DE10230350B4 - Spacecraft with a position control device - Google Patents
Spacecraft with a position control device Download PDFInfo
- Publication number
- DE10230350B4 DE10230350B4 DE2002130350 DE10230350A DE10230350B4 DE 10230350 B4 DE10230350 B4 DE 10230350B4 DE 2002130350 DE2002130350 DE 2002130350 DE 10230350 A DE10230350 A DE 10230350A DE 10230350 B4 DE10230350 B4 DE 10230350B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spacecraft
- duct
- liquid
- spacecraft according
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
- B64G1/283—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect using reaction wheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/50—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Raumfahrzeug mit einer Einrichtung zur Lageregelung auf einer vorgegebenen orbitalen Bahn, wobei die Lage wahlweise zumindest an einer vorgegebenen Raumfahrzeugachse ausrichtbar ist, enthaltend mindestens ein Drehimpulse erzeugendes Mittel sowie mindestens eine übergeordnete Steuer- und Regelungseinrichtung, die mit Lagesensoren in Verbindung steht, wobei die Einrichtung zur Lageregelung als Drehimpulse erzeugendes Mittel mindestens einen ringförmigen Leitungskanal mit einer darin befindlichen, kanaldurchströmenden Flüssigkeit aufweist, die zumindest elektrisch leitend und magnetisch beeinflussbar ist, wobei dem Leitungskanal mindestens eine magnetohydrodynamische Pumpe zur Zirkulation der Flüssigkeit zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der magnetohydrodynamischen Pumpe (21, 22, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54) eine thermoelektrische Einheit (48, 49, 62) mit einem Materialblock (27, 57) vorhanden ist, der mit dem Leitungskanal (19, 40, 55) verbunden ist, elektrisch und Wärme leitend ist sowie eine thermoelektrische Leistung gegenüber der Flüssigkeit (20) aufweist, wobei der Materialblock (27, 57) mit einer zugeordneten Wärmequelle (11, 12, 56, 65) zur Ausbildung...spacecraft with a device for position control on a given orbital Railway, wherein the location optionally at least on a given spacecraft axis is alignable, containing at least one angular momentum generating Means and at least one parent Control and regulation device associated with position sensors stands, wherein the means for position control as angular momentum generating Means at least one annular Conduit with a channel-flowing liquid therein has, at least electrically conductive and magnetically influenced is, wherein the duct at least one magnetohydrodynamic Pump for the circulation of the liquid is assigned, characterized in that in the magnetohydrodynamic Pump (21, 22, 42, 43, 44, 45, 51, 52, 53, 54) is a thermoelectric Unit (48, 49, 62) with a block of material (27, 57) available is connected to the duct (19, 40, 55), electrically and heat is conductive as well as a thermoelectric power over the liquid (20), wherein the material block (27, 57) with an associated heat source (11, 12, 56, 65) for training ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Raumfahrzeug mit einer Einrichtung zur Lageregelung auf einer vorgegebenen orbitalen Bahn, wobei die Lage wahlweise zumindest an einer vorgegebenen Raumfahrzeugachse ausrichtbar ist, enthaltend mindestens ein Drehimpulse erzeugendes Mittel sowie mindestens eine übergeordnete Steuer- und Regelungseinrichtung, die mit Lagesensoren in Verbindung steht, wobei die Einrichtung zur Lageregelung als Drehimpulse erzeugendes Mittel mindestens einen ringförmigen Leitungskanal mit einer darin befindlichen, kanaldurchströmenden Flüssigkeit aufweist, die zumindest elektrisch leitend und magnetisch beeinflussbar ist, wobei dem Leitungskanal mindestens eine magnetohydrodynamische Pumpe zur Zirkulation der Flüssigkeit zugeordnet ist.The The invention relates to a spacecraft with a position control device on a given orbital path, the position optionally at least can be aligned with a given spacecraft axis, containing at least one angular momentum generating means and at least one parent Control and regulation device associated with position sensors stands, wherein the means for position control as angular momentum generating Means at least one annular Conduit with a channel-flowing liquid therein has, at least electrically conductive and magnetically influenced is, wherein the duct at least one magnetohydrodynamic Pump for the circulation of the liquid assigned.
Eine
derartige Lageregelungseinrichtung für ein Raumfahrzeug ist in der
Druckschrift
Ein Lagesensor innerhalb der Box registriert die Lage-/Stellungs-Abweichung des Fahrzeuges z.B. an seiner Rollachse und erzeugt nach einer angemessenen Verstärkung ein elektrisches Signal über die elektrische Leitung zum Elektrodenpaar. Dieses Signal betreibt die Pumpe, die mit der Rohrleitung verbunden ist, um die Flüssigkeit innerhalb der Rohrleitung derart zu beschleunigen, dass eine Reaktion/ein Drall innerhalb des Fahrzeuges entwickelt wird, was ausreichen soll, um der Ausgangsstörgröße entgegenzuwirken und das Fahrzeug in seine vorgegebene Lageposition zurückzubringen. Das kann in angemessener Weise ebenso für die anderen Achsen geschehen. Die elektrisch leitende Flüssigkeit kann etwa Quecksilber oder ein niedrig schmelzendes Metall sein, die durch die magnetohydrodynamische Pumpe bewegt werden kann.One Position sensor within the box registers the position / position deviation of the vehicle e.g. on its roll axis and produced after a reasonable reinforcement an electrical signal over the electrical line to the electrode pair. This signal operates the pump, which is connected to the pipeline, around the liquid to accelerate within the pipeline such that a reaction / a Swirl inside the vehicle is developed, which should be enough to counteract the Ausgangsstörgröße and to return the vehicle to its predetermined position. The can be done equally well for the other axes as well. The electrically conductive liquid may be mercury or a low-melting metal, which can be moved by the magnetohydrodynamic pump.
