JPH02212298A - 軌道変換推進装置 - Google Patents
軌道変換推進装置Info
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- JPH02212298A JPH02212298A JP1033355A JP3335589A JPH02212298A JP H02212298 A JPH02212298 A JP H02212298A JP 1033355 A JP1033355 A JP 1033355A JP 3335589 A JP3335589 A JP 3335589A JP H02212298 A JPH02212298 A JP H02212298A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 235000010575 Pueraria lobata Nutrition 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、例えば、人工衛星等の宇宙航行体を地球低
周回軌道から静止軌道に軌道修正するのに用いる軌道変
換推進装置に関する。
周回軌道から静止軌道に軌道修正するのに用いる軌道変
換推進装置に関する。
（従来の技術）
従来、この種の軌道変換推進装置としては、第４図に示
すように、まず衛星本体１のロール軸。
すように、まず衛星本体１のロール軸。
ピッチ軸、ヨー軸に対応して外乱トルク吸収用のホイー
ルｌａ、ｌｂ、ｌｃが配置され、これら各ホイールｌａ
、ｌｂ、ｌｃに対応してホイール・アンローディング用
のガスジェットスラス、り２が配置される。また、例え
ば、ロール軸方向を進行方向とした場合、該ロール軸に
対応して軌道保持及び軌道変換用の複数のイオンエンジ
ン３が配置さ・れて軌道変換推進装置が構成されている
。
ルｌａ、ｌｂ、ｌｃが配置され、これら各ホイールｌａ
、ｌｂ、ｌｃに対応してホイール・アンローディング用
のガスジェットスラス、り２が配置される。また、例え
ば、ロール軸方向を進行方向とした場合、該ロール軸に
対応して軌道保持及び軌道変換用の複数のイオンエンジ
ン３が配置さ・れて軌道変換推進装置が構成されている
。
上記構成において、イオンエンジン３が噴射制御されて
軌道保持、あるいは軌道変換が行われると、合推力ベク
トルと衛星重心との不一致により。
軌道保持、あるいは軌道変換が行われると、合推力ベク
トルと衛星重心との不一致により。
衛星本体１には、外乱トルクが付与される。この外乱ト
ルクは、角運動量としてホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃに蓄
積される。そしてホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃの駆動速度
が一定値を越えると、ガスジェットスラスタ２が選択的
に噴射制御され、該ホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃのアンロ
ーディングが行わ゛れる。これにより、ホイールｌａ、
ｌｂ、 ｌｃは、その蓄積した角運動量が放出され、
外乱トルクの吸収が続行される。
ルクは、角運動量としてホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃに蓄
積される。そしてホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃの駆動速度
が一定値を越えると、ガスジェットスラスタ２が選択的
に噴射制御され、該ホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃのアンロ
ーディングが行わ゛れる。これにより、ホイールｌａ、
ｌｂ、 ｌｃは、その蓄積した角運動量が放出され、
外乱トルクの吸収が続行される。
ところが、上記軌道変換推進装置では、ホイール・アン
ローディング用のガスジェットスラスタ２を備えて多量
の推進剤を必要とするので、重量が嵩むと共に、その搭
載量に限界があるために、その運用上において推進剤の
補給等を考慮しなければならないという問題を有してい
た。
ローディング用のガスジェットスラスタ２を備えて多量
の推進剤を必要とするので、重量が嵩むと共に、その搭
載量に限界があるために、その運用上において推進剤の
補給等を考慮しなければならないという問題を有してい
た。
例えば、推力１５０ｍＮのイオンエンジン３を８台搭載
した初期重量８トンの軌道変換推進装置を構成した場合
には、低周回軌道から静止軌道まで、約１年の遷移期間
を要するが、該軌道変換推進装置の重心に対して合推力
ベクトルが２ａｍずれると、衛星本体１の蓄積角運動量
