DE1952280A1 - Daempfungseinrichtung an Satelliten - Google Patents

Description

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DORNIER SYSTEM GMBII
Friedrichshafen

Dämpfungseinrichtung an Satelliten

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für Nutationsbewegungen an Satelliten, insbesondere Stabsatelliten.

Diese Dämpfungseinrichtung hat den Zweck, die bei Satelliten auftretenden Nutationsbewegungen wirksam zu unterdrücken, ohne daß die Eigendrehbewegung der Satelliten um die Spinachse gestört wird. Bei einem frei rotierenden Körper erfolgt die Drehbewegung um die Spinachse bei gegebenem Drall bei einem Maximum an kinetischer Energie. Diese Energie für die Drallbewegung wird auch als Rotationsenergie bezeichnet. Wird durch innere Ereignisse ohne Änderung des Dralls kinetische Energie des abgeschlossenen Systems in andere Energieformen umgewandelt, so baut sich zur Spinbewegung eine Nutation auf. Dies kann z. B. durch Hysterese von Biegeschwingungen erfolgen. Dabei überlagern sich um die beiden Querachsen zusätzliche Oszillationsbewegungen zur Drehbewegung um die Spinachse.

Es ist bekannt, diese Nutation zu dämpfen bzw. ein Einleiten der Nutationsbewegung zu verhindern. Dabei wird diesem Satellitensystem in irgendeiner Weise kinetische Energie zugeführt, ohne daß dabei der Drall eine Änderung erfährt. In der Praxis haben sich zwei Verfahren bewährt, und zwar durch geeignetes Pulsieren von Kaltgasdüsen oder geeignetes Schalten von entsprechenden Magnetspulen. Die Verwendung von KaltgasdUsen bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich, die sich hauptsächlich In erhöhtem Bauaufwand zur Beaufschlagung dieser Düsen auswirken. Magnetspulen hingegen sind wiederum von einer geeigneten Stromquelle abhängig, d. h. der Strorabe-

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darf liegt über dem Wert dem des Strombedarfes des Bordnetzes. In beiden Fällen ist ein Regelsystem notwendig mit erheblicher Zahl an elektronischen Bauteilen, die sich negativ auf die Gesamtzuverlässigkeit auswirkt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Gerät zur Dämpfung der Nutationsbewegungen zu bauen, das ohne spezielle Regelelektronik die Nutationsdämpfung durch Umwandlung elektrischer in kinetische Energie ausführt. Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß in Spinachse ein Elektromotor mit dem Satellitengehäuse fest verbunden ist und in Verlängerung der Rotorwelle an deren Ende kardanisch beweglich eine flache Schwungscheibe befestigt ist. Um eine solche kardanisch bewegliche Schwungscheibe auf einfache Weise auf einer Welle befestigen zu können, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung am Ende der Rotorwelle eine Kugel angeordnet, die in einer im Zentrum der Scheibe angeordneten Kugelpfanne liegt. Da die Kugelpfanne gleichzeitig als Reibbelag ausgebildet ist, kann durch zusätzliche Gewinderinge der Druck ,, der Reibbeläge variiert werden. Dadurch wird erreicht, daß die,. Nutationsdämpfung auf einfache Weise durchführbar ist, in dem dem Satellitensystem kinetische Energie zugeführt wird. Dies wird erreicht durch Umwandlung elektrischer in kinetische Energie.

Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt die Figur den Schnitt durch einen Satelliten mit Nütationsdämpfer.

Wie aus der Figur ersichtlich, ist ein Stabsatellit 1 angedeutet, in dessen Spinachse 2 ein Antriebsmotor 3 angeordnet ist. Der Antriebsmotor 3 ist gehäusefest mit dem Satelliten 1 verankert. Der Pfeil 4 veranschaulicht die Drehrichtung der Spinachse bei der Drallbewegung des Satelliten. In Verlängerung der Spinachse ist eine Rotorwelle 5 aus dem Gehäuse

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des Antriebsmotors 3 herausgeführt. Am Ende der Rotorwelle 5 ist eine Kugel 6 angeordnet. Die Kugel 6 ist wiederum in einer Kugelpfanne 7 gelagert. Die Kugelpfanne 7 liegt im Zentrum einer Schwungscheibe 8. Die Kugelpfanne 7 besteht aus zwei Reibbelägen 9, die beidseitig des Kugeläquators die Kugelpfanne 7 bilden. Als Abschluß dieser Lagerung dienen Gewinderinge 10. Diese Gewinderinge 10 haben die Aufgabe, den Druck der Reibbeläge, der auf die Oberfläche der Kugel 6 wirken soll, zu variieren. Durch eine geringe Verdrehung eines Gewinderinges 10 läßt sich die Druckverstellung auf einfache Weise erreichen. Durch diese Anordnung kann sich die Scheibe unbegrenzt um die Drehachse des Motors drehen und darüberhinaus noch in gewissem Bereich um jede beliebige Querachse. Die Kugel 6 weist eine polierte Oberfläche auf und die Reibbeläge 9 sind auswechselbar ausgeführt.

Wird nun am rotierenden und nutierenden Körper der Antriebsmotor, der als Elektromotor ausgebildet ist, eingeschaltet, so führt die Schwungscheibe eine nahezu reine Spinbewegung aus. Dadurch entstehen zwischen Kugel β und Kugelpfanne 7 Relativbewegungen um die Querachsen. Diese erfolgen in solcher Weise, daß die dabei auftretenden Reibungsmomente dem Gesamtsystem kinetische Energie zuführen, die aus der elektrischen Energie umgewandelt wurde. Diese Umwandlung führt zur Nutationsdämpfung. Wird der Elektromotor abgeschaltet, führt die Scheibe eine weiterhin nahezu reine Spinbewegung aus. Infolge der nun fehlenden elektrischen Energie wird nunmehr eine Nutation angeregt. Der Nutationsdämpfer, der zur Gruppe der aktiven Dämpfer gehört, d. h. stets elektrischer Energie bedarf, braucht nur bis zur Entdrallung betrieben zu werden. Der hierfür erforderliche Stromverbrauch ist äußerst gering.

8.10.1969
Gö/ro

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Claims (1)

1. Patentan s ρ r ü c h e

   Dämpfungseinrichtung für Nutationsbewegungen an Satelliten, insbesondere Stabsatelliten, dadurch gekennzeichnet, daß in Spinachse (2) ein Elektromotor (3) mit dem Satelliten (1) gehäusefest verbunden ist, und in Verlängerung der Rotorwelle (5) an deren Ende kardanisch beweglich eine flache Schwungscheibe (8) befestigt ist.

   Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (5) eine Kugel (6) aufweist, die in einer im Zentrum der Scheibe angeordneten Kugelpfanne (7) liegt.

   Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelpfanne (7) als Reibbelag (9) ausgebildet ist.

   Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Reibbelages (7) auf die Kugel (6) durch Gewinderinge (10) variierbar ist.

   8.10.1969 Gö/ro

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