Jede dieser Pumpen kann auch individuell über die Leitungen durch Signale aus geeigneten Lagesensoren eingeschaltet wer den, die innerhalb des Fahrzeuges, insbesondere in der Box eingebracht sind.each These pumps can also be individually via the lines by signals turned from suitable position sensors who the who within of the vehicle, in particular in the box are introduced.
Die Pumpen zum Regeln der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit und der Richtung durch die Rohrleitungen hindurch besitzen im Detail jeweils eine Magneteinrichtung, die mindestens ein Paar voneinander beabstandeter Magnetpole aufweist, wobei das Magnetfeld quergerichtet zur zwischen den Polen in einem Luftspalt verlaufenden Rohrleitung orientiert ist, um der Flüssigkeit einen Kraftlinienfluss in quergerichteter Richtung zu überlagern. Das Magnetfeld wird mittels einer Spule bei Anschluss einer angepassten Spannungsquelle erzeugt. Zwischen dem Magnetpolpaar innerhalb des Luftspaltes und auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung eingetaucht in die leitfähige Flüssigkeit sind zwei Elektroden befestigt, die geeignet beabstandet von der Rohrleitungswandung elektrisch isoliert sind. Die Elektroden sind in Bezug auf die Magnetpole derart angeordnet, dass nach Anschluss des Spannungspotentials über die Leitung ein Strom durch die leitfähige Flüssigkeit hindurch in einer Richtung fließt, die senkrecht zum Magnetfeld ist. Der quergerichtete Strom erzeugt einen Motor-/Antriebs-Effekt für die Flüssigkeit in Verbindung mit dem Magnetfeld und bildet somit eine magnetohydrodynamische Pumpe aus, die in Intensität und Richtung bezüglich der Spannungs-Amplitude und Spannungs-Phase an den energieführenden Elektroden veränderbar ist.The Pumps for controlling the liquid flow rate and the direction through the pipes have in detail each a magnetic device, the at least one pair from each other having spaced magnetic poles, wherein the magnetic field transverse for extending between the poles in an air gap pipe is oriented to the liquid to superimpose a flow of force in a transverse direction. The Magnetic field is adjusted by means of a coil when connected Voltage source generated. Between the pair of magnetic poles within the air gap and on the opposite sides the pipeline immersed in the conductive liquid are two electrodes attached, suitably spaced from the pipe wall are electrically isolated. The electrodes are in relation to the magnetic poles arranged such that after connection of the voltage potential across the Conduct a current through the conductive liquid in one Direction flows, which is perpendicular to the magnetic field. The transverse current generates a motor / drive effect for the liquid in conjunction with the magnetic field and thus forms a magnetohydrodynamic Pump out in intensity and direction the voltage amplitude and voltage phase to the energy-carrying Electrodes changeable is.
Die Rohrleitungen sind vorzugsweise innerhalb des Fahrzeuges in geometrischen Flächen angeordnet, die jeweils senkrecht zur Roll-, zur Nick- bzw. zur Gierachse liegen.The Pipelines are preferably within the vehicle in geometric surfaces arranged, each perpendicular to the roll, pitch or Yaw axis lie.
Ein Problem der Lageregelungseinrichtung besteht darin, dass einerseits die magnetohydrodynamischen Pumpen mit dem Elektrodenpaar zur Erzeugung von Stellmomenten, die Störmomente ausgleichen sollen, relativ leistungsschwach sind. Im Falle eines Einsatzes in Raumfahrzeugen würden andererseits die bekannten magnetohydrodynamischen Pumpen die installierten Versorgungssysteme zur Erzeugung von Stellmomenten zur Lageregelung energetisch bzw. leistungsbedarfsmäßig zu hoch belasten.One Problem of the position control device is that on the one hand the magnetohydrodynamic pumps with the pair of electrodes for generating of setting moments that compensate for disturbances should, are relatively underachieving. In case of use in spacecraft, on the other hand the known magnetohydrodynamic pumps the installed supply systems for Generation of setting torques for position control is too high in terms of energy or power requirement strain.
Ein
anderes Raumfahrzeug mit einer Einrichtung zur Steuerung einer 3-Achsen-Stabilisierung
ist in der Druckschrift
Ein Problem besteht darin, dass zur Lageregelung mindestens ein Drallrad angebracht ist, das relativ viel Energie für seinen Betrieb benötigt. Befinden sich am/im Raumfahrzeug weitere Drallräder, so wird die Massebilanz zuungunsten der Nutzlastmasse verlagert.One Problem is that the position control at least one momentum wheel attached, which requires relatively much energy for its operation. Are located If there are more spin wheels on / in the spacecraft, then the mass balance becomes shifted to the detriment of the payload mass.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass in Kleinsatelliten (ca. 100 kg Masse) ein hoher Energiebedarf für den Betrieb von Drallrädern und zugleich für Tätigkeit der Pumpen zum Durchfluss der Flüssigkeit innerhalb der Wärmerohre zum Abbau des Wärmestaus an den Heißzonen erforderlich ist.One Another problem is that in small satellites (about 100 kg mass) a high energy requirement for the operation of swirl wheels and at the same time for activity the pumps to the flow of liquid inside the heat pipes to reduce the heat accumulation at the hot zones is required.