が、１年間の軌道遷移で概略７５０．ＯＯＯＮｍｓとな
る。この蓄積角運動量をトルクアーム１ｍ、比推力１５
０ｓｅｃのガスジェットスラスタ２で、上述したように
ホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃのアンローディングを行なっ
た場合には、その推進剤が約５１０ｋｇ必要となり、往
復すると、倍の１０２０−の搭載量が必要となる。
した初期重量８トンの軌道変換推進装置を構成した場合
には、低周回軌道から静止軌道まで、約１年の遷移期間
を要するが、該軌道変換推進装置の重心に対して合推力
ベクトルが２ａｍずれると、衛星本体１の蓄積角運動量
が、１年間の軌道遷移で概略７５０．ＯＯＯＮｍｓとな
る。この蓄積角運動量をトルクアーム１ｍ、比推力１５
０ｓｅｃのガスジェットスラスタ２で、上述したように
ホイールｌａ、ｌｂ、ｌｃのアンローディングを行なっ
た場合には、その推進剤が約５１０ｋｇ必要となり、往
復すると、倍の１０２０−の搭載量が必要となる。
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、従来の軌道変換推進装置では、重量
が嵩むと共に、運用が煩雑であるという問題を有してい
た。
が嵩むと共に、運用が煩雑であるという問題を有してい
た。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成簡易
にして、軽量化を図り得、かつ、可及的に取扱い性の向
上を図り得るようにした軌道変換推進装置を提供するこ
とを目的とする。
にして、軽量化を図り得、かつ、可及的に取扱い性の向
上を図り得るようにした軌道変換推進装置を提供するこ
とを目的とする。
（課題を解決するため手段）
この発明は、宇宙航行体の軌道保持及び軌道変換を行な
う複数のイオンエンジンを備えた軌道変換推進装置にお
いて、前記イオンエンジンを選択的に組合わせてそれら
の推力を調整制御して前記宇宙航行体の外乱トルクを吸
収するホイールのアンローディングを行なって角運動量
を放出せしめる制御手段を具備したものである。
う複数のイオンエンジンを備えた軌道変換推進装置にお
いて、前記イオンエンジンを選択的に組合わせてそれら
の推力を調整制御して前記宇宙航行体の外乱トルクを吸
収するホイールのアンローディングを行なって角運動量
を放出せしめる制御手段を具備したものである。
（作 用）
上記構成によれば、イオンエンジンは軌道保持及び軌道
変換とともに制御手段を介して選択的に推力が調整制御
されてホイールのアンローディングが行なわれる。従っ
て、従来のようなホイールアンローディング用のガスジ
ェットスラスタ及び推進剤を含むガスジェット系が不用
となる。この結果、従来のものに比して軽量化が図れる
と共に、その取扱い性ゐ向上が実現される。
変換とともに制御手段を介して選択的に推力が調整制御
されてホイールのアンローディングが行なわれる。従っ
て、従来のようなホイールアンローディング用のガスジ
ェットスラスタ及び推進剤を含むガスジェット系が不用
となる。この結果、従来のものに比して軽量化が図れる
と共に、その取扱い性ゐ向上が実現される。
（実施例）
以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
第１図はこの発明の一実施例に係る軌道変換推進装置を
示すもので、衛星本体ｌＯには例えば、第１乃至第４の
イオンエンジンｌｌａ〜ｌｉｄが進行方向となるロール
軸回りに制御トルクを発生可能なように、該ロール軸に
対して士ヨー軸方向に００だけ傾斜させて配置される。
示すもので、衛星本体ｌＯには例えば、第１乃至第４の
イオンエンジンｌｌａ〜ｌｉｄが進行方向となるロール
軸回りに制御トルクを発生可能なように、該ロール軸に
対して士ヨー軸方向に００だけ傾斜させて配置される。
この第１乃至第４のイオンエンジンｌｌａ、ｌｉｄは、
第２図に示すように。
第２図に示すように。
第１乃至第４の電力制御部１２ａ＝１２ｄを介して姿勢
制御回路１３の第１の信号出力端に接続される。この姿
勢制御回路１３は姿勢センサ１４ａ、 １４ｂに接続さ
れており、その第２の信号出力端には、外乱トルク吸収
用の第１乃至第３のホイール１５ａ、１５ｂ、１５ｃが
接続される。この第１乃至第３のホイール１５ａ〜１５
ｃはそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨー軸に対応して配
置されている。
制御回路１３の第１の信号出力端に接続される。この姿
勢制御回路１３は姿勢センサ１４ａ、 １４ｂに接続さ
れており、その第２の信号出力端には、外乱トルク吸収
用の第１乃至第３のホイール１５ａ、１５ｂ、１５ｃが
