RU198479U1 - Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов - Google Patents
Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов Download PDFInfo
- Publication number
- RU198479U1 RU198479U1 RU2020102461U RU2020102461U RU198479U1 RU 198479 U1 RU198479 U1 RU 198479U1 RU 2020102461 U RU2020102461 U RU 2020102461U RU 2020102461 U RU2020102461 U RU 2020102461U RU 198479 U1 RU198479 U1 RU 198479U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- unit
- control
- monitoring
- information exchange
- Prior art date
Links
Images
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
- B64G1/32—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области космического машиностроения, в частности к магнитным средствам управления параметрами движением вокруг центра масс космического аппарата (КА) научно-технологического назначения. Устройство контроля параметров движения КА с использованием постоянного магнита содержит блок управления и контроля, блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра, блок солнечных датчиков. При этом блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок, датчики солнца установлены на разные стороны КА, согласно изобретению в устройстве установлены три постоянных магнита с возможностью создания магнитного момента при взаимодействии с магнитным полем Земли. При этом магниты расположены в плоскостях, ортогональных относительно друг другу, причем в блок управления и контроля входит блок управления шаговыми двигателями, связанный с самими шаговыми двигателями, установленными с возможностью осуществления вращения магнитов. Преимущества устройства: электроэнергия тратится только на вращение постоянных магнитов. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области космического машиностроения, в частности к магнитным средствам управления параметрами движением вокруг центра масс космического аппарата (КА) научно-технологического назначения.
Известно устройство определения углового положения летательного аппарата по магнитному полю Земли (Коваленко А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975, с. 124-160), содержащее блок магнитометров, блок вычисления углов курса и тангенса, блоки определения долготы, широты и высоты, вычислитель составляющих вектора индукции магнитного поля Земли, первый, второй и третий входы которого связаны с выходами блоков определения долготы, широты и высоты, а также синхронизатор.
Недостатками данного устройства является его невысокая точность, для работы электромагнитов необходимо постоянно затрачивать электроэнергию.
Известно устройство (патент РФ №163618, Электромагнитное устройство ориентации космического аппарата / Чернышев А.Н., Терентьев В.В., Фирсюк C.O., МПК B64G 1/32, опубликованный 27.07.16), содержащее блок управления и контроля и магнитную катушку, конструктивно связанную с корпусом аппарата и создающую магнитный момент при взаимодействии с МПЗ, когда электрический ток протекает по виткам катушки.
Недостатками такого устройства являются:
- отсутствие в составе устройства блоков для определения ориентации аппарата до, во время и после подачи напряжения на магнитные катушки, т.к. датчик фиксации электромагнитного поля, установленный на магнитную катушку устройства предназначены только для контроля работоспособности магнитной катушки;
- для повышения мощности электромагнитного устройства ориентации необходимо устанавливать дополнительные элементы катушки: дополнительные обмотки, силовые реле и датчики тока, что ведет к увеличению массы и габаритных размеров устройства;
- невысокая точность управления, особенно в зоне прохождения геомагнитных полюсов;
- отсутствие возможности перепрограммирования и настройки алгоритмов управления, реализованных в устройстве;
- для работы электромагнитов необходимо постоянно затрачивать электроэнергию.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа "Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля" (Патент РФ №2692741 МПК B64G 1/32, опубликован 26.06.2019).
Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата (КА), содержащее блок управления и контроля и магнитную катушку, конструктивно связанную с корпусом аппарата и создающую магнитный момент при взаимодействии с МПЗ, когда электрический ток протекает по виткам катушки, отличающееся тем, что дополнительно введены блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок управления электромагнитами, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, три электромагнита, блок солнечных датчиков, при этом блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, управления электромагнитами, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок, электромагниты расположены ортогонально относительно друг друга, магнитометры расположены на космическом аппарате в местах с минимальной напряженностью электромагнитного поля на наибольшем расстоянии от намагниченных элементов конструкции космического аппарата, силовых кабелей и приборов с высоким энергопотреблением, датчики солнца установлены на разные стороны КА, по одному на каждую грань КА, блок управления и контроля имеет интерфейсы сопряжения с обеспечивающими системами КА по каналам питания, информационного обмена для получения команд управления, коррекции и настройки программного обеспечения блока вычислителя, телеметрии для контроля работоспособности устройства.
