RU2136550C1 - Spin-stabilized spacecraft - Google Patents

Spin-stabilized spacecraft Download PDF

Info

Publication number
RU2136550C1
RU2136550C1 RU97114602A RU97114602A RU2136550C1 RU 2136550 C1 RU2136550 C1 RU 2136550C1 RU 97114602 A RU97114602 A RU 97114602A RU 97114602 A RU97114602 A RU 97114602A RU 2136550 C1 RU2136550 C1 RU 2136550C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shielded
current
spacecraft
rotation
carrying wires
Prior art date
Application number
RU97114602A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97114602A (en
Inventor
О.Л. Полончик
А.А. Решетко
Original Assignee
Войсковая часть 75117
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 Войсковая часть 75117 filed Critical Войсковая часть 75117
Priority to RU97114602A priority Critical patent/RU2136550C1/en
Publication of RU97114602A publication Critical patent/RU97114602A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2136550C1 publication Critical patent/RU2136550C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: space engineering; spin-stabilized space vehicles. SUBSTANCE: spacecraft has casing, sensor showing angular rate relative to axis of rotation, solar batteries, current collecting power circuits, battery converters, current-carrying wires both shielded and-non-shielded from external magnetic fields, comparator, sawtooth voltage generator, biassed blocking oscillator, symmetrical flip-flop and rectifiers. Time of connection to circuits of shielded or nonshielded wires is controlled in flight by means of rectifiers whose control inputs are connected with output of angular-rate sensor through flip-flop and comparator. EFFECT: possibility of maintenance of angular rate at any preset accuracy due to control of currents of interaction of solar batteries and earth's magnetic field; reduced losses of electric power; enhanced efficiency of control. 2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к космической технике и может быть использовано в космических аппаратах, стабилизируемых вращением. The present invention relates to space technology and can be used in spacecraft stabilized by rotation.

Известен космический аппарат со стабилизацией вращением, содержащий корпус аппарата, развертываемые солнечные батареи, размещенные симметрично относительно оси максимального момента инерции аппарата и снабженные токосборными силовыми контурами, объединенными с группами последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей батарей, а также подключенными к токосборным контурам, экранированными от внешнего магнитного поля токонесущими проводами, при этом токосборные силовые контуры и фотоэлектрические преобразователи объединены с обеспечением согласно направления их токов относительно корпуса аппарата [1] . Known spacecraft with rotation stabilization, comprising a vehicle body, deployable solar panels placed symmetrically about the axis of maximum moment of inertia of the device and equipped with collector power circuits combined with groups of series-connected photoelectric battery converters, as well as connected to collector circuits shielded from an external magnetic field current-carrying wires, while collector power circuits and photoelectric converters about edineny secured according to the direction of current relative to the housing unit [1].

Недостатком указанного космического аппарата является необходимость регулирования скорости собственного вращения аппарата при превышении ее оптимального значения, особенно при работе батарей в режимах перегрузок либо короткого замыкания, когда момент силы Ампера, приложенной к аппарату в результате взаимодействия токов солнечных батарей с магнитным полем Земли, будет значительно превышать действие тормозящих факторов. The disadvantage of this spacecraft is the need to control the speed of the vehicle’s own rotation when its optimal value is exceeded, especially when the batteries are operating in overload or short circuit conditions, when the moment of Ampere force applied to the device as a result of the interaction of solar cell currents with the Earth’s magnetic field will significantly exceed the effect of inhibitory factors.

Целью предлагаемого решения является времяимпульсное управление поддержания угловой скорости собственного вращения космического аппарата в заданных пределах путем управления компенсирующим воздействием, являющимся результатом взаимодействия токов солнечных батарей и магнитного поля Земли, на влияние возмущающих факторов. The aim of the proposed solution is time-pulse control of maintaining the angular velocity of the spacecraft’s own rotation within specified limits by controlling the compensating effect resulting from the interaction of solar cell currents and the Earth’s magnetic field on the influence of disturbing factors.

