которые в совокупности с узлами стыковки панелей МСС и панелей МПН обеспечивают интеграцию механического интерфейса КА в целом, кроме того, на внешней стороне верхней панели ПКА располагаются зоны стыковки электрического и гидравлического интерфейсов МСС с МПН, при этом баки хранения рабочего тела для ДУ СК, баки хранения рабочего тела для ДУ СОС, приборы СОС, панели БС, приводы БС и частично ДУ СК и СОС входят в состав ПКА, но территориально могут располагаться в зоне МПН.

Прототип имеет следующие недостатки:

- отсутствие возможности автономной отработки ПКА, по причине расположения ксенонового бака высокого давления (КБВД) на СКК МПН;

- нецелесообразность применения для серийного производства КА по причине сложной технологии изготовления СКК из композитного материала и необходимости подтверждения её характеристик, что характеризуется длительным и дорогостоящим циклом отработки.

Для заявленного способа выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: ПКА представляет собой пространственную конструкцию; внутренний объем корпуса ПКА и верхняя панель отводятся под размещение приборов МСС; на конструкции ПКА размещена система терморегулирования, привод батарей солнечных (БС); на кронштейнах конструкции ПКА размещены ДУ системы коррекции на основе стационарных плазменных двигателей на ксеноне, ДУ системы стабилизации и ориентации, расположенные на нижней панели со стороны стыковки с ракетой-носителем на расстоянии от центра масс космического аппарата, обеспечивающем максимальные плечи управляющих моментов; на нижнем стыке размещено устройство отделения; на внешней стороне верхней панели ПКА располагаются зоны стыковки электрического и гидравлического интерфейсов МСС с МПН.

Признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, являются: силовой основой ПКА является ферменная конструкция, имеющая форму правильной многоугольной призмы, образованной верхней и нижней горизонтальными сотовыми панелями, имеющими форму соответствующего многоугольника, вертикальными прямоугольными сотовыми панелями, все панели связаны между собой вертикальными силовыми стойками и кронштейнами, при этом на верхней панели имеется ферма для монтажа ксенонового бака высокого давления, основания фермы имеют интерфейсы стыковки с конструкцией МПН, а силовые стойки выступают за плоскость нижней сотовой панели и имеют интерфейсы для стыковки с устройством отделения; для изготовления СКК используют материалы, обладающие прочностью и легкостью, например, композитные материалы, алюминий, титан или их сплавы.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение автономной сборки и отработки ПКА и возможность её применения для серийного производства КА.

Существующая проблема решается за счет того, что автономная платформа космического аппарата (ПКА) представляет собой пространственную конструкцию; внутренний объем корпуса ПКА и верхняя панель отведены под размещение приборов модуля служебных систем (МСС); на конструкции ПКА размещена система терморегулирования, привод батарей солнечных; на нижнем стыке размещено устройство отделения; на нижней панели со стороны стыковки с ракетой-носителем на кронштейнах размещены двигательные установки системы коррекции на основе стационарных плазменных двигателей на ксеноне и системы стабилизации и ориентации, расположенные на расстоянии от центра масс космического аппарата, обеспечивающем максимальные плечи управляющих моментов; на внешней стороне верхней панели ПКА расположены зоны стыковки электрического и гидравлического интерфейсов МСС с модулем полезной нагрузки (МПН), силовой основой ПКА является ферменная конструкция, имеющая форму правильной многоугольной призмы, образованной верхней и нижней горизонтальными сотовыми панелями, имеющими форму соответствующего многоугольника, вертикальными прямоугольными сотовыми панелями, все панели связаны между собой вертикальными силовыми стойками и кронштейнами, при этом, на верхней панели имеется ферма для монтажа ксенонового бака высокого давления, основания фермы имеют интерфейсы стыковки с конструкцией МПН, а силовые стойки выступают за плоскость нижней сотовой панели и имеют интерфейсы для стыковки с устройством отделения; материалами для изготовления СКК являются материалы, обладающие прочностью и легкостью.

Сущность изобретения поясняется фигурами чертежей:

- на фиг. 1 представлен общий вид автономной ПКА;

- на фиг. 2 представлен главный вид автономной ПКА;

- на фиг. 3 представлен вид сверху автономной ПКА;

- на фиг. 4 представлен вид снизу автономной ПКА.

