Патент на изобретение №2305058

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании спутников связи. Предлагаемый способ включает изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, проверку степени герметичности жидкостных трактов модулей служебных систем и полезной нагрузки и заправку их деаэрированным теплоносителем. Указанные модули имеют на входах и выходах жидкостных трактов гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами. После проведения электрических испытаний на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок и тепловакуумных испытаний производят слив теплоносителя из жидкостных трактов, их вакуумную сушку, повторную проверку степени герметичности и окончательную заправку деаэрированным теплоносителем. Затем проводят заключительные испытания на функционирование космического аппарата и контроль степени герметичности концевых элементов жидкостных трактов. При этом после вакуумной сушки жидкостных трактов проводят дополнительную операцию по замене участков жидкостных трактов модулей служебных систем и полезной нагрузки, содержащих гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами, на жесткие соединительные трубопроводы упрощенной конструкции. Технический результат изобретения состоит в упрощении и удешевлении конструкции космического аппарата, а также в снижении массы его вспомогательных систем. 9 ил.

Изобретение, разработанное авторами в порядке выполнения служебного задания, относится к космической технике и может быть использовано при создании связных (телекоммуникационных) спутников с жидкостными трактами охлаждения их приборов.

Известны способы испытаний и изготовления связных спутников, выполненных состоящими из двух модулей: модуля служебных систем (МСС) и модуля полезной нагрузки (МПН), содержащих жидкостные тракты охлаждения их приборов, имеющие на входе и выходе их состыкованные между собой гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами: см. патенты Российской Федерации №№ 2200689, 2209751, 2238886.

Анализ опыта разработки, изготовления подобных связных спутников показывает, что общими существенными недостатками известных технических решений является усложнение изготовления космического аппарата, обусловленное необходимостью изготовления и установки в составе каждого летного изделия достаточно сложных по конструкции и изготовлению гидроразъемов с гибкими трубопроводами.

Анализ источников информации по патентной и научно-технической информации показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемого технического решения является патент Российской Федерации №2238886.

В настоящее время способ изготовления связного спутника, разработанного на базе вышеуказанного патента, включает следующие основные последовательные операции (см. фиг.7-9):

– изготавливают комплектующие и производят сборку космического аппарата 1, который включает жидкостные тракты 3.1, 2.1 модулей служебных систем 3 и полезной нагрузки 2, имеющие на входах и выходах жидкостных трактов гидроразъемы 2.2, 3.2 и 2.3, 3.4 с присоединенными к ним гибкими трубопроводами 3.3, 2.4; при этом наконечники гидроразъемов и гибких трубопроводов соединены с наконечниками бортовых соединительных трубопроводов с помощью сварного соединения А (см. фиг.9);

– проводят проверку степени герметичности жидкостных трактов (сначала проверяют герметичность всех сварных стыков и стыков гидроразъемов жидкостных трактов методом щупа, а затем проводят проверку суммарной негерметичности жидкостных трактов с установкой космического аппарата в вакуумной камере с использованием пробного газа, например гелия);

– заправляют жидкостные тракты деаэрированным теплоносителем;

– проводят электрические испытания космического аппарата на функционирование с обеспечением теплового режима при этом с помощью съемного блока 4, пристыкованного с помощью гидроразъемов 4.3, 3.9 и 4.2, 3.8 к жидкостному тракту модуля служебных систем 3 (поз. 4.4 – гибкий трубопровод);

– отстыковывают съемный блок 4 и испытывают космический аппарат 1 на воздействие механических нагрузок;

– проводят тепловакуумные испытания космического аппарата 1 в термобарокамере;

– пристыковывают съемный блок 4 к жидкостному тракту и сливают теплоноситель из жидкостных трактов МПН+МСС+ съемный блок (2.1+3.1+4.1), промывают и проводят вакуумную сушку их;

– проводят повторный контроль степени герметичности жидкостных трактов (2.1+3.1+4.1);

– окончательно заправляют жидкостные тракты (2.1+3.1+4.1) деаэрированным теплоносителем;

– проводят заключительные электрические испытания космического аппарата 1 на функционирование;

– отстыковывают съемный блок 4 от гидроразъемов 3.8, 3.9 жидкостного тракта, состыковывают их (3.8, 3.9) и демонтируют съемный блок 4 с космического аппарата 1 (см. фиг.8);

– проводят контроль герметичности концевых элементов жидкостных трактов, предназначенных для обеспечения подключения наземных устройств (стыков вентилей 3.6, 3.7, гидроразъемов 3.8, 3.9 и гибкого трубопровода 3.10).

