Принципы построения блока механического системы управления приводами и приборов в него входящих

Цель:

	В данной дипломной работе представлены материалы, определяющие принципы  построения блока механического системы управления приводами и приборов  в него входящих. Определены технические решения и предложены  варианты компоновки блока механического. Произведена оценка надежности системы, стойкости к воздействующим факторам космического пространства, приведён предварительный перечень материалов и покупных комплектующих изделий.







О предприятии

ПАО "РКК "Энергия" осуществляет деятельность в ракетно-космической отрасли начиная с 1946 года - с даты образования коллектива разработчиков баллистических ракет дальнего действия во главе с Главным конструктором ракетно-космических систем и основоположником практической космонавтики С.П. Королевым. 
Предприятие стало родоначальником практически всех направлений отечественной ракетной и космической техники.
Сегодня ПАО "РКК "Энергия" - ведущее российское ракетно-космическое предприятие, головная организация по пилотируемым космическим системам. Ведёт работы по созданию автоматических космических и ракетных систем (средств выведения и межорбитальной транспортировки), высокотехнологичных систем различного назначения для использования в некосмических сферах.

Иcторическая справка

Корпорация создана в соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 4 февраля 1994 года № 237 "О порядке приватизации Научно-производственного объединения "Энергия" имени академика С.П. Королева" и на основании Постановления Правительства Российской Федерации от 29 апреля 1994 года № 415 "О создании Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королева".
ПАО "РКК "Энергия" является правопреемником ОКБ-1, ЦКБЭМ и НПО "Энергия" имени академика С.П. Королева.

На предприятии в середине 40-х - начале 50-х годов ХХ века были созданы первые отечественные баллистические ракеты различных типов - от мобильных сухопутных комплексов тактического назначения до баллистических ракет подводных лодок и стратегических межконтинентальных носителей термоядерного оружия. Здесь разработаны 14 стратегических ракетных комплексов, 11 из которых сданы на вооружение и переданы в серийное производство на другие заводы, в том числе комплексы первых жидкостных и твердотопливных ракет, включая ракеты на высоко- и низкокипящих компонентах жидкого топлива. Первая космическая ракета Р-7 до настоящего времени остается одной из самых надежных космических ракет в мире. Этими проектами были заложены основы дальнейшего развития ракетного вооружения страны.
С начала 1950-х годов предприятие инициировало и возглавляло работы практически по всем направлениям развития космонавтики. Геофизические ракеты (1951-1960, 1964-1975), первый искусственный спутник Земли (1957) и первая ракета «Спутник» космического назначения типа Р-7, доставившая его на орбиту, первый полёт человека в космическое пространство, осуществлённый гражданином нашей страны Ю.А. Гагариным (1961), пилотируемые космические корабли «Восток» (1960-1963), «Восход» (1964-1966), первые автоматические межпланетные станции (АМС), запущенные к Луне и планетам Солнечной системы – Венере и Марсу (1959-1969), первые спутники для научных исследований (с 1957), спутники-разведчики типа «Зенит» (1962), спутники связи «Молния-1» (1965), первая «мягкая» посадка на Луну (1966) – все это было создано и осуществлено нашим коллективом, возглавляемым главным конструктором С.П. Королёвым. Также были разработаны другие проекты (пилотируемые лунные комплексы Л1, Л3, ракета-носитель Н1 сверхтяжёлого класса, многоцелевой орбитальный комплекс, марсианский пилотируемый комплекс).







При головной роли предприятия в последующие годы созданы:

орбитальные станции «Салют» (1971); «Салют-4» (1974-1977); «Салют-6» (1977-1982); «Салют-7» (1982-1991); многомодульная станция «Мир» (1986-2001), ставшая первым международным исследовательским космическим центром, на котором выполнялись проекты "Евромир", "Мир-Шаттл", "Мир-НАСА"; Российский сегмент Международной космической станции (с 1998);

пилотируемые космические корабли «Союз» (1966-1981), «Союз Т» (1979-1986), «Союз ТМ» (1986-2002), «Союз ТМА» (2002-2012), «Союз ТМА-М» (2010-2016), «Союз МC» (с 2016);

грузовые космические корабли «Прогресс» (1978-1990), «Прогресс М» (1989-2009), «Прогресс М1» (2000-2004), «Прогресс М-М» (2008-2015), «Прогресс МС» (с 2015);

многоразовая космическая система «Энергия–Буран» с крупнейшей в мире ракетой-носителем «Энергия» (1987), которая до настоящего времени не имеет технических аналогов в мире, и многоразовым ОК «Буран» (1988);

космическая орбитальная обсерватория «Гамма» астрофизического и геофизического направлений (1990-1992);

спутники связи нового поколения «Ямал-100» (1999-2011), «Ямал-200» (с 2003);

спутник дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) «БелКА» (2006);

космическая система ДЗЗ для иностранного заказчика (2014-2015) и др.

