Лекция_12 (КА) - очно

1.

2.

КОСМИ́ЧЕСКИЙ (ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ) АППАРА́Т, общее название технических
устройств, предназначенных для решения различных целевых задач в космическом пространстве (напр., искусственные спутники Земли и др. небесных
тел, космические корабли). Первый КА (ИСЗ ПС-1) создан в СССР под рук.
С. П. Королёва (запущен 04.10.1957). Средством выведения КА на космич. орбиту служит ракета-носитель. Полёт КА, как правило, делится на следующие
участки: выведения (КА сообщается необходимая космич. скорость в заданном
направлении); орбитальный (на котором движение КА происходит в осн. по
инерции, по законам небесной механики); участок посадки. В ряде случаев КА
снабжаются ракетными двигателями, позволяющими на орбитальном участке
изменять (корректировать) траекторию движения или тормозить КА при посадке.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

Система «Воздушный старт»

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

Закупоренный контейнер с приборами с
общей благоприятной средой
Моноблочная герметичная
схема
Открытая конструкция с приборами с
индивидуальной средой
Моноблочная негерметичная
схема
Открытая конструкция с приборами с
индивидуальной средой, поделенная на
модули с разным назначением
Модульная схема
29

30.

Моноблочная герметичная
схема
Долго изготавливается
Долго испытывается
Большая масса конструкции
Моноблочная негерметичная
схема
Быстро изготавливается
Быстро испытывается
Меньшая масса конструкции
Модульная схема
Еще быстрее изготавливается
Еще быстрее испытывается
Уменьшенная масса конструкции
30

31.

Состав конструкции КА
2
6
4
5
2
2
1
6
4
3
5
4
7
6
3
1 – силовая труба;
2 – панели для приборов;
3 – панели для систем, обеспечивающие деятельность
спутника;
4 – панели для обеспечения жёсткости конструкции;
5 – антенные панели;
6 – панели для обеспечения жёсткости антенных
панелей;
7 – Конический адаптер.
3
1
3
31

32.

Силовая труба
“позвоночник” космического аппарата,
который воспринимает возникающие
нагрузки
Конструкция, на которой закрепляются
сотовые панели и антенны
является переходником между КА и разгонным блоком
Конический адаптер
Малая масса и высокая прочность
на изгиб, поэтому из них делают
ВСЕ панели в конструкции
Сотовая панель
32

33.

Сотовые конструкции
Образец сотопанели
Конструкция из сотопанелей
Корпусная панель
Фольга из АМг-2Н
В95
Толщина до 0,3 мм
АД31
(инертен к аммиаку)
Рис.1 Состав сотопанели.
1 – Теплопроводная обшивка; 2 – Пленочный клей;
3 – Встроенный жидкостный контур (тепловая труба);
4 – Сотовый заполнитель; 5 – Вспенивающийся клей;
6 – Вставка (закладкой элемент) для крепления оборудования
33

34.

Силовые конструкции
Основные характеристики:
Масса:
* Адаптера конич. – макс. 47 кг;
* Центр. Трубы – макс. 68
кг;
Максимальная несущая
способность:
* Адаптера конич. – более 136 т;
* Центр. Трубы – 136 т;
34

35.

Терморегулирующие покрытия (ТРП):
Рис.12. Образец покрытия СОТ1
Рис.13. Полиимидная плёнка в составе ЭВТИ
Рис.11. Сотовая панель с
покрытием ОСО-С
1
2
1
3
4
5
6
7
Схема покрытия ОСО-С-ЭП:
1 - пластины из радиационно-стойкого стекла К208; 2 - прозрачное электропроводное
покрытие на основе In2O3; 3 - отражающее
покрытие из высокочистого серебра;
4 – подслой из нихрома; 5 - радиационностойкий
эластичный клей; 6 - электропроводный
наполнитель; 7 - поверхность радиатора.
1 – лента из фторполимера;
2 – отражающее покрытие –
серебро, с двухслойной
защитой – нихром/лак;
3-клей; 4-подслой; 5конструкция (оболочка
радиатора-излучателя);
6-пузырек непроклея;
3
2
1-внешний экран – металлизированная
плёнка с одной стороны;2-прокладки –
рифлёная плёнка/стекловуаль;
3-внутренние экраны - плёнки
двухсторонней метализацией.
35

36.

Система ориентации и
стабилизации КА
36

37.

СИСТЕМА
ОРИЕНТАЦИИ ИиСТАБИЛИЗАЦИИ
КА
Система
ориентации
стабилизации
КА
Система ориентации и стабилизации – устанавливает и поддерживает требуемую ориентацию КА в пространстве.
Задача СОС: обеспечение направления антенн, камер и прочей целевой аппаратуры КА в требуемую точку на Земле/Луне etc.
Состав СОС: датчики ориентации + исполнительные механизмы + ПО
Чек-лист для проектирования СОС:
1. Каковы требования полезной нагрузки (камер, антенн etc) к ориентации?
2. Какая орбита (траектория) КА?
3. Каковы требования к надежности? Допустимо ли временное/постоянное ухудшения точности?
4. Какие масса и энергопотребление могут быть отданы под СОС? Какие ограничения вносят элементы конструкции КА?
Датчики:
Наименование
Звездный датчик
(ПЗВ)
Солнечный датчик
(ПОС)
Земной датчик
(ПОЗ)
Датчик наличия
Солнце (ДНС)
Датчик угловой
скорости
Магнитометр (ММ)
Точность
Масса
Очень
Высокая
высокая
Высокая Средняя
Низкая
Условия работы
Для низкой угловой
скорости
Для средних и низких
угловых скоростей
Средняя
Для низкой угловой
или низкая скорости
Низкая
Для любых условий
Применение
Основной прибор (если позволяет масса и компоновка). Может быть
использован для привязки ориентации к данным полезной нагрузки
Основной очень надежный прибор (если нет ПЗВ). Подходит для
режима успокоения
Основной очень надежный прибор для спутников Земли. Используется
для наведения антенн на Землю
Прибор для аварийной ориентации
Средняя
Низкая
Для любых условий
«Подхватить» ориентацию в моменты сбоев других приборов
Низкая
Низкая
Для низких орбит
«Дешево» определить ориентации в окрестностях Земли
Средняя
Исполнительные механизмы:
Наименование
Примен.
Масса
Двигатель-маховик На любых Высокая
орбитах
Электромагнитное На низких Низкая
устройство
орбитах
Двигатель
На любых Высокая
ориентации
орбитах
Принцип работы
Вращающийся «блин» крутит КА противоположно своему вращению. Очень точная регулировка
момента. Вращается с конечной предельной скоростью и требует разгрузки.
Катушка с сердечником, работает как постоянный магнит и поворачивается как стрелка компаса в
МПЗ. Величина магнитного момента регулируется. Очень «дешевый» момент.
Как у шарика, который развязался. «Дует» вещество из сопла, ось которого не проходит через Ц.М.
КА. Запас вещества конечен.
Результат проектирования СОС есть определение приборного состава, который позволит выполнить требования по
точности, надёжности, массе.
37

38.

39.

40.

41.

41

42.

43.

Система коррекции орбиты
43

44.

44

45.

46.

47.

Система энергоснабжения
47

48.

49.

40НВ-95Н
27 Вт*час/кг,
50000 циклов
АО «САТУРН»