Основные конструктивно-технологические решения при создании космических аппаратов спутниковой системы связи на низкой круговой орбите

Интересный эффект может быть получен от цифровизации с точки зрения открытости сетей для технологического присоединения и доступности информации о потреблении электроэнергии для потребителей. Обширная и доступная для абонентов информация о потреблении электроэнергии может привести к скачку заинтересованности абонентов в энергосбережении.

Мурманская область, с точки зрения инфраструктуры цифровых технологий, является одной из самых развитых в стране, что создаёт благоприятные условия для цифровизации энергетической отрасли.

Заключение. Цифровизация электроэнергетики, являясь не самым лёгким для понимания и очень широким понятием, как показывает эта статья, в Мурманской области уже началась. Очевидные достоинства внедрения цифровых подстанций позволяют с большой долей оптимизма смотреть в будущее и находить пути решения возникающий на пути прогресса трудностей. Являясь неотъемлемой частью человеческой жизни энергетика позволяет перенести свой опыт цифровизации в другие отрасли и сферы деятельности.

Список использованной литературы:

1. Программа инновационного развития ПАО «Россети» на период 2016-2020 гг. с перспективой до 2025 г.

2. Концепция «Цифровая трансформация 2030» ПАО «Россети».

3. Минин В.А. Состояние и перспективы развития электроэнергетики Мурманской области / Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2017- С. 7-15.

4. Схема и программа развития электроэнергетики Мурманской области на период 2020-2024 гг.

5. Правила устройства электроустановок

© Горбатенко Н.А., 2020

УДК 629.78

Грищенко С.А.

Начальник центра технического обслуживания АО «НПК «ВТиСС»

Давыдов А.Б.

Заместитель руководителя НТЦ-2 АО «НПК «ВТиСС»

Зайковский А.В. Ведущий специалист НТЦ-2АО «НПК «ВТиСС»

г. Москва, РФ

ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ НА НИЗКОЙ КРУГОВОЙ ОРБИТЕ

Аннотация

Рассматриваются основные конструктивно-технологические решения, реализуемые при создании космических аппаратов спутниковой системы связи на низкой круговой орбите. Представлены способы и средства обеспечения тепловых режимов полезной нагрузки КА. Описана последовательность сборки КА.

Ключевые слова:

Спутниковая система связи, космический аппарат, низкая круговая орбита тепловая сотопанель,

солнечные батареи, КА, ССС, НКО, ТСП, АФАР.

При проектировании космических аппаратов (КА) спутниковой системы связи (ССС) диапазона Ки на низкой круговой орбите (НКО) значительное внимание уделяется конструктивно-технологическим решениям, которые дают возможность оптимизировать совокупную стоимость владения спутниковыми и

наземными средствами ССС [1, с. 32; 2, с. 151; 3, с. 65; 4, с. 286] и обеспечить максимальные показатели непрерывности информационного взаимодействия (НИВ) [5, с. 66-71] для наземных, воздушных (включая БПЛА) и надводных абонентов.

Конструкция рассматриваемых КА выполняется в негерметичном варианте по бескаркасной схеме. Основу конструкции составляют шесть тепловых сотопанелей ТСП, образующих несущий параллелепипед.

Поддержание заданного теплового режима блоков аппаратуры, элементов конструкции и оборудования КА осуществляется способами, ориентированными на минимум затрат энергии и повышенную надежность.

В составе КА используются следующие средства и методы обеспечения теплового режима:

1) электронагреватели (НГ);

2) термодатчики (ТД);

3) теплопроводы на базе аксиальных тепловых труб (АТТ);

4) теплопроводы на базе угловых аксиальных тепловых труб (УТТ);

5) теплопроводы на базе контурных тепловых труб (КнТТ);

6) тепловые сотопанели на базе аксиальных тепловых труб;

7) экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ);

8) тепловой аккумулятор (ТА);

9) радиационные теплообменники (РТО);

10) покрытия с заданными термооптическими характеристиками;

11) нормируемые термические связи между элементами конструкции;

12) использование теплоемкости конструкции и оборудования;

13) расположение термостатируемых объектов на КА определенным образом относительно внешних источников тепловых потоков и смежных элементов конструкции и оборудования.

СОТР выбраны с учетом того, что конструкция КА имеет негерметичное исполнение приборного отсека.

При проработке конструкции принято, что тепловой режим элементов аппаратуры и оборудования из различных систем, имеющих одинаковые температурные требования и подходящую компоновку, в составе КА обеспечивается одной автономной подсистемой СОТР. Основными автономными подсистемами СОТР являются:

1) СОТР приборного отсека (СОТР ПрО);

2) СОТР двигательной установки (СОТР ДУ);

3) СОТР комплекса целевой аппаратуры (СОТР КЦА).