Поставленная цель достигается управлением времени подключения к токосборным силовым контурам экранированных от внешнего магнитного поля Земли проводов или неэкранированных токонесущих проводов посредством вентилей, управляющие входы которых через симметричный триггер, устройство сравнения имеют связь с выходом датчика угловой скорости космического аппарата, содержащего: корпус; датчик угловой скорости относительно оси вращения; развертываемые солнечные батареи, размещенные симметрично относительно оси максимального момента инерции космического аппарата и снабженнные токосборными силовыми контурами, объединенными с группами последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей батарей с обеспечением согласно направления их токов, относительно корпуса космического аппарата; экранированные от внешнего магнитного поля токонесущие провода подключены к токосборным контурам посредством вентилей; неэкранированные токонесущие провода подключены к токосборным контурам посредством вентилей; устройство сравнения; генератор пилообразного напряжения; заторможенный блокинг-генератор; симметричный триггер; вентили. This goal is achieved by controlling the time of connecting wires shielded from the Earth’s external magnetic field to the current collecting power circuits or unshielded current-carrying wires by means of valves whose control inputs are connected through a symmetric trigger, the comparison device is connected to the output of the angular velocity sensor of the spacecraft, comprising: a casing; angular velocity sensor relative to the axis of rotation; deployable solar panels placed symmetrically with respect to the axis of maximum moment of inertia of the spacecraft and equipped with collector power circuits combined with groups of series-connected photoelectric transducers of batteries, providing according to the direction of their currents, relative to the body of the spacecraft; current-carrying wires shielded from an external magnetic field are connected to current-collecting circuits by means of gates; unshielded current-carrying wires are connected to collector circuits by means of valves; comparison device; sawtooth generator; braked blocking generator; symmetric trigger; valves.

На фиг. 1 представлен чертеж предлагаемого космического аппарата, состоящего из корпуса 1, датчика угловой скорости относительно оси вращения 2, солнечных батарей 3, размещенных симметрично относительно оси максимального момента инерции космического аппарата и снабженных токосборными силовыми контурами 4, объединенными с группами последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей 5 батарей с обеспечением согласного направления их токов относительно корпуса 1 космического аппарата, экранированными от внешнего магнитного поля токонесущими проводами 6, 14, подключенными к токосборным контурам 4 посредством вентилей 7, при этом параллельно экранированным токонесущим проводам 6 к токосборным силовым контурам 4 подключены неэкранированные токонесущие провода 8, 15 посредством вентилей 9, управляющих входы вентилей 7, 9 через симметричный триггер 10, заторможенный блокинг-генератор 11, устройство сравнения 12, к которому подключен генератор пилообразного напряжения 13, имеют связь с выходом датчика угловой скорости относительно оси вращения 2. In FIG. 1 is a drawing of the proposed spacecraft, consisting of a housing 1, an angular velocity sensor relative to the axis of rotation 2, solar panels 3, placed symmetrically about the axis of maximum moment of inertia of the spacecraft and equipped with current-collecting power circuits 4, combined with groups of series-connected photoelectric converters 5 of batteries with providing a consonant direction of their currents relative to the spacecraft body 1, shielded from an external magnetic field, then non-shielded current-carrying wires 6, 14 connected to current collection circuits 4 by means of valves 7, while unshielded current-carrying wires 8, 15 are connected to current-collecting power circuits 4 through valves 9, which control inputs of valves 7, 9 through a symmetrical trigger 10, which is inhibited a blocking generator 11, a comparison device 12, to which a sawtooth voltage generator 13 is connected, are connected to the output of the angular velocity sensor relative to the axis of rotation 2.

При движении космического аппарата со стабилизацией вращения по орбите искусственного спутника Земли, магнитное поле Земли будет воздействовать согласно закона Ампера на его солнечные батареи с силой (смотри фиг. 3)

Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

где B - индукция магнитного поля Земли;
I - ток солнечной батареи;
L1 - длина токосборного контура и проводов солнечной батареи от точки А до точки Б;
L - длина экранированного провода солнечной батареи от точки С до точки Д;
L2 - длина неэкранированного провода от точки Б до точки Д.When a spacecraft moves with stabilization of rotation in the orbit of an artificial Earth satellite, the Earth’s magnetic field will act according to Ampere’s law on its solar batteries with force (see Fig. 3)
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

where B is the induction of the Earth's magnetic field;
I is the current of the solar battery;
L1 - the length of the collector circuit and wires of the solar battery from point A to point B;
L is the length of the shielded wire of the solar battery from point C to point D;
L2 is the length of the unshielded wire from point B to point D.

Принимаем L1 = L2, тогда

Figure 00000005

Момент силы Ампера, приложенный к космическому аппарату, будет равен
Figure 00000006

где n - количество развертываемых солнечных батарей;
M - момент силы Ампера.We take L1 = L2, then
Figure 00000005

Ampere's moment of force applied to the spacecraft will be equal to
Figure 00000006

where n is the number of deployable solar panels;
M - Ampere moment of force.

Величина углового ускорения космического аппарата, создаваемого воздействием магнитного поля Земли и токов развертываемых солнечных батарей, согласно второй закона Ньютона для вращающихся тел, составит

Figure 00000007

где E - величина углового ускорения;
J - момент инерции космического аппарата.The magnitude of the angular acceleration of the spacecraft created by the action of the Earth's magnetic field and the currents of deployable solar cells, according to Newton’s second law for rotating bodies, will be
Figure 00000007

where E is the magnitude of the angular acceleration;
J is the moment of inertia of the spacecraft.