Ein
weiteres Raumfahrzeug ist in der Druckschrift
Es
ist des Weiteren eine Einrichtung zur Lage- und Nutationsregelung
für ein
drallgeregeltes Raumfahrzeug, das Roll-, Nick- und Gierachsen aufweist,
in der Druckschrift
Des
Weiteren ist ein Reaktionssystem (Drallsystem) mit Flüssigkeitskreislauf
in der Druckschrift
Vorzugsweise ist die Pumpe im Wesentlichen im Massezentrum des Zentralkörpers angeordnet, um das Trägheitsmoment des nichtflüssigen Teils des Reaktionssytems zu minimieren. Die Flüssigkeit wird gesteuert durch die Rohrleitung bewegt, wobei ein Drehmoment an der Masse der Schwerpunktachse erzeugt werden soll, das eine Drehung auf das Raumfahrzeug ausübt.Preferably the pump is arranged substantially in the center of mass of the central body, around the moment of inertia of the non-liquid part of the Reaktionssytems to minimize. The liquid is controlled by the pipeline moves, with a torque at the mass of the gravity axis is to be generated, which exerts a rotation on the spacecraft.
Auf die Objekte/Gegenstände im Raumfahrzeug wird das Drehmoment aus der Flüssigkeit übertragen, die in mindestens einer der vorgegebenen angeordneten Flüssigkeitsschleifen in dem Raumfahrzeugkörper strömt, um dessen Körper-Winkel-Orientierung zu steuern. Die Flüssigkeit zirkuliert mittels einer Pumpe oder einer Vielzahl von Pumpen.On the objects / objects in the spacecraft, the torque is transferred from the liquid, which in at least one of the predetermined arranged liquid loops flows in the spacecraft body to the To control body angle orientation. The liquid circulated by means of a pump or a plurality of pumps.
Im Bereich der Rohrleitungen können wärmeempfindliche Einrichtungen angeordnet sein, die als Wärmesenken und/oder Wärmequellen gegenüber der Flüssigkeit ausgebildet sind, was einen Wärmeaustausch zwischen der Flüssigkeit und den wärmeempfindlichen Einrichtungen ermöglicht, ohne dass die Lageregelungseinrichtung unterstützt wird.in the Area of the piping can thermosensitive Arrangements may be arranged as heat sinks and / or heat sources across from the liquid are formed, resulting in heat exchange between the liquid and the heat sensitive Allows facilities, without the position control device being supported.
Ein Problem besteht darin, dass sich das Reaktionssystem allgemein auf ein Momentenübertragungssystem und noch spezieller auf ein Flüssigkeitsverhaltenssystem für eine zu übermittelnde Bewegung auf das Raumfahrzeug, insbesondere auf dessen drei vorgegebene Achsen, bezieht. Dabei benötigt das Reaktionssystem insbesondere für den Betrieb der Pumpen zur Ausbildung von großen Stellmomenten einen höheren elektrischen Leistungsbedarf aus dem zugehörigen installierten Versorgungssystem für das jeweilige Betreiben der Magnetrichtung und des zugehörigen Elektrodenpaares.One problem is that the Re Action system generally relates to a torque transmission system and more particularly to a fluid behavior system for a motion to be transmitted to the spacecraft, in particular on the three predetermined axes. In particular, the reaction system requires a higher electrical power requirement from the associated installed supply system for the respective operation of the magnetic direction and the associated electrode pair, in particular for the operation of the pumps for the formation of large actuating torques.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Raumfahrzeug mit einer Einrichtung zur Lageregelung anzugeben, in der mindestens eine magnetohydrodynamische Pumpe derart geeignet ausgebildet und angeordnet ist, dass Wärmebereiche des Raumfahrzeugkörpers zur Stromerzeugung und somit zur Zirkulation der Flüssigkeit genutzt und die elektrische Belastung des zentralen und/oder der dezentralen Energieversorgungssysteme verringert werden sollen.Of the Invention is therefore the object of a spacecraft with to specify a location control facility in which at least a magnetohydrodynamic pump designed so suitable and is arranged that heat areas of the spacecraft body to generate electricity and thus to circulate the liquid used and the electrical load of the central and / or the decentralized Energy supply systems are to be reduced.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Im Raumfahrzeug mit einer Einrichtung zur Lageregelung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in der magnetohydrodynamischen Pumpe eine thermoelektrische Einheit mit einem Materialblock vorhanden, der mit dem Leitungskanal verbunden ist, elektrisch und Wärme leitend ist sowie eine thermoelektrische Leistung gegenüber der Flüssigkeit aufweist, wobei der Materialblock mit einer zugeordneten Wärmequelle zur Ausbildung eines blockinneren Temperaturgradienten in Verbindung steht, durch den ein Stromfluss in der Kanalquerschnittsebene des Leitungskanals derart erreichbar ist, dass mit Hilfe der Steuer- und Regelungseinrichtung eine momentausbildende und gegebenenfalls thermalkontrollierende Zirkulation der Flüssigkeit erreichbar ist.The The object is solved by the features of claim 1. In the spacecraft with a device for position control according to the preamble of the claim 1 is a thermoelectric in the magnetohydrodynamic pump Unit with a block of material present with the duct is connected, electric and heat is conductive as well as a thermoelectric power over the liquid wherein the block of material with an associated heat source to form a block internal temperature gradient in conjunction through which a current flow in the channel cross-sectional plane of Can be reached in such a way that with the help of the control and control device a moment-forming and optionally thermocontrolling circulation of the liquid can be achieved.
