СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
METHOD OF PRODUCING SPACE APPARATUS

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании связных (телекоммуникационных) космических аппаратов.
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 №2305058 RU).
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 №2156211.
Способ изготовления космического аппарата, разработанного согласно вышеуказанному патенту, включает следующие основные этапы:
- изготавливают комплектующие (в том числе солнечные батареи, комплекс автоматики и стабилизации напряжения, а также аккумуляторные батареи) и производят сборку космического аппарата;
- проводят электрические испытания космического аппарата на функционирование, при этом питание бортовой аппаратуры проводят от бортовых аккумуляторных батарей либо от наземных источников для сохранения ресурса бортовой аппаратуры.
Недостатками известного способа изготовления космического аппарата являются низкие функциональные возможности и надежность при проведении наземных испытаний (в том числе, электроиспытаний) космического аппарата. А именно переход на наземное питание ограничивает возможности работы комплекса автоматики и стабилизации напряжения, что может способствовать недостаточной его отработке. Кроме того, при пропадании напряжения промышленной сети космический аппарат может оказаться (не прогнозируемо) обесточенным, что чревато для него отрицательными последствиями. Состояние заряженности бортовых аккумуляторных батарей в процессе изготовления космического аппарата и условия их хранения не определены, что не способствует сохранению их ресурсных характеристик.
Задачей предложенного авторами технического решения является повышение функциональных возможностей и надежности процесса электроиспытаний, а так же сохранение ресурсных характеристик бортовых аккумуляторных батарей.
Поставленная задача решается тем, что при проведении электрических испытаний космического аппарата на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, термовакуумных испытаний, а также заключительных испытаний, включая контроль стыковки, солнечных и аккумуляторных батарей, испытания на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных и аккумуляторных батарей проводят со штатными аккумуляторными и солнечными батареями, причем аккумуляторные батареи перед проведением испытаний на воздействие механических нагрузок заряжают режимом, эквивалентным режиму штатного предстартового заряда, 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, при этом штатные аккумуляторные батареи хранят электрически разобщенными со стабилизированным преобразователем напряжения, в подзаряженном состоянии. Кроме того, до проведения контроля стыковки аккумуляторных батарей их хранят вне космического аппарата при оптимальной температуре хранения, а на космический аппарат временно устанавливают, при необходимости, их габаритно-весовые имитаторы.
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 состоянии и вне КА (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 так же 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 солнечным батареям. 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 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 4. 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 и разрядным преобразователями (информационные связи аккумуляторной батареи 5 не показаны). Вместо солнечных батарей на вход стабилизированного преобразователя напряжения через соединители 2-1 и 3-1 подключен имитатор солнечных батарей 8, а вместо аккумуляторной батареи 5 к зарядному 6 и разрядному 7 преобразователям подключен имитатор аккумуляторной батареи 9 (информационные связи имитатора аккумуляторной батареи 9 не показаны). Питание имитатора солнечной батареи 8 и имитатора аккумуляторной батареи 9 осуществляется от промышленной сети 220/380 В через кабели 8-1 и 9-1 соответственно. Имитатор аккумуляторной батареи 9 имеет дополнительное подключение к промышленной сети через систему гарантированного электроснабжения 10 (для питания по разрядному интерфейсу) и кабель 9-2. Такой принцип подачи питания на имитаторы 8 и 9 выбран с целью исключения работы зарядного преобразователя 6 на имитатор аккумуляторной батареи 9 при пропадании питания в промышленной сети, так как имитатор аккумуляторной батареи 9 работает (в режиме заряда) с рекуперацией энергии в промышленную сеть и при отсутствии питания в последней будет неработоспособен.
Испытания КА на воздействие механических нагрузок и контроль стыковки солнечных 1 и аккумуляторных 5 батарей проводят со штатными солнечными 1 и аккумуляторными 5 батареями, причем аккумуляторные батареи 5 перед проведением испытаний на воздействие механических нагрузок заряжают режимом, эквивалентным режиму штатного предстартового заряда. Последнее обусловлено необходимостью приведения аккумуляторных батарей в состояние, соответствующее участку выведения КА на орбиту, где механические нагрузки наибольшие. Все остальные испытания КА проводят с применением технологических функциональных имитаторов солнечных 8 и аккумуляторных 9 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, что практически не всегда возможно реализовать при отработке КА в штатной конфигурации. Штатные аккумуляторные батареи 5 хранят электрически разобщенными (исключающими токи утечки) со стабилизированным преобразователем напряжения, в подзаряженном состоянии. При этом оптимально хранить аккумуляторные батареи 5 целесообразно вне космического аппарата, при низкой комфортной температуре хранения, а на космический аппарат временно устанавливать, при необходимости, их габаритно-весовые имитаторы. Это позволяет снизить отрицательное влияние процесса хранения на ресурсные характеристики аккумуляторных батарей.
Таким образом, заявляемый способ изготовления космического аппарата повышает функциональные возможности и надежность процесса электроиспытаний, а так же позволяет сохранять ресурсные характеристики бортовых аккумуляторных батарей в процессе изготовления космического аппарата.