CS200286B1

CS200286B1 - Action member of the stabilising and orientation device for artficial space bodies

Info

Publication number: CS200286B1
Application number: CS44166A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Olexa
Original assignee: Zdenek Olexa
Priority date: 1966-01-24
Filing date: 1966-01-24
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález se týká akčního členu stabilizačního a orientačního zařízení pro umělá kosmická tělesa /dále jen UKT/, které na základě povelu ze země nebo povelu vlastního informačního systému pro stabilizaci a orientaci, provádí stabilizaci a orientaci UKT,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator for stabilization and orientation apparatus for artificial cosmic bodies (hereinafter referred to as UKT) which, by command from the ground or by its own information system for stabilization and orientation, performs stabilization and orientation.

Stabilizací ae rozumí odstranění nežádoucích rotací kolem některé z os UKT, a orientací potom ustavení UKT do požadované polohy, obvykle vzhledem k některému přirozenému kosmickému tělesu, pootočením kolem jeho os. Nežádoucí rotace UKT vznikají vlivem rušivých momentů, jako například vzájemným působením póle vodičů UKT a zemského magnetického pole, tlakem slunečního záření apod.By stabilizing ae, it is understood to remove unwanted rotations about some of the UKT axes, and then orient the UKT to the desired position, usually relative to a natural cosmic body, by rotating it around its axes. Unwanted UKT rotations are caused by disturbing moments, such as the interaction of the UKT conductor pole and the earth's magnetic field, solar radiation pressure, and the like.

Navržený akční člen by měl zejména sloužit pro přesnou orientaci a stabilizaci, jaká je na příklad nutná u družic sloužících jako astronomické observatoře.In particular, the proposed actuator should serve for accurate orientation and stabilization, such as is necessary for satellites serving as astronomical observatories.

Známé systémy pro orientaci a stabilizaci UKŤ, používají jako akění členy soustavu traaek napájených plynem z tlakové nádoby, méně častěji malé raketové motorky a pro přesnou stabilizaci a orientaci gyroskopy. UKT, sloužící jako družicové observatoře, používají pro přesnou stabilizaci a orientaci systém setrvačníků, obvykle pro každou osu dvou, velkého a malého, pro hrubé a jemné nasměrování a systém trysek. Rotace setrvačníků stabilizuje UKT a změnou rychlosti rotace setrvačníků se UKT pootáěí kolem dané osy. Protože točivý moment udělovaný UKT je úměrný úhlovému zrychlení setrvačníku, musí jeho úhlová rychlost /v průběhu stabilizace/ neustále vzrůstat. Maximální úhlová rychlost setrvačníku je omezena pev200 286Known systems for the orientation and stabilization of the UCU, as a member, use a system of traps powered by gas from a pressure vessel, less frequently small rocket motors and for accurate stabilization and orientation of gyroscopes. UKTs, which serve as satellite observatories, use a flywheel system for accurate stabilization and orientation, usually for each two-axis, large and small axis, for coarse and fine alignment, and a nozzle system. Flywheel rotation stabilizes the UKT, and by varying the speed of the flywheel rotation, the UKT rotates around a given axis. Since the torque imparted by the UKT is proportional to the angular acceleration of the flywheel, its angular velocity (during stabilization) must continuously increase. The maximum angular velocity of the flywheel is limited to 200

200 280 ností materiálu. Dosáhne-li setrvačník maximálně přípustnou úhlovou rychlost, potom musí zajištovat orientaci a stabilizaoi UKT systém trysek.200 280 material. If the flywheel reaches the maximum permissible angular velocity, it must ensure the orientation and stabilization of the UKT nozzle system.

Výěe uvedené nedostatky, tzn. poměrná složitost celého systému a omezená činnost akčních setrvačníkových členů je odstraněna akčním členem pro orientaci a stabilizaci UKT podle vynálezu.The above-mentioned shortcomings, i. the relative complexity of the entire system and the limited operation of the flywheel actuators is eliminated by the UKT actuation and stabilization actuator of the invention.

Jeho podstata spočívá v tom, že jeho hlavní součástí je Setrvačník, který má dutý věnec provedený jako nádrž na stlačený plyn. Na vnějěím obvoduvěnce setrvačníku je umístěna jedna nebo několik dvojic trysek uzpůsobených tak, aby mohly roztáčet setrvačník v obou smyslech. Trysky jsou napájeny stlačeným plynem z věnce setrvačníku a jsou opatřeny na pří vodu ventily. Setrvačňík je upevněn na hřídeli servomotoru uzpůsobeného pro roztáčeni a brzdění setrvačníku v obou smyslech otáčení. Setrvačník je společně se servomotorem uložen v rámu, který je pevně spojen s vlastním UKT.Its essence is that its main part is a Flywheel, which has a hollow ring designed as a tank for compressed gas. On the outer circumference of the flywheel is located one or more pairs of nozzles adapted to rotate the flywheel in both senses. The nozzles are supplied with compressed gas from the flywheel rim and are provided with inlet valves. The flywheel is mounted on a servomotor shaft adapted to rotate and brake the flywheel in both directions of rotation. The flywheel, together with the servomotor, is housed in a frame that is firmly connected to its own UKT.

Tím, že setrvačník, Jako akční člen je opatřen tryskami napájenými z jeho dutého věnce, rozšiřují se značně možnosti jeho použití a tím dochází k zjednodušení systému orientace a stabilizece UKT. K provedení přesné stabilizace a orientace kolem libovolné osy UKT stačí pouze jeden takto provedený setrvačník a není také třeba ještě další doplňující systém trysek.By providing the flywheel, as an actuator, with nozzles supplied from its hollow ring, the possibilities of its use are greatly expanded, thereby simplifying the orientation and stabilization system of the UKT. Only one flywheel is required to perform accurate stabilization and orientation around any UKT axis, and no additional nozzle system is required.