Die Leitungskanäle können einen geschlossenen Hohlringmantel als Kanalgehäuse, insbesondere einen Stahlrohrring aufweisen.The ducts can a closed hollow ring casing as a channel housing, in particular a steel pipe ring exhibit.
Die kanaldurchströmende Flüssigkeit kann metallischer Art oder eine salzlösungsartige Flüssigkeit sein.The channel flowing through liquid may be metallic or saline-like liquid be.
Die Flüssigkeit weist eine Temperatur auf, die vorzugsweise angepasst im Bereich unterhalb der durchschnittlichen Betriebstemperatur im Raumfahrzeuggehäuse liegt.The liquid has a temperature that is preferably adjusted in the range below the average operating temperature in the spacecraft housing.
Die Drehmoment-Achse mindestens eines hohlringförmigen Leitungskanals kann vorzugsweise mit einer der vorgegebenen Raumfahrzeugachsen, insbesondere mit der Gier-, Nick- oder Rollachse übereinstimmen.The Torque axis of at least one hollow-ring-shaped duct can preferably with one of the predetermined spacecraft axes, in particular coincide with the yaw, pitch or roll axis.
Der hohlringförmige Leitungskanal kann querschnittmäßig rund, oval, quadratisch oder rechteckig sein.Of the hollow ring Conduit can be cross-sectionally round, be oval, square or rectangular.
Zu einer vorgegebenen Raumfahrzeugachse können mehrere Leitungskanäle axial übereinander und/oder radial ineinander angeordnet sein.To a predetermined spacecraft axis, a plurality of ducts axially superimposed and / or be arranged radially in one another.
Zu einer MHD-Pumpe können mindestens ein vom Leitungskanal beabstandet angeordneter Magnet, dessen Magnetflussdichte den Leitungskanal querschnittgerichtet zumindest mit einer senkrecht gerichteten Komponente durchdringt, und die thermoelektrische Einheit zur Erzeugung eines elektrischen Stromes, dessen Kanaldurchgang querschnittgerichtet senkrecht zum Leitungskanal und zugleich senkrecht zu der Magnetflussdichte gerichtet ausgebildet ist, gehören und derart angeordnet sein, dass längs des Leitungskanals eine die Flüssigkeit antreibende Kraft vorhanden ist.To a MHD pump can at least one magnet spaced from the duct, whose magnetic flux density cross-sectioned the duct penetrates at least with a vertically directed component, and the thermoelectric unit for generating an electric Stromes, the channel passage cross-section perpendicular to the Conduit and at the same time directed directed perpendicular to the magnetic flux density is, belong and be arranged such that along the duct a driving the fluid Force is present.
Die Magnete bzw. die Magnetanordnung einer MHD-Pumpe können Permanentmagnete und/oder Elektromagnete sein.The Magnets or the magnet arrangement of a MHD pump can permanent magnets and / or Be electromagnets.
Die Magnete einer MHD-Pumpe können von den Wandungen des Leitungskanals beabstandet und in Führungsbahnen zum Leitungskanal bewegbar angeordnet sein, wobei der jeweilige Abstand zum Leitungskanal durch vorhandene Mittel zum Verschieben oder Verdrehen der Magnete in der zugehörigen Führungsbahn variierbar ist.The Magnets of a MHD pump can spaced from the walls of the duct and in guideways be arranged movably to the duct, wherein the respective Distance to the duct by existing means for moving or twisting of the magnets in the associated guideway is variable.
Der Leitungskanal kann zumindest teilweise mit mindestens einer Wärme (Sonnenwärme) aufnehmenden Wandung des Raumfahrzeuggehäuses und/oder eines oder mehrerer Baugruppenkomplexe/Geräte bzw. Bauelemente innerhalb des Raumfahrzeuggehäuses (Innenwärme) in Verbindung stehen.Of the Conduit can at least partially with at least one heat (solar heat) receiving Wall of the spacecraft housing and / or one or more assembly complexes / devices or components within of the spacecraft housing (Indoor heat) keep in touch.
Die elektrisch leitende Flüssigkeit kann insbesondere flüssiges, metallisches Gallium oder eine Galliumlegierung darstellen.The electrically conductive liquid especially liquid, represent metallic gallium or a gallium alloy.
Am thermoelektrisch ausgebildeten Materialblock sind eine einendbereichsseitige Heißzone und eine anderenendbereichsseitige Kaltzone derart vorhanden, dass zwischen den beiden Temperaturwertbereichen im Querschnitt zum Leitungskanal gerichtet ein Temperaturgradient vorhanden ist, wodurch sich ein umlaufender, thermoelektrisch generierter Stromfluss querschnittsgerichtet durch die Flüssigkeit und durch den Materialblock hindurch ausbildet.At the thermoelectrically formed block of material are a einendbereichsseitige hot zone and another end-zone-side cold zone such that between the two temperature value ranges in cross section to the duct directed a temperature gradient is present, resulting in a circulating, thermoelectrically generated current flow cross-sectionally through the liquid and forms through the block of material.