	Предприятие являлось активным участником международных космических программ: "Союз-Аполлон", "Интеркосмос". В 1991-1998 гг. впервые в мире в рамках транснациональной компании осуществлена разработка комплекса "Морской старт".

Основные направления деятельности

. Пилотируемые космические системы

Основные заказчики: ГК "РОСКОСМОС", космическое агентство США (NASA), европейское космическое агентство (ESA), космические агентства других стран.

В направлении "Пилотируемые космические системы" ПАО "РКК "Энергия" - головная организация по созданию и эксплуатации Российского сегмента Международной космической станции (МКС). Осуществляет изготовление и запуски транспортных пилотируемых космических кораблей типа "Союз ТМА", транспортных грузовых космических кораблей типа "Прогресс М", модулей Российского сегмента МКС. Обеспечивает интеграцию и управление полётом Российского сегмента МКС, доставку на неё космонавтов и грузов, выполнение программ научных исследований и экспериментов. Осуществляла поставку российских систем для европейского грузового корабля ATV и его интеграцию в состав Российского сегмента МКС. Проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области создания перспективных пилотируемых транспортных систем, космической инфраструктуры XXI века и осуществления пилотируемых экспедиций в различные области околоземного пространства и Солнечной системы.

1.2.2. Автоматические космические системы

Основные заказчики: Госзаказчик, иностранные заказчики.

В направлении "Автоматические космические системы" ПАО "РКК "Энергия" создаёт на базе универсальной космической платформы автоматические космические аппараты космических систем различного целевого назначения назначения, в том числе спутников связи и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

1.3.3. Ракетные системы

Основные заказчики: ГК "РОСКОСМОС", Госзаказчик, международная компания "Си Лонч".

В направлении "Ракетные системы" ПАО "РКК "Энергия" изготавливает разгонные блоки типа ДМ для обеспечения запусков спутников глобальной навигационной системы ГЛОНАСС и космических аппаратов по госзаказу, а также по коммерческим программам. Совместно с компаниями США, Норвегии и Украины ПАО "РКК "Энергия" создала ракетно-космический комплекс морского базирования "Морской старт", в котором является ведущей компанией по ракетному сегменту. Кроме того, ПАО "РКК "Энергия" обеспечивала выведение КА с использованием разгонного блока ДМ-SLБ в рамках программы "Наземный старт". Продолжается дальнейшая модернизация разгонного блока типа ДМ, в том числе и для расширения программы исследования космического пространства. 
Разрабатываются проектные предложения по созданию ракетно-космических комплексов и транспортных межорбитальных систем нового поколения, включая средства межорбитальной транспортировки.
Для выполнения программ ПАО "РКК "Энергия" использует стартовые комплексы и технические позиции на космодроме Байконур, стартовую платформу "Одиссей" и сборочно-командное судно "Си Лонч Коммандер" комплекса "Морской старт", Центр управления полётами в городе Королёве и другие региональные центры и пункты управления, а также уникальную стендовую базу для проведения наземных испытаний.

Основными видами работ по направлениям деятельности ПАО "РКК "Энергия" являются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

Основным партнёром по изготовлению заказов Корпорации является ЗАО "ЗЭМ" РКК "Энергия". При создании наукоёмких изделий космического и некосмического назначения ПАО "РКК "Энергия" осуществляет закупки продукции российских предприятий с целью обеспечения развития своей деятельности, а также для реализации инвестиционных проектов, направленных на повышение эффективности бизнеса. 
ПАО "РКК "Энергия" обладает многолетним опытом объединения и координации кадрового и технического потенциала сотен предприятий в России и международной кооперации для реализации крупных современных ракетно-космических проектов. Этот опыт накоплен в том числе при реализации программ универсальной транспортной ракетно-космической системы "Энергия-Буран", орбитальных станций "Салют", орбитального комплекса "Мир", Международной космической станции, комплекса "Морской старт".