СОТР ПрО обеспечивает нахождение блоков служебной и целевой аппаратуры, установленных внутри и снаружи приборного отсека, в допустимом диапазоне температур на всех этапах штатной эксплуатации КА.

Несмотря на то, что агрегаты двигательной установки находятся непосредственно в приборном отсеке, они нуждаются в отдельной автономной СОТР. Основной функцией СОТР ДУ является поддержание топлива/рабочего тела в допустимом диапазоне температур на всех этапах штатной эксплуатации КА. Допустимый температурный диапазон для топлива/рабочего тела значительно уже, по сравнению с блоками аппаратуры.

СОТР КЦА предназначена для поддержания теплового режима целевой аппаратуры, установленной вне приборного отсека.

Каждая из ТСП конструктивно состоит из двух обшивок и сотозаполнителя склеенных между собой специальной пленкой клеевой ВК-51 тонкой ТУ1-696-468-2010 при определенных температуре и давлении.

Обшивки выполнены из алюминиевого сплава В95 пч АТ1 ОСТ 1-90070-92 толщиной от 0.5 до 0.8

мм. Сотозаполнитель выполнен из алюминиевой фольги. Тип сотозаполнителя 2.75-5056-23П ТУ1-596-465-2009.

Помимо сотозаполнителя в ТСП вклеиваются закладные элементы, позволяющие реализовывать бескаркасную схему построения, а также закладные втулки, с помощью которых устанавливаются и крепятся блоки аппаратуры и оборудования. Наиболее нагруженные места ТСП, а также пространство вокруг втулок заливается компаундом (рис. 1).

Для соблюдения теплового режима в ТСП также вклеиваются тепловые трубы. Расчётная толщина готовой ТСП составляет 16 мм.

Монтаж и последовательность установки блоков и ТСП осуществляется в соответствии с технологией сборки изделия. Соединение всех конструктивных элементов, кроме каркаса, осуществляется болтами и винтами.

Наличие в ТСП тепловых труб обеспечивает хороший температурный режим, а также дает возможность установить блоки аппаратуры с обеих сторон ТСП.

Рисунок 1 - Конструкция ТСП

Для соединения ТСП между собой используются специальные закладные элементы-вкладыши, представляющие собой фрезерованные кронштейны, уголки и другие конструктивные элементы, выполненные из алюминий-магниевого сплава и вклеенные в ТСП (рис. 2).

Последовательность сборки корпуса определяется исходя из компоновки устанавливаемого на него оборудования и систем КА. Для удобства проведения сборочных и монтажных работ предполагается использование технологической оснастки в виде конструкций (распорок) имитирующих ту или иную панель ТСП и обеспечивающих необходимую жесткость собираемому корпусу, а также обеспечивающие доступ к местам установки блоков и крепежа. Варианты болтовых соединений показаны на рис. 3.

Рисунок 2 - Закладные элементы для сборки ТСП по бескаркасной технологии

Рисунок 3 - Болтовое соединение двух боковых ТСП между собой с использованием заранее вклеиваемых закладных элементов

Одними из наиболее важных элементов КА с точки зрения конструктивных решений являются АФАР и солнечные батареи.

В состав солнечных батарей входят:

1) каркас из углепластика;

2) батарея фотоэлектрическая (БФ), выполненная из арсенид-галлиевых фотоэлектрических преобразователей;

3) механизм раскрытия БС.

Механизм раскрытия солнечных батарей КА обеспечивает:

1) крепление панелей солнечных батарей с фотопреобразователями на элементах конструкции КА в зачекованном (сложенном, транспортном) положении;

2) приведение солнечных батарей в рабочее положение после расчековки, раскрытия и фиксации панелей.

При этом механизмом раскрытия выполняются следующие задачи:

1) установка и удержание раскрывающихся панелей БС в стартовой конфигурации до поступления сигнала на их освобождение и раскрытие;

2) перевод раскрывающихся панелей БС из стартовой конфигурации в рабочую после получения сигнала на раскрытие;

3) фиксация панелей БС в рабочей конфигурации и обеспечение необходимых размеров и стабильности в процессе дальнейшей эксплуатации;

В состав механизма раскрытия солнечных батарей входят:

1) два крыла панелей БС (каждое крыло состоит из семи панелей БС на основе углепластикового каркаса - с внешними размерами 1365х885 мм, высота (толщина) панелей - 11 мм);

2) приводы БС;

3) узлы поворота БС;

4) узлы зачековки панелей БС к корпусу КА;

5) устройства, обеспечивающие очередность раскрытия (либо одновременное-синхронное раскрытие) панелей БС;

6) пирозамки для расчековки панелей БС;

7) упоры;

8) телеметрические датчики, фиксирующие зачековку и раскрытие панелей БС (один датчик на каждый узел поворота).