Недостатком такого устройства является то, что для работы электромагнитов необходимо постоянно затрачивать электроэнергию.
Задачей изобретения является разработать устройство, которое позволило уменьшить траты электроэнергии.
Поставленная задача достигается тем, что устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянного магнита, содержащее блок управления и контроля, блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, блок солнечных датчиков, при этом блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок, магнитометры расположены на космическом аппарате в местах с минимальной напряженностью электромагнитного поля на наибольшем расстоянии от намагниченных элементов конструкции космического аппарата, силовых кабелей и приборов с высоким энергопотреблением, датчики солнца установлены на разные стороны КА, по одному на каждую грань КА, блок управления и контроля имеет интерфейсы сопряжения с обеспечивающими системами КА по каналам питания, информационного обмена для получения команд управления, коррекции и настройки программного обеспечения блока вычислителя, телеметрии для контроля работоспособности устройства, согласно изобретению в устройстве дополнительно установлены три постоянных магнита с возможностью создания магнитного момента при взаимодействии с магнитным полем Земли, при этом магниты расположены в плоскостях, ортогональных относительно друг другу, причем в блок управления и контроля входит блок управления шаговыми двигателями, связанный с самими шаговыми двигателями, установленными с возможностью осуществления вращения магнитов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит три постоянных магнита 1, три шаговых двигателя 2, блок солнечных датчиков 3, два датчика-магнитометра 4,, блок управления и контроля 10, в состав которого входят блок управления шаговыми двигателями 5, блок расширителя портов 6, блок электропитания 7, блок вычислителя 8, блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА 9, каждый из трех постоянных магнитов соединен с шаговым двигателем, которые вместе с блоком солнечных датчиков и двумя датчиками-магнитометрами соединены со входами блока расширителя портов 6, блок расширителя портов 6 соединен со входом блока вычислителя 8, блок вычислителя 8 соединен со входами блока информационного обмена с обеспечивающими системами КА 9 и блока электропитания 7.
Устройство работает следующим образом.
В датчиках-магнитометрах 4 производится измерение проекции векторов индукции магнитного поля Земли Вх, By, Bz и измерение угла между оптической осью солнечных датчиков 3 и направлением на центр Солнца. От обеспечивающих систем космического аппарата через блок информационного обмена с обеспечивающими системами 9 в блок вычислителя 8 поступает навигационная информация с параметрами движения центра масс (ПДЦМ) космического аппарата. На основании полученных данных ПДЦМ рассчитывается вектор геомагнитной индукции по модели геомагнитного поля, реализованной на средствах вычислителя. Из совокупности полученных данных формируются сигналы для шаговых двигателей 2, которые осуществляют вращение постоянных магнитов 1 для управления ориентацией КА. Магниты взаимодействуют с магнитным полем Земли (МПЗ) и происходит вращение КА. Результаты работы устройства передаются на наземные пункты приема по каналам телеметрии КА. Полученная информация анализируется и, при необходимости, составляется массив данных, корректирующий программу работы устройства. Составленный массив передается на борт КА и транслируется в устройство для коррекции бортового программного обеспечения.
Преимущества устройства: электроэнергия тратится только на вращение постоянных магнитов.