Определение и виды СОСБ



 Система ориентации солнечных батарей (СОСБ) — механизм, предназначенный для наведения панелей солнечных батарей на Солнце. Наведение выполняется путём разворотов и последующего поддержания требуемой ориентации в пространстве корпуса КА средствами СУД (система управления движением) и поворота солнечных батарей электромеханическими приводами относительно корпуса КА.

Кассификация:

По способу формирования сигналов отклонения солнечных батарей от направления на Солнце:

ПОС (прибор/датчик ориентации на Солнце, солнечный датчик), использующий видимый диапазон излучения Солнца;

определение направления на Солнце с использованием БИНС;

датчики тока (разности тока) с фотопреобразователей солнечных батарей;

температурные датчики.



По типу ориентации СБ:

ориентация жестко закрепленных на корпусе КА панелей солнечных батарей путём поворотов КА, в том числе и закрутка КА вокруг направления на Солнце (ИСЗ «Молния», солнечный парус, КА «Союз», орбитальная станция «Салют»);

ориентация солнечных батарей путём перемещений относительно корпуса КА, в частности, путём угловых поворотов солнечных батарей (авт. св. СССР № 28372, 75919 и т. п.), путём деформаций гибкой солнечной батареи с помощью подвижных штоков (заявка СССР № 2270285);

комбинированное управление путём поворотов солнечных батарей вместе с корпусом КА и посредством устройства поворотного солнечных батарей (УПБС) относительно корпуса КА (заявка СССР № 3020761,), Патенты РФ № 2021173, 2021174 .



По числу степеней свободы (осей поворота) УПБС:

одноосные;(2 вида)

двухосные.



Рис.   Двухосная СОСБ











По виду связи поворотных солнечных батарей с корпусом КА:

через гибкий кабель;

через вращающееся токосъемное кольцевое устройство (ТКУ), позволяющее выполнять поворот солнечных батарей относительно корпуса КА на неограниченный угол.

По характеру взаимовлияния контура СОСБ с контуром управления КА и дополнительным функциям СОСБ:

уменьшение вредного влияния реактивного момента от изменения скорости вращения солнечных батарей на точность ориентации КА:

путём введения маховика-компенсатора кинетического момента СБ, вращающегося в сторону, противоположную повороту солнечных батарей;

путём введения сервосвязи между контурами управления солнечных батарей и КА;

путём минимизации изменений и стабилизации угловой скорости солнечных батарей;

путём управления угловым ускорением при наборе и гашении угловой скорости солнечных батарей (ступенчатое изменение угловой скорости);

уменьшение вредного влияния упругих колебаний солнечных батарей на динамику углового движения КА, демпфирование упругих колебаний панелей СБ:

путём размещения средств измерения параметров углового движения (в том числе и упругих деформаций СБ) на панели солнечных батарей и формирование алгоритмов управления с учетом сигналов от указанных средств;

путём использования фильтрации в каналах измерений;

путём идентификации параметров движения упругого КА с последующим использованием указанной информации при формировании алгоритмов управления КА и СБ;

путём использования пьезоэлементов в качестве измерительных средств (преобразование упругих деформаций в электрический сигнал — прямой пьезоэффект) и исполнительных средств (преобразование электрического сигнала, подаваемого на пьезоэлемент, в его микроперемещение — обратный пьезоэффект) для гашения упругих колебаний конструкций;

путём перераспределения энергии упругих колебаний упругих выносных элементов конструкции (СБ) из каналов с «малыми» демпфирующими характеристиками в каналы с «сильным» демпфированием, например, для геостационарного КА связи — из канала тангажа в каналы крена, рыскания за счет обеспечения неравных собственных частот симметричных выносных элементов (северной и южной панелей СБ, симметричных траверс каждой из панелей СБ), обеспечения перекачки энергии упругих колебаний из канала тангажа в каналы крена, рыскания за счет косого изгиба элемента конструкции и т. п.), за счет гироскопического эффекта при введении в состав конструкции солнечных батарей вращающихся элементов, например, гиродемпферов;

введение искусственной взаимосвязи между каналами управления КА.

По способам взаимодействия панелей солнечных батарей с внешними полями (солнечным излучением, аэродинамическим потоком разреженного газа, гравитационным, магнитным полями, и т. п.):

угловые отклонения панелей солнечных батарей относительно внешнего поля и корпуса КА для создания управляющих моментов, например, для разгрузки ИИО;

линейные перемещения панелей солнечных батарей вдоль корпуса КА для регулирования величины и знака момента от взаимодействия с излучением Солнца, разреженной атмосферой путём изменения положения центра давления относительно центра масс КА;

изменение коэффициента отражения поверхности панели солнечных батарей или части поверхности солнечных батарей.






