EA029450B1 - Method for spacecraft microaccelerations evaluation - Google Patents

Method for spacecraft microaccelerations evaluation Download PDF

Info

Publication number
EA029450B1
EA029450B1 EA201500774A EA201500774A EA029450B1 EA 029450 B1 EA029450 B1 EA 029450B1 EA 201500774 A EA201500774 A EA 201500774A EA 201500774 A EA201500774 A EA 201500774A EA 029450 B1 EA029450 B1 EA 029450B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
spacecraft
micro
accelerations
iteration
value
Prior art date
Application number
EA201500774A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201500774A1 (en
Inventor
Андрей Валерьевич Седельников
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority to EA201500774A priority Critical patent/EA029450B1/en
Publication of EA201500774A1 publication Critical patent/EA201500774A1/en
Publication of EA029450B1 publication Critical patent/EA029450B1/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The method is related to the field of space engineering, in particular, to methods for implementation of gravitation-sensitive processes. The objective of the invention is pre-flight evaluation of the design component of microaccelerations. The assessment is performed by means of ground tests of a spacecraft model. The technical result of the invention consists in provision of active monitoring of the microaccelerations level in the zone of process equipment location at an early stage of spacecraft designing. The economical effect of the invention consists in significant reduction of expenses for creation of new space systems possessing unique operational and technical characteristics due to replacement of a part of space flight tests for assessment of microaccelerations level by ground bench tests.

Description

Изобретение относится к области космической техники, а именно к способам реализации гравитационно-чувствительных процессов.The invention relates to the field of space technology, and in particular to methods for implementing gravity-sensitive processes.

Известен способ оценки микроускорений в орбитальном полете космического аппарата (КА) (Никитин С.А., Полежаев В.И., Сазонов В.В. Об измерении квазистатической компоненты микроускорения на борту ИСЗ с помощью датчика конвекции // Космические исследования. 2001, том 39, № 2, с. 179187), заключающийся в определении составляющей микроускорений за счет датчика конвекции.There is a method for evaluating micro-accelerations in the orbital flight of a spacecraft (SV) (Nikitin SA, Polezhaev VI, Sazonov VV About measuring the quasistatic component of micro-accelerations on board a satellite with a convection sensor // Space Research. 2001, vol. 39, No. 2, pp. 179187), which consists in determining the component of microaccelerations by means of a convection sensor.

Известен также наиболее близкий способ оценки микроускорений на стадии эксплуатации космического аппарат (Сазонов В.В., Чебуков С.Ю., Абрашкин В.И., Казакова А.Е., Зайцев А.С. Анализ низкочастотных микроускорений на борту ИСЗ ФОТОН-11 // Космические исследования.2001, том 39, № 4, с. 419-435), заключающийся в установке средств измерения микроускорений российского и зарубежного производства.Also known is the closest way to estimate micro-accelerations at the stage of operation of a spacecraft (Sazonov V.V., Chebukov S.Yu., Abrashkin V.I., Kazakova A.E., Zaytsev A.S. Analysis of low-frequency micro-accelerations onboard the satellite PHOTON- 11 // Space Research. 2001, vol. 39, No. 4, pp. 419-435), consisting in the installation of tools for measuring micro-accelerations of Russian and foreign production.

Недостатками этих способов являютсяThe disadvantages of these methods are

выход из строя сверхвысокочувствительной измерительной аппаратуры из-за высоких стартовых перегрузок;failure of ultra-sensitive measuring equipment due to high starting overloads;

высокая стоимость испытаний;high cost of testing;

невозможность проведения активного контроля уровня микроускорений.the inability to conduct active control of the level of micro accelerations.

Целью данного изобретения является разработка способа получения дополётной оценки уровня микроускорений, лишённого вышеперечисленных недостатков.The purpose of this invention is to develop a method for obtaining a pre-flight assessment of the level of microaccelerations, devoid of the above disadvantages.