Das Kanalgehäuse ist ein Metall mit ausreichender elektrischer und Wärmeleitfähigkeit, das keine Reaktion mit der Flüssigkeit aufweist und von der Magnetflussdichte durchdringbar ist.The channel housing is a metal with sufficient electrical and thermal conductivity, which has no reaction with the liquid and of the Magnetic flux density is penetrable.
Der Materialblock kann einen Teilkörper darstellen.Of the Material block can be a part body represent.
Der zur Ausbildung des Temperaturgradienten vorgesehene Materialblock kann im vorgesehenen Wärmeaufnahmebereich (Heißzone) voluminöser ausgebildet sein als im Wärmeabgabebereich (Kaltzone).Of the provided for the formation of the temperature gradient block of material can in the intended heat absorption area (Hot zone) voluminous be formed as in the heat dissipation area (cold zone).
Der mit dem ringförmigen, vorzugsweise querschnittsmäßig rechteckigen Leitungskanal verbundene Materialblock kann vorzugsweise ringförmig ausgebildet und in radialer Richtung von einem Temperaturgradienten beeinflussbar sein.Of the with the annular, preferably rectangular in cross-section Conduit associated material block may preferably be annular and can be influenced in the radial direction by a temperature gradient be.
Der Materialblock kann aus einem Material bestehen, das zur Flüssigkeit eine hohe thermoelektrische Leistung ausbildet und vorzugsweise eine Kobaltlegierung ist.Of the Material block can be made of a material that is liquid a high thermoelectric power is formed and preferably is a cobalt alloy.
In den Bereichen der Heißzonen und der Kaltzonen können Temperatursensoren angeordnet sein, die mit der Steuer- und Regelungseinrichtung verbunden sind, die mit den Mitteln zur Verschiebung und/oder Verdrehung der Magneten zur Änderung der Magnetflussdichte in Verbindung steht.In the areas of the hot zones and the cold zones can Temperature sensors may be arranged, which are connected to the control and regulating device are those with the means for shifting and / or twisting the Magnets for changing the Magnetic flux density is related.
Die Mittel zur Verschiebung der Magneten können insbesondere lineare Motoren sein, die fest eingebaut sind.The Means for shifting the magnets may be, in particular, linear motors be that are firmly installed.
In den Bereichen der Heißzonen und Kaltzonen können dem Leitungskanal zugeordnete Heizelemente angeordnet sein, die zur Aufrechterhaltung bzw. Konstanthaltung des Temperaturgradienten vorgesehen sind, wobei die Heizelemente mit der Steuer- und Regeleinrichtung in Verbindung stehen.In the areas of the hot zones and cold zones can be arranged the heating element associated with the duct, the to maintain or maintain a constant temperature gradient are provided, wherein the heating elements with the control and regulating device keep in touch.
Die Steuer- und Regeleinrichtung kann für die Lageregelung einen Proportional-Integral-Regler, einen Motoren-Verschiebungsmodul, einen flüssigkeitszugeordneten Genauigkeits-Vergleichsmodul sowie einen Lage-Navigationsmodul enthalten.The Control and regulating device can for the position control a proportional-integral controller, a Engine displacement module, a fluid-related accuracy comparison module and include a location navigation module.
Die Einrichtung zur Lageregelung, insbesondere die durch eine MHD-Pumpe angetriebene, einen Drehimpuls erzeugende metalli sche Flüssigkeit in dem hohlringförmigen Leitungskanal mit wahlweise feldveränderlichen thermoelektrischen und magnetischen Elementen kann gleichzeitig zum Wärmetransport und somit zur Wärmeregelung einsetzbar sein, was zu einer kostensparenden Thermalkontrolle im Raumfahrzeug führt.The Arrangement for position control, in particular by a MHD pump driven, an angular momentum generating metalli cal liquid in the hollow ring-shaped Cable duct with optional field variable thermoelectric and magnetic elements can simultaneously heat transport and thus for heat regulation be used, resulting in a cost-saving thermal control in the Spacecraft leads.
Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, dass bei Vorhandensein von Heiß- und Kaltzonen im Bereich des Leitungskanals eine Wärmeregelung über den Austausch von Wärme zwischen der Flüssigkeit und den Leitungskanalwandungen sowie durch den Transport der Wärme mit der Flüssigkeit erfolgen kann.The Invention opened the possibility, that in the presence of hot and cold zones in the region of the duct a thermal control over the Exchange of heat between the liquid and the Leitungskanalwandungen and by the transport of heat with the liquid can be done.
Die Erfindung ermöglicht es, dass Wärme- und Leistungsüberschüsse zur Erzeugung von Thermoelektrizität eingesetzt werden, wodurch der Aufwand an elektrischer Energie für das gesamte Raumfahrzeug reduziert werden kann. Dies zieht außerdem Einsparungen am Raumfahrzeug-Energieversorgungssystem nach sich.The Invention allows it, that heat and Performance surpluses for Generation of thermoelectricity be used, reducing the amount of electrical energy for the entire Spacecraft can be reduced. This also attracts savings at the spacecraft power supply system.
