DE1943861B2 - Nutationsdämpfer für drallstabilisierte Satelliten - Google Patents
Nutationsdämpfer für drallstabilisierte SatellitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Nutationsdämpfer für drallstabilisierte Satelliten, bestehend aus einem Beschleunigungsmesser zur Erzeugung sinusförmiger
Ausgangssignale, die proportional der Größe der Nutationsbewegung sind, sowie einem Schuborgan für
die Erzeugung von Gegenkräften zur Nutationsbewegung und Mitteln zur Erzeugung von zyklischen
Schubimpulsen von abnehmbarer Dauer als Reaktion auf das Signal des Beschleunigungsmessers.
Ferngelenkte Flugkörper und Satelliten werden gewöhnlich durch eine Drehbewegung um ihre Längs
achse nach Art eines Kreisels stabilisiert. Jede seitliche
Störung, wie sie etwa durch die Roll- und Schwank-Drehmomente infoige der getrennten Schubdüsen
erzeugt werden, verursachen konische Nutationsbewegungen, wenn die Satelliten anschließend durch kleine
Steuerdüsen wieder auf die Längsachse ausgerichtet werden. Derartige Nutationsbewegungen entsprechen
etwa denen, die ein Kinderkreisel am Ende seiner Drehbewegung ausführt Die Nutation besitzt eine
Frequenz, die von der Drehgeschwindigkeit des
Körpers abhängt, sowie natürlicherweise eine zunehmende Amplitude, bzw. Abweichung, was von der
unvermeidlichen Unausgeglichenheit der Massenkräfte der im Satelliten befindlichen Gegenstände herrührt
Diese unerwünschte Bewegung beeinflußt nachteilig die
Steuerung der Lage des Satelliten und dessen
Ausrichtung zur Erde, wenn die Antennen dos Satelliten dorthin orientiert sind, und es kann sogar ein
Oberschlagen desselben zur Folge haben, wenn sie unkontrolliert fortbesteht
Es existieren bereits Nutationsdämpfungssysteme, die
aber meist ausschließlich mechanischer Natur sind und inn allgemeinen die Freigabe von verankerten Schwungmassen benützen, um die Bewegung zu dämpfen.
Derartige Dämpfungssysteme sind unerwünsch* schwer
und raumaufwendig, was bei Raumfahrzeugen einen
ernsthaften Nachteil darstellt und können bestenfalls nur eine ungefähre Dämpfung bewii ken.
Aus der US-PS 31 89 299 ist weiterhin ein dynamischer Präzessionsdämpfer für drallstabilisierte Fahrzeu-
ge mit nur einem Schwellenwertdetektor sowohl zum Einleiten als auch zur Beendigung von Nutationskorrekturen bekannt Ein Winkelbeschleunigungsmesser tastet
dabei die Winkelbeschleunigung des Fahrzeuges um die V'-Achse ab und erzeugt einen zu dieser proportionalen
elektrischen Ausgangsimpuls, der einem Schwellenwertdetektor zugeordnet ist. Der Schwellenwertdetektor ist auf einen vorher festgelegten Schwellenwert
eingestellt. Sobald die Amplituden der sinusförmigen Welle, die an den Schwellenwertdetektor angelegt ist,
den Schwellenwert übersteigen, erzeugt der Schwellenwertdetektor konstante Amplituden-Impulse, wobei die
Impulsfolge zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu dem die sinusförmige Welle über den Schwellenwert ansteigt
und beendet wird, sobald die Schwellenwertwelle unter
denselben Schwellenwert fällt Da die Korrekturmittel
fast dauernd betätigt werden müssen, ist der Energieverbrauch sehr hoch.
