CC BY
4104/
0.5
^^ 0 3 .
------ 0.1
^--- 0.1
1.5 2 2.5 3
I, А
Рис. 1. Зависимости Т(1) при Q = 30 Вт
тока I < 2,8 А также позволяет снизить температуру элемента. При более высоких значениях силы тока (I > 2,8 А) термоэлектрическая система, наоборот, приводит к росту температуры элемента. Это объясняется тем, что при увеличении силы тока собственное тепловыделение модуля Ш дает на термическом сопротивлении Я дополнительный перепад температуры больший, чем величина ДТТЭм. Зависимости Т(1) для Q = 50 Вт приведены на рис. 2. Из относительного расположения кривых Т(1) для термоэлектрической системы и уровней, соответствующих обычной системе теплоотвода, следует, что применение ТЭМ обеспечивает охлаждение элемента только при Я = 0,1 К/Вт, при значениях Я = 0,3 и 0,5 К/Вт температура элемента становится выше во всем диапазоне значений I. В данном случае общее снижение эффективности системы охлаждения обусловлено уменьшением величины ДТТЭМ при увеличении холодопроиз-водительности модуля. Из результатов расчетов режимов работы термоэлектрической системы охлаждения можно сделать следующие выводы:
0 — : —---—------
2 2,2 2,4 2,6 2.8 3 3.2 3.4
I, А
Рис. 2. Зависимости Т(1) при Q = 50 Вт
1. Возможности использования ТЭМ для охлаждения радиоэлементов следует рассматривать не изолированно, основываясь только на нагрузочных характеристиках, а в рамках всей системы охлаждения в целом с учетом параметров системы теплоотвода и суммарной тепловой нагрузки, включающей в себя тепловую мощность охлаждаемого элемента и энергопотребление ТЭМ.
2. Эффективность использования ТЭМ снижается при увеличении тепловой мощности элемента Q и термического сопротивления системы теплоотвода Я.
3. Положительный эффект от применения ТЭМ в системе охлаждения возможен в определенных диапазонах значений Q и Я. Каждому набору Q и Я из этих диапазонов соответствует оптимальное значение силы тока питания ТЭМ, при котором эффективность охлаждения является максимальной.
© Васильев Е. Н., Деревянко В. А., 2013
621.315.2.016.2
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СИЛОВЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ ШИН BUS BAR
НА КА ОАО «ИСС»
М. В. Гаврюшов, С. В. Ефремов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: italynec@mail.ru
Обзорная статья о современной технологии силовых алюминиевых шин Bus bar, применяемой в системе электропитания космических аппаратов. Показаны различные виды конструкций данной шины и проведен анализ внедрения шины Bus bar на космические аппараты ОАО «ИСС».
Ключевые слова: кабель, силовая шина, алюминиевая шина, Bus bar, СЭП.
Решетневскуе чтения. 2013
APPLICATION OF TECHNOLOGY OF POWER ALUMINUM TIRES BUS BAR
ON KA OF JSC "ISS"
M. V. Gavryushov, S. V. Efremov
JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia. E-mail: italynec@mail.ru
Review article about the power of modern technology aluminum bars Bus bar used in the power supply space vehicles. This shows the different kinds of designs of the bus and the analysis of the introduction tires Bus bar on spacecraft JSC "ISS".
Keywords: cable, power bus, aluminum rail, Bus bar, power system.
С целью улучшения электрических и габаритно-массовых характеристик космических аппаратов (КА) в целом и бортовой кабельной сети (БКС) в частности ОАО ИСС внедрило на часть КА собственной разработки современную технологию силовых алюминиевых шин Bus bar. Данная технология разработана французской компанией AXON Cable SAS и уже успешно применяется на европейских спутниках, разработанных компанией Astrium.
Силовые алюминиевые шины позволяют модернизировать классические кабели, использующиеся в системе электропитания (СЭП) космических аппаратов на участках между:
- батареей солнечной и комплексом энергопреоб-разующим (КЭП);
- аккумуляторной батареей и КЭП;
- КЭП и приборами-потребителями.
Модернизация кабеля заключается в том, что отдельные участки кабеля заменяет жесткая «слоеная» алюминиевая конструкция, которая и является шиной Bus bar. Слои шины могут быть как внутренними, так
и внешними. Внешний слой представляет собой прямоугольный профиль, представленный в виде жесткой конструкции из алюминиевого посеребренного профиля, U- или E-образной формы, имеющий отрицательный потенциал. Внутри этого профиля могут располагаться как плюсовые, так и минусовые шины в виде плоских алюминиевых посеребренных пластин, изолированные друг от друга 2 слоями полиимидной пленки с клеевым слоем и изолированные от внутренней поверхности профиля при помощи эпоксидного компаунда (рис. 1, а, б).