Раскрываемые панели соединяются с силовым корпусом КА через конструктивные элементы (штанги), установленные на осях приводов БС, закрепленного на силовом корпусе КА. На панелях смонтированы узлы и детали, обеспечивающие крепление, зачековку и последующее раскрытие панелей (рис. 4).

Узлы поворота

Рисунок 4 - Крыло БС в сборе

Для обеспечения жесткого положения панелей БС в сложенном положении используются упоры, имеющие возможность регулировки величины распора пакета панелей БС.

Узлы поворота панелей представляют собой шарнирное соединение, выполненное по типу «ухо-вилка» с использованием сферических подшипников. В узлы поворота также входят и элементы стопорения панелей БС для обеспечения фиксированного положения панелей в раскрытом состоянии.

Факты расчековки и раскрытия панелей БС телеметрируются контактными датчиками, которые установлены соответственно в узлах зачековки и узлах поворота.

В качестве силовой несущей конструкции панелей применен углепластиковый каркас. Каркас представляет собой сетчатую конструкцию из углепластика с размером ячейки 75х75 мм. Толщина стержней каркаса составляет 5 мм. Вес каркаса не более 500 г/м2.

Пример внешнего облака КА представлен на рис. 5.

Рисунок 5 - Внешний облик КА в транспортном положении

~ 27 ~

Список использованной литературы:

1. Лядова Е. Ф. Создание многопараметрической модели совокупной стоимости владения (ТСО) изделиями радиоэлектронной промышленности и 1Т // Сборник материалов международных научно-практических конференций. - М. : Центр научного развития «Большая книга», 2019. - С. 30-35.

2. Лядова Е. Ф. Методика оптимизации технико-экономических показателей при эволюционной модернизации систем связи и передачи данных // Высокие технологии и инновации в науке: сборник избранных статей Международной научной конференции (Санкт-Петербург, Сентябрь 2019). - СПб.: ГНИИ «Нацразвитие», 2019. - С. 148-153.

3. Лядова Е. Ф., Волков А. С. Моделирование ресурсных потребностей эволюционного развития и гибкой реконфигурации специализированной системы связи и передачи данных // Славянский форум: Материалы международной научно-практической конференции «Развитие инфокоммуникационных технологий. Теория и практика (г. Бургас, Болгария, 5 декабря 2019 года). - Бургас: ИГНЭИТ, 2019. - С. 59-68.

4. Лядова Е. Ф. Оптимизация систем связи при ограничениях на технические, эксплуатационные и стоимостные параметры // Славянский форум: Материалы международной научно-практической конференции «Геоинформационный сервис. Теория и практика (Москва, 12 марта 2020 года). - Бургас: ИГНЭИТ, 2020. - С. 284-293.

5. Кочкаров А. А. и др. Оценка непрерывности информационного взаимодействия и доведения информации в системах мониторинга с динамической структурой / Кочкаров А. А., Тимошенко А. В., Литвинов А. В., Лядова Е. Ф., Гайчук Ю. Н. // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2019. -№ 8. - С. 66-71.

© Грищенко С.А., Давыдов А.Б., Зайковский А.В., 2020

УДК 629.78

Дыбля А.Ю.

Конструктор НТЦ-2 АО «НПК «ВТиСС»

Кузина Т.А.

Инженер АО «НПК «ВТиСС» Самойлов В.В.

Ведущий специалист НТЦ-2 АО «НПК «ВТиСС»

г. Москва, РФ

РАСЧЁТ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ НА НИЗКОЙ КРУГОВОЙ ОРБИТЕ

Аннотация

Рассматриваются вопросы расчёта солнечных батарей космических аппаратов спутниковой системы связи. Описаны назначение фотопреобразователей, также температурных, радиационных условий функционирования, воздействия ультрафиолетового излучения на защитные покрытия ФП, воздействия солнечных и галактических космических лучей, и магнитосферной плазмы, также воздействие метеорного вещества на ФП.

Ключевые слова:

Спутниковая система связи, космический аппарат, солнечные батареи, фотопреобразователь, КА.

Солнечные батареи, используемые в составе рассматриваемых космических аппаратов (КА) спутниковой системы связи диапазона Ки на низкой круговой орбите, имеют следующее назначение:

1) обеспечение электропитания бортовой аппаратуры КА при летной эксплуатации;