	Назначение и область применения СОСБ

	3.1. Назначение

	Научно-энергетический модуль разрабатывается в качестве изделия в составе МКС/ОБ, обеспечивающего электроснабжение модулей РС МКС и проведение фундаментальных и научно-прикладных исследований и экспериментов.

	Для  выполнения целевой задачи НЭМ система ориентации солнечных батарей обеспечивает максимальный энергоприход от первичного источника электроэнергии –  солнечных батарей, осуществляя ориентацию нормали к активной поверхности СБ на Солнце в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

	

	3.2.СОСБ обеспечивает:

		вращение солнечных батарей в реверсивном режиме по двум взаимно перпендикулярным осям по командам, формируемым СУБК на основе данных, формируемых СУДН;

		транзитную передачу электроэнергии от СБ в аппаратуру регулирования и контроля в системы электроснабжения;

		транзитную передачу телеметрической информации СБ в СБИ; 

		размещение и транзит командных, информационных  и питающих цепей АФУ ШСС, для чего в конструкции электромеханического блока СОСБ предусмотрены посадочное место для установки антенно-фидерного устройства и  сквозной не вращающийся тоннель для ВЧ кабеля АФУ ШСС;

		транзитную передачу командных, информационных  и питающих цепей для обеспечения функционирования системы раскрытия СБ.

	

	

	

	3.3. При функционировании СОСБ поддерживает электрические связи с системами НЭМ:

с СУБК:

в части цепей питания СОСБ;

в части цепей управления и контроля;

с СБИ в части цепей контроля температурных датчиков СОСБ, а также транзитной передачи телеметрической информации с датчиков механизма раскрытия СБ и с температурных датчиков конструкции СБ;

с СЭС в части транзитной передачи электроэнергии о первичного источника – СБ  в аппаратуру регулирования и контроля СЭС;

с РТС в части транзитной передачи командных, информационных  и питающих цепей АФУ ШСС;

с СРСБ в части транзитной передачи управляющих и информационных сигналов.

	Наведение панелей солнечных батарей осуществляется по расчетной информации, исходя из  текущих положений  Солнца и СБ. 


4.Состав, технические и  эксплуатационные характеристики БМ СУП.

4.1.Структура БМ СУП

БМ СУП НЭМ состоит из 3 модулей:

двух боковых приводов (БМ1 СУП, БМ2 СУП);

корневого привода (БМ3 СУП).

Передача тока с панелей БС происходит через 12 силовых цепей каждого из боковых приводов и 24 цепи корневого привода. Передача телеметрических сигналов с панелей БС проходит по 11 цепям каждого из боковых приводов и через 22 цепи ТТУ корневого привода. Передача цепей электродвигателей и  датчиков углового положения боковых приводов проходит через ТТУ корневого привода. Количество цепей (колец) определяется выбранными ЭД и ДУ с резервированием каждой из цепей.

Схема БМ СУП приведена на рисунке 2.1.

                      БМ1

                                                                                                  БМ2





БМ1

БМ3

БМ2



                                     БМ3

БМ1, БМ2 –боковые привода

БМ3 – корневой привод БМ СУП.



Рисунок 2.1 - Схема БМ СУП  НЭМ




4.2.Каждый привод БМ СУП  НЭМ состоит из следующих функциональных частей:

редуктора с двигателем;

датчиков углового положения;

силового токосъемного устройства;

телеметрического токосъемного устройства.

Датчики углового положения и обмотки  электродвигателя используются в ненагруженном резерве.

Структурная схема БМ СУП приведена на рисунке 2.2.

	

	

	

	1.1, 1.2 -основной и резервный электродвигатели;

	2 - редуктор;

	3 – ТТУ;

	4 – СТУ;

	5.1, 5.2- блок датчиков угла текущего положения

	

Рисунок 2.2 – Структурная схема ПБ СУП (ПК СУП)

4.3.Основные требования к техническим характеристикам БМ СУП

Основные требования к техническим характеристикам БМ СУП приведены в таблице 2.2.1.


