Космический аппарат

Полезная модель относится к конструкциям космической техники и может быть использована при проектировании космических аппаратов различного назначения. Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является увеличение плотности компоновки конструктивных элементов космического аппарата (КА) и повышение его надежности. Решение указанной задачи обеспечено тем, что КА, содержащий приборный отсек (ПО) с корпусом из сотопанелей, внутри которого размещена бортовая аппаратура (БА), согласно предложенной полезной модели, ПО выполнен в виде шестигранной призмы с шестью боковыми панелями, а также нижней, центральной и верхней панелями, при этом две оппозитные боковые сотопанели (плоскости которых параллельны световому солнечному потоку в ориентированном рабочем положении КА на орбите), снабжены тепловыми трубами и выполнены в виде панелей-радиаторов, на которых установлены тепловыделяющие элементы БА. Предложенная конструкция КА имеет плотную компоновку БА и повышенную надежность, которая обеспечивается эффективным отводом тепла от тепловыделяющих элементов БА, а также необходимой жесткостью и прочностью корпуса ПО достаточной для его безаварийной эксплуатации.

Полезная модель относится к конструкциям космической техники и может быть использована при проектировании космических аппаратов различного назначения.

Известны космические аппараты (КА), включающие центральный отсек с бортовой аппаратурой (см. патент US 4715566, кл. B64G 1/10, 244-159, 1987 г.; патент RU 2089466, М. кл. B64G 1/22, 1997 г.).

Недостатком этих КА является сравнительно большая масса конструкционных элементов и невысокая плотность компоновки элементов бортовой аппаратуры.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявленной полезной модели является КА, приборный отсек которого выполнен в виде четырехгранной призмы из сотопанелей, внутри которого размещена бортовая аппаратура, (см. патент RU 2319646, М. кл. B64G 1/22, 2006 г).

Недостатком этого КА является то, что четырехгранная форма приборного отсека (ПО) имеет сравнительно низкий полезный объем (в сравнении с многогранной формой), соответственно и сравнительно невысокую плотность компоновки. Кроме того, в этом КА не решена проблема эффективного теплоотвода от тепловыделяющих элементов бортовой аппаратуры (БА), что снижает надежность КА и приводит к необходимости введения дополнительных конструктивных элементов, повышающих его массу.

Задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является увеличение плотности компоновки конструктивных элементов КА и повышение его надежности.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что КА, содержащий ПО с корпусом из сотопанелей, внутри которого размещена БА, согласно предложенной полезной модели, ПО выполнен в виде шестигранной призмы с шестью боковыми панелями, а также нижней, центральной и верхней панелями, при этом две оппозитные боковые сотопанели, (которые в рабочем, сориентированном положении КА на орбите расположены параллельно световому солнечному потоку), снабжены тепловыми трубами (ТТ) и выполнены в виде панелей-радиаторов, на которых установлены тепловыделяющие элементы БА.

Это обеспечивает максимальное использование объема грузового отсека ракеты-носителя при выводе КА на орбиту, а также повышает плотность компоновки в объеме ПО элементов БА с эффективным отводом тепла от ее тепловыделяющих элементов.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид (в аксонометрической проекции) приборного отсека КА; на фиг.2 (А, Б) - фрагменты продольных разрезов сотопанелей.