Die Erfindung mach I es sich zur Aufgabe, einen Nutationsdämpfer vorzuschlagen, der frei von den
bisher in Kauf zu nehmenden Nachteilen ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Nutationsdämpfer der eingangs geschilderten Art so
ausgestaltet, daß er gekennzeichnet ist durch
a) Mittel zum Liefern einer Folge von Schubimpulsen
für das Schuborgan, die durch einen Zündimpuls
ausgelöst werden, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers einen ersten Schwellenwert
übersteigt, und
b) Mittel zur Beendigung der Folge von Schubimpulsen
durch Löschimpulse, die ausgelöst werden, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers unter
einen zweiten Schwellenwert, der niedriger als der erste ist, fällt, wobei die Mittel ?ur Beendigung
bestehen aus
1) Mitteln zur Abtastung des Anstiegs des Ausgangssignals während eines vorher festgelegten
Teiles jedes Zyklus und
2) Mitteln zur Beendigung der beim ersten Schwellenwert durch einen Zündimpuls ausgelösten und
beim zweiten Schwellenwert durch einen Löschimpuls abgebrochenen Schubimpulse für das
Schuborgan in Reaktion auf den unter einen vorherbestimmten Wert fallenden Anstieg. '5
Mit dem erfindungsgemäßen Nutationsdämpfer, der
mit zwei Schwellenwerten arbeitet, wobei die Zündimpuise eingeleitet werden, sobald das sinusförmige
Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers über den ersten Schwellenwert ansteigt, und beendet werden,
sobald die sinusförmige Welle unter den zweiten Schwellenwert fällt, der von dem ersten Schwellenwert
verschieden und niedriger als dieser ist, ergeben sich
erhebliche Vorteile hinsichtlich der Energieeinsparung. Das Zwei-Schwellenwert-System gemäß vorliegender
Erfindung bewirkt eine wesentliche Treibstoffeinsparung im Vergleich zu dem System der US-PS 31 89 299,
bei welchem nur ein einziger Schwellenwert sowohl zur Einleitung als auch zur Beendigung dient, weil im
letzteren Fall der Korrekturmechanismus nahezu M kontinuierlich mit Energie versorgt werden muß und
ständig sich um den einzigen Schwellenwert bewegt
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der Nutationsdämpfer die in den
Unteransprüchen angegebenen Kennzeichen aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben. Diese Zeichnungen zeigen
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines drehachsenstabilisierten Satelliten mit teilweisen Ausbrechun-
gen der Wandung und mit den Beschleunigungsmessern, dem Rechengerät und den Schuborganen,
Fig.3a und 3b Zeitdiagramme eines Signals des
Beschleunigungsmessers und der Zündimpulse für das Schuborgan mit den Niveaus der Schwellen,
Fig.4a und 4b jeweils den zeitlichen Verlauf von abnehmenden Halt-Perioden des Signals der Beschleunigungsmesser zur Erläuterung der Wirkung des
Anstiegs auf das Rechengerät.
In dem in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Satelliten 10 ist die zur Drehachsen-Stabilisierung
dienende Längsachse mit 12 bezeichnet. Zwei einander
gegenüberliegend angeordnete Beschleunigungsmesser 14 und 16 sind innerhalb des Satelliten nahe der
Innenseite der Außenwandung angeordnet, wie schematisch angedeutet. Diese Beschleunigungsmesser können
von jeder geeigneten und bekannten Bauart sein, beispielsweise Einrichtungen mit piezoelektrischen
Kristallen und einer Schwungmasse, und sind so bfl
angeordnet, daß sie die lineare sinusförmige Beschleunigung parallel zur Drehachse 12 in möglichst großem
seitlichen Abstand von derselben ermitteln können. Die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser gelangen
zu einem Steuer-Rechengerät 18, das zeitlich aufeinan- " derfolgende Zündungsimpulse erzeugt, die ihrerseits zu
einem Paar vom Schuborgan 20 bzw. 22 gelangen. Diese Schuborgane können von beliebiger Bauart sein,
beispielsweise Hydrazin-Schubdüsen, Druckgasdüsen usw. und sind, ebenso wie die Beschleunigungsmesser,
einander gegenüberliegend in möglichst großem seitlichen Abstand von der Drehachse angeordnet, um
größte Wirksamkeit zu besitzea
Es sei darauf hingewiesen, daß auch ein einziger Beschleunigungsmesser und nur ein Schuborgan ausreichen zur Steuerung der Nutationsbewegung. Diese
Bauteile werden aber im gezeichneten Ausführungsbeispiel paarweise verwendet, um auch beim Ausfallen
eines der Beschleunigungsmesser und/oder der Schuborgane eine genügende Reserve zu haben.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, sind die Ausgangsklemmen 30 eines der Beschleunigungsmesser 14 oder 16 mit
dem Eingang des Verstärkers 32 verbunden. In der Fig.2 ist der Einfachheit haiber nur einer der
Beschleunigungsmesser und das zugehörige Steuerungs-Rechengerät gezeichnet Das Signal vom anderen
Beschleunigungsmesser gelangt zu einem identischen Steuerungs-Rechengerät, dessen Ausgänge kreuzweise
mit den Ausgängen des Rechengerätes gemäß F i g. 2 verbunden sind, um, wie weiter unten noch näher
beschrieben, die erforderliche Reserve zu schaffen, falls ein Bauteil ausfällt Die Überkreuz-Zusammenschaltung
der Ausgänge der Rechengeräte bewirkt, daß beide Rechengeräte gleichzeitig Zündungsimpulse für das
gleiche Schuborgan liefern, obwohl an jedem einzelnen Punkt des Nutationszyklus der eine Beschleunigungsmesser ein maximales positives Signal, und der andere
Beschleunigungsmesser ein maximales negatives Signal liefert.