Таблица 2.1 - Основные требования к техническим характеристикамБМСУП

Наименование характеристики

Значение характеристики

Угол поворота выходного вала БМ, градус



	- корневого привода СУП

Неограничен



	- боковых приводов СУП

От 0 до 180 

Скорость  поворота выходного вала, °/с



	- корневого привода  

от 0 до 0,4

	- каждого бокового привода

от 0 до 0,4

Крутящий момент боковых приводов, Н?м, не менее

250

Крутящий момент корневого привода, Н?м, не менее

500

Стопорящий момент боковых приводов в режиме СТОП или при вращении, Н?м, не менее

500

Стопорящий момент корневого привода в режиме СТОП или при вращении, Н?м, не менее

1000

Стопорящий момент электромагнитного тормоза корневого привода в нулевом положении, Н?м, не менее

3500

Погрешность реализуемой скорости поворота выходного вала, 
%, не более

±1,0

Погрешность измерения датчика угла, градус, не более

1

Ток, передаваемый с одной СБ, А, не более

350

Напряжение силовых цепей, В, не более

150

Количество силовых транзитных цепей СУП



	- корневого привода СУП

16

	- каждого боковых приводов СУП

8

Количество сигнальных  транзитных цепей СУП



	- корневого привода СУП

21

		- для контроля температуры конструкции СБ

8

		- для контроля раскрытия СБ

12

		- цепь металлизации

1

	- каждого боковых приводов СУП

11

		- для контроля температуры конструкции СБ

4

		- для контроля раскрытия СБ

6

		- цепь металлизации

1

Падение напряжения на транзитной силовой цепи при максимальных транзитных токах, В, не более



0,4

Среднее тепловыделение БМ СУП на витке с учётом максимального тока по силовым транзитным цепям,  Вт, не более:

300

Масса комплекта БМ СУП, кг, не более

150.0

Срок службы СУП, лет

17

	
4.4.Сравнение с отечественными и зарубежными аналогами

	

	При решении целевой задачи СОСБ обеспечивает:

		прием управляющей информации (о значении угловой скорости и направлении вращения) каждого из приводов СОСБ;

		выдачу квитанции о приеме управляющей информации;

		формирование сигналов управления двигателями  приводов;

		формирование блока информации для СУБК о состоянии СОСБ;

		транзит блока телеметрической информации о состоянии СБ;

		Кроме этого, из СОСБ в СБИ выдается информация о значении температуры внутри СОСБ. 

Обмен информацией между СОСБ и СУБК осуществляется по дублированной информационной магистрали мультиплексного канала передачи данных, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003.

СОСБ выполняет функции оконечного устройства в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003. Подключение  к  каждой  из магистралей производится через отдельный соединитель.

Включение СОСБ в рабочий режим производится СУБК подачей напряжения бортовой сети на основной или резервный канал через соответствующий фидер питания.

Для контроля и анализа текущего состояния СОСБ в СУБК из СОСБ в ответ на запрос выдается  информация о состоянии СОСБ и подтверждение работоспособности СОСБ:

		информацию об угловом положении выходного вала каждого привода;

		информацию о реализуемой скорости поворота выходного вала каждого привода;

		информацию о включенном или выключенном состоянии функциональных каналов СОСБ (сигналы ОК, РК);

		результаты тестирования работоспособности системы (при возможности);

Время готовности СОСБ к работе после подачи напряжения питания не более 1 с. 

Управление каждым приводом СОСБ независимое.



Привода солнечных батарей с мелкомодульными волновыми передачами производства ФГУП «Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс»», Россия, Самара



Для осуществления двухосных перекладок панелей солнечных батарей по каналам тангажа и крена (по каналу тангажа две скорости вращения выходного вала) разработаны волновые привода с кулачковыми генераторами с одним опорным и одним гибким подшипниками. Кинематическая схема двухскоростного привода солнечных батарей по каналу тангажа приведена на рисунке 2.3.



Рисунок 2.3 - Кинематическая схема двухскоростного привода солнечных батарей по каналу тангажа: 1- электродвигатель; 2- муфта необратимая; 3, 5- волновая передача; 4- муфта предохранительная; 6- муфта крестовая; 7- потенциометр обратной связи; 8- выходной вал.

В настоящее время проводятся работы по дальнейшей модернизации узла волнообразователя:  исключение опорных подшипников, введение на жестком колесе зубчатой вставки, что позволит контролировать каждую деталь, введение индивидуально-комплектного изготовления преобразователя. Схемы волнообразователей приведены на рисунке 2.4.



Рисунок 2.4 - Схемы волнообразователей.