接続される。この第１乃至第３のホイール１５ａ〜１５
ｃはそれぞれロール軸、ピッチ軸、ヨー軸に対応して配
置されている。
上記構成において、第１乃至第４のイオンエンジンｌｌ
ａ〜ｌｉｄが噴射制御されて軌道保持、あるいは軌道変
換が行われると、これにともなって、衛星本体１０には
、外乱トルクが付与される。すると、姿勢センサー４ａ
、１４ｂはその外乱を検出して、この検出値を姿勢制御
回路１３に出力する。これにより、姿勢制御回路１３は
ホイール駆動信号を生成し、第１乃至第３のホイール１
５ａ〜１５ｃを駆動制御して姿勢を制御する。そして、
外乱トルクが大きくなり、第１乃至第３のホイール１５
ａ”１５ｃの駆動速度が一定値を越えると、上記姿勢制
御回路１３は、第１乃至第４の電力制御部１２ａ＝１２
ｄを介して第１乃至第４のイオンエンジンｌｌａ〜ｌｉ
ｄを選択的に組合わさせてエンジンの推力を調整制御す
る。イオンエンジンの推力の調整制御は、推進剤流量、
ビーム電流及び加速電圧を調整制御することによって可
能である。即ち、姿勢制御回路１３は、第３図に示すよ
うに、第１乃至第４のイオンエンジンｌｌａ〜１１ｄを
主推進手段として使用する場合は、第１乃至第４のイオ
ンエンジンｌｌａ〜ｌｉｄ全部をオン状態に噴射制御し
、ロール軸回リアンローディングを行なう場合は、第１
及び第３のイオンエンジンｌｌａ及び１１ｃ、第２及び
第４のイオンエンジンｌｌｂ及びｌｉｄが組合わされて
推力の増加又は減少による調整制御が行なわれる。そし
て、ピッチ軸回りのアンローディングを行なう場合は、
第１及び第２のイオンエンジンｌｌａ及びｌｌｂ、第３
及び第４のイオンエンジンｌｌｃ及びｌｉｄが組合わさ
れて推力の調整制御が行われ、そのヨー軸回りのアンロ
ーディングを行なう場合は、第１及び第４のイオンエン
ジン１１ａ及び１１ｄ、第２及び第３のイオンエンジン
ｌｌｂ及びｌｌｃの組合わせにより、推力の調整制御が
行われる。これにより、第１乃至第３のホイール１５ａ
〜１５ｃは、その蓄積した角運動量が放出され、外乱ト
ルクの吸収が続行されると共に、軌道保持あるいは軌道
変換が行われる。
ａ〜ｌｉｄが噴射制御されて軌道保持、あるいは軌道変
換が行われると、これにともなって、衛星本体１０には
、外乱トルクが付与される。すると、姿勢センサー４ａ
、１４ｂはその外乱を検出して、この検出値を姿勢制御
回路１３に出力する。これにより、姿勢制御回路１３は
ホイール駆動信号を生成し、第１乃至第３のホイール１
５ａ〜１５ｃを駆動制御して姿勢を制御する。そして、
外乱トルクが大きくなり、第１乃至第３のホイール１５
ａ”１５ｃの駆動速度が一定値を越えると、上記姿勢制
御回路１３は、第１乃至第４の電力制御部１２ａ＝１２
ｄを介して第１乃至第４のイオンエンジンｌｌａ〜ｌｉ
ｄを選択的に組合わさせてエンジンの推力を調整制御す
る。イオンエンジンの推力の調整制御は、推進剤流量、
ビーム電流及び加速電圧を調整制御することによって可
能である。即ち、姿勢制御回路１３は、第３図に示すよ
うに、第１乃至第４のイオンエンジンｌｌａ〜１１ｄを
主推進手段として使用する場合は、第１乃至第４のイオ
ンエンジンｌｌａ〜ｌｉｄ全部をオン状態に噴射制御し
、ロール軸回リアンローディングを行なう場合は、第１
及び第３のイオンエンジンｌｌａ及び１１ｃ、第２及び
第４のイオンエンジンｌｌｂ及びｌｉｄが組合わされて
推力の増加又は減少による調整制御が行なわれる。そし
て、ピッチ軸回りのアンローディングを行なう場合は、
第１及び第２のイオンエンジンｌｌａ及びｌｌｂ、第３
及び第４のイオンエンジンｌｌｃ及びｌｉｄが組合わさ
れて推力の調整制御が行われ、そのヨー軸回りのアンロ
ーディングを行なう場合は、第１及び第４のイオンエン
ジン１１ａ及び１１ｄ、第２及び第３のイオンエンジン
ｌｌｂ及びｌｌｃの組合わせにより、推力の調整制御が
行われる。これにより、第１乃至第３のホイール１５ａ
〜１５ｃは、その蓄積した角運動量が放出され、外乱ト
ルクの吸収が続行されると共に、軌道保持あるいは軌道
変換が行われる。
また、衛星本体１０が、例えば、ヨー軸が地球方向を指
向する場合には、軌道上の周回に応じて蓄積角運動量が
変換することにより、ピッチ軸及びヨー軸のホイールア
ンローディングを行なうだけで良いこととなる。この場
合は、上述したように、第１乃至第４のイオンエンジン
ｌｌａ〜ｌｉｄをロール軸に対して士ヨー軸方向に傾斜
させることなく配設可能となる。
向する場合には、軌道上の周回に応じて蓄積角運動量が
変換することにより、ピッチ軸及びヨー軸のホイールア
ンローディングを行なうだけで良いこととなる。この場
合は、上述したように、第１乃至第４のイオンエンジン
ｌｌａ〜ｌｉｄをロール軸に対して士ヨー軸方向に傾斜
させることなく配設可能となる。