Предложенный КА содержит ПО, корпус которого выполнен в виде шестигранной призмы, образованной сотопанелями 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. В рабочем положении на орбите КА сориентирован таким образом, что его плоскость XOY совмещена с плоскостью Солнце-объект-Земля с совпадением оси КА (ОХ) с радиус-вектором, при этом боковые сотопанели 4 и 7 ПО, перпендикулярные к осям +OZ, -OZ, соответственно постоянно сориентированы параллельно солнечному световому потоку. Эти сотопанели снабжены вклеенными тепловыми трубами (ТТ) 10 и выполнены в виде панелей-радиаторов, на которых установлены элементы 11 БА с большим тепловыделением (служебные системы и аппаратура бортового радиотехнического комплекса). На остальных боковых сотопанелях 2, 3, 5, 6 и на центральной 8 и нижней 9 панелях установлены блоки элементов БА не нуждающиеся в интенсивном теплоотводе. Также на центральной панели размещен кронштейн (условно не показан) для установки выдвижной центральной антенны (условно не показана). Верхняя 1, нижняя 9 и центральная 8 сотопанели являются элементами жесткости и прочности корпуса ПО, а также являются несущими элементами конструкции для элементов БА и вспомогательного оборудования. Сотопанели ПО изготовлены из трехслойных клеевых конструкций (см. фиг.2), состоящих из двух наружных обшивок 11а и 11б, сотового заполнителя 12 и закладных элементов 13 (вставок, вкладышей), залитых компаундом 14. Наружные несущие обшивки сотопанелей соединены с сотовым заполнителем при помощи клеевой пленки (условно не показана), при этом сотопанели имеют интерфейсные точки для крепления приборов, оборудования и элементов общей сборки (кронштейны, элементы монтажа трубопроводов и кабелей - условно не показаны) изготовленных из высокопрочных алюминиевых сплавов. На верхней 1 и нижней 9 сотопанелях установлены элементы устройства отделения ПО (см. фиг.1). В верхней сотопанели 1 выполнен центральный круговой вырез 15 для пропуска выдвижного элемента трансформируемой конструкции (антенны - условно не показана) при ее переводе из транспортного (сложенного) положения в рабочее (развернутое) положение. Все сотопанели ПО соединены между собой посредством клеевой пленки. На боковых ребрах ПО закреплены кронштейны (условно не показаны) для установки антенн и другого оборудования.

Работа КА осуществляется следующим образом.

После отделения КА от ракетоносителя и вывода КА на заданную орбиту, производится ориентация КА, т.е. совмещения осей КА с базовой системой отсчета, при этом его плоскость XOY совмещается с плоскостью Солнце-объект-Земля, а ось КА (ОХ) совпадает с радиус-вектором, при этом плоскости двух боковых сотопанелей 4 и 7 ПО, перпендикулярные к осям +OZ, -OZ ориентируются вдоль светового солнечного потока, что с водит к минимуму их нагрев от солнечных лучей. За счет этого, а также за счет размещения ТТ в указанных сотопанелях, являющихся радиаторами осуществляется терморегулирование в объеме ПО. Отвод тепла из зон локального тепловыделения в местах размещения на сотопанелях 4 и 7 тепловыделяющих элементов БА при ее работе осуществляется ТТ за счет которых тепло в зонах локального нагрева перераспределяется в относительно более холодные участки радиаторов, что значительно повышает эффективность отвода тепла. Наличие поперечных верхней 1, нижней 9 и центральной 8 сотопанелей обеспечивает требуемую жесткость и прочность корпуса ПО, а размещение на них элементов бортовой аппаратуры и другого оборудования повышает степень заполнения внутреннего пространства ПО.

Таким образом, предложенная конструкция КА имеет плотную компоновку бортовой аппаратуры и повышенную надежность, которая обеспечивается эффективным отводом тепла от тепловыделяющих элементов бортовой аппаратуры, а также необходимой жесткостью и прочностью корпуса ПО достаточной для его безаварийной эксплуатации.

1. Космический аппарат, содержащий приборный отсек с корпусом из сотопанелей, внутри которого размещена бортовая аппаратура, отличающийся тем, что приборный отсек выполнен в виде шестигранной призмы с шестью боковыми панелями, а также нижней, центральной и верхней панелями, при этом две оппозитные боковые сотопанели снабжены тепловыми трубами и выполнены в виде панелей-радиаторов, на которых установлены тепловыделяющие элементы бортовой аппаратуры.

2. Космический аппарат по п.1, отличающийся тем, что плоскости панелей-радиаторов в ориентированном рабочем положении космического аппарата на орбите расположены параллельно световому солнечному потоку.