 Испытания по наработке ресурса подтверждают возможность эксплуатации приводов с мелкомодульными волновыми передачами (m=0,3) с герметичными гибкими колесами при нагрузках в режиме работы до 150 Н·м и в режиме удержания до 440 Н·м с ресурсом более 2000 ч и количеством включений более 50000. 



4.5.Система ориентации солнечных батарей Б10/Б10М, производства НПП ВНИИЭМ, Россия



В середине 80-х годов НПП ВНИИЭМ разработал систему ориентации солнечных батарей СОСБ-Б10/Б10М, изображенной на рисунке 2.5, для крупногабаритных орбитальных объектов с массой несколько десятков тонн, таких, как орбитальный комплекс «МИР». В составе ОК «МИР» успешно эксплуатировались шесть СОСБ, в состав каждой из которых входило два привода. В этой системе предусмотрено автоматическое управление приводами по сигналам датчиков Солнца, сигналам БЦВМ или ручное – по командам экипажа. Учитывая положительный опыт длительной эксплуатации аппаратуры СОСБ на станциях «САЛЮТ» и ОК «МИР», было принято решение использовать систему Б10М в проекте международной космической станции на модулях «ЗАРЯ» и «ЗВЕЗДА», которые работают с 1998г. и 2000г. соответственно по настоящее время без замечаний. 

Привода СОСБ Б10М обладают повышенной прочностью, рассчитанной на устойчивость как к одиночным изгибающим нагрузкам при стыковках с МКС пилотируемых и транспортных кораблей (включая Шаттл), так и на усталостную устойчивость к многократным циклическим нагрузкам, обусловленным работой реактивных двигателей и перемещением экипажа.

Исполнение - асинхронный редукторный привод с магнитной муфтой. Магнитная муфта выполняет функции ограничителя крутящего момента, действующего на редуктор и электродвигатель со стороны выходного вала привода во время стыковок транспортных кораблей и модулей с МКС. В отличие от других ограничителей момента магнитная муфта обладает практически неограниченным сроком службы. С точки зрения динамики она представляет собой упругий элемент с переменной жесткостью и практически полным отсутствием рассеяния энергии в области низких частот. Включение магнитной муфты в кинематическую цепь приводит к возникновению низкочастотных консервативных движений и порождает проблему устойчивости «в большом». Эта проблема может быть решена введением в контур управления обратной связи по моменту магнитной муфты.



Рисунок 2.5 -  Система ориентации солнечных батарей Б10/Б10М



Применение СОСБ на основе комплекса Б10/Б10М в составе изделия НЭМ для обеспечения целевой задачи невозможно без серьезных доработок, т.к  объем целевых задач по назначению для СОСБ НЭМ превышает объем задач, выполняемых СОСБ на основе комплекса Б10/Б10М, а также учитывая, что изготовление нового комплекта блоков комплекса Б10М и блока Б03 невозможно по причине прекращения выпуска ряда комплектующих. В таблице 3.2 приведено сравнение эксплуатационных и технических характеристик СОСБ НЭМ и СОСБ на основе комплекса Б10/Б10М - СОСБ.


Таблица 3.2

Параметр

СОСБ

СОСБ НЭМ

Число степеней свободы

1

2

Скорость вращения выходного вала ,...о/с, не более

постоянная
0,5

переменная

корневой привод, …о/с



от 0 до 0,8

боковой привод, ...о/с



от 0 до 0,4

Угол поворота выходного вала,   о:

круговое вращение
от минус 2,0 до 339,5



корневой привод



не ограничен

боковой привод



не ограничен

Количество силовых транзитных цепей

кабельный барабан



корневой привод



32 

боковой привод



16 

Максимально допустимая передаваемая энергия, кВт

7,8

42

Количество информационных  транзитных цепей

кабельный барабан



корневой привод



54 

боковой привод



20 




Продолжение таблицы 3.2

Параметр

СОСБ

СОСБ НЭМ

Момент инерции СБ, кг·м2, не более

15



корневой привод



31000

боковой привод



1500 

Потребляемая мощность, Вт не более

75

60

Срок службы, лет 

5

17

Масса, кг, не более

250

150







4.6.Привод батареи солнечной, производства ОАО «ИСС», Россия



Общий вид привода батареи солнечной приведен на рисунке 2.6. 

Привод состоит из:

- корпуса;

- редуктора. Редуктор цилиндрический с прямозубыми и косозубыми колесами. Для уменьшения люфта выходного вала ПБС последние две ступени редуктора выполнены с люфтовыбирающими колесами. Передаточное отношение редуктора .