Вывод цепей с шины организуется несколькими способами:
- паяным соединением проводов с медными либо алюминиевыми посеребренными жилами к слоям шины (см. рис. 2, а);
- соединителями, встроенными в общий конструктив шины (см. рис. 2, б).
Кабель, выполненный с применением технологии Bus bar, представлен на рис. 3.
Внутренние слои
Эпоксидный компаунд
Полиим ид двойной слой
Внешний профиль
внутренний
слой б
Рис. 1. а - U-образный профиль шины; б - E-образный профиль шины
а
Рис. 2. а - вывод проводов со слоев шины; б - Вывод цепей с шины соединителем
Рис. 3. Кабели, изготовленные с применением технологии Bus bar
Впервые данная технология была внедрена в СЭП КА «Луч-5В». Целесообразность применения шин именно в СЭП обусловливается большими токами и жесткими требованиями по падению напряжения в цепях, что приводит к увеличению массы кабелей, составляющей 20-25 % от общей массы БКС, которая составляет на КА порядка 90-110 кг.
Шина Bus bar прошла лабораторные испытания на ОАО «ИСС». Целью испытаний являлось экспериментальное определение помеховых импульсов, а также измерение электрических характеристик (R, L, C) шины «Bus bar» на выходных цепях шины. Конструкция шины была представлена следующим образом (см. рис. 4). По результатам испытаний был составлен отчет и подтверждена возможность использования силовых алюминиевых шин на космических аппаратах, изготавливаемых на ОАО ИСС.
Исходя из проведенного исследования, проектных и конструкторских расчетов данная технология в сравнении с обычными кабелями позволяет:
- уменьшить массу силовых кабелей до 25 %, что дает выигрыш от общей массы БКС 6 кг;
- улучшить стабильность электрических параметров за счет жесткой конструкции шины;
- более рационально использовать монтажное пространство платформы;
- повысить теплоотдачу силовых шин за счет плоской конструкции, обеспечивающей отвод тепла с минимальным градиентом тепла между проводниками. В условиях космоса, где возможны только кон-дуктивный теплоотвод и теплоотвод с помощью излучения, это особенно актуально.
Несмотря на видимые преимущества применения данной технологии в современной космической технике, есть ряд недостатков:
- резервирование монтажного пространства под габариты шины на этапе проектирования КА;
- отсутствие возможности смены месторасположения шины в процессе изготовления КА;
а
в
Рис. 3. а - вид на жесткие крепления; б - вид на гибкие крепления; в - общий вид конструкции: 1 - и-образная алюминиевая шина с покрытием серебра; 2 - 8 слоев из алюминия с покрытием серебра; 3 - жесткое алюминиевое крепление; 4 - гибкое алюминиевое крепление; 5...7- провода по спецификации
ББСС 3901.002 типа ЛШО 26, ЛШО 22, ЛШО 16
- отсутствие возможности применения данных шин на модуле полезной нагрузки (МПН ) из-за существующего подхода к схемотехническому проектированию в отечественной космической отрасли, в части независимого подключения приборов-потребителей к источнику электропитания по типу «звезда». В данный момент приоритетными путями развития данной технологии в отечественной космической отрасли является дальнейшее применение технологии сило-
вых алюминиевых шин на КА и создание собственного отечественного производства силовых алюминиевых шин, для чего необходимо провести исследования, отработку и квалификацию паяных и обжимных соединений между алюминиевыми, алюминиевыми и медными проводами.
© Гаврюшов М. В., Ефремов С. В., 2013
УДК 662.629.05
АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОТРАБОТКИ БОРТОВОГО КОМПЬЮТЕРА С ПРОЦЕССОРОМ LEON-2 И СЕТЬЮ SPACEWIRE
Е. Н. Голубев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: gen@iss-reshetnev.ru
Экспериментальная отработка систем управления космических аппаратов требует создания специальных аппаратно-программных средств, обеспечивающих совместную отработку бортовых программ и аппаратуры бортовых комплексов управления (БКУ). В ОАО «ИСС» начиная с 1980-х годов разрабатываются и успешно