Из выражения (1) видно, что если экранированный участок проводника L будет отключен от цепи солнечной батареи, а вместо него подключен неэкранированный проводник, то величина силы Ампера станет равна нулю. Таким образом, регулируя время подключения экранированного проводника в цепь солнечной батареи, мы можем регулировать скорость вращения космического аппарата по линейному закону практически с любой точностью. It can be seen from expression (1) that if the shielded section of the conductor L is disconnected from the solar battery circuit, and an unshielded conductor is connected instead, the Ampere force will become zero. Thus, by adjusting the time of connecting a shielded conductor to the solar battery circuit, we can adjust the speed of the spacecraft according to the linear law with almost any accuracy.

Рассмотрим принцип управления угловой скоростью вращения космического аппарата, представленного на фиг. 1. С датчика угловой скорости относительно оси вращения 2 приходит сигнал рассогласования на устройство сравнения 12, если частота вращения меньше чем номинальная (смотри эпюру (a) фиг. 2). На устройство сравнения 12 поступает также пилообразное напряжение с генератора пилообразного напряжения 13. При совпадении напряжений устройство сравнения 12 закрывается, срабатывает блокинг-генератор 11, первый импульс которого перебрасывает симметричный триггер 10 в противоположное состояние. С одного выхода симметричного триггера 10 (смотри эпюру (e) фиг. 2) сигнал поступает на вентили 9, а с инверсного выхода (смотри эпюру (д) фиг. 2) - на вентили 7. Вентили 9 открываются, а 7 - закрываются. При достижении напряжении U порог., генератором пилообразного напряжения, симметричный триггер 10 возвращается в исходное состояние. Consider the principle of controlling the angular velocity of rotation of the spacecraft shown in FIG. 1. An error signal arrives from the angular velocity sensor relative to the axis of rotation 2 to the comparison device 12, if the rotation frequency is less than the nominal (see diagram (a) of Fig. 2). The sawtooth voltage is also supplied to the comparison device 12 from the sawtooth voltage generator 13. When the voltage coincides, the comparison device 12 is closed, the blocking generator 11 is triggered, the first pulse of which throws the symmetric trigger 10 to the opposite state. From one output of the symmetric trigger 10 (see diagram (e) of Fig. 2), the signal enters the valves 9, and from the inverse output (see diagram (e) of Fig. 2) - to the valves 7. Valves 9 open and 7 close. When the voltage U threshold is reached. By the sawtooth voltage generator, the symmetric trigger 10 returns to its original state.

Следовательно (смотри эпюру (в) фиг. 2), на участке O - T1 в цепь солнечной батареи подключен экранированный проводник 6, действуют сила Ампера, согласно выражения (1) - космический аппарат раскручивается, а на участке T1 - T2 - подключен экранированный проводник 14, космический аппарат - тормозится. Таким образом обеспечивается уравнение угловой скорости относительно оси вращения в требуемых пределах. Therefore (see diagram (c) of Fig. 2), a shielded conductor 6 is connected to the solar battery in section O - T1, the Ampere force acts according to expression (1) - the spacecraft is untwisted, and in section T1 - T2 - a shielded conductor is connected 14, the spacecraft is inhibited. This provides the equation of angular velocity relative to the axis of rotation within the required limits.

Точностью управления определяется порогом чувствительности датчика угловой скорости относительно оси вращения 2 и фронтом импульса блокинг-генератора (смотри эпюру (г) фиг. 2). The control accuracy is determined by the sensitivity threshold of the angular velocity sensor relative to the axis of rotation 2 and the pulse front of the blocking generator (see diagram (d) of Fig. 2).

Отслеживание заданной угловой скорости космического аппарата относительно оси вращения осуществляется в ключевом режиме. Tracking a given angular velocity of the spacecraft relative to the axis of rotation is carried out in key mode.

Таким образом, по сравнению с прототипом, применение данного технического решения позволяет обеспечить поддержание угловой скорости космического аппарата относительно сои вращения с заданной точностью. Thus, compared with the prototype, the use of this technical solution allows you to maintain the angular velocity of the spacecraft relative to soybean rotation with a given accuracy.

Источники информации
1. О. Никонов. Космический аппарат со стабилизацией вращением. Заявка 93057506\11(057692) от 28.12.93 г. Опубликована 20.10.95 г.
Sources of information
1. O. Nikonov. Spacecraft with rotation stabilization. Application 93057506 \ 11 (057692) dated 12/28/93; Published on 10/20/95.

