ИНФОРМАЦИЯ

Описание ШГЗУ

Основные характеристики изделия

В рамках проекта рассматриваются два конструктивных варианта ШГЗУ.

  

  

 Рассматриваемые варианты ШГЗУ. Внешний вид в рабочем и транспортном положениях

Основные характеристики рассматриваемых вариантов ШГЗУ

  Вариант 1 Вариант 2
Длина, мм 720 536
Ширина (по ходовой части), мм 440 440
Высота, мм    
- в транспортном положении 200 196 (с учетом антенн и паллеты)/140 (без антенн и паллеты)
- в рабочем положении 700 186-530
Масса, кг 4,850/4,450 3,990 (с учетом паллеты) / 3,680 без паллеты)
Максимальная скорость перемещения по поверхности Луны, м/мин не ниже 1,3 не ниже 1,3
Максимальная дальность удаления от посадочной ступени, м не менее 500 не менее 500
Максимальный преодолеваемый уклон, град 30 30
Объем забираемой пробы грунта, см3 10 10 Х 2 (две пробы)
Максимальная глубина забираемой пробы грунта, см 2 2
Энергопотребление бортовых систем, Вт 12,75 12,75
Пропускная способность радиолинии, кбит/с    
-служебный радиоканал 1 1
-целевой радиоканал 256 256

 

Описание конструкции ШГЗУ в целом

Оба варианта ШГЗУ имеют сходное конструктивное исполнение и включают в свой состав:

  • корпус (негерметичную платформу);

  • ходовую часть;

  • блок управления;

  • средства электропитания;

  • средства телеметрии;

  • блок радиосвязи;

  • научно-технологическую аппаратуру;

  • полезную нагрузку, предоставленную фондом X PRIZE.

 

Основной несущей частью конструкции ШГЗУ является корпус, с которым соединены все остальные элементы (блоки) конструкции. В обоих вариантах корпус служит для размещения всех бортовых приборов и электронной аппаратуры. В конструкции корпуса применяются как композиционные материалы, так и алюминиевые сплавы.

В ходовой части используется лыжно-шагающий привод, позволяющий ШГЗУ осуществлять перемещение по лунной поверхности с заданной оператором скоростью, преодолевать склоны со значением крутизны, не превышающей заданное, и осуществлять повороты. Применение лыжно-шагающего привода обусловлено, в первую очередь, массовыми и габаритными ограничениями, накладываемыми со стороны ППМ, а также увеличивающейся проходимостью и простотой компоновки ШГЗУ на ППМ. В первом рассматриваемом варианте ШГЗУ осуществление поворота производится за счет рассогласования движения левой и правой лыж. Во втором варианте в конструкции предусмотрено специальное устройство – поворотная пятка, опираясь на которую аппарат разворачивается вокруг вертикальной оси.

Основными преимуществами использования поворотной пятки являются:

  • более точное позиционирование корпуса при повороте;

  • пятка является дополнительным термоизолятором, отделяющим корпус от грунта;

  • повышается точность и прогнозируемость перемещения аппарата;

  • достигается большая плавность движения при поворотах;

На поверхности лыж и поворотной пятки, контактирующей с грунтом, предусмотрены грунтозацепы, улучшающие сцепление устройства с рыхлым и сыпучим грунтом.

Лыжи крепятся к корпусу посредством кривошипов (по три на каждую лыжу), из которых два являются пассивными, и один – ведущим. Привод ведущих кривошипов в движение осуществляется от двух двигателей EC 20 flat 351098 фирмы Maxon (Швейцария), при этом момент передается на ведущий кривошип через понижающий редуктор GP 22 C 144023 (той же фирмы). Ресурс двигательной установки ШГЗУ составляет не менее 5 000 метров в условиях сильно пересечённой местности с расположением препятствий идентично препятствиям лунной поверхности.

 

  

  

  

Схема процесса перемещения (на примере варианта 2)

 

Блок управления. Обеспечивает управление бортовыми системами ШГЗУ на всех участках полета и этапах функционирования, движением и навигацией на поверхности Луны, сбор и хранение телеметрической информации, запись и хранение аудио- и видеоинформации, а также служебной информации на ЗУ емкостью не менее 4 ГБ. В качестве центрального процессорного устройства используется программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) APA600. В качестве оперативного запоминающего устройства используется элемент памяти SRAM фирмы Micron серии MT47.

Средства электропитания. Первичным источником энергии является панель трехкаскадных солнечных батарей на основе GalnP2-GalnAs-Ge разработки НПП «Квант». Площадь панели СБ составляет 0,06 м2 (600 см2), установленная мощность - 19 Вт.

Для обеспечения электропитания при прохождении затененных участков, а также при необходимости кратковременного повышения выдаваемой электрической мощности служит литий-ионная аккумуляторная батарея ЛИГП-10 ICP 325582 разработки ОАО «Аккумуляторная компания «Ригель». Номинальная емкость аккумуляторной батареи – 10 А*ч.

Средства телеметрии, используемые на ШГЗУ, предназначены для контроля состояния изделия при выполнении им целевых функций в условиях работы на лунной поверхности, а также на всех этапах эксплуатации, включая подготовку на космодроме, перелет к Луне и посадку.