- синхронного электродвигателя с электромагнитной редукцией. В состав СДЭР входят два статора (основной и резервный), объединенных общим корпусом, и сдвоенный ротор. Данные элементы установлены на общем выходном валу двигателя. Вал установлен на шарикоподшипниковых опорах.

- блока контактных датчиков исходного положения, состоящего из узла управляющего и узла контактного. Узел управляющий состоит из магнитопровода на котором крепятся четыре магнита, создающих постоянное магнитное поле (постоянный магнит). Узел контактный состоит из двух резервированных магнитоуправляемых контактов геркона, каждый из которых расположен внутри магнитопровода.

- ТТУ. Устройство токосъемное телеметрическое предназначено для передачи телеметрических и управляющих сигналов с панелей БС на изделие и наоборот и состоит из 22 колец, установленных на изоляторах (неподвижная часть) и 22 пружинящих контактов, установленных в корпусе данного устройства (подвижная часть). Каждая управляющая цепь обеспечивает передачу тока (IНОМ) от 0,01 до 1 А постоянного напряжения 27 В, допускается бросок тока до 10 А на время не более 0,2 с.

Телеметрические цепи обеспечивают передачу тока от 0,3 до 7 мА.

- СТУ цепей «плюс БС» предназначено для передачи электрической энергии от вращающихся панелей БС на изделие. СТУ цепей «плюс БС» состоит из двадцати токосъемных колец, фиксируемых в корпусе данного устройства который устанавливается на выходном валу ПБС. Токосъемные кольца разделены между собой изоляционными кольцами.

- СТУ цепей «минус БС» предназначено для передачи электрической энергии от вращающихся панелей БС на изделие.

	СТУ цепей «плюс БС»- 20 шин «плюс БС», ток по каждой шине от 0 до 8 А;

	СТУ цепей «минус БС- 5 шин «минус БС», ток по каждой шине от 0 до 32 А.

СТУ цепей «плюс БС» и цепей «минус БС» выполнены в виде отдельных блоков.

- блока датчика угла текущего положения. В качестве блока датчика угла текущего положения используются три резистора СП5-21Г-1-6,8 кОм ± 0,5 %  ОЖО 468.530ТУ, выдающих информацию об угле поворота выходного вала ПБС в систему телеметрии.











Рисунок 2.6 -  Привод батареи солнечной



4.7.Приводы системы ориентации солнечных батарей для Космической станции Свобода, производства SatelliteSystemsOperationHoneywellInc, США



Для Космической станции Свобода были разработаны три привода СОСБ. На рисунке 2.7 приведено их местоположение. 

Корневой привод СОСБ обеспечивает непрерывное вращение солнечных батарей для передачи 65.5 кВт мощности, а так же сигналов. 

Карданов подвес вращает солнечные батареи, чтобы отследить периодические изменения угла солнца и передачи 45 кВт энергии. 

Привод системы ориентации радиатора обеспечивает поддержание излучателей, наведенными на открытый космос, и обеспечивает передачу мощности. 







КорневойПривод

Привод системы

ориентации радиатора





                   Карданов подвес









Рисунок 2.7 - Расположение приводов на Космической станции Свобода.





3.8.Вспомогательное устройство передачи

Вспомогательное устройство передачи- устройство передачи энергии, обеспечивает передачу большой мощности и сигналов через Корневой привод. Это устройство состоит из трех частей: рабочая секция для передачи первичной энергии, секция передачи телеметрического сигнала и двух датчиков угла для определения положения выходного вала. Непрерывное вращение в любом направлении  со скоростью вращения до 4/мин. Датчики положения способны измерять угловое положения с точностью до 10. Вспомогательное устройство передачи было создано, чтобы заменить работу в открытом Космосе. Общий вид корневого привода приведен на рисунке 2.8.

Силовое токосъемное устройство состоит из 24 цепей для того, чтобы передать 65.5 кВт напряжением 160 В. 11 цепей используются для передачи положительного напряжения, 11 для передачи отрицательного и 2 цепи для заземления корпуса. Каждая цепь содержит 14 гибких колец для распределения мощности и 14 роликов.

Телеметрическое устройство состоит из четырех частей по 12 телеметрических цепей. Из них 12 цепей на заземление.