Claims (1)

Космический аппарат со стабилизацией вращением, содержащий солнечные батареи, размещенные симметрично относительно оси максимального момента инерции аппарата и снабженные токосборными силовыми контурами, объединенными с группами последовательно соединенных фотоэлектрических преобразователей солнечных батарей с обеспечением согласного направления их токов относительно корпуса аппарата, экранированные токонесущие провода, подключенные к токосборным силовым контурам, и неэкранированные токонесущие провода, подключенные к указанным токосборным контурам параллельно токонесущим проводам, отличающийся тем, что он снабжен датчиком угловой скорости относительно оси вращения аппарата, при этом указанные экранированные и неэкранированные токонесущие провода подключены к указанным токосборным силовым контурам посредством вентилей, управляющие входы которых через симметричный триггер, заторможенный блокинг-генератор и устройство сравнения, к которому подключен генератор пилообразного напряжения, связаны с выходом указанного датчика угловой скорости. A spacecraft with rotation stabilization, containing solar panels symmetrically placed with respect to the axis of maximum moment of inertia of the device and equipped with collector power circuits combined with groups of series-connected photoelectric converters of solar batteries providing a consistent direction of their currents relative to the device’s body, shielded current-carrying wires connected to the collector power circuits, and unshielded current-carrying wires connected to the specified collector circuits parallel to the current-carrying wires, characterized in that it is equipped with an angular velocity sensor relative to the axis of rotation of the apparatus, while these shielded and unshielded current-carrying wires are connected to the indicated collector power circuits through valves, the control inputs of which are through a symmetric trigger, a braked blocking generator and a comparison device to which a sawtooth voltage generator is connected is connected to the output of said angular velocity sensor.
RU97114602A 1997-08-26 1997-08-26 Spin-stabilized spacecraft RU2136550C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114602A RU2136550C1 (en) 1997-08-26 1997-08-26 Spin-stabilized spacecraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114602A RU2136550C1 (en) 1997-08-26 1997-08-26 Spin-stabilized spacecraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97114602A RU97114602A (en) 1999-06-20
RU2136550C1 true RU2136550C1 (en) 1999-09-10

Family

ID=20196744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97114602A RU2136550C1 (en) 1997-08-26 1997-08-26 Spin-stabilized spacecraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2136550C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474519C2 (en) * 2011-04-26 2013-02-10 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Device to turn aircraft
RU2481246C1 (en) * 2011-12-14 2013-05-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Spacecraft with spin stabilisation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. Современное состояние и перспективы развития космического вооружения US. - Л.: ВИКИ им.А.Ф.Можайского, 1986, с. 91 - 93. 3. Попов В. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1986, с. 17 - 41. 4. Грилихес В. и др. Солнечная энергия и космические полеты. - М.: Наука, 1984, с. 131 - 140. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474519C2 (en) * 2011-04-26 2013-02-10 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Device to turn aircraft
RU2481246C1 (en) * 2011-12-14 2013-05-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Spacecraft with spin stabilisation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Heikkila Impulsive plasma transport through the magnetopause
Blandford et al. Amplification of radiation by relativistic particles in a strong magnetic field
EP0851556A3 (en) Battery charger
Liemohn The lifetime of radiation belt protons with energies between 1 keV and 1 MeV
RU2136550C1 (en) Spin-stabilized spacecraft
Gringauz A comparison of the magnetospheres of Mars, Venus and the Earth
RU2130409C1 (en) Spin-stabilized spacecraft
US4885497A (en) Winding for a pulse power AC generator rotor
RU2088494C1 (en) Spin-stabilized space vehicle
RU97114602A (en) SPACE UNIT WITH ROTATION STABILIZATION
RU2481246C1 (en) Spacecraft with spin stabilisation
RU2070148C1 (en) Method and device for magnetic relief of internal actuators of space vehicle
RU2156527C1 (en) Method for generation of electromagnetic pulse in air
SU1427477A1 (en) Protected three-phase independent network
Molla et al. Destroying Kerr–Newman-Nut-Quintessence black hole
SU694893A1 (en) Device for tensioning magnetic tape
SU1276994A1 (en) Device for measuring direction and velocity of current
RU96101440A (en) SPACE UNIT WITH ROTATION STABILIZATION
SU663033A1 (en) Dynamo-machine electric motor
RU95103899A (en) Electrostatic-and-dynamic propeller with electrostatic component
Loranc A study of the ionospheric signature of ion supply from the ionosphere to the magnetosphere
EP0392676A3 (en) Solar cell battery
JPS61173499A (en) Incidence of load beam
Shanker Achromatic magnet
SU928496A2 (en) Device for determining short-circuiting direction in tapped overhead power transmission line