Die Einrichtung zur Lageregelung, insbesondere die durch eine MHD-Pumpe angetriebene, einen Drehimpuls erzeugende Flüssigkeit in dem hohlringförmigen Leitungskanal mit wahlweise feldveränderlichen thermoelektrischen und magnetischen Elementen ist somit gleichzeitig zum Wärmetransport und -austauch einsetzbar, wenn ein direkter Kontakt vorhanden und/oder zwischen den Heißzonen und dem Kanalgehäuse wärmeübertragende Kontaktelemente vorgesehen sind.The Arrangement for position control, in particular by a MHD pump driven, angular momentum generating liquid in the hollow annular duct with optional field variable thermoelectric and magnetic elements is thus simultaneously for heat transport and Can also be used if there is direct contact and / or between the hot zones and the channel housing heat transfer Contact elements are provided.
Die Erfindung ermöglicht es, dass die Einrichtung zur Lageregelung mit der Wärmeverteilung über das gemeinsame Arbeitsmedium, eine elektrisch leitende und magnetisch beeinflussbare Flüssigkeit, die durch mindestens eine MHD-Pumpe angetrieben wird, koppelbar ist.The Invention allows it is that the device for position control with the heat distribution over the common working medium, an electrically conductive and magnetic influenceable liquid, which is driven by at least one MHD pump, coupled is.
Weiterbildungen und verbesserte zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.further developments and improved additional Embodiments of the invention are described in further subclaims.
Die Erfindung wird mittels mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert.The Invention is described by means of several embodiments with reference to Drawings closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Zur
Erläuterung
werden die
In
Das
Raumfahrzeug
Erfindungsgemäß ist, wie
auch in
Die
MHD-Pumpen
Die
Magnete
Innerhalb
der thermoelektrischen Einheiten
Im
ringförmigen
ersten Leitungskanal
Innerhalb
des Raumfahrzeuggehäuses
Die
Motorsteuerungen
Im
ersten Raumfahrzeug
In
Der
zweite Leitungskanal
Die
Rotationsgeschwindigkeit v des Galliums kann durch Variation des
elektrischen Stromes I in der Kanalquerschnittsebene
Sind
bei Kontakt des Stahlrohrrings
Für die auf
die Flüssigkeit
Die
Masse des Stahlrohrringgehäuses
Anhand
der
Dazu
werden die
An
der Außenwandung
In
den MHD-Pumpen
Der
mit dem ringförmigen,
vorzugsweise querschnittsmäßig rechteckigen
Leitungskanal
Am
zweiten Materialblock
Das
Kanalgehäuse
Der
zweite Materialblock
Zur
Ausbildung des Temperaturgradienten ΔT ist der vorgesehene zweite
Materialblock
Der
zweite Materialblock
In
den Bereichen der Heißzonen
Ist
bahnbedingt keine Sonneneinstrahlung auf der Außenwandung
Die
Funktionsweise ist bei beiden Raumfahrzeugen
In
Ein
an dem ersten Raumfahrzeug
Die
sechs Außenwandungen
Die
Leistungsversorgung für
alle benannten Bauteile
Die
Steuer- und Regeleinrichtung
Da der Wärmetransport nicht wie beim bekannten Wärmerohrsystem von der Konvektion abhängig ist, sondern über den flüssigkeitsgestützten Massenfluss erfolgt, kann die in den Heißzonen störende Wärme schneller zu den Kaltzonen transportiert werden. Der Einsatz von thermoelektrisch gestützen MHD-Pumpen, die im Wesentlichen unerwünschte Temperaturgradienten innerhalb der Raumfahrzeuge verwerten, kann insbesondere primär zur Lageregelung eines Raumfahrzeuges sowie gleichzeitig sekundär für die Konstanz der inneren Betriebstemperatur im Raumfahrzeug und somit kostengünstig zur Thermalkontrolle eingesetzt werden.There the heat transport not like the known heat pipe system dependent on the convection is, but over the liquid-based mass flow can be done in the hot zones disturbing Heat faster be transported to the cold zones. The use of thermoelectric gestützen MHD pumps, which are essentially undesirable temperature gradients within the spacecraft can, in particular, primarily for attitude control a spacecraft and at the same time secondary to the constancy of the internal operating temperature in the spacecraft and thus cost-effective for thermal control be used.
