專利名稱：一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法
一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航天航空技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種航天器接地設(shè)計方法，特別涉及一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
航天器接地設(shè)計的目的是為了實現(xiàn)航天器結(jié)構(gòu)等電位設(shè)計，防止通過航天器結(jié)構(gòu)形成電流回路，建立航天器零電位基準，提高航天器電磁兼容性水平。
對于獨立飛行航天器，國內(nèi)外多項標準規(guī)范對接地進行了要求，通常采用的接地方法為單點接地，包括單點直接接地和單點高阻接地。單點直接接地是將航天器一次電源回線匯集到電源控制設(shè)備或配電設(shè)備，再將電源控制設(shè)備或配電設(shè)備通過接地樁連接到整星結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)一次電源回線單點接地。我國GJB1210-1991《接地、搭接和屏蔽實施》 和ESA標準ECSS-E-ST-20C-2008《空間工程:電子與電氣》中規(guī)定的接地方式屬于單點直接接地方式。單點高阻接地是一次電源回線匯集后通過電阻再連接到航天器結(jié)構(gòu)，美國 NASA-HDBK-4001《無人航天器電氣接地體系結(jié)構(gòu)手冊》規(guī)定的就是這種高阻接地方式。
對于多艙段組合式航天器，目前國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的標準。隨著載人航天和深空探測的發(fā)展，多艙段組合式航天器應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。例如，美國空間站，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜， 包括多個實驗艙、推進艙等，還需要與貨運飛船、載人飛船進行交會對接及撤離；我國神舟系列飛船一般包括推進艙、實驗艙和返回艙；月球著陸探測或采樣返回任務(wù)中，由于任務(wù)階段復(fù)雜，也通常采取多艙段組合方式。這些組合式航天器的各艙段存在組合工作和獨立工作方式。因此，不論在組合工作和獨立工作模式，均應(yīng)當保證航天器具有統(tǒng)一的電平基準。
基于上述原因，各艙段采用隔離接地方式，按照獨立飛行航天器接地方式進行設(shè)計，艙段結(jié)構(gòu)之間通過絕緣安裝使各艙段之間互相隔離，當 艙段之間需要進行功率傳輸時， 不同艙段的電源也通過隔離型變壓器等方式進行隔離，這樣保證不同艙段之間不會發(fā)生電平干擾問題。這是目前空間站和我國神舟系列飛船及返回式衛(wèi)星采用的接地方法。
但是這種方法需要在艙段電源之間需要隔離，若艙段間傳輸?shù)碾娫葱盘栴愋洼^多，則需要采用多個隔離型變壓器，隔離措施實現(xiàn)較為復(fù)雜，重量代價也較大，而且由于不同電源之間電源變換也會帶來功率損失和額外的熱耗，且增加熱設(shè)計的復(fù)雜性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決多艙段組合式航天器各艙段采用隔離方式接地時，造成的艙段間電源之間隔離措施實現(xiàn)復(fù)雜、重量代價大、功率損失及熱耗大的問題，提供了一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，該方法簡單且易于實現(xiàn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，其中，該航天器包括η個艙段，第一艙段為主艙段，其余艙段為輔助艙段；該方法的具體步驟為:
步驟一、將主艙段的一次電源回線在配電裝置中直接接地，各輔助艙段的一次電源回線在配電裝置中通過采用電阻和繼電器開關(guān)并聯(lián)后再接地；
步驟二、發(fā)射前，進行狀態(tài)設(shè)置時，使各輔助艙段中的繼電器開關(guān)斷開；