Der Ausgang des Verstärkers 32 ist mit einem unteren negativen Schwellendetektor 34, einem unteren
positiven Schwellendetektor 36 und einem oberen positiven Schwellendetektor 38 über einen Proportionalitätsverstärker 40 verbunden, dessen Wirkungsweise
weiter unten noch beschrieben wird. Der Ausgang der unteren negativen Schwelle gelangt zu einem Umkehrglied 42, zu einem ODER-Tor 44 und zum Eingang eines
monostabilen Multivibrators 46. In entsprechender Weise ist der Ausgang der unteren positiven Schwelle
36 mit einem Umkehrglied 48, einem ODER-Tor 50 und dem Zündungseingang für einen monostabilen Multivibrator 52 verbunden. Die Umkehrglieder 42 und 48
speisen ein UND-Tor 54, dessen Ausgang die UND-Tore 56 und 58 beeinflußt und den monostabilen
Multivibrator 60 zündet. Der EINS-Ausgang des Multivibrators 60 beeinflußt das UND-Tor 56, das
seinerseits das Umschaltglied 62 (bistabiler Multivibrator) einschaltet, während der NULL-Ausgang des
Multivibrators 60 das UND-Tor 58 beeinflußt dessen Ausgang das Umschaltglied 62 ausschaltet Der
Ausgang der oberen Schwelle 38 schaltet ein Umschaltglied 64 ein, dessen EINS-Ausgang die UND-Tore 66
und 68 beeinflußt Das Umschaltglied 64 wird ausgeschaltet durch den NULL-Ausgang vom Umschaltglied 62. Die anderen Eingänge der UND-Tore 66
und 68 werden durch die ODER-Tore 44 und 50 gespeist, sowie durch den EINS-Ausgang des Umschaltgliedes 62 und den NULL-Ausgang des Multivibrators
70 mit einer Ruhestellung, dessen Zweck weiter unten noch erläutert wird.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des Steuer-Rechengerätes erläutert unter Verwendung der Diagramme der F i g. 3 und 4. Wenn im Satelliten 10 eine
konische Nutationsbewegung entsteht und der Auslenkungswinkel bzw. die Abweichung zunimmt erzeugen
die Beschleunigungsmesser 14 und 16 sinusförmige
Ausgangssignale proportional der Größe der Nutationsbewegung. Seitens der Schuborgane 20 und 22
erfolgt aber keine Korrektur dieser Bewegung, bis die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser das Niveau der oberen Schwelle überschreiten, da nur dann
das Umschaltglied 64 eingeschaltet wird und dessen Ausgang jeweils einen der vier Eingänge der UND-Tore
66 und 68 speist.
Kurz bevor das Signal des Beschleunigungsmessers das Niveau der oberen Schwelle überschreitet, hat es
bereits das Niveau der unteren negativen Schwelle beim Punkt Tl in F i g. 4a überschritten und ist damit in den
Stillhaltebereich zwischen der unteren negativen und der unteren positiven Schwelle gelangt. Wenn die
Signalspannung sich in diesem Stillhaltebereich bewegt, liefert keiner der drei Schwellendetektoren 34, 36 und
38 ein Signal, wohl aber die Ausgänge der Umkehrglieder 42 und 48, sowie des UND-Tores 54. Dies bewirkt
die Speisung der UND-Tore 5fi und 58, sowie die Einschaltung des Multivibrators 60, dessen EI NS-Ausgang das UND-Tor 56 öffnet, dessen Ausgangssignal
das Umschalteglied 64 einschaltet, so daß dessen EINS-Ausgangssignal jeweils einen Eingang der UND-Tore 66 und 68 speist. Einer der anderen der vier
Eingänge der UND-Tore 66 und 68 wird gespeist durch den N ULL-Ausgang des Multivibrators 70 und dieses
Eingangssignal ist stets vorhanden, es sei denn, von der Erdstation wird ein Steuersignal für die Beeinflussung
der Lage des Satelliten zu diesem gesendet, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Übersteigt das Signal des Beschleunigungsmessers die untere positive Schwelle beim Punkt 74 in F i g. 3b
und 4a, dann liefert der Ausgang des unteren positiven Schwellendetektors 36 ein ansteigendes Signal, das
einen dritten Eingang des UND-Tores 66 über das ODER-Tor 50 speist Außerdem zündet der Ausgang
vom Detektor 36 den Multivibrator 52, dessen EINS-Ausgang noch für kurze Zeit das ODER-Tor 50
beeinflußt, um die Entstehung eines Zündungsimpulses von einer Mindest-Zeitdauer zu gewährleisten, wie
weiter unten noch beschrieben wird.
Sobald das Signal des Beschleunigungsmessers das Niveau der oberen Schwelle beim Punkt 76 in F i g. 3b
und 4a erreicht, liefert der obere Schwellendetektor 38 ein Ausgangssignal zur Einschaltung des Umschaltgliedes 64. Dieses speist den vierten und letzten Eingang des
UND-Tores 66, dessen Ausgangssignal nunmehr das ODER-Tor 78 passieren kann und die Zündung eines
der Schuborgane bewirkt. Dieser erste Zündungsimpuls,
in Fig.3a mit 80 bezeichnet, endet dann, wenn das
Signal des Beschleunigungsmessers unter das Niveau der unteren positiven Schwelle beim Punkt 82 in F i g. 3b
und Fig.4 fällt, wodurch das Ausgangssigna! am
Detektor 36 und am ODER-Tor 50 verschwindet, da der Multivibrator 52 bereits vorher ausgeschaltet wurde.
Kurz vor Beendigung des ersten Zündungsimpulses für das Schuborgan schaltet der Multivibrator 60 aus,
wie in den Fig.4a bis 4d durch die horizontalen Bereiche 84 angedeutet, was aber unmittelbar keine
Folge hat, da wegen des steigenden Ausgangssignals vom unteren positiven Schwellendetektor 36 das
UND-Tor 54 bereits geschlossen ist Beim Punkt 82 steigt das Ausgangssignal am Detektor wieder an und -öffnet das UND-Tor 54, das seinerseits die UND-Tore
56 und 58 speist, den Multivibrator 60 einschaltet und das UND-Tor öffnet. Auch hierdurch ergibt sich jedoch
keine unmittelbare Folge, da beim Durchlaufen des Stillhaltebereiches seitens der Signalspannung der
Kurz nachdem das Signal des Beschleunigungsmessers in seine negative Halb-Periode eintritt, läuft die
Signalspannung über das Niveau der unteren negativen Schwelle beim Punkt 86 in Fig.4a, wodurch ein
Ausgangssignal am unteren negativen Schwellendetektor 34 erzeugt wird. Dieses bewirkt seinerseits die
öffnung des UND-Tores 68 über das; ODER-Tor 44 und bewirkt das Auftreten der in Fig.3a mit 88 bezeichne-
lu ten ZUndimpulse für das andere Schuborgan über das
ODER-Tor 90. Die Zündimpulse 88 enden, sobald das Signal des Beschleunigungsmessers erneut das Niveau
der unteren negativen Schwelle am Ende der negativen Halb-Periode durchlaufen hat.