- 11
- Erstes Raumfahrzeugfirst spacecraft
- 22
- RaumfahrzeuggehäuseSpacecraft housing
- 33
- Erste AußenwandungFirst outer wall
- 44
- Zweite AußenwandungSecond outer wall
- 55
- Dritte Außenwandungthird outer wall
- 66
- Vierte AußenwandungFourth outer wall
- 77
- Fünfte AußenwandungFifth outer wall
- 88th
- Sechste AußenwandungSixth outer wall
- 99
- Erstes Leistungsbauteilfirst power device
- 1010
- Zweites Leistungsbauteilsecond power device
- 1111
- Erste Heißzone/HeizelementFirst Hot Zone / heating element
- 1212
- Zweite Heißzone/HeizelementSecond Hot Zone / heating element
- 1313
- Erster Temperatursensorfirst temperature sensor
- 1414
- Zweiter Temperatursenorsecond temperature Senor
- 1515
- Bordcomputerboard computer
- 1616
- Gierachseyaw axis
- 1717
- Nickachsepitch axis
- 1818
- Rollachseroll axis
- 1919
- Erster Leitungskanalfirst duct
- 2020
- Flüssigkeitliquid
- 2121
- Erste MHD-PumpeFirst MHD pump
- 2222
- Zweite MHD-PumpeSecond MHD pump
- 2323
- Erster Magnetfirst magnet
- 2424
- Zweiter Magnetsecond magnet
- 2525
- Erster Stromfirst electricity
- 2626
- Zweiter Stromsecond electricity
- 2727
- Erster Materialblockfirst material block
- 2828
- Erster Motorfirst engine
- 2929
- Zweiter Motorsecond engine
- 3030
- Erste MotorsteuerungFirst motor control
- 3131
- Zweite MotorsteuerungSecond motor control
- 3232
- Erste FührungsbahnFirst guideway
- 3333
- Zweite FührungsbahnSecond guideway
- 3434
- FlüssigkeitsgeschwindigkeitsmesserLiquid speedometer
- 3535
- erste Versorgungs-/Signalleitungfirst Supply / signal line
- 3636
- zweite Versorgungs-/Signalleitungsecond Supply / signal line
- 3737
- dritte Versorgungs-/Signalleitungthird Supply / signal line
- 3838
- vierte Versorgungs-/Signalleitungfourth Supply / signal line
- 3939
- fünfte Versorgungs-/Signalleitungfifth supply / signal line
- 4040
- zweiter Leitungskanalsecond duct
- 4141
- Zweites Raumfahrzeugsecond spacecraft
- 4242
- Dritte MHD-Pumpethird MHD pump
- 4343
- Vierte MHD-PumpeFourth MHD pump
- 4444
- Fünfte MHD-PumpeFifth MHD pump
- 4545
- Sechste MHD-PumpeSixth MHD pump
- 4646
- RotationsgeschwindigkeitsrichtungSpeed of rotation direction
- 4747
- Permanentmagnetepermanent magnets
- 4848
- Erste thermoelektrische EinheitFirst thermoelectric unit
- 4949
- Zweite thermoelektrische EinheitSecond thermoelectric unit
- 5050
- Drittes Raumfahrzeugthird spacecraft
- 5151
- Siebente MHD-Pumpeseventh MHD pump
- 5252
- Achte MHD-PumpeEighth MHD pump
- 5353
- Neunte MHD-PumpeNinth MHD pump
- 5454
- Zehnte MHD-PumpeTenth MHD pump
- 5555
- Dritter Leitungskanalthird duct
- 5656
- Siebente Außenwandungseventh outer wall
- 5757
- Zweiter Materialblocksecond material block
- 5858
- Sonnenstrahlungsolar radiation
- 5959
- Erste RaumfahrzeugachseFirst Spacecraft axis
- 6060
- Zweite RaumfahrzeugachseSecond Spacecraft axis
- 6161
- Dritte Raumfahrzeugachsethird Spacecraft axis
- 6262
- Dritte thermoelektrische Einheitthird thermoelectric unit
- 6363
- Siebente Signal-/Versorgungsleitungseventh Signal / supply line
- 6464
- KanalquerschnittsebeneChannel cross-sectional plane
- 6565
- Dritte Heißzonethird hot zone
- 6666
- Erste KaltzoneFirst cold zone
- 6767
- Stromflusscurrent flow
- 6868
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 6969
- Verschiebungsrichtungshift direction
- 7070
- Erste LagesensorenFirst position sensors
- 7171
- Erstes Halterungselementfirst supporting member
- 7272
- Zweites Halterungselementsecond supporting member
- 7373
- Kontaktstellecontact point
- 7474
- Batteriebattery
- 7575
- Interne Heizquelleninternal heating sources
- 7676
- EnergieversorgungseinheitPower supply unit
- 7777
- Erstes Befestigungsmittelfirst fastener
- 7878
- Zweites Befestigungsmittelsecond fastener
- 7979
- Steuer- und RegelungseinrichtungTax- and control device
- 8080
- LorentzkraftrichtungLorentz force direction
- 8181
- Zweiter Lagesensorsecond position sensor
- 8282
- Achte Signal-/VersorgungsleitungEighth Signal / supply line
- 8383
- Gerätdevice
- 8484
- Vierte HeißzoneFourth hot zone
- vv
- Rotationsgeschwindigkeitrotation speed
- II
- Stromelectricity
- BB
- MagnetflussdichteMagnetic flux density
- Ts T s
- Drehimpuls/StellmomentAngular momentum / righting moment
- R17 R 17
-
Radius
des Leitungskanals
19 um die Nickachse17 Radius of the duct19 around the pitch axis17 - R59 R 59
-
Radius
des Leitungskanals
55 um die Achse59 Radius of the duct55 around the axis59 - hH
- Höhe des LeitungskanalsHeight of the duct
- bb
- Breite des Leitungskanalswidth of the duct
- TD T D
- StörmomentDisturbing torque
- ΔT.DELTA.T
- Temperaturgradienttemperature gradient
- SS
- SüdpolSouth Pole
- NN
- NordpolNorth Pole
- MM
- Motorengine
- ωω
- Umdrehung/ZeiteinheitRevolution / unit of time
- FL F L
- LorentzkraftLorentz force
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002130350 DE10230350B4 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Spacecraft with a position control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002130350 DE10230350B4 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Spacecraft with a position control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10230350A1 DE10230350A1 (en) | 2004-01-15 |
DE10230350B4 true DE10230350B4 (en) | 2005-09-29 |
Family