步驟三、飛行過程中，當?shù)趍個艙段與第m+1個艙段分離后，閉合一繼電器開關(guān)，使得第m個艙段和第m+1個艙段所在的艙段合體分別有一繼電器開關(guān)閉合，其中所述m取整數(shù)I至η-1中的I個或多個。
進一步地，本發(fā)明各輔助艙段連接的電阻的阻值為68ΚΩ。
進一步地，本發(fā)明各輔助艙段連接的繼電器開關(guān)的型號為4JRB-4。
有益效果
本發(fā)明多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法無需對現(xiàn)有各艙段內(nèi)部接地方式進行改變，通過一種簡單的開關(guān)和電阻即可實現(xiàn)整器的接地設(shè)計，重量代價小，沒有功率損失和熱消耗，只需要增加I條遙控指令，易于操作和實現(xiàn)，解決了采用隔離方式接地，造成的艙段間隔離措施實現(xiàn)復(fù)雜、重量代價大、功率損失和熱耗大的問題。


圖1為本發(fā)明提出的接地設(shè)計方法示意圖2為某四艙段航天器接地設(shè)計方法示意圖3為某四艙段航天器組合體分離后各組合體接地方法示意圖4為某四艙段航天器的組合體分離后，各艙段接地方法示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，其中，該航天器包括η個艙段，第一艙段為主艙段，其余艙段為輔助艙段；該方法的具體步驟為:
步驟一、將主艙段的一次電源回線在配電裝置中直接接地，各輔助艙段的一次電源回線在配電裝置中通過采用電阻和繼電器開關(guān)并聯(lián)后再接地。
如圖1所示，艙段I為主艙段，艙段2、艙段3、……、艙段η為輔艙段，艙段I的一次電源回線在配電裝置中直接接地，其余艙段一次電源回線都是在配電裝置中通過采用電阻R和繼電器開關(guān)K并聯(lián)后再進行接地。
本發(fā)明較佳地選取大小為68ΚΩ的電阻為各輔助艙段連接的電阻R2、R3、……Rn， 較佳的選取型號為4JRB-4的繼電器開關(guān)作為各輔助艙段的繼電器開關(guān)K2、K3、......Kn。
步驟二、發(fā)射前，進行狀態(tài)設(shè)置時，使各輔助艙段中的繼電器開關(guān)斷開。
如圖1所示，發(fā)射前，進行狀態(tài)設(shè)置時，將艙段2、艙段3、……、艙段η中的繼電器開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，由于電阻的存在，使得各艙段的一 次電源回線通過艙段I實現(xiàn)單點接地。因此，多艙段組合飛行時，探測器一次電源回線均通過艙段I 一次電源回線單點接地。由于各艙段外殼是等電位的，因此可以保證在分離前，多艙段通過一個接地點與結(jié)構(gòu)相連。
步驟三、飛行過程中，閉合一繼電器開關(guān)，使得第m個艙段和第m+1個艙段所在的艙段合體分別有一繼電器開關(guān)閉合，其中所述m取整數(shù)I至η-1中的I個或多個。
例如，當m=l時，即艙段2、艙段3、……、艙段η組成的組合體與艙段I分離后，此時艙段2的繼電器開關(guān)K2閉合，艙段3、……、艙段η中的繼電器開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，由于電阻的存在，使得艙段3、……、艙段η的一次電源回線通過艙段2—次電源回線單點接地，實現(xiàn)單點接地。
以此類推，當一個艙段或多個艙段與其它艙段分離后，這一個艙段或多個艙段的組合體中一個艙段接地開關(guān)閉合，形成這一個艙段或多艙段組合體單點接地點，其余艙段接地開關(guān)保持斷開狀態(tài)，一次電源回線通過閉合的接地開關(guān)所在的艙段實現(xiàn)單點接地。分離剩下的其它艙段同樣只有一個艙段的接地開關(guān)處于接通狀態(tài)，確保形成的組合體通過接地開關(guān)實現(xiàn)單點接地。
下面列舉一實例對本發(fā)明進行說明
某航天器由4個艙段組成，4個艙段分別具有獨立工作能力。發(fā)射時4艙段組合飛行。入軌后，經(jīng)過一段時間飛行，艙段I與艙段2組成的組合體跟艙段3與艙段4組成的組合體分離。之后，艙段I與艙段2、艙段3與艙段4之間分別分離，4個艙段各自獨立工作。
以下是本發(fā)明提出的接地方法的具體實施過程:
如圖2所示，艙段I為主艙段，艙段2、艙段3、艙段4為輔艙段，艙段I的一次電源回線在配電裝置中直接接地，其余艙段一次電源回線都是在配電裝置中通過采用電阻R和繼電器開關(guān)K并聯(lián)后再進行接地，其中R2、R3、R4*68KQ的電阻，繼電器K2、K3、K4的型號為 4JRB-4。
第一步:如圖2所示，發(fā)射前，進行狀態(tài)設(shè)置時，將艙段2、艙段3與艙段4中的繼電器開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，由于電阻的存在，使得各艙段的一次電源回線通過艙段I實現(xiàn)單點接地。因此，多艙段組合飛行時，探測器一次電源回線均通過艙段I 一次電源回線單點接地。由于各艙段外殼是等電位的，因此可以保證在分離前，多艙段通過一個接地點接地。
第二步:如圖3所示，艙段3與艙段4組合體與艙段I與艙段2組合體分離后，艙段2的繼電器開關(guān)K2保持斷開，一次電源回線通過艙段I接地，實現(xiàn)單點接地。艙段3的繼電器開關(guān)K3閉合，艙段4的繼電器開關(guān)K4仍保持斷開狀態(tài)，艙段3、艙段4通過K3接地， 實現(xiàn)單點接地。
第三步:如圖4所示，艙段I與艙段2分離后，艙段2中繼電器開關(guān)K2閉合，艙段 2 一次電源回線通過繼電器開關(guān)K2直接接地，實現(xiàn)單點接地。
第四步:如圖4所示，艙段3與艙段4分離后，艙段4中繼電器開關(guān)K4閉合，艙段 4 一次電源回線通過繼電器開關(guān)K4直接接地，實現(xiàn)單點接地?！?br> 權(quán)利要求
1.一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，其中，該航天器包括η個艙段，第一艙段為主艙段，其余艙段為輔助艙段；其特征在于，該方法的具體步驟為步驟一、將主艙段的一次電源回線在配電裝置中直接接地，各輔助艙段的一次電源回線在配電裝置中通過采用電阻和繼電器開關(guān)并聯(lián)后再接地；步驟二、發(fā)射前，進行狀態(tài)設(shè)置時，使各輔助艙段中的繼電器開關(guān)斷開；步驟三、飛行過程中，當?shù)趍個艙段與第m+1個艙段分離后，閉合一繼電器開關(guān)，使得第 m個艙段和第m+1個艙段所在的艙段合體分別有一繼電器開關(guān)閉合，其中所述m取整數(shù)I至 η-i中的I個或多個。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，其特征在于，所述各輔助艙段連接的電阻的阻值為68ΚΩ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，其特征在于，所述各輔助艙段連接的繼電器開關(guān)的型號為4JRB-4。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法，采用開關(guān)與電阻并聯(lián)方式，通過對不同艙段開關(guān)分時段控制，實現(xiàn)多艙段組合式航天器組合工作狀態(tài)和獨立工作狀態(tài)單點接地，確保航天器零電平基準。該系統(tǒng)無需對現(xiàn)有航天器各艙段內(nèi)部接地方式進行改變，通過一種簡單的開關(guān)和電阻即可實現(xiàn)整器的接地設(shè)計，易于操作和實現(xiàn)。多艙段組合式航天器接地設(shè)計方法為當一個艙段或多個艙段與其它艙段分離后，這一個艙段或多個艙段的組合體中一個艙段接地開關(guān)閉合，其余艙段接地開關(guān)保持斷開狀態(tài)，一次電源回線通過閉合的接地開關(guān)所在的艙段實現(xiàn)單點接地。分離剩下的其它艙段同樣只有一個艙段的接地開關(guān)處于接通狀態(tài)，確保形成的組合體通過接地開關(guān)實現(xiàn)單點接地。
文檔編號B64G1/22GK103253381SQ20131018465
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者劉治鋼, 蔡曉東, 杜青, 陳燕, 夏寧, 李楊威 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部