Рисунок 2.8 – Вспомогательное устройство передачи. Поперечное сечение



3.9.Устройство передачи мощности и сигнала

Устройство передачи мощности и сигнала –обеспечивает передачу электрической энергии и сигналов через подвижное соединение теплового излучателя, которое поддерживает излучатели, наведенными на открытый космос. Привод состоит из двух частей: телеметрическое устройство (состоит из двух по 12 телеметрических цепей) для того, чтобы передать энергию и информацию и двух датчиков угла для определения положения выходного вала привода.

Силовое токосъемное устройство состоит из 6 силовых цепей для передачи 3 кВт энергии каждая напряжением 160 В. 

 Привод обеспечивает непрерывное вращение в любом направлении со скоростью вращения до 3 /мин.

Общий вид привода приведен на рисунке 2.9.



Рисунок 2.9 -  Устройство передачи мощности и сигнала. Поперечное сечение.



3.10.Привод карданова подвеса 

Привод карданова подвеса –входит в состав Карданова подвеса и обеспечивает передачу электрической энергии и сигналов. Общий вид привода приведен на рисунке 8.

Исходное силовое токосъемное устройство состоит из пяти рабочих цепей для передачи высокой мощности. Каждая цепь способна к передаче 113 А напряжением 
200 В. Каждая из 5 цепей состоит из 11 гибких колец и 11 роликов.

Дополнительное силовое устройство состоит из 6 рабочих цепей для передачи малой мощности. В каждой цепи используют 3 гибких кольца в параллельных цепях и  способна к передаче 6,3 А напряжением 127 В.

Телеметрическое токосъемное устройство состоит из 6 телеметрических цепей. В каждой цепи использует пару гибких колец в параллельной цепи.

Общий вид привода приведен на рисунке 2.10.





Рисунок 2.10 – Привод Карданова подвеса. Поперечное сечение.





3.11.Сравнительная таблица



Сравнительная таблица СОСБ разработки зарубежных и российских фирм приведена в таблице 2.2

	










Таблица 2.2 - Сравнительная таблица СУП разработки зарубежных и российских фирм

	

	           Изделие

	

	

	

	Параметр

	

	

	ВНИИЭМ

	

	

	ГНЦ РКЦ «ЦСКБ-Прогресс»

	

	ОАО «ИСС»

	

	Satellite Systems Operation

	Honeywell Inc., США

	

	

	

	Б10/Б10М

	

	

	Метеор-2

	

	

	Монитор-2

	

	624.8040А-0

	

	138.8040-0

	

	

	795.3410-0

	

	UTA

	

	PDTA

	

	BGRRS

	Скорость вращения 

	выходного вала,  ?/с 

	-

	От 0,22 до 0,35

	0,57

	

	Большая - 1,0

	Малая - 0,05

	Большая – 0,6

	Малая – 0,05

	ПОИСК-0,13

	СЛЕЖЕНИЕ 1-0,004

	СЛЕЖЕНИЕ 2-0,008

	СТОП-0

	-0,5 до 0,5

	

	-0,5 до 0,5

	-5,73 до 5,73

	Угол поворота 

	выходного вала, градус.

	Круговое вращение

	В диапазоне от 0 до 180

	Круговое

	вращение

	В диапазоне 
от минус 40 
до + 96,5

	В диапазоне 
от минус 40 
до + 96,5

	Круговое вращение

	Полный оборот

	Погрешность измерения, градус

	-

	3,5

	3,5

	-

	-

	3

	0,1

	0,1

	0,086

	Силовые цепи

	-

	Кол. 4

	Ток  40 А

	Кол. 4

	Ток  40 А

	-

	-

	5 шин «минус БС» ток

	от 0 до 32 А

	20 шин «плюс БС» токот 0 до 8 А

	Кол-во-24,

	Ток 17 А

	Кол-во-6.

	Ток 3 А 

	Количество 10.

	Ток 113А.

	Количество 12.

	Ток 6,3А

	Телеметрические цепи

	

	-

	Количество

	Цепей 14

	Максимальный

	Ток 2А

	Количество

	Цепей 14

	Максимальный

	Ток 2А

	-

	-

	Количество цепей 22

	Максимальный ток

	10А

	Кол-во 36

	Кол-во 12

	Кол-во 6

	БС момент инерции, кг·м2

	

	150

	1550

	4

	950

	1355

	500

	-

	-

	-

	Момент на выходном валу в режиме удержания, Н·м

	-

	100

	-

	85

	431

	

	Не менее 20

	-

	-

	-

	Потребляемый ток, А 

	

	1,.......................