Diese zyklische Aufeinanderfolge wiederholt sich, wie
in Fig.3a angedeutet ist, und bewirkt abwechselnd die
Erzeugung von Zündungsimpulsen für die Schuborgane 20 bzw. 22. Die Schuborgane werden während eines
ausreichenden Winkelbereiches ihrer Drehbewegung
rund um die Längsachse gezündet, um ein Drehmoment
zu erzeugen, daß die Notationsbewegung zu vermindern versucht. Sobald die Nutationsbewegung kleiner
wird, nehmen auch die Amplituden der Signale des Beschleunigungsmessers ab, wodurch in jeder HaIb-Pe
riode des Signals die Zeitdauer sich verringert, während
welcher das Signal außerhalb des Stillhaltebereiches verläuft. Dies bewirkt eine Verminderung der Zeitdauer
der Zündungsimpulse für die Schuborgane, wie in F i g. 3a angedeutet ist, wodurch übergroße Korrektur-
jo Drehmomente vermieden werden. Die Verminderung
der Signale des Beschleunigungsmessers unterhalb des Niveaus der oberen Schwelle durch das Auftreten der
Korrektur-Drehmomente hat keine unmittelbare Folge im Rechengerät gemäß der F i g. 2, da das Umschalt -
)S glied 64 eingeschaltet bleibt, also ein Signal an seinem EINS-Ausgang liefert, und weiterhin Ausgangssignale
an den UND-Toren 66 und 68 bewirkt.
Wenn sich die Größe und damit auch der zeitliche Anstieg der Signalspannung des Beschleunigungsmes
sers während des Durchlaufens des Stillhaltebereiches
vermindert, wie durch den Bereich DBCm Fig.4a bis
4d angegeben, vergrößert sich dieser Bereich und nähert sich dem zeitlichen Verzögerungsbereich 84 des
Multivibrators 60. Sobald, wie in Fig.4d angedeutet,
der Zeitaufwand zum Durchlaufen des Stillhaltebereiches für das Beschleunigungsmesser-Signal den Bereich
84 übertrifft, schaltet der Multivibrator 60 aus, obwohl das UND-Tor 54 noch offen ist Hierdurch wird das
UND-Tor 58 geöffnet und dessen Ausgangssignal
so schaltet das Umschalteglied 62 aus. Das Verschwinden des EINS-Ausgangssignals vom Umschalteglied 62
bewirkt nun die Schließung der UM D-Tore 66 und 68, womit der gesamte Korrekturzyklus für die Nutationsbewegung beendet ist, während das NULL-Ausgangs-
ss signal des Umschaltgliedes 62 das Umschaltglied 64 wieder einschaltet und dadurch die Schaltung für den
nächsten Korrekturzyklus vorbereitet
Somit bewirkt der Multivibrator 60 eine Abtastung
des Anstiegs des Signals des Beschleunigungsmessers
während jeder Halbperiode, indem von ihm ein
Öffnungszeitabschnitt bestimmt wird, während welchem die Signalspannung den Stillllialtebereich durchlaufen muß, um Zündimpulse für die Schuborgane zu
bewirken. Aber auch ohne diese Abtastung des Anstiegs
durch den Multivibrator 60 würde die Korrektur des
Taumeins aufhören, sobald das Signal des Beschleunigungsmessers soweit abnimmt, data es innerhalb des
Stillhaltebereiches verbleibt, da dann die unteren
positiven und negativen Schwellendetektoren 36 und 34 die UND-Tore 66 und 68 sperren und deren
Ausgangssignale zum Verschwinden bringen würden.
Die Abtastung des Anstiegs der Signalspannung stellt aber ein genaueres und besseres Mittel zur Beendung
des Korrekturzyklus dar und liefert das gleiche Ergebnis, da die vom Multivibrator 60 definierte
zeitliche Verzögerung 84 so gewählt ist, daß sie praktisch mit der Zeitdauer für den Durchlauf eines, das
Niveau der unteren Schwelle gerade erreichenden Signals übereinstimmt, wie dies in Fig.4d angedeutet
ist. Zusätzlich stellt aber die Wiedereinschaltung des Umschaltgliedes 62 beim Ausschalten des Multivibrators
60 vor dem Durchlaufen des Stillhaltebereiches durch das Signal ein bequemes Mittel dar, um das
Utnschaltglied 84 in Vorbereitung des nächstfolgenden
Korrekturzyklus wieder einzuschalten.