ID=29723729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2002130350 Expired - Fee Related DE10230350B4 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Spacecraft with a position control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10230350B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105923171A (en) * | 2016-05-19 | 2016-09-07 | 中国空间技术研究院 | Modular integrated satellite multifunctional structure and polymers |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009036327A1 (en) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Daniel Noack | Fluid-dynamic actuator for controlling position of small satellite, has transformer and frequency producing element electrically connected to each other such that electrical voltage of spacecraft is transformed into direct current voltage |
FR3042924B1 (en) * | 2015-10-23 | 2018-01-12 | Centre National D'etudes Spatiales (Cnes) | INERTIAL ACTUATOR FOR STABILIZING AND / OR DECKING A PLATFORM ACCORDING TO A PREDETERMINED DIRECTION |
CN110435932B (en) * | 2019-08-12 | 2021-06-11 | 北京控制工程研究所 | Magnetic fluid flywheel for spacecraft |
EP4114740A4 (en) * | 2020-03-06 | 2024-02-28 | Newspace Systems (Pty) Ltd | A unit for causing angular momentum about an axis |
EP3904220B1 (en) * | 2020-04-28 | 2024-08-14 | Universität Stuttgart | Device for spacecraft attitude control |
CN113665847A (en) * | 2021-08-09 | 2021-11-19 | 上海交通大学 | Three-axis posture-adjusting single-driver magnetic fluid posture-adjusting mechanism |
CN113879564B (en) * | 2021-10-28 | 2024-05-28 | 上海交通大学 | Device, equipment and system for controlling satellite attitude and heat |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2856142A (en) * | 1956-07-18 | 1958-10-14 | Gen Electric | Orientation control for a space vehicle |
US5026008A (en) * | 1990-01-31 | 1991-06-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Fluid-loop reaction system |
US5211360A (en) * | 1991-06-26 | 1993-05-18 | Fairchild Space And Defense Corporation | Spacecraft thermal disturbance control system |
EP0260957B1 (en) * | 1986-09-18 | 1993-07-07 | Space Systems / Loral, Inc. | Autonomous stationkeeping for three-axis stabilized spacecraft |
EP0460935B1 (en) * | 1990-06-07 | 1997-11-19 | Hughes Aircraft Company | Attitude control system for momentum-biased spacecraft |
-
2002
- 2002-06-28 DE DE2002130350 patent/DE10230350B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2856142A (en) * | 1956-07-18 | 1958-10-14 | Gen Electric | Orientation control for a space vehicle |
EP0260957B1 (en) * | 1986-09-18 | 1993-07-07 | Space Systems / Loral, Inc. | Autonomous stationkeeping for three-axis stabilized spacecraft |
US5026008A (en) * | 1990-01-31 | 1991-06-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Fluid-loop reaction system |
EP0460935B1 (en) * | 1990-06-07 | 1997-11-19 | Hughes Aircraft Company | Attitude control system for momentum-biased spacecraft |
US5211360A (en) * | 1991-06-26 | 1993-05-18 | Fairchild Space And Defense Corporation | Spacecraft thermal disturbance control system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105923171A (en) * | 2016-05-19 | 2016-09-07 | 中国空间技术研究院 | Modular integrated satellite multifunctional structure and polymers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10230350A1 (en) | 2004-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69114385T2 (en) | Energy storage system. | |
DE10230350B4 (en) | Spacecraft with a position control device | |
EP2630381B1 (en) | Arrangement with devices for integrated cooling and/or heating and a method for the integrated heating or cooling | |
DE102016218741B4 (en) | Electric machine with improved cooling | |
DE4335848C2 (en) | Cooling arrangement for a transverse flux machine | |
EP2992378B1 (en) | Scanner device | |
DE102008040281A1 (en) | Device and method for cooling components | |
DE102018006259A1 (en) | Conveyor device for conveying at least one wafer | |
EP0598183A1 (en) | Turbogenerator set | |
WO2016023628A1 (en) | Magnetic damper for vibration absorbers | |
EP1226995A1 (en) | Thermoelectric generator for a vehicle | |
CH704462A1 (en) | Liquid-air heat exchange device with Peltier elements. | |
EP2848879B1 (en) | Cooling device for a super conductor and superconducting synchronous engine | |
DE102016213993A1 (en) | System comprising a cryogenic component electric machine and method of operating the system | |
DE4310417A1 (en) | Device for increasing the heat conduction of space heaters run on fluids | |
EP3597461A1 (en) | Electric vehicle | |
WO2016023568A1 (en) | Guide device | |
DE112014006700B4 (en) | transport system | |
DE10230349B4 (en) | Spacecraft with a device for heat regulation | |
DE102015112407A1 (en) | Method and device for air conditioning, in particular cooling, of a medium by means of electro- or magnetocaloric material | |
DE102023100930A1 (en) | Heat pump system and quarters | |
EP2740196B1 (en) | Cooling device for a superconductor of a superconductive synchronous dynamoelectric machine | |
EP2336695B1 (en) | Metallurgical assembly | |
DE102017223800A1 (en) | Cooling a rotor of an electric machine | |
Hanlon et al. | Microgravity Experiments on the Effect of Internal Flow on Solidification of Fe‐Cr‐Ni Stainless Steels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |