Состав и компоновка фотоэлектрических батарей систем энергоснабжения космических аппаратов

Оглавление

Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов. 6

Введение. 8

1   Состав и компоновка фотоэлектрических батарей систем энергоснабжения космических аппаратов. 9

1.1      Виды конструкций и компоновка фотоэлектрических батарей на космических аппаратах. 9

1.2      Искусственные спутники Земли. 12

1.2.2     Спутники связи. 14

1.2.3     Телевизионные спутники и спутники радиовещания. 22

1.2.4     Метеорологические спутники и спутники наблюдения. 26

1.2.5     Спутники дистанционного зондирования поверхности Земли  35

1.2.6     Спутники навигации. 37

1.2.7     Спутники геодезии. 37

1.2.8     Спутники океанографии. 44

1.2.9     Спутники геофизического исследования. 46

1.2.10   Спутники астрономического исследования. 54

1.2.11   Спутники службы Солнца. 66

1.2.12   Украинские спутники (ГКБ «Южное») 68

2   Схемы раскрытия фотоэлектрических батарей. 78

2.1     Классификация схем раскрытия фотоэлектрических батарей. 78

2.2     Схемы раскрытия по типу фотоэлектрической батареи. 79

2.2.1     Схемы раскрытия панельных фотоэлектрических батарей. 79

2.2.2     Схемы раскрытия солнечных гибридных батарей. 85

2.2.3     Схемы раскрытия солнечных рулонных батарей. 87

2.3     Схемы раскрытия по виду механизма. 89

2.3.1     Схемы раскрытия солнечных батарей на основе пантографа  89

2.3.2     Схемы раскрытия солнечных батарей с помощью телескопического механизма. 89

2.3.3     Схемы раскрытия солнечных батарей с помощью упругих штанг   94

2.3.4     Схема раскрытия солнечной батареи с помощью складной мачты     95

2.3.5     Схемы раскрытия солнечных батарей с помощью тросового механизма. 101

2.4     Применение схем раскрытия. 105

3   Механизмы раскрытия солнечных батарей. 108

3.1     Классификация механизмов раскрытия и их взаимосвязь со схемами раскрытия. 108

3.2     Механизмы раскрытия солнечных батарей. 109

3.2.1     Механизм раскрытия солнечной батареи на основе пантографа  109

3.2.2     Механизм раскрытия солнечной батареи с помощью упругой разворачивающейся штанги. 114

3.2.3     Тросовый механизм раскрытия солнечных батарей. 114

3.2.4     Механизм раскрытия с торсионным валом.. 116

3.2.5     Пружинный механизм раскрытия солнечной батареи. 118

3.2.6     Механизм раскрытия БФ на основе двигателя и редуктора. 123

3.2.7     Механизмы демпфирования. 123

4   Механизмы фиксации. 129

4.1      Конструкция механизмов фиксации. 131

4.1.1     Механизмы фиксации БФ в сложенном состоянии. 131

4.1.2     Механизмы фиксации БФ в рабочем состоянии. 143

5   Механизмы отделения. 145

5.1      Общая характеристика механизмов отделения. 145

5.2      Конструкция механизмов отделения. 146

5.2.1     Пиротолкатель. 146

5.2.2     Пружинный толкатель. 146

5.2.3     Комбинация замка с пиротолкателем (пироножом) 149

6   Силовые элементы БФ.. 150

6.1      Структура силовых элементов. 150

6.2      Полужесткие рамные конструкции солнечных батарей. 152

6.2.1     Рама из металлических сплавов. 152

6.2.2     Рама из композиционных материалов. 153

6.2.3     Несущие подложки рамных конструкций. 154

6.3      Сотопластовые конструкции. 159

6.4      Анализ конструкционных материалов БФ.. 162

6.4.1     Общие требования. 162

6.4.2     Материалы рамных конструкций. 163

6.5      Трехслойные сотовые конструкции. 171

6.5.1     Виды и характеристика сотовых заполнителей. 171

6.5.2     Сборка конструкции. 174

6.6     Сравнительный анализ тепловых свойств рамных и композитных БФ.. 177

7   Системы ориентации фотоэлектрических батарей космических аппаратов. 180

7.1      Описание классификационных признаков. 180

7.2      Требования к системам ориентации  солнечных батарей. 182

7.2.1     Общие требования к системам ориентации солнечных батарей    182

7.2.2     Функциональные требования к системам ориентации солнечных батарей. 183

7.3      Приводы механизмов ориентации солнечных батарей. 188

7.3.1     Привод одноосной ориентации без динамического уравновешивания. 188

7.3.2     Прецизионная автономная одноосная система ориентации солнечной батареи с непосредственным динамическим уравновешиванием.. 192

7.3.3     Двухосные приводы механизмов ориентации солнечных батарей    194

7.3.4     Токоотводы солнечных батарей. 195

7.4      Структура системы управления ориентацией солнечной батареи  196

7.4.1     Структурная схема системы управления ориентацией солнечной батареи. 196

7.4.2     Система управления механизмом ориентации. 197

8   Примеры расчетов элементов фотоэлектрической батареи. 199

8.1      Кинематические расчеты.. 199

8.1.1     Кинематика редуктора механизма раскрытия. 199

8.1.2     Кинематический расчет пантографа. 202

8.2      Проектировочные расчеты силовых элементов БФ.. 206

8.2.1     Расчет массы БФ с металлической рамой. 206

8.2.2     Расчет массы БФ с композиционной рамой. 207

8.2.3     Расчет массы БФ трехслойной сотовой конструкции. 208

8.2.4     Расчет работы пиротолкателя. 209

8.3      Расчеты на прочность. 212

8.3.1     Расчет на изгиб рамы фотоэлектрической батареи. 212

8.3.2     Расчет на прочность соединения фотоэлементов. 214

8.3.3     Прочность цилиндрической ступени редуктора механизма раскрытия    215

8.3.4     Расчет на прочность торсиона. 219

8.3.5     Расчет на прочность замка. 223

8.3.6     Основы расчета приводов механизма ориентации фотоэлектрической батареи. 228

8.3.7     Расчет на прочность узла крепления крыла к КЛА.. 232

8.4      Основные параметры упругих элементов. 234

8.4.1     Расчет и подбор пружины кручения. 241

8.4.2     Расчет и подбор пружины растяжения. 243

8.4.3     Расчет успокоителей (демпферов) 245

9   Надежность системы электроснабжения космического аппарата и ее расчет.. 249