RU2572277C2

RU2572277C2 - Spacecraft with extra payload

Info

Publication number: RU2572277C2
Application number: RU2014120322/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Жуль; Пётр Алексеевич Шаклеин; Андрей Викторович Яковлев; Василий Владимирович Попов; Александр Владимирович Анкудинов
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-01-10
Also published as: RU2014120322A

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: claimed spacecraft with the set of target hardware and antennas comprises the module of service systems, payload module composed by a separate structural assembly with extra payload modules with interfaces for coupling with spacecraft and with power supply control and systems of thermal conditions maintenance. Extra and main payload modules are integrated into a single structure.

EFFECT: higher power efficiency of launch vehicles.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции и компоновке космических аппаратов (КА) и может быть использовано при создании космических аппаратов различного назначения.The invention relates to the design and layout of spacecraft (SC) and can be used to create spacecraft for various purposes.

КА обычно состоит их модуля служебных систем (МСС) и модуля полезной нагрузки (МПН). Модуль служебных систем и модуль полезной нагрузки - это обычно конструктивно различные сборки, на которых расположены навесные элементы: антенны, солнечные батареи и т.д.A spacecraft usually consists of a service system module (MSS) and a payload module (MPN). The service system module and the payload module are usually structurally different assemblies on which the mounted elements are located: antennas, solar panels, etc.

В ряде случаев КА, конструктивно определенный по массе и объему в соответствии с требованиями к нему, не соответствует предельно допустимому значению выводимой массы для ракеты-носителя, что снижает экономическую эффективность КА.In some cases, the spacecraft, structurally determined by mass and volume in accordance with the requirements for it, does not correspond to the maximum permissible value of the displayed mass for the launch vehicle, which reduces the economic efficiency of the spacecraft.

Чтобы использовать избыточные мощности ракеты-носителя, осуществляют запуски по несколько космических аппаратов, кластерные запуски. Так, предложено решение, защищенное патентом RU 2226482 Сl, B64G 1/64, «Устройство для группового выведения космических аппаратов». В данном устройстве предусмотрено в отсеке место для попутных космических аппаратов, установлены системы их отделения. По мере развития малогабаритных космических аппаратов применение такого решения будет расширяться.To use the excess power of the launch vehicle, several spacecraft, cluster launches are launched. So, a solution is proposed, protected by patent RU 2226482 Сl, B64G 1/64, "Device for the group launch of spacecraft." This device provides a place for associated spacecraft in the compartment, and systems for separating them are installed. With the development of small spacecraft, the application of such a solution will expand.

Недостатком такого способа и устройства является то, что в силу конструктивных и организационных причин не всегда есть возможность комплектовать необходимые наборы космических аппаратов по точно заданной массе, приведенной к предельным возможностям системы выведения.The disadvantage of this method and device is that, for structural and organizational reasons, it is not always possible to complete the necessary sets of spacecraft according to a precisely defined mass, reduced to the maximum capabilities of the launch system.

Известен защищенный патентом FR 2649667 А1, B64G 1/10 «Способ запуска космического аппарата в космос и соответствующее устройство запуска», включающий хотя бы один основной космический аппарат и дополнительный КА со служебными бортовыми системами и отсеком полезного груза.Known protected by patent FR 2649667 A1, B64G 1/10 "Method of launching a spacecraft into space and the corresponding launch device", including at least one main spacecraft and an additional spacecraft with on-board systems and payload compartment.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности использования ракет-носителей. Однако при этом недостатком является трудность решения задачи совмещения его с основным КА при его заданной жесткой компоновке.The proposed method provides increased efficiency in the use of launch vehicles. However, this drawback is the difficulty of solving the problem of combining it with the main spacecraft with its given rigid layout.

Известен защищенный патентом RU 2420431 С2 «Космический аппарат гибкой компоновки для дополнительного полезного груза», который является ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения. Архитектура КА основывается на том, что служебные системы выполнены в виде отдельных миниатюризированных блоков, связанных между собой гибкими электрическими и трубопроводными коммуникациями, а контейнер полезного груза выполнен в мягкой оболочке.Known protected by patent RU 2420431 C2 "Spacecraft flexible layout for additional payload", which is the closest analogue (prototype) of the present invention. The spacecraft architecture is based on the fact that the service systems are made in the form of separate miniaturized blocks interconnected by flexible electrical and pipelines, and the payload container is made in a soft shell.

Недостатком такого решения является то, что в настоящее время принципы построения КА (связи, навигации, геодезии) не позволяют связать блоки только гибкими электрическими и трубопроводными коммуникациями и выполнить контейнер полезного груза в мягкой оболочке.The disadvantage of this solution is that currently the principles of constructing spacecraft (communication, navigation, geodesy) do not allow the blocks to be connected only with flexible electrical and pipelines and to execute a payload container in a soft shell.

Для устранения этого недостатка требуется введения новой архитектуры построения КА. Архитектура КА должна позволять стыковать дополнительную полезную нагрузку и обладать всеми необходимыми ресурсами и интерфейсами.To eliminate this drawback, the introduction of a new spacecraft architecture is required. The architecture of the spacecraft should allow docking additional payload and possess all the necessary resources and interfaces.

