Описание объекта испытаний
1. Основные определения
В соответствии с ГОСТ 16504-81 имеют место следующие понятия:
Объект испытаний(ОИ) – продукция, подвергаемая испытаниям.
Средство испытаний (СИ) – техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний.
Испытательное оборудование (ИО) - средство испытаний, представляющее собойтехническое устройство для воспроизведения условий испытаний.
Кроме того, в проекте используются следующие термины, используемые в космической промышленности:
Космический аппарат (КА) — техническое устройство, используемое для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел.
Тепловая сотопанель — термостабилизированное основание, обеспечивающее заданную температуру в месте крепления оборудования.
Телеметрическая система — система, позволяющая производить удалённые измерения и сбор информации для предоставления оператору или пользователю.
Бортовой комплекс управления –совокупность технических средств и технологий, обеспечивающих эффективное управления бортовыми системами космического аппарата.
Объектом испытаний в данном курсовом проекте является бортовой комплекс управления.
2. Состав системы бортового комплекса управления (БКУ)
Как известно, космический аппарат «Спектр-РГ» включает в свой состав:
· базовый модуль «Навигатор»;
· комплекс научной аппаратуры (КНА);
· ферму комплекса научной аппаратуры;
· адаптер.
Общий вид КА «Спектр-РГ» представлен на Рис. 2-1.
Рис. 2-1 Состав КА «Спектр-РГ»
Космический аппарат «Спектр-РГ» включает в свой состав базовый модуль «Навигатор» и комплекс научной аппаратуры. Базовый модуль «Навигатор» содержит все системы и агрегаты, необходимые для обеспечения функционирования космического аппарата на всех этапах его автономного полета. Общий вид базового модуля «Навигатор» представлен Рис. 2-2.
В состав базового модуля «Навигатор» входят следующие основные системы:
· бортовой комплекс управления;
· бортовой радиокомплекс;
· антенно-фидерная система;
· телеметрическая система;
· система ориентации солнечной батареи;
· система электроснабжения;
· двигательная установка;
· система обеспечения теплового режима;
Рис. 2-2. Базовый модуль «Навигатор» (3D-модель)
Конструктивно базовый модуль представляет собой восьмигранный корпус, на гранях которого закреплены элементы двигательной установки, панели батареи фотоэлектрических преобразователей с приводами поворота, радиаторы системы обеспечения теплового режима; к нижнему торцу корпуса крепится тепловая сотопанель, на которой установлена практически вся аппаратура базового модуля; на верхний торец корпуса устанавливается комплекс научной аппаратуры с рентгеновскими телескопами.
Основной системой, обеспечивающей управление бортовыми системами КА является бортовой комплекс управления.
Задачи бортового комплекса управления (БКУ) БМ «Навигатор» разделяются на две основные группы:
· управление движением КА;
· управление бортовыми системами.
В части управления движением БКУ выполняет следующие функции:
· построение и поддержание постоянной солнечной ориентации;
· переориентация КА в заданное программное положение;
· построение трёхосной базовой ориентации;
· стабилизация КА в неподвижной относительно инерциального пространства
системе координат;
· управляемое вращение КА вокруг оси «ОZ» для выполнения обзора небесной сферы;
· закрутка КА вокруг оси «ОZ» для пассивной гироскопической стабилизации
КА;
· управление КА при выдаче импульсов коррекции;
· юстировка научной аппаратуры (НА) - уточнение взаимного углового
положения осей чувствительности НА и командно-измерительных приборов
БКУ.
В части управления системами КА, БКУ в процессе работы взаимодействует со следующими смежными системами:
· бортовой аппаратурой командно-измерительной системы (БА КИС);
· комплексом научной аппаратуры;
· телеметрической системой (ТМС);
· антенно-фидерной системой (АФС) БА КИС;
· системой электроснабжения (СЭС);
· системой ориентации солнечных батарей (СОСБ);
· двигательной установкой (ДУ);
· системой управления приводом остронаправленной антенны (ОНА);
· пиротехническими устройствами (ПТ) раскрытия элементов конструкции и
ДУ;
· приводом раскрытия балки ОНА;
· системой обеспечения теплового режима (СОТР);
· системой контроля электризации (СКЭ).
В состав БКУ входят следующие приборы:
· бортовое вычислительное устройство (БВУ);разработчик изготовитель МОКБ «Марс»;
· блоки силовой автоматики (БСА) - 5 приборов;разработчик и изготовитель МОКБ «Марс»;
· астродатчики (АД) - 3 блока определения координат звезд – БОКЗ-МФ;разработчик и изготовитель ИКИ РАН;
· гироскопический измеритель вектора угловой скорости (ГИВУС) КИНД34-66;разработчик и изготовитель НИИ ПМ;
· комплекс управляющих двигателей-маховиков (КУДМ) «Агат-40С» - 2 комплекта;разработчик и изготовитель ПЦ «ПОЛЮС»;
· приборы ориентации на Солнце (ПОС) - 2 прибора;разработчик и изготовитель МОКБ «Марс»;
· бортовая кабельная сеть (БКС)между блоками БКУ, включая магистральный последовательный интерфейс (МПИ) по ГОСТ52070-2003; разработчик БКС МОКБ «Марс».
Функциональная схема БКУ представлена на Рис. 2-3. На схеме показаны входящие в БКУ подсистемы и блоки, а также внутренние и внешние связи БКУ.
Функционально в БКУ можно выделить:
· вычислительное ядро (БЦВС и ВС БУК 1);
· исполнительные платы (БУК 1, БУ3-БУ7);
· датчиковые системы (БОКЗ-МФ, ГИВУС, ПОС);
· исполнительные органы БКУ (КУДМ).
БВУ выполнено в четырехгранном исполнении (три грани находятся во включенном состоянии, а одна в «холодном» резерве). Исполнительные платы, размещенные в блоках БКП, БУ3-БУ7 и управляемые БВУ, выполнены в двухканальном исполнении с программным мажоритированием входной информации.
Информационный обмен подсистем БКУ (БОКЗ-МФ, КУДМ, БВУ, БСА) между собой и со смежными системами (КНА, ТМС) осуществляется по внутренней шине МКО (МКО-1), где контролером является БВУ. Информационный обмен БКУ с БАКИС осуществляется по «внешней» шине МКО (МКО-2), где контролером является БАКИС. Информационный обмен между БВУ и БСА осуществляется по последовательному интерфейсу. Помимо обмена по МКО осуществляется обмен релейными командами между подсистемами БКУ и смежными системами, а также осуществляется прием аналоговых сигналов от отдельных агрегатов и бортовых приборов. В ТМС выдаются аналоговые телеметрические сигналы о температурных параметрах ГИВУС, КУДМ и импульсные сигналы частотой 1 Гц (секундная метка БШВ).
Задачи управления подсистемами БКУ и смежными системами по цепям релейных команд реализуются в блоках силовой автоматики (БСА) БУ3…БУ7.
Основные характеристики БКУ КА «Спектр-РГ» приведены в таблице 1.
Рис. 2-3. Функциональная схема БКУ КА «Спектр-РГ»
Таблица 1. Основные технические характеристики БКУ.