Unmittelbar vor der Beendigung des Korrekturzyklus sinkt die Signalspannung des Beschleunigungsmessers
auf einem Wert ab, der das Niveau der unteren Schwelle nur während sehr kurzer Zeit in jeder Halb-Periode
überschreitet. Es würde unzweckmäßig sein, die Zündimpulse für die Schuborgane ebenfalls so kurz zu
machen, da eine gewisse zeitliche Zündverzögerung auftritt, bevor das betreffende Schuborgan seine volle
Korrekturwirkung erreicht Dementsprechend bewirken die Multivibratoren 46 und 52 während dieser
Zeitperiode eine Aufrechterhaltung der die Zündung bewirkenden Ausgangssignale von den ODER-Toren 44
und 50 für eine Mindestzeitdauer um auf diese Weise die jo volle Wirksamkeit der Schuborgane zu gewährleisten.
Wie oben erwähnt, ist für den anderen Beschleunigungsmesser
ein zweites Steuerungs-Rechengerät entsprechend Fig.2 vorgesehen, um eine Reserve beim
Auftreten von Fehlern zu gewährleisten. Da die J5 Ausgangssignale der einander gegenüberliegenden
Beschleunigungsmesser um 180° in ihrer Phasenlage verschieden sind, werden die Ausgänge der Rechengeräte
an den ODER-Toren 78 und 90 überkreuzt angeschlossen, wie in F i g. 2 angedeutet ist, so daß die
beiden Beschleunigungsmesser zur gleichen Zeit das gleiche Schuborgan zünden.
Das vom ODER-Tor 90 betätigte Schuborgan wird auch für die Lagesteuerung des Satelliten in Abhängigkeit
von einem am Anschluß 92 eintreffenden Signals der Bodenstation verwendet Da hierbei die Betätigung
des Schuborgans durch den Nutationsdämpfer eine Störung der Lagesteuerung verursachen könnte, werden
die UND-Tore 66 und 68 geschlossen durch die Einschaltung des Multivibrators 70, dessen NULL-Ausgangssignal
dann verschwindet Diese vom Multivibrator 70 bewirkte Abschaltperiode dauert mehrere
Sekunden, damit die Lagesteuerung ungestört beendet werden kann.
Zusätzlich ist ein Umschaltglied 94 vorgesehen, um in
dem Rechengerät, in Abhängigkeit von einem Bodensignal und dem Impulsgeber 96 am Eingang des
Umschaltgliedes die ganze Ansprechempfindlichkeit des Rechengerätes zu ändern. Dies ist dann notwendig,
wenn die Rotation des Satelliten durch Freigabe entsprechender Brems-Schwungmassen, durch Bremsdüsen
usw. vermindert wird. Die Verminderung der Rotation bewirkt auch eine proportionale Verringerung
der Nutationsfrequenz, wodurch die Ausgangsspannungen der Beschleunigungsmesser für einen bestimmten
Nutationswinkel vermindert werden. Dieser Effekt wird durch Änderung der Einstellung der Proportionalitätsverstärker 40 in Abhängigkeit von einem EINS-Ausgangssignal
des Umschaltgliedes 94 kompensiert. Der EINS-Ausgang des Umschaltgliedes 94 ist auch mit dem
Multivibrator 60 verbunden, um die Verzögerungszeit desselben zu vergrößern, zwecks Kompensation der
verringerten Nutationsfrequenz und damit der verlängerten Periodendauer des Signals des Beschleunigungsmessers.
Das Umschaltglied 94 kann, bevor das Nutationssteuersystem eingeschaltet wird, in seinen
Ruhezustand gebracht werden durch ein, dem gesamten Steuerungskommando des Satelliten angehöriges Signal.