このように、上記軌道変換推進装置は第１乃至第４のイ
オンエンジン１１ａ＝ｌＩｄを選択的に組合わせてその
推力を調整、制御して衛星本体１０の外乱トルクを吸収
する第１乃至第３のホイール１５ａ〜１５ｃのアンロー
ディングを行なって角運動量を放出せしめるように構成
したことにより、従来のようなホイールアンローディン
グ用のガスジェットスラスタ及び推進剤を含むガスジェ
ット系が不用となるため、従来のものに比して軽量化、
ペイロード比の向上が図れると共に、運用上の簡便化が
図れ、その取扱い性の向上が実現される。
オンエンジン１１ａ＝ｌＩｄを選択的に組合わせてその
推力を調整、制御して衛星本体１０の外乱トルクを吸収
する第１乃至第３のホイール１５ａ〜１５ｃのアンロー
ディングを行なって角運動量を放出せしめるように構成
したことにより、従来のようなホイールアンローディン
グ用のガスジェットスラスタ及び推進剤を含むガスジェ
ット系が不用となるため、従来のものに比して軽量化、
ペイロード比の向上が図れると共に、運用上の簡便化が
図れ、その取扱い性の向上が実現される。
また、この発明によれば、ホイールのアンローディング
を行なう際に、イオンエンジンをオンオフ（噴射・停止
）ｉｔｉｌＪ御を行なわないので、エンジンの動作回数
の増加がなく、寿命向上を図ることができる。
を行なう際に、イオンエンジンをオンオフ（噴射・停止
）ｉｔｉｌＪ御を行なわないので、エンジンの動作回数
の増加がなく、寿命向上を図ることができる。
なお、上記実施例では、第１乃至第４のイオンエンジン
ｌｌａ〜ｌｉｄの４個を配設して構成した場合で説明し
たが、この数に限ることなく、適用可能である。また、
イオンエンジンの最適な制御として、ホイールスピード
変化率から、外乱トルク量を推定し、それをもとに最適
推力レベルに調整することもできる。
ｌｌａ〜ｌｉｄの４個を配設して構成した場合で説明し
たが、この数に限ることなく、適用可能である。また、
イオンエンジンの最適な制御として、ホイールスピード
変化率から、外乱トルク量を推定し、それをもとに最適
推力レベルに調整することもできる。
以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にし
て、軽量化を図り得、かつ、可及的に取扱い性並びに寿
命の向上を図り得るようにした軌道変換推進装置を提供
することができる。
て、軽量化を図り得、かつ、可及的に取扱い性並びに寿
命の向上を図り得るようにした軌道変換推進装置を提供
することができる。
第１図はこの発明の一実施例に係る軌道変換推進装置の
配置構成を示す構成図、第２図は第１図の機器構成を示
す系統図、第３図は第１図及び第２図の動作を説明する
ために示した図、第４図は従来の軌道変換推進装置を説
明するために示した構成図である。 １０・・・衛星本体、 １１ａ”ｌｌｄ・・・第１乃至第４のイオンエンジン、
１２ａ−１２ｄ・・・第１乃至第４の電力制御部、１３
・・・姿勢制御回路、 １４ａ、 １４ｂ・・・姿勢センサ。 １５ａ”１５ｃ・・・第１乃至第３のホイール。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 ０−−−−−−一針１参沫 ｉａ−１１ｃｌ−ｍ１７３至葛４ｆ）イオンエンジン２
ａ−１２ｄ ・−＄１＋’５至第、（ａｔｊｌｊ’Ｆ−
’Ｉｇ）！ｐ３−−−−−−−−−一鱒祠ａ陶 ４ａ １４ｂ・−突殉堅乞ンサ
配置構成を示す構成図、第２図は第１図の機器構成を示
す系統図、第３図は第１図及び第２図の動作を説明する
ために示した図、第４図は従来の軌道変換推進装置を説
明するために示した構成図である。 １０・・・衛星本体、 １１ａ”ｌｌｄ・・・第１乃至第４のイオンエンジン、
１２ａ−１２ｄ・・・第１乃至第４の電力制御部、１３
・・・姿勢制御回路、 １４ａ、 １４ｂ・・・姿勢センサ。 １５ａ”１５ｃ・・・第１乃至第３のホイール。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 ０−−−−−−一針１参沫 ｉａ−１１ｃｌ−ｍ１７３至葛４ｆ）イオンエンジン２
ａ−１２ｄ ・−＄１＋’５至第、（ａｔｊｌｊ’Ｆ−
’Ｉｇ）！ｐ３−−−−−−−−−一鱒祠ａ陶 ４ａ １４ｂ・−突殉堅乞ンサ
Claims (1)
- 宇宙航行体の軌道保持及び軌道変換を行なう複数のイオ
ンエンジンを備えた軌道変換推進装置において、前記イ
オンエンジンを選択的に組合わせてそれらの推力を調整
制御し、前記宇宙航行体の外乱トルクを吸収するホィー
ルのアンローディングを行なって角運動量を放出せしめ