Claims (1)
- Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА), содержащее блок управления и контроля, блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, блок солнечных датчиков, при этом блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок, магнитометры расположены на космическом аппарате в местах с минимальной напряженностью электромагнитного поля на наибольшем расстоянии от намагниченных элементов конструкции космического аппарата, силовых кабелей и приборов с высоким энергопотреблением, датчики солнца установлены на разные стороны КА, по одному на каждую грань КА, блок управления и контроля имеет интерфейсы сопряжения с обеспечивающими системами КА по каналам питания, информационного обмена для получения команд управления, коррекции и настройки программного обеспечения блока вычислителя, телеметрии для контроля работоспособности устройства, отличающееся тем, что дополнительно установлены три постоянных магнита с возможностью создания магнитного момента при взаимодействии с магнитным полем Земли, при этом магниты расположены в плоскостях, ортогональных относительно друг другу, причем в блок управления и контроля входит блок управления шаговыми двигателями, связанный с самими шаговыми двигателями, установленными с возможностью осуществления вращения магнитов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020102461U RU198479U1 (ru) | 2020-01-21 | 2020-01-21 | Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020102461U RU198479U1 (ru) | 2020-01-21 | 2020-01-21 | Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU198479U1 true RU198479U1 (ru) | 2020-07-13 |
Family
ID=71616212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020102461U RU198479U1 (ru) | 2020-01-21 | 2020-01-21 | Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU198479U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051840C1 (ru) * | 1993-04-26 | 1996-01-10 | Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева | Способ формирования управляющих моментов космического аппарата с магнитоинерционными исполнительными органами, система формирования управляющих моментов космического аппарата с магнитоинерционными исполнительными органами, магнитореологический исполнительный орган |
| RU145978U1 (ru) * | 2014-05-06 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" | Система ориентации и стабилизации микроспутниковой платформы "таблетсат" |
| RU2669481C1 (ru) * | 2017-10-02 | 2018-10-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Способ и устройство управления движением космического аппарата с управляемой ориентацией |
| CN106494646B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-03-26 | 上海航天控制技术研究所 | 一种磁阻尼重捕地球控制方法及系统 |
| RU2692741C1 (ru) * | 2018-06-18 | 2019-06-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля |
-
2020
- 2020-01-21 RU RU2020102461U patent/RU198479U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2051840C1 (ru) * | 1993-04-26 | 1996-01-10 | Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева | Способ формирования управляющих моментов космического аппарата с магнитоинерционными исполнительными органами, система формирования управляющих моментов космического аппарата с магнитоинерционными исполнительными органами, магнитореологический исполнительный орган |
| RU145978U1 (ru) * | 2014-05-06 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" | Система ориентации и стабилизации микроспутниковой платформы "таблетсат" |
| CN106494646B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-03-26 | 上海航天控制技术研究所 | 一种磁阻尼重捕地球控制方法及系统 |
| RU2669481C1 (ru) * | 2017-10-02 | 2018-10-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Способ и устройство управления движением космического аппарата с управляемой ориентацией |
| RU2692741C1 (ru) * | 2018-06-18 | 2019-06-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Candini et al. | Miniaturized attitude control system for nanosatellites | |
| JP2017022976A (ja) | 多自由度球面アクチュエータ | |
| Svartveit | Attitude determination of the NCUBE satellite | |
| Zhou et al. | Torque calculation of permanent-magnet spherical motor based on permanent-magnet surface current and Lorentz force | |
| CN102508502A (zh) | 一种悬吊平台系统的方位控制系统及其方法 | |
| US20190171301A1 (en) | Device for determining the position of an object in space | |
| RU198479U1 (ru) | Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов | |
| CN110803304A (zh) | 一种卫星姿态控制系统 | |
| CN105388903A (zh) | 一种快速聚装的模块动量球姿态控制执行机构 | |
| ES2340047T3 (es) | Dispositivo electromagnetico de generacion de una fuerza y de un par con el fin del posicionamiento de un cuerpo. | |
| RU2692741C1 (ru) | Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля | |
| US20030019309A1 (en) | Apparatus and method for gyroscopic propulsion | |
| US9097243B2 (en) | Apparatus and method for gyroscopic propulsion | |
| Vega et al. | Design and modeling of an active attitude control system for CubeSat class satellites | |
| Xia et al. | Magnetic-based attitude control scheme for CubeSat | |
| Gaber et al. | A hardware implementation of flexible attitude determination and control system for two-axis-stabilized cubesat | |
| Daffalla et al. | Hardware selection for attitude determination and control subsystem of 1U cube satellite | |
| Rossini et al. | Analytical and experimental investigation on the force and torque of a reaction sphere for satellite attitude control | |
| US20230093514A1 (en) | Magnetic control of spacecraft | |
| US3318160A (en) | Vibra-rotor gyroscope | |
| Candini et al. | Designing, manufacturing, and testing a self-contained and autonomous nanospacecraft attitude control system | |
| Gerber | A 3-axis attitude control system hardware design for a cubesat | |
| Rossini et al. | Back-EMF and rotor angular velocity estimation for a reaction sphere actuator | |
| US9477221B1 (en) | Hybrid architecture and method for absolute position to quadrature synthesis for motion detection and control | |
| Zhao et al. | Design of miniaturized MEMS gyro north finder based on two-phase axial flux PMSM |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200518 |