Die zeitliche Folge der Wirkungsweise des vorliegenden Steuerungssystems kann grundsätzlich wie folgt
zusammengefaßt werden:
a) Die Betätigung des oberen Schwellendetektors bewirkt die zeitlich aufeinanderfolgende Zündung
der Schuborgane mit Impulsen von abnehmbarer Zeitdauer,
b) der Anstieg der Signalspannung des Beschleunigungsmessers wird jeweils während des Durchlaufes
der Signalspannung durch den Stillhaltebereich abgetastet
c) die Zündung der Schuborgane wird gestoppt, sobald der Anstieg der Signalspannung des
Beschleunigungsmessers einen gewissen Wert unterschreitet, der indirekt durch die Verzögerungszeit
des Multivibrators 60 bestimmt ist und einer Nutationsbewegung innerhalb des Niveaus
der unteren Schwellen entspricht
d) die Zündung der Schuborgane wird nur dann aufrechterhalten, wenn das Signal des Beschleunigungsmessers
wieder bis zum Niveau der oberen Schwelle ansteigt
Die vorliegende Maßnahme, eine Korrektur der Nuta beim Niveau einer oberen Schwelle zu beginnen und
beim Niveau einer unteren Schwelle zu beenden ergibt eine wesentliche Brennstoffersparnis im Vergleich mit
einem Steuerungssystem, das nur ein Niveau für die Schwelle zur Einleitung und zur Beendigung der
Zündung aufweist da hierbei die Korrekturmittel meistens dauernd betätigt werden und das Niveau der
einzigen vorhandenen Schwelte dauernd überschreiten.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerungssystems besteht in der Verwendung der gleichen
Schuborgane die auch zur Lagesteuerung benützt werden, wodurch die insgesamt benötigten Einrichtungen
des Satelliten vermindert werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Nutations-Dämpfer für drallstabilisierte Satelliten, bestehend aus einem Beschleunigungsmesser
zur Erzeugung sinusförmiger Ausgangssignale, die proportional der Größe der Nutationsbewegung
sind, sowie einem Schuborgan für die Erzeugung von Gegenkräften zur Nutationsbewegung und Mitteln
zur Erzeugung von zyklischen Schubimpulsen von abnehmender Dauer als Reaktion auf das Signal des
Beschleunigungsmessers, gekennzeichnet durch
a) Mittel (38, 64) zum liefern einer Folge von Schubimpulsen (80, 88) für das Schuborgan (20,
22), die durch einen Zündimpuls ausgelöst werden, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers (14,16) einen ersten Sichwellenwert (76 oder -I- ///j übersteigt, und
b) Mittel zur Beendigung der Folge von Schubimpulsen (80,88) durch Löschimpulse, die ausgelöst
werden, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers (14, 16) unter einen zweiten
Schwellenwert (74,82 oder + LQJl der niedriger als der erste ist, fällt, wobei die Mittel zur
Beendigung bestehen aus
1) Mitteln (60, 84) zur Abtastung des Anstiegs des Ausgangssignals (Fig.4A—4D) während
eines vorher festgelegten Teiles jedes Zyklus und
2) Mitteln (62) zur Beendigung der beim ersten Schwellenwert durch einen Zündimpuls ausgelösten und beim zweiten Schwellenwert durch
einen Löschimpuls abgebrochenen Schubimpulse für das Schuborgan (20, 22) in Reaktion
auf den unter einen vorherbestimmten Wert fallenden Anstieg.
2. Nutationsdämpfer gemäß Anspruch 1J, gekennzeichnet durch monostabile Mu'tivibratoren (46,52),
die eine vorherbestimmte Mindestdauer aller Schubimpulse (80, 88) für das Schuborgan (20, 22)
gewährleisten.
3. Nutationsdämpfer gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (40, 94, 96, 98, 60) zur
Einstellung der Niveaus der ersten und zweiten Schwelle (+HI, + LO oder 76, 74/82) sowie des
vorherbestimmten Wertes des Anstieges zur Kompensation einer Änderung der Rotation des Satelliten in Abhängigkeit von einem Bodensignal.
4. Nutationsdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (70) zur Unterdrückung
der Schubimpulse (80, 88) für das Schuborgan vorhanden sind, die während der Zuführung von
Schubimpulsen an das Schuborgan (20, 22) zur Lagesteuerung einschaltbar sind.
5. Nutationsdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bezüglich der Drehachse
gegenüberstehende Beschleunigungsmesser (14,16), zwei Impulserzeuger (18) und zwei einander
gegenüberstehend angeordnete Schuborgane (20, 22) vorhanden sind und daß die die Ausgangsklemmen der Impulserzeuger kreuzweise (78, 90)
miteinander verbunden sind, um eine Reserve für das Ausfallen von Bauteilen zu bilden.
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