る制御手段を具備したことを特徴とする軌道変換推進装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033355A JP2942568B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 軌道変換推進装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033355A JP2942568B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 軌道変換推進装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212298A true JPH02212298A (ja) | 1990-08-23 |
| JP2942568B2 JP2942568B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=12384275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1033355A Expired - Lifetime JP2942568B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 軌道変換推進装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942568B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1129943A3 (en) * | 2000-03-02 | 2002-11-13 | Space Systems / Loral, Inc. | Controller and control method for satellite orbit-keeping maneuvers |
| JP2018530475A (ja) * | 2015-10-19 | 2018-10-18 | エアロジェット ロケットダイン インコーポレイテッド | 電気スラスタの差動スロットリングを伴う推進システム |
| US11117685B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Artificial satellite and thrust balance adjustment method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02124400A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-11 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 軌道変換推進装置 |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP1033355A patent/JP2942568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02124400A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-11 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 軌道変換推進装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1129943A3 (en) * | 2000-03-02 | 2002-11-13 | Space Systems / Loral, Inc. | Controller and control method for satellite orbit-keeping maneuvers |
| JP2018530475A (ja) * | 2015-10-19 | 2018-10-18 | エアロジェット ロケットダイン インコーポレイテッド | 電気スラスタの差動スロットリングを伴う推進システム |
| US11117685B2 (en) | 2016-06-28 | 2021-09-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Artificial satellite and thrust balance adjustment method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2942568B2 (ja) | 1999-08-30 |
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