Результаты разработки долгоресурсного силового токосъемного устройства для современных высокоэнергетических космических аппаратов

Силиванов Р.П.; Кудряшов С.П.; Токарев А.В.; Улыбушев Е.А.; Леканов А.В.

Решетневскуе чтения. 2017

УДК 629.78.064.56

РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ ДОЛГОРЕСУРСНОГО СИЛОВОГО ТОКОСЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА для современных высокоэнергетических

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Р. П. Силиванов, С. П. Кудряшов, А. В. Токарев*, Е. А. Улыбушев, А. В. Леканов

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: [email protected]

Рассмотрены результаты разработки долгоресурсного силового токосъемного устройства для использования в составе высокоэнергетических космических аппаратов. Приведены результаты его ресурсных испытаний.

Ключевые слова: долгоресурсное силовое токосъёмное устройство, высокоэнергетический космический аппарат.

LONGTERM POWER CURRENT-COLLECTING DEVICE FOR MODERN HIGH-ENERGY SPACECRAFTS DEVELOPMENT RESULTS

R. P. Silivanov, S. P. Kudriashov, A. V. Tokarev*, E. A. Ulybushev, A. V. Lekanov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]

The article considers the results of developing a long-term power current-collecting device to use high-energy spacecrafts. The results of its resource tests are given.

Keywords: long-term power current-collecting device, high-energy spacecraft.

Введение. В связи с возрастанием сложности задач, решаемых посредством космических аппаратов (КА), им требуется все больше энергии. В качестве одного из основных источников энергии выступают солнечные батареи. Для обеспечения бесперебойного поступления энергии от солнечных батарей к системе электропитания (СЭП) КА, а также для обеспечения постоянной ориентации солнечных батарей на Солнце, используется блок механический устройства поворота батареи солнечной (БМ УПБС). Именно от надежности и правильности его работы во многом зависит выполнение поставленных для КА целей. Для передачи энергии в составе БМ УПБС предусмотрено силовое токосъемное устройство (СТУ) [1-3].

Разработка долгоресурсного СТУ. При разработке долгоресурсного СТУ ставилась задача разработать устройство, способное передавать более 90 кВт электроэнергии и обладающее ресурсом более 100 000 оборотов (соответствует 15 годам эксплуатации на низкой орбите). Подобное устройство может стать составной частью блока механического системы ориентации солнечных батарей научно-энергетических модулей, разрабатываемого в АО «ИСС» [4].

СТУ представляет собой устройство, выполненное из набора подвижных и неподвижных соосных наружных и внутренних токосъемных колец, упругих токопроводящих колец, контактирующих с соответствующими по месту наружными и внутренними токо-

съемными кольцами, которые разделены изоляционными кольцами [5].

В процессе разработки долгоресурсного СТУ была создана 3Б-модель устройства, состоящего из 10 силовых цепей (20 силовых колец) (рис. 1). Каждая из цепей должна обеспечивать передачу более 9 кВт энергии.

Падение напряжения при этом не должно превышать 0,3 В в течение всего срока эксплуатации.

Рис. 1. 3Б-модель долгоресурсного СТУ

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

Результаты РИ макета цепи долгоресурсного СТУ

Параметр Значение

Требуемое Фактическое

Проводимый ток через одно кольцо, А 60 60

Рабочее напряжение, В 160 160

Падение напряжения, В, не более 0,3 0,108

Диапазон рабочих температур, °С от -50 до +70 от -50 до +70

Ресурс, оборотов, не менее 100 000 130 000

Для проверки параметров и подтверждения ресурса был создан макет одной из цепей этого устройства (рис. 2). В виду больших размеров токосъемных колец, (диаметр наружных колец равен 180 мм), в процессе изготовления макета долгоресурсного СТУ были использованы ранее не применявшиеся на нашем предприятии технологии производства токосъемных колец, а так же разработана специальная оснастка для проведения испытаний.

%

Рис. 2. Макет цепи долгоресурсного СТУ

Ресурсные испытания СТУ. В процессе проведения ресурсных испытаний (РИ) были проведены проверки параметров устройства в нормальных климатических условиях, а так же в условиях вакуума при температурах от минус 50 °С до плюс 70 °С, и наработка ресурса в режиме непрерывного вращения. Результаты РИ представлены в таблице.

Испытания подтвердили способность устройства передавать большое количество электроэнергии в течение длительного срока эксплуатации без увеличения потерь энергии при передаче.

Библиографические ссылки

1. Spacecraft systems engineering / edit by Peter Fortescue, Graham Swinerd, John Stark. 4th ed. 2011. 691 p.

2. Чеботарев В. Е. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 168 с.

3. Технология производства космических аппаратов : учебник для вузов / Н. А. Тестоедов, М. М. Михнев, А. Е. Михеев и др. // Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. 352 с.

4. Артюшенко О. А., Порпылев В. Г., Гурылев А. Б., Токарев А. В. Разработка блока механического системы ориентации солнечных батарей научно-энергетических модулей // Решетневские чтения : материалы XV Междунар. науч. конф. (10-12 ноября 2011, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. С. 43-44.

5. Пат. 2543136 Российская Федерация, МПК F 16 H 57/00. Многоканальное токосъемное устройство / Порпылев В. Г., Халиманович В. И., Беляева Л. И. № 2003108115/11 ; заявл. 22.02.2013 ; опубл. 27.02.2015, Бюл. № 6. 5 с.

References

1. Spacecraft systems engineering / edit by Peter Fortescue, Graham Swinerd, John Stark. 4th ed. 2011. 691 p.

2. Chebotarev V. E. Proektirovanie kosmicheskih apparatov sistem informacionnogo obespechenija [Designing of infoware systems of spacecrafts]. Siberian aerospace university. Krasnoyarsk, 2005. 168 p.

3. Testoedov N. A., Mikhnev M. M., Mikheev A. E. et al. Tehnologia proizvodstva kosmicheskih apparatov : uchebnik dlia vuzov [The technology of production of the spacecraft. Text-book for universities]. Siberian aerospace university. Krasnoyarsk, 2009. 352 p.

4. Artushenko O. A., Porpylev V. G., Gurylev A. B., Tokarev A. V. [Development of mechanical unit system of orientation of solar batteries of scientifically-power modules]. Materialy XV Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XV Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2011. P. 43-44. (In Russ.)

5. Porpylev V. G., Khalimanovich V. I., Beljaeva L. I. Mnogokanalnoe tokosjomnoe ustrojstvo [Multichannel current collector]. Patent RF, № 2543136, 2013.