Автономная ПКА представляет собой пространственную конструкцию 1 в виде силовой фермы, имеющей форму правильной многоугольной призмы, как пример, восьмиугольной призмы, образованной верхней и нижней сотовыми панелями 2 и 3, имеющими форму правильных восьмиугольников с центральным отверстием, восьмью вертикальными прямоугольными сотовыми панелями 4, все панели связаны между собой вертикальными силовыми стойками 5 и кронштейнами (на чертежах не показаны). СКК в форме правильной многоугольной призмы более практична при изготовлении и размещении на ней приборов и устройств. Внутри конструкции 1 и на верхней панели 2 размещены приборы МСС 7; на конструкции ПКА размещена система терморегулирования 8; на нижней панели 3 со стороны стыковки с ракетой-носителем, на кронштейнах 9 размещены ДУ 10 системы ориентации и стабилизации; на нижнем стыке размещено устройство отделения 12; на верхней панели 2 ПКА имеются зоны стыковки электрического 13 и гидравлического 14 интерфейсов МСС с МПН (в виде прямоугольных вырезов). На верхней панели 2 имеется ферма 15 для монтажа КБВД 16, основания 17 фермы 15 имеют интерфейсы стыковки 18 с конструкцией МПН, а силовые стойки 5 выступают за плоскость нижней сотовой панели и имеют интерфейсы 19 для стыковки с устройством отделения 12. В зоне устройства отделения 12 размещен привод БС 11 для управления БС 6.

Автономная ПКА работает следующим образом: на силовую конструкцию 1 устанавливают приборы МСС, на верхнюю сотовую панель 2 устанавливают ферму 15 для установки КБВД 16 по интерфейсам стыковки 18 на основаниях 17 фермы 15; обеспечивают стыковку с конструкцией МПН электрическому 13 и гидравлическому 14 интерфейсам; по интерфейсам 19 на силовых стойках 5 обеспечивают стыковку с устройством отделения 12. На нижней панели 3 на расстоянии от центра масс космического аппарата, обеспечивающем максимальные плечи управляющих моментов, устанавливают двигательные установки системы ориентации и стабилизации КА - ДУ 10 и привод БС 11, обеспечивающий управление БС 6.

Технический результат от реализации настоящего изобретения заключается в возможности выполнения сборки и отработки ПКА независимо от МПН, в том числе, при серийном производстве КА за счет использования в качестве силовой основы конструкции в виде силовой фермы, имеющей форму правильной многоугольной призмы, состоящей из стоек и сотовых панелей; при этом, на верхней панели имеется ферма для монтажа ксенонового бака высокого давления, основания силовой фермы имеют интерфейсы стыковки с конструкцией МПН, а силовые стойки выступают за плоскость нижней сотовой панели и имеют интерфейсы для стыковки с устройством отделения; материалами для изготовления СКК являются материалы, обладающие прочностью и легкостью.

Изобретение относится к области космической техники, в частности к конструкциям платформ космических аппаратов (ПКА). Автономная ПКА представляет собой ферменную конструкцию в форме правильной многоугольной призмы, сотовых панелей и силовых стоек. Внутренний объем и верхняя панель предназначены для размещения приборов модуля служебных систем (МСС). На ПКА установлены система терморегулирования, привод солнечных батарей, устройство отделения, двигательные установки системы коррекции на основе плазменных двигателей и системы стабилизации. На верхней панели расположены зоны стыковки интерфейсов МСС с модулем полезной нагрузки (МПН), а также ферма для монтажа ксенонового бака. Достигается возможность выполнения сборки и отработки ПКА независимо от МПН, в том числе при серийном производстве КА. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автономная платформа космического аппарата (ПКА), представляющая собой пространственную конструкцию; внутренний объем корпуса ПКА и верхняя панель отведены под размещение приборов модуля служебных систем (МСС); на конструкции ПКА размещена система терморегулирования, привод батарей солнечных; на нижнем стыке размещено устройство отделения; на нижней панели со стороны стыковки с ракетой-носителем на кронштейнах размещены двигательные установки системы коррекции на основе стационарных плазменных двигателей на ксеноне и системы стабилизации и ориентации, расположенные на расстоянии от центра масс космического аппарата, обеспечивающем максимальные плечи управляющих моментов; на внешней стороне верхней панели ПКА расположены зоны стыковки электрического и гидравлического интерфейсов МСС с модулем полезной нагрузки (МПН), отличающаяся тем, что силовой основой ПКА является ферменная конструкция, имеющая форму правильной многоугольной призмы, образованной верхней и нижней горизонтальными сотовыми панелями, имеющими форму соответствующего многоугольника, вертикальными прямоугольными сотовыми панелями, все панели связаны между собой вертикальными силовыми стойками и кронштейнами, при этом на верхней панели имеется ферма для монтажа ксенонового бака высокого давления, основания фермы имеют интерфейсы стыковки с конструкцией МПН, а силовые стойки выступают за плоскость нижней сотовой панели и имеют интерфейсы для стыковки с устройством отделения; материалами для изготовления силовой конструкции корпуса являются материалы, обладающие прочностью и легкостью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод батарей солнечных размещен в зоне устройства отделения.