Для достижения указанной цели и преодоления недостатков предлагается проводить измерения в земных условиях с применением какого-либо из способов создания поля микроускорений (башни падения, самолёты-лаборатории, центрифуги и т.д.), при этом использовать модель космического аппарата с двигателем ориентации и упругими элементами, выполненную с учётом свойства масштабной инвариантности конструктивной составляющей микроускорений, для чего ввести обобщённый параметр ζ, который вычисляют по формулеTo achieve this goal and overcome the drawbacks, it is proposed to carry out measurements under terrestrial conditions using any of the methods for creating a micro-acceleration field (drop towers, laboratory airplanes, centrifuges, etc.), while using the model of a spacecraft with an orientation engine and elastic elements, taking into account the property of scale invariance of the constructive component of micro accelerations, for which we introduce a generalized parameter, which is calculated by the formula

100100

/V/ V

где т0 - масса центрального тела;where m 0 is the mass of the central body;

μι - погонная масса;μι is the linear mass;

ίί - длина ΐ-го упругого элемента;ίί is the length of the ΐth elastic element;

N - число упругих элементов космического аппарата,N is the number of elastic elements of the spacecraft,

затем масштабировать космический аппарат по обобщённому параметру ζ по законуthen scale the spacecraft according to the generalized parameter ζ according to the law

где ζ0 - значение обобщённого параметра для реального космического аппарата;where ζ0 is the value of the generalized parameter for a real spacecraft;

Ζί - значение обобщённого параметра для модели космического аппарата на ΐ-й итерации; к - масштабный коэффициент обобщённого параметра, неизменный при каждой итерации масштабирования,Ζί is the value of the generalized parameter for the spacecraft model at the ΐth iteration; K - scale factor of the generalized parameter, unchanged at each iteration of scaling,

одновременно с масштабированием космического аппарата обеспечить неизменность угловых ускорений эволюции космического аппарата вокруг центра масс при импульсном включении двигателя ориентации для ΐ-й итерации масштабированияsimultaneously with the scaling of the spacecraft, to ensure the invariance of the angular accelerations of the evolution of the spacecraft around the center of mass when the motor is pulsed with orientation for the ΐ th iteration of scaling

- ε, = сош1- ε, = сш1

где ε0 - значение углового ускорения при включении двигателя ориентации для реального космического аппарата;where ε 0 - the value of the angular acceleration when you turn on the engine orientation for a real spacecraft;

ε, - значение углового ускорения для модели космического аппарата на ΐ-й итерации.ε, is the value of the angular acceleration for the spacecraft model at the ΐth iteration.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где представлена схема проведения испытаний с целью оценки конструктивной составляющей микроускорений.The proposed method is illustrated in the drawing, which presents a scheme for conducting tests in order to assess the constructive component of the micro-accelerations.

Конструкция для осуществления способа оценки микроускорений содержит башню падения 1, установленный в ней лифт 2, герметичную камеру со сверхнизким давлением 3, модель КА 4 с моделью двигателя ориентации 5, средство измерений микроускорений 6 и модель упругих элементов КА 7.A design for implementing the method of estimating micro accelerations comprises a drop tower 1, an elevator 2 installed therein, an ultra-low pressure sealed chamber 3, a model KA 4 with an orientation engine model 5, a means of measuring micro accelerations 6 and a model of elastic elements KA 7.

Модель КА 4 с двигателем 5 и упругими элементами 7 должна быть выполнена с учётом свойства масштабной инвариантности конструктивной составляющей микроускорений. Для этого вводится обобщённый параметрThe KA model 4 with the engine 5 and the elastic elements 7 must be made taking into account the property of scale invariance of the constructive component of micro accelerations. For this, a generic parameter is introduced.

т<> + Σμ t <> + Σμ

где т0 - масса центрального тела;where t0 is the mass of the central body;

μι - погонная масса;μι is the linear mass;

ίί - длина ΐ-го упругого элемента;ίί is the length of the ΐth elastic element;

(1)(one)

- 1 029450- 1 029450

N - число упругих элементов КА.N is the number of elastic elements of the spacecraft.

Масштабируем КА по обобщённому параметру ζ по закону ζ. = к‘:- ζ0 We scale the spacecraft according to the generalized parameter ζ according to the law ζ. = k ' : - ζ 0

(2)(2)

где ζ0 - значение обобщённого параметра для реального КА;where ζ 0 is the value of the generalized parameter for a real spacecraft;

ζ; - значение обобщённого параметра для модели КА на ι-й итерации;ζ; - the value of the generalized parameter for the spacecraft model at the ιth iteration;

С - масштабный коэффициент обобщённого параметра, неизменный при каждой итерации масштабирования.C - scale factor of the generalized parameter, unchanged at each iteration of scaling.