Stejný točivý moment, kterým urychlujeme nebo zpožďujeme rotaci setrvačníku působí, ale v opačném smyslu na vlastní UKT. Kombinací točivého momentu servomotoru a trysek pro roztáčení a brzdění setrvačníku se dosáhne značného rozšíření možností působení takto provedeného setrvačníku na UKT. Tak například silné působení na UKT dosáhneme urychlováním setrvačníku servomotorem, za současného působení trysek, které působí proti roztáčení setrvačníku. Jedná se tedy o součet momentu působení trysek a servomotoru na UKT. Naopak sla bé působení na UKT, nutné pro jeho přesné ustavení, dosáhneme urychlováním setrvačníku servomotorem za současného působení trysek, které pomáhají rovněž roztáčet setrvačník. Jed ná se tedy o aorndál momentů působení servomotoru a trysek na UKT. Orientace je také samozřejmě možná /nepůsobí-li žádný rušivý moment/ bez činnosti trysek.The same torque by which we accelerate or delay the rotation of the flywheel is acting, but in the opposite direction, on the actual UKT. By combining the torque of the servomotor and the nozzles for spinning and braking the flywheel, it is possible to significantly extend the possibilities of the flywheel effect on the UKT. For example, a strong effect on the UKT can be achieved by accelerating the flywheel by the servomotor, while simultaneously acting by the nozzles that counteract the flywheel rotation. It is therefore the sum of the torque of the nozzles and the servomotor on the UKT. On the other hand, the weak effect on the UKT, which is necessary for its precise alignment, is achieved by accelerating the flywheel by the servomotor while the nozzles, which also help to rotate the flywheel, are achieved. This is therefore the aorndal of the moments of the servomotor and nozzles on the UKT. Of course, orientation is also possible (if there is no disturbing moment) / without nozzle operation.

Nastane-li samovolná nežádoucí rotaoe UKT vlivem nějakého rušivého momentu,například ve smyslu rotace setrvačníku, není třeba zvyšovat otáčky setrvačníku, abychom tuto rotaci zastavili. Stačí při stálých otáčkách setrvačníku brzdit jeho rotaci tryskami za současná kompenzace brzdicího účinku trysek servomotorem. Servomotor působí v opačném smyslu na UKT tzn. brzdí nežádoucí rotaci, ^ento děj probíhá tak dlouho dokud není nežádoucí rotace odstraněna.If spontaneous unwanted rotaoe UKT occurs due to some disturbing moment, for example in terms of flywheel rotation, there is no need to increase the flywheel speed to stop this rotation. It is sufficient at a constant speed of the flywheel to brake its rotation by the nozzles while compensating the braking effect of the nozzles by the servomotor. The actuator acts in the opposite direction on the UKT, ie. hinders unwanted rotation, this process continues until the unwanted rotation is removed.

Nastane-li naopak samovovlná rotace v opačném smyslu než rotaoe setrvačníku, točivý moment trysek působí tak, že přirychluje rotaci setrvačníku. Servomotor při konstantních otáčkách setrvačníku kompenzuje zrychlující moment trysek brzděním a působí tak proti samovolné rotaci UKT.If, on the other hand, the spontaneous rotation occurs in the opposite direction to the flywheel rotaoe, the nozzle torque acts to accelerate the flywheel rotation. At a constant flywheel speed, the servomotor compensates for the accelerating torque of the nozzles by braking and thus counteracts the spontaneous rotation of the UKT.

To znamená, že jedním setrvačníkem můžeme vyvolat velmi ailné i velmi slabá interakce, nutné pro přesnou orientaci UKT, a také jím můžeme stabilizovat UKT, aniž zvyšujeme jeho otáčky.This means that one flywheel can induce the very strong and very weak interaction required to precisely orient the UKT, and can also stabilize the UKT without increasing its revolutions.

200 280200 280

Na připojeném obr. je proveden příklad provedení akčního členu podle vynálezu. Setrvačník má dutý věnec, na jehož obvodu jsou trysky 5.· Trysky 5. jsou napájeny stlačeným plynem z dutého věnce setrvačníku 5 a opatřeny na přívodu uzavíracími uzavíracími a regulačními ventily 6. Trysky 5 jsou provedeny tak, aby umožnily roztáčet setrvačník 2 v obou amyeleoh otáčení. Setrvačník 2 je upevněn na hřídeli servomotoru 2» který umožňuje plynule zrychlovat a brzdit setrvačník 2 v obou smyslech otáčení. Setrvačník 2 je společně se servomotorem 2 úložen v rámu 4, který je pevně spojen s UKT 1.An exemplary embodiment of an actuator according to the invention is shown in the attached figure. The flywheel has a hollow ring on the circumference of which the nozzles 5 are. · The nozzles 5 are supplied with compressed gas from the hollow ring gear of the flywheel 5 and provided with shut-off and regulating valves 6 at the inlet. rotation. The flywheel 2 is mounted on the shaft of the actuator 2, which allows the flywheel 2 to accelerate and brake continuously in both directions of rotation. The flywheel 2, together with the servomotor 2, is housed in a frame 4 which is rigidly connected to the UKT 1.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A stabilizing and orientation device actuator for artificial cosmic bodies, characterized in that it consists of a flywheel (2) having a hollow ring designed as a compressed gas tank, provided with at least one pair of compressed gas discharge nozzles (5) provided on the outer periphery. at the inlet of the valves (6), the flywheel (2) being mounted on the shaft of the servomotor (3), adapted to rotate and brake the flywheel (2) in both senses, and together with the servomotor (3) mounted in a frame (4) connected to its own artificial cosmic body (1).