Как было указано выше, существенным недостатком известного способа изготовления космического аппарата является необходимость изготовления и установки в составе каждого летного изделия сложных по конструкции и изготовлению гидроразъемов с гибкими трубопроводами.

Целью предложенного авторами технического решения является устранение вышеперечисленных существенных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что после вакуумной сушки жидкостных трактов проводят дополнительную операцию – заменяют участки жидкостных трактов модулей полезной нагрузки и служебных систем, содержащие гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами, на соединительные (жесткие) трубопроводы, что является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом способе изготовления космического аппарата.

Принципиальные схемы предлагаемого способа изготовления космического аппарата изображены на фиг.1-6.

Предложенный авторами способ изготовления включает следующую последовательность операций (с использованием следующих устройств):

– изготавливают комплектующие, в том числе трубопроводы А и Б (см. фиг.3 – I основной вариант – будет использоваться при изготовлении космического аппарата; фиг.4 – II вариант – авторами рассмотрено вариантное исполнение) и комплекты В и Г, куда входят гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами (см. фиг.5 – I основной вариант – будет использоваться при изготовлении космического аппарата; фиг.6 – II вариант – авторами рассмотрено вариантное исполнение); при этом штуцеры бортовых соединительных трубопроводов (см. поз. 1 и 2 на фиг.3 и 4), предназначенных для соединения с соединительными трубопроводами (см. поз. 3, 4 на фиг.3 и 4) или с наконечниками гидроразъема и гибкого трубопровода (см. соответствующие фиг.5 и 6), изготовлены таким образом, что позволяют герметично присоединить к штуцеру стык наконечника соседнего участка посредством сварного соединения или резьбового соединения, используя накидную гайку;

– см. фиг 1: производят сборку космического аппарата 1, который включает жидкостные тракты 3.1, 2.1 модулей служебных систем 3 и полезной нагрузки 2, имеющие на входах и выходах жидкостных трактов гидроразъемы 2.2, 3.2 и 2.3, 3.4 с присоединенными к ним гибкими трубопроводами 3.3, 2.4; при этом наконечники гидроразъемов и гибких трубопроводов соединены со смежными штуцерами бортовых соединительных трубопроводов посредством резьбового соединения, используя накидную гайку (см. фиг.1 и фиг.5);

– проводят проверку степени герметичности жидкостных трактов: сначала проверяют герметичность всех сварных стыков, стыков гидроразъемов и разъемных стыков (фторопластовая или резиновая прокладка в разъемных стыках) методом щупа, а затем проводят проверку суммарной негерметичности жидкостных трактов с установкой космического аппарата в вакуумной камере с использованием пробного газа – гелия, который в жидкостные тракты подают через вентили 3.6, 3.7 (после испытаний гелий удаляют);

– используя вентили 3.5, 3.6, 3.7, заправляют жидкостные тракты деаэрированным теплоносителем;

– проводят электрические испытания космического аппарата на функционирование с обеспечением теплового режима при этом с помощью съемного блока 4, пристыкованного к жидкостному тракту модуля служебных систем 3;

– отстыковывают съемный блок 4 и испытывают космический аппарат 1 на воздействие механических нагрузок;

– проводят тепловакуумные испытания космического аппарата 1 в термобарокамере;

– пристыковывают съемный блок 4 к жидкостному тракту и, используя вентили, сливают теплоноситель из жидкостных трактов МЛН+МСС+ съемный блок (2.1+3.1+4.1), промывают и проводят вакуумную сушку их;

– отсоединяют комплекты В и Г (см. фиг.5, куда входят гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами, расположенные между бортовыми жидкостными трактами на участках входов и выходов жидкостных трактов модулей служебных систем и полезной нагрузки) и вместо них устанавливают (см. фиг.2) жесткие соединительные трубопроводы А и Б (см. фиг.3): их стыки присоединяют к смежным стыкам штуцеров бортовых соединительных трубопроводов посредством сварки (см. фиг.3) (основной вариант – будет использоваться при изготовлении космического аппарата); отсоединенные вышеуказанные комплекты В и Г затем используют при изготовлении очередного летного изделия;

– проводят повторный контроль герметичности жидкостных трактов (2.1+3.1+4.1): сначала проверяют герметичность всех сварных стыков методом щупа, а затем проводят проверку суммарной негерметичности жидкостных трактов с установкой космического аппарата в вакуумной камере с использованием пробного газа – гелия, который в жидкостные тракты подают (а после испытаний удаляют) через вентили;

– используя вентили, окончательно заправляют жидкостные тракты (2.1+3.1+4.1) деаэрированным теплоносителем;

– проводят заключительные электрические испытания космического аппарата на функционирование;

– отстыковывают (см. фиг.2) съемный блок 4 от гидроразъемов жидкостного тракта, состыковывают их (3.8, 3.9) и демонтируют съемный блок 4 с космического аппарата 1;

– проводят контроль герметичности концевых элементов жидкостных трактов, предназначенных и использованных для подключения наземных средств в процессе предыдущих операций: стыков вентилей 3.6, 3.7, гидроразъемов 3.8, 3.9 и гибкого трубопровода 3.10.

После выполнения вышеуказанных операций с положительными результатами космический аппарат отправляют на полигон для осуществления запуска на рабочую орбиту.

Как следует из вышеизложенного, в составе каждого летного изделия только при наземных испытаниях космического аппарата между модулями служебных систем и полезной нагрузки используются сложные в изготовлении и с большим объемом обработки гидроразъемы с гибкими трубопроводами; данные гидроразъемы с гибкими трубопроводами изготавливаются только при изготовлении первого летного изделия, а затем повторно используются при наземных испытаниях последующих изделий; в окончательно собранном космическом аппарате – перед его запуском на рабочую орбиту – между модулями служебных систем и полезной нагрузки установлены простые по конструкции и изготовлению и высоконадежные жесткие соединительные трубопроводы.

Кроме того, в результате изготовления космического аппарата согласно предложенному техническому решению обеспечивается: снижение массы космического аппарата (исключение только одной пары гидроразъемов с присоединенным к ним гибким трубопроводом дает выигрыш массы 0,65 кг);

– повышение степени герметичности жидкостных трактов (из их конструкции исключены разъемные стыки между гидроразъемами);

– увеличение расхода теплоносителя в жидкостных трактах в результате снижения гидравлического сопротивления жидкостных трактов (т.к. гидроразъемы с гибким трубопроводом имеют существенно высокое гидравлическое сопротивление по сравнению с соединительным трубопроводом);

– снижение материальных и финансовых затрат.

В настоящее время предложенное авторами техническое решение отражено в технической документации нашего предприятия на изготовление вновь создаваемого связного (телекоммуникационного) спутника.

Формула изобретения

Способ изготовления космического аппарата, включающий изготовление комплектующих, сборку космического аппарата, включающего жидкостные тракты модулей служебных систем и полезной нагрузки, имеющие на входах и выходах гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами, проверку степени герметичности указанных жидкостных трактов и заправку их деаэрированным теплоносителем, затем проведение электрических испытаний на функционирование, испытаний на воздействие механических нагрузок, тепловакуумных испытаний, слива теплоносителя из жидкостных трактов, их вакуумной сушки, повторной проверки степени герметичности и окончательной заправки деаэрированным теплоносителем, а также заключительных испытаний на функционирование космического аппарата и контроля степени герметичности концевых элементов жидкостных трактов, отличающийся тем, что после вакуумной сушки жидкостных трактов заменяют участки указанных жидкостных трактов модулей, содержащие гидроразъемы с присоединенными к ним гибкими трубопроводами, на жесткие соединительные трубопроводы.

РИСУНКИ