Одновременно с масштабированием КА обеспечим неизменность угловых ускорений эволюции КА вокруг центра масс при импульсном включении двигателя ориентации 5 КА для ι-й итерации масштабированияSimultaneously with the scaling of the spacecraft, we will ensure that the angular accelerations of the spacecraft evolution around the center of mass do not change when the engine of the 5th spacecraft is switched on with a pulse for the ιth iteration of scaling

εθ = — сопя! εθ = - sniffing!

где ε0 - значение углового ускорения при включении двигателя ориентации для реального КА;where ε 0 is the angular acceleration value when the engine is turned on for real spacecraft orientation;

£; - значение углового ускорения для модели КА на ι-й итерации.£; - the value of the angular acceleration for the spacecraft model at the ιth iteration.

Так можно добиться неизменности вида зависимости микроускорений от времени в некоторой точке КА.So you can achieve the immutability of the type of dependence of micro accelerations on time at some point of the spacecraft.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить зависимость конструктивной составляющей поля микроускорений от времени, сжатую в ί2 раз по временной оси.Thus, the proposed method allows to obtain the dependence of the constructive component of the field of micro-accelerations on time, compressed ί 2 times along the time axis.

Испытания осуществляются следующим образом.Tests are carried out as follows.

После начала падения лифта 2 в башне падения 1 импульсно включается двигатель ориентации 5, который создаёт требуемое формулой (3) угловое ускорение. Модель КА 4 начинает эволюционировать вокруг центра масс в герметичной камере со сверхнизким давлением 3. Возбуждаются колебания упругих элементов 7 модели КА 4. Средства измерений 6 фиксируют значения создаваемых микроускорений.After the beginning of the fall of elevator 2 in the tower of fall 1, the orientation motor 5 is pulsed, which creates the angular acceleration required by formula (3). The KA 4 model begins to evolve around the center of mass in an ultralow pressure sealed chamber 3. The vibrations of the elastic elements 7 of the KA 4 model are excited. Measuring instruments 6 record the values of the generated micro accelerations.

Предлагаемый способ позволит оценить конструктивную составляющую микроускорений, разработать комплекс мер по приведению уровня микроускорений в зоне размещения технологического оборудования в соответствие с требованиями технического задания и провести активный контроль этого уровня на стадии проектирования КА.The proposed method will allow to evaluate the constructive component of micro accelerations, to develop a set of measures to bring the level of micro accelerations in the area of placement of technological equipment in accordance with the requirements of the technical task and conduct active monitoring of this level at the design stage of the spacecraft.

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ оценки микроускорений космического аппарата, заключающийся в получении данных уровня микроускорений с помощью соответствующих средств измерений, отличающийся тем, что измерения проводят в земных условиях с применением какого-либо из способов создания поля микроускорений, при этом используют модель космического аппарата с двигателем ориентации и упругими элементами, выполненную с учётом свойства масштабной инвариантности конструктивной составляющей микроускорений, для чего вводят обобщённый параметр ζ, который вычисляют по формулеA method for evaluating micro-accelerations of a spacecraft, which consists in obtaining micro-acceleration data using appropriate measurement tools, characterized in that measurements are made under terrestrial conditions using any of the methods for creating a micro-acceleration field, using a model of a spacecraft with an orientation engine and elastic elements , made in view of the property of scale invariance of the constructive component of micro accelerations, for which a generalized parameter is introduced, which is calculated by formula где т0 - масса центрального тела; Ц; - погонная масса; 1; - длина ι-го упругого элемента; N - число упругих элементов космического аппарата, затем масштабируют космический аппарат по обобщённому параметру ζ по законуwhere m 0 is the mass of the central body; C; - linear weight; one; - the length of the ιth elastic element; N is the number of elastic elements of the spacecraft, then the spacecraft is scaled according to the generalized parameter ζ according to the law У ·ζ0 Y · 0 5five где ζ0 - значение обобщённого параметра для реального космического аппарата; ζ; - значение обобщённого параметра для модели космического аппарата на ι-й итерации; С - масштабный коэффициент обобщённого параметра, неизменный при каждой итерации масштабирования, одновременно с масштабированием космического аппарата обеспечивают неизменность угловых ускорений эволюции космического аппарата вокруг центра масс при импульсном включении двигателя ориентации для ι-й итерации масштабированияwhere ζ 0 is the value of the generalized parameter for a real spacecraft; ζ ; - the value of the generalized parameter for the model of the spacecraft at the ιth iteration; C - scale factor of the generalized parameter, unchanged at each iteration of the scaling, simultaneously with the scaling of the spacecraft, ensure the invariance of the angular accelerations of the evolution of the spacecraft around the center of mass with the pulse switching on of the orientation engine for the ιth iteration of scaling εΛ = 8, =... = 8, =СОПЗ(ε Λ = 8, = ... = 8, = COPZ ( где ε0 - значение углового ускорения при включении двигателя ориентации для реального космического аппарата; ε; - значение углового ускорения для модели космического аппарата на ι-й итерации.where ε 0 - the value of the angular acceleration when you turn on the engine orientation for a real spacecraft; ε; - the value of the angular acceleration for the model of the spacecraft at the ιth iteration. - 2 029450- 2 029450
EA201500774A 2015-07-07 2015-07-07 Method for spacecraft microaccelerations evaluation EA029450B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201500774A EA029450B1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method for spacecraft microaccelerations evaluation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201500774A EA029450B1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method for spacecraft microaccelerations evaluation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201500774A1 EA201500774A1 (en) 2017-01-30
EA029450B1 true EA029450B1 (en) 2018-03-30

