Дипломчик) (1005967), страница 2
Текст из файла (страница 2)
- двумя спутниками, расположенными слева и справа в соседних орбитальных плоскостях.
Космический сегмент
В состав КА входят радиоэлектронное оборудование, центральный процессор, система ориентации и стабилизации, двигательная установка и система энергопитания. Масса КА 350 кг. Расчетный срок службы – 5 лет.
-
В состав антенной системы должно входить
-
шесть фазированных антенных решеток, формирующих 48 парциальных лучей на прием и передачу в диапазоне 1616-1626,5 МГц
-
четыре антенны для организации связи со станциями сопряжения в диапазоне 19,6 и 29,1-29,3 ГГц
-
четыре волноводно-щелевые антенны для межспутниковой связи в диапазоне 23,18-23,38 ГГц.
-
Система энергопитания. Выходная мощность панелей СБ равна 1430 Вт. Напряжение первичного электропитания СЭП составляет 22-36 В. Мощность потребления оборудования L диапазона 230 Вт. В качестве буферного источника питания используется 22-элементная никель-водородная аккумуляторная батарея емкостью 48А/ч. Она обеспечивает автоматическое поддержание напряжения питания до выхода КА из зоны тени.
-
бортовой радиотехнический комплекс должен обеспечить функционирование сети абонентов в диапазоне частот 1616-1626,5МГц, связь со станциями сопряжения 19,6ГГц, 29,1-29,3 ГГц, а также межспутниковую связь в диапазоне 23,18-23,38ГГц.
В состав бортового радиотехнического комплекса (БРТК) должны входить:
-
приемные устройства;
-
передающие устройства;
-
бортовое программное устройство;
-
бортовой вычислительный комплекс.
Масса КА не должна превышать 690 кг.
Компоновка КА должна обеспечить возможность группового вывода одним ракето-носителем до 3 КА.
Технология подготовки КА к запуску должна предусматривать необходимый объем и качество проверок и операций, обеспечивающих высокий уровень надежности КА и должна соответствовать нормам
Орбитальная группировка должна строиться с использованием низкоорбитальных КА, находящихся на квазиполярных круговых орбитах высотой 780 км. И наклонением 86,4º
Одним ракето-носителем должно выводиться 3 КА одновременно. При восполнении системы допускается уменьшать число выводимых на орбиту КА до одного.
Расчетный номинальный состав полностью развернутой орбитальной группировки - 66 КА. Текущее количество КА в орбитальной группировке может изменяться в зависимости от стратегии восполнения. Структура орбитальной группировки:11 "колец" по 6 КА в каждом.
II. Принципы построения, основные характеристики и конструкция бортовых систем модернизированного
КА «Гонец-М»
I. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ
Солнечная батарея является первичным источником тока и предназначена для преобразования солнечной энергии в электрическую на освещенных участках орбиты.
К особенностям эксплуатации БС на данном типе орбит следует отнести:
-
одноосную ориентацию КА продольной осью на Землю;
-
высокодинамичное изменение освещенности и, как следствие, температуры БС при движении КА по витку.
1.1. Расчет параметров БС
Расчет параметров СБ сводится к определению ее площади и массы с учетом критерия обеспечения положительного энергобаланса при заданной витковой диаграмме энергопотребления нагрузки и критерия обеспечения минимально необходимой мощности заряда аккумуляторной батареи.
Условием соблюдения положительного энергобаланса является равенство разрядной и зарядной энергий аккумуляторной батареи, т.е.
| - разрядная энергия аккумуляторной батареи; |
| - зарядная энергия аккумуляторной батареи. |
С учетом известной разрядной энергии АБ, минимальная мощность СБ может быть оценена по формуле:
- средняя мощность солнечной батареи за освещенный период витка; | |||||
- мощность нагрузки в сеансном режиме; | |||||
- мощность нагрузки в дежурном режиме; | |||||
- собственное потребление автоматики СЭП; | |||||
- длительность сеансного режима; | |||||
- длительность теневого участка; | |||||
- КПД, учитывающий потери энергии в тракте автоматика СЭП - нагрузка; | |||||
- КПД автоматики СЭП, учитывающий потери при питании от БС; | |||||
- КПД автоматики СЭП, учитывающий потери при заряде аккумуляторной батареи; | |||||
- КПД аккумуляторной батареи по энергии; | |||||
- КПД, учитывающий потери энергии в тракте автоматика СЭП - БС; | |||||
точность ориентации БС. Из требований, предъявляемых к СЭП КА: | |||||
|
В результате расчетов получены, что минимальная мощность БС в конце ресурса должна быть не менее 99,9 Вт.
Площадь солнечной батареи рассчитывается по формуле:
где Руд — удельная мощность СБ, принимаемая:
140 Вт/м2 при tраб = 60 °С и 100 Вт/м2 при tраб = 110 °С для материала ФЭП;
Кз -коэффициент запаса, учитывающий деградацию ФЭП из-за радиации, равный 1,4 для времени работы пять лет;
Кп— коэффициент заполнения, вычисляемый по формуле
Кп =SСБ/SФЭП ≈1,12;
ηСБ - КПД СБ≈ 0,97.
Разрабатываемая БС, в связи с особенностями конструкции каркасов, а также всего КА (ориентация - нижним торцом цилиндров на Землю), при эксплуатации на орбите засвечивается не целиком, а лишь частично и неравномерно, в зависимости от конкретного положения объекта относительно Солнца. Для определения электрической мощности (тока), вырабатываемой БС как в любой момент времени, так и средней по витку, необходимо задаться ее эффективной площадью Sэф, эквивалентной по мощности строго ориентированной на Солнце плоской БС при различных положениях КА по витку.
Расчет средней эффективной площади БС проведен с учетом следующих исходных данных:
-
теневой виток - направление на Солнце “лежит” в плоскости орбиты КА;
-
солнечный виток - направление на Солнце перпендикулярно плоскости орбиты КА;
-
U-образные последовательные цепи фотопреобразователей распределены по боковой поверхности цилиндрических каркасов равномерно (с одинаковыми зазорами в параллельном направлении);
-
эффективная площадь каждой U-образной последовательной цепочки БС1 или БС2 определена как произведение размеров ее фотоактивной поверхности на косинус угла падения светового потока на дальнюю от середины цилиндра (наиболее освещенной части) ветвь U-цепочки (так как электрическая мощность последовательной цепи фотопреобразователей определяется по наименее освещенной ее части) и на поправочный коэффициент, учитывающий относительное отражение светового потока от поверхности БС;
-
ориентация КА принята строго нижним торцом каркаса к Земле.
С учетом принятых допущений, эффективная площадь БС в каждом дискретном положении объекта определяется как:
Si | - площадь “зеркала” каждого отдельно ориентированного фрагмента батареи - каждой цепочки фотопреобразователей в составе цепи на боковой поверхности цилиндра или отдельной плоской выносной панели; |
| - угол падения светового потока на i-й фрагмент батареи; |
| - поправочный косинусный коэффициент. |
Угол падения светового потока на каждую элементарную плоскость батареи выведен методом матричного преобразования системы координат при ее последовательных поворотах вокруг осей координат и составляет:
-
для плоских участков на боковой поверхности цилиндров:
-
для плоских панелей:
- истинная аномалия объекта (угол положения объекта на орбите, на “теневом” витке отсчитываемый от середины солнечного участка);
- угол разворота объекта вокруг своей продольной оси;
- угол разворота плоскости участка БС вокруг центральной оси цилиндра, учитывающий как возможный разворот самого объекта вокруг этой оси, так и конкретное угловое положение центра рассматриваемой цепочки фотопреобразователей на цилиндре;