Комплекс радиосвязи предназначен для обеспечения уверенной радиосвязи между ППМ и ШГЗУ, передачи командной, телеметрической и целевой информации. Дальность уверенной связи ППМ – ШГЗУ должна составлять не менее 500 метров.

В состав научно-технологической аппаратуры входят устройство забора грунта и блок видеокамер.

Устройство забора грунта в первом варианте представляет собой ковш (во втором варианте - сборку из двух ковшей, позволяющую делать два забора грунта одновременно), установленный на валу привода в передней части корпуса. В обоих случаях ковш выполнен в виде полой детали из углепластика. В корневой части ковша (расположенной ближе к оси вращения) предусмотрена термоизолированная грунтозаборная емкость. Вращающий момент к ковшу передается от электродвигателя EC 20 flat 351098 через понижающий редуктор GP 22 C 144023. Устройство позволяет осуществлять забор пробы лунного грунта с глубины около 2 см.

В процессе транспортировки от места забора до ППМ взятая проба грунта находится в грунтозаборной емкости. Высыпание взятой пробы на приемное устройство ППМ осуществляется поворотом ковша в обратном направлении.

Блок видеокамер HDTV размещен на панели солнечных батарей, которая в транспортном положении находится в сложенном состоянии, и разворачивается после осуществления посадки и начала функционирования ШГЗУ на поверхности Луны.

Корпус блока видеокамер представляет собой полую углепластиковую коробку, в которой размещаются видеокамеры, светодиоды подстветки и привод поворота блока видеокамер.

Панель солнечных батарей с блоком видеокамер соединяется с корпусом посредством фитинга, который крепится к одной из верхних крышек корпуса. Разворот панели СБ в рабочее положение в первом варианте конструкции ШГЗУ осуществляется с помощью упругих элементов (пружин), после осуществления разворота штанга встает на упоры и в дальнейшем угол положения панели СБ по отношению к местной вертикали не меняется. Разворот панели СБ вместе с блоком видеокамер в горизонтальном направлении осуществляется с помощью электродвигателя EC 20 flat 351098, привод осуществляется через понижающий редуктор GP 22 C 144001.

Во втором варианте конструкции ШГЗУ блок видеокамер также размещается на панели СБ, но разворот панели СБ в рабочее положение осуществляется с помощью привода, который позволяет и в дальнейшем изменять угол наклона панели СБ по отношению к местной вертикали. Разворот панели СБ и блока видеокамер в горизонтальном направлении при съемке панорам местности осуществляется вместе с корпусом ШГЗУ с помощью поворотного устройства – «пятки».

Качество получаемых с использованием блока видеокамер фото- и видеоматериалов должно удовлетворять требованиям к передаваемым на Землю данным, которые определяются правилами конкурса Google Lunar X PRIZE и техническим заданием.

Система терморегулирования – пассивная, с обеспечением заданного теплового режима за счет подбора оптических свойств поверхностей и использования ЭВТИ. Кроме того, в обоих вариантах отсек корпуса, в котором размещается радиоэлектронная аппаратура, укрыт крышкой, которая служит для отвода тепла от тепловыделяющих элементов аппаратуры и сброса его в окружающее пространство.

Размещение ШГЗУ на ППМ. В первом варианте в перелетном положении ШГЗУ крепится на направляющей, размещенной на боковой поверхности ППМ, рисунок 3.3 а). По сигналу осуществляется последовательное срабатывание двух пирозамков. Первый пирозамок освобождает корпус ШГЗУ, который под действием пружины между ним и паленью солнечных батарей переводится в горизонтальное положение, рисунок 3.3 б). При освобождении пружина развиваемым усилием разрушает стопоры, соединяющие лыжи и панель солнечный батарей. После этого приводы лыж доводят угол между кривошипами лыж и корпусам до 90, рисунок 3.3. в) При этом расстояние между опорной поверхностью лыж и грунтом составляет порядка 10 мм. После этого происходит срабатывание второго пирозамка, освобождающего панель солнечных батарей, которая под действием пружинного толкателя соскальзывает с направляющей и ШГЗУ оказывается на поверхности Луны, рисунок 3.3 г).

 

Схема процесса разделения ШГЗУ и ППМ (на примере варианта 1)

 

Во втором варианте в перелетном положении ШГЗУ располагается на паллете, притянутое к ней упругими стяжками. На паллете шагающее грунтозаборное устройство укрыто ЭВТИ. Паллета посредством пироболтов в двух проушинах и двух тяг крепится к ППМ в районе приборного отсека на высоте 150-200 мм от плоскости посадочных опор.

 

Паллета (а – общий вид, б – закрепление ШГЗУ)

 

Паллета с ШГЗУ, закрепленная на ППМ

 

Сход ШГЗУ на поверхность Луны

 

             В третьем варианте ШЗГУ закрепляется на ППМ с помощью устройства закрепления (УЗ). Основными функция УЗ являются удержание ШЗГУ на борту ППМ в процессе выведения, перелета и посадки на поверхность Луны, а также отделение и спуск ШГЗУ по команде системы управления в заданный момент времени. При этом обеспечивается разрыв механических и электрических связей ППМ с ШЗГУ.

Общий вид третьего варианта закрепления ШГЗУ на ППМ и спущенного на поверхность ШЗГУ приведен ниже.

 

ШГЗУ закреплено на ППМ

 

ШГЗУ спущено на поверхность Луны