Задача, на решение которой направленно изобретение, заключается в использование избыточной мощности ракеты-носителя при выведении космического аппарата путем реализации дополнительного полезного груза, устанавливаемого на КА по остаточной массе и объему, с помощью дополнительного модуля полезного груза.The problem to which the invention is directed is to use the excess power of the launch vehicle during the launch of the spacecraft by implementing additional payload installed on the spacecraft in terms of residual mass and volume, using an additional payload module.

Поставленная задача решается за счет того, что на космический аппарат с дополнительным полезным грузом, содержащий модуль служебных систем и модуль полезного груза, устанавливается дополнительный модуль полезного груза, выполненный в виде отдельной конструктивной сборки, снабженный необходимыми интерфейсами для стыковки с КА и использования ресурсов платформы, при этом дополнительный полезный груз имеет свой набор целевой аппаратуры, включая набор антенн, и работает независимо от основного модуля полезного груза, используя общие для всех модулей полезного груза ресурсы платформы частично или полностью.The problem is solved due to the fact that on the spacecraft with additional payload containing the service system module and the payload module, an additional payload module is installed, made in the form of a separate structural assembly, equipped with the necessary interfaces for docking with the spacecraft and using the platform resources, the additional payload has its own set of target equipment, including a set of antennas, and works independently of the main payload module, using common for all payload modules platform resources partially or fully.

Выполненный по предлагаемой архитектуре КА характеризуется тем, что при размещении на КА двух модулей полезного груза суммарная эффективность КА возрастает за счет использования одного модуля служебных систем двумя модулями полезного груза.The spacecraft performed according to the proposed architecture is characterized in that when two payload modules are placed on the spacecraft, the total spacecraft efficiency increases due to the use of one service system module by two payload modules.

Достигаемый технический результат заключается в максимально полном использовании энергетических возможностей ракеты-носителя.The technical result achieved is the most complete use of the energy capabilities of the launch vehicle.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:The invention is illustrated by drawings, which do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the claims of this technical solution, but are only illustrative materials of a particular case of execution:

- на фиг. 1 изображен пример КА, спроектированного по предлагаемому решению, в аксонометрической проекции;- in FIG. 1 shows an example of a spacecraft designed according to the proposed solution, in axonometric projection;

- на фиг. 2 изображено конструктивное деление КА в соответствии с принципами настоящего изобретения;- in FIG. 2 shows a structural division of a spacecraft in accordance with the principles of the present invention;

- на фиг. 3 изображен КА с раскрытыми антеннами.- in FIG. 3 shows a spacecraft with open antennas.

Космический аппарат с дополнительным полезным грузом содержит модуль служебных систем 1 и модуль полезного груза 2. Дополнительный полезный груз выполнен в виде отдельной конструктивной сборки - дополнительного модуля полезного груза 3, снабженного необходимыми интерфейсами для стыковки с КА и использования ресурсов платформы. При этом дополнительный полезный груз имеет свой набор целевой аппаратуры, включая набор антенн, и работает независимо от основного модуля полезного груза, используя общие для всех модулей полезного груза ресурсы платформы частично или полностью.A spacecraft with an additional payload contains a service system module 1 and a payload module 2. The additional payload is made in the form of a separate structural assembly — an additional payload module 3, equipped with the necessary interfaces for docking with the spacecraft and using platform resources. Moreover, the additional payload has its own set of target equipment, including a set of antennas, and operates independently of the main payload module, using the platform resources shared by all modules of the payload partially or completely.

Предлагаемое конструктивное решение используют следующим образом. При проектировании КА определяют для расчетной орбиты максимальную массу выведения для данной ракеты-носителя и сравнивают ее с основным модулем полезного груза. В случае если основной модуль полезного груза не использует полностью возможности системы выведения, определяют возможности - размер, массу дополнительного груза - и используют эти возможности с помощью дополнительного модуля полезного груза, который отвечает при компоновке требованиям максимальной совместимости с основным модулем полезного груза.The proposed constructive solution is used as follows. When designing a spacecraft, the maximum launch mass for a given launch vehicle is determined for the calculated orbit and compared with the main payload module. If the main module of the payload does not fully utilize the capabilities of the withdrawal system, determine the possibilities - size, weight of the additional load - and use these opportunities with the help of the additional module of the payload, which meets the requirements for maximum compatibility with the main module of the payload.

Таким образом, заявленная архитектура построения КА позволяет повысить экономическую эффективность систем выведения за счет более полного использования их энергетических возможностей.Thus, the claimed architecture of the spacecraft construction allows to increase the economic efficiency of the launch systems due to a more complete use of their energy capabilities.

Claims

1. A spacecraft with additional payload, containing a service system module and a payload module, characterized in that the additional payload is made in the form of a separate structural assembly - an additional payload module equipped with the necessary interfaces for docking with the spacecraft and using platform resources, This additional payload has its own set of target equipment, including a set of antennas, and works independently of the main payload module, using common to all modules payload platform resources partially or fully.

2. The spacecraft under item 1, characterized in that the additional modules of the payload may be more than one.

3. The spacecraft under item 1, characterized in that each of the modules of the payload provides its own power management.

4. The spacecraft under item 1, characterized in that each of the modules of the payload provides its own system for ensuring thermal conditions.

5. The spacecraft according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the additional module of the payload and the main module of the payload, for the convenience of assembling the spacecraft and passing the tests, can be combined into a single design.