Family

ID=57881901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201500774A EA029450B1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method for spacecraft microaccelerations evaluation

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA029450B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02253856A (en) * 1989-03-29 1990-10-12 Fujitsu Ltd Device for improving microgravity environment
JPH05124600A (en) * 1991-11-05 1993-05-21 Nec Corp Satellite model
US20050230557A1 (en) * 2003-12-30 2005-10-20 Canadian Space Agency Zero-G emulating testbed for spacecraft control system
RU2270793C2 (en) * 2003-12-01 2006-02-27 Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Stand for simulating action of solar battery on spacecraft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02253856A (en) * 1989-03-29 1990-10-12 Fujitsu Ltd Device for improving microgravity environment
JPH05124600A (en) * 1991-11-05 1993-05-21 Nec Corp Satellite model
RU2270793C2 (en) * 2003-12-01 2006-02-27 Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Stand for simulating action of solar battery on spacecraft
US20050230557A1 (en) * 2003-12-30 2005-10-20 Canadian Space Agency Zero-G emulating testbed for spacecraft control system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ШАПОВАЛОВ Л.А. Моделирование в задачах механики элементов конструкции. М., "Машиностроение", 1990, с. 67-71 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201500774A1 (en) 2017-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106525226B (en) Evaluation method and system based on-site vibration load recognition
WO2017050939A3 (en) Method and array for diagnosing pancreatic cancer in an individual
ES2723430A1 (en) Method for the evaluation and qualification of the functional characteristics of measurement and diagnosis instruments of partial discharges and installation to generate series of reference pulses of partial discharges (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN103557980A (en) Method for precisely testing external prestressing tendon tensioning force
CN105550457B (en) Dynamic Evolution Model bearing calibration and system
EA029450B1 (en) Method for spacecraft microaccelerations evaluation
Chaudhari et al. Theoretical and software-based comparison of cantilever beam: Modal analysis
CN110567487A (en) system and method for testing reliability of laser gyroscope
Dudzik et al. Optimal dynamic error formula for charge output accelerometer obtained by the neural network
MX2019003931A (en) Method and analysis system for testing a sample.
Nikitenko Evaluation of elements loading in the metal structures of powered support units
Kody et al. Identification of physically simulated damage on a footbridge based on ambient vibration data
Peeters et al. Operational Modal Analysis for in-line flutter assessment during wind tunnel testing
RU2465608C1 (en) Method to determine scale coefficient of pendulum compensation accelerometre
RU2458334C1 (en) Method to test reinforced concrete element with longitudinal static compression and dynamic bending moment
García-Palacios et al. Uncertainty optimization of automated operational modal analysis applied to structural health monitoring techniques
RU2614740C1 (en) Main parameters assessment method, that detemines level and nature of load during diagnosis of particular responsible units of vehicles
García-Palacios et al. Modal tracking with only a few of sensors: Application to a residential building
Rainieri et al. Stand-alone NDT system for tensile force estimation in cables and tie rods
Orlowitz et al. Effects of simultaneous versus roving sensors measurement in operational modal analysis
Zhao et al. Finite element model updating based on response reconstruction using a modified Kalman filter
BATSUKH Gravity field recovery from gradiometric missions based on cold atom technology
Żółtowski et al. Evaluation of degradation of bricks using FRF
Manzato et al. Environmental testing and data analysis for non-linear spacecraft structures
WO2023089405A1 (en) Test device for aeronautical component

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU