RU2603301C1 - Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом - Google Patents
Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603301C1 RU2603301C1 RU2015129372/11A RU2015129372A RU2603301C1 RU 2603301 C1 RU2603301 C1 RU 2603301C1 RU 2015129372/11 A RU2015129372/11 A RU 2015129372/11A RU 2015129372 A RU2015129372 A RU 2015129372A RU 2603301 C1 RU2603301 C1 RU 2603301C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- passive
- active
- angular velocities
- triangle
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/646—Docking or rendezvous systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано, в частности, для стыковки активного КА с пассивным КА. Способ включает управление угловыми скоростями активного КА по данным наблюдения с его борта пассивного КА. При этом наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения трех отражающих элементов, установленных на пассивном КА на максимальном удалении от его центра масс. Управление выполняют до регистрации на активном КА устойчивой неподвижной фигуры треугольника. Техническим результатом изобретения является осуществление синхронизации угловых скоростей КА относительно простыми средствами.
Description
Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано для организации стыковки активного космического аппарата (АКА) с пассивным космическим аппаратом (ПКА), например, при проведении операций орбитального обслуживания.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №4542963/11, МПК B64G 1/24, 1991 год «Система стабилизации космического аппарата» (Гришин В.Н., Дубчак B.C., Климов В.А., Охапкин В.А., Папков О.В.). Система стабилизации КА содержит каналы управления по тангажу и рысканью из последовательно соединенных датчика отклонения углового ускорения и угловой скорости, суммирующего усилителя и рулевой машинки, датчика отклонения линейного ускорения и линейной скорости, двигательной установки, камера сгорания которой установлена с возможностью линейного перемещения вдоль поперечной оси КА. Данная система обеспечивает автономное управление КА безотносительно его движения по сравнению с другими космическими объектами и поэтому является неэффективной для проведения операций орбитального обслуживания.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2012125987/11, МПК B64G 1/24, B64G 1/26, 2010 год «Стабилизация движения неустойчивых фрагментов космического мусора» (Поулос Деннис, США). Предложенный способ относится к управлению движением космических объектов и обеспечивает стабилизацию относительного движения фрагментов космического мусора (вокруг собственного центра масс). Способ стабилизации движения указанных фрагментов включает приложение силы к фрагменту в определенных расчетных точках. Силу, воздействующую на фрагмент, создают с использованием пневматического действия газового факела, генерируемого на борту находящегося рядом КА. Газовый факел может создаваться устройствами типа ракетных двигателей разного рода. При этом возможно одновременное изменение орбиты фрагмента космического мусора. К недостаткам способа следует отнести сложность позиционирования ракетных двигателей КА относительно фрагмента космического мусора, а также необходимость компенсации импульса, создаваемого этими ракетными двигателями, для удержания КА в требуемой орбитальной позиции.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: заявка №2012136164/11, МПК B64G 1/64, 2012 год «Способ стыковки космических аппаратов и устройство для его реализации» (Трушляков В.И., Юткин Е.А., Макаров Ю.Н., Олейников И.И., Шатров Я.Т.). Согласно способу выполняют стыковку двух КА, один из которых пассивный (ПКА), а другой, сближающийся с ним, - активный (АКА). Способ включает использование самонаводящегося космического микробуксира (КМБ) для доставки троса, выпускаемого с АКА при сближении с ПКА на минимальное расстояние и оснащенного стыковочным штырем. Далее выполняют стягивание ПКА и АКА с помощью троса. Способ отличается тем, что в качестве устройства зацепления на ПКА используют сопло маршевого двигателя, вводят стыковочный штырь в камеру двигателя и при проходе критического сечения двигателя, достигнув передней стенки камеры сгорания, последовательно задействуют устройства фиксации и стягивания, установленные на стыковочном штыре. В процессе стягивания синхронизируют угловые скорости связки (КМБ+ПКА) и АКА, совмещают продольные оси АКА и связки (КМБ+ПКА) с направлением линии, соединяющей их центры масс, осуществляют стабилизацию углового положения, с помощью продольных ускорений, развиваемых двигателями АКА и КМБ, осуществляют снижение натяжения троса до минимального. После касания связки (КМБ+ПКА) с посадочным местом на АКА осуществляют фиксацию связки с помощью системы, установленной на АКА. Недостатком способа является механическое повреждение двигательной установки ПКА устройством фиксации, что исключает возможность дальнейшего использования ПКА при проведении операций орбитального обслуживания.
Целью предлагаемого изобретения является синхронизация угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом.
Указанная цель достигается в заявляемом способе синхронизации угловых скоростей движения АКА с ПКА. Согласно способу управляют угловыми скоростями движения активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата. Сущность способа заключается в том, что наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения отражающих элементов, установленных на пассивном космическом аппарате и расположенных на максимальном удалении от его центра тяжести, а управление угловыми скоростями движения активного космического аппарата выполняют до момента регистрации неподвижной фигуры треугольника.
Обоснование практической реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. На АКА устанавливают генератор излучения, устройство приема сигналов, отраженных от ПКА, и аппаратуру преобразования принятых сигналов в изображение на плоском регистраторе (ПЗС матрице или плоском экране), пространственное положение которого жестко фиксировано в собственной системе координат АКА. На ПКА устанавливают три отражающих элемента, которые расположены на максимальном удалении от его центра тяжести и в пределах ~4π стерадиан и имеют высокий коэффициент отражения излучения, генерируемого АКА, по сравнению с другими элементами конструкции ПКА. На плоском регистраторе АКА изображение отражающих элементов ПКА будет представлено в виде трех светящихся точек, которые образуют фигуру треугольника. Условие максимального удаления отражающих элементов от центра тяжести ПКА обеспечивает максимальное линейное разрешение светящихся точек в плоскости регистратора.
Произвольное угловое движение ПКА вызывает изменение фигуры треугольника: изменяются длины сторон треугольника, периодически исчезает одна из вершин треугольника и треугольник преобразуется в отрезок прямой линии. Последнее происходит за счет затенения одного из отражающих элементов элементами конструкции ПКА в процессе его углового движения.
Для синхронизации угловых скоростей движения АКА с ПКА алгоритм управления движением АКА включает следующие основные процедуры.
На первом этапе включением двигателей ориентации и коррекции АКА обеспечивают постоянное присутствие изображения всех трех отражающих элементов на плоском регистраторе АКА. При этом варьируют момент импульса АКА относительно оси, совпадающей с пространственной ориентацией отрезка прямой линии, который наблюдается на плоском регистраторе в момент исчезновения изображения одного из отражающих элементов. Направление момента выбирают так, чтобы минимизировать скорость перемещения изображения исчезающего элемента в плоскости регистратора.
На втором этапе минимизируют скорость изменения длины сторон треугольника, вершины которого образованы изображениями отражающих элементов ПКА. При этом варьируют момент импульса АКА относительно оси, перпендикулярной пространственной ориентации контролируемой стороны треугольника. Коррекцию движения АКА выполняют до появления на плоском регистраторе устойчивого изображения треугольника, длина сторон которого остается неизменной.
На третьем этапе исключают вращательное движение треугольника в плоскости регистратора и в результате получают неподвижную фигуру треугольника. При этом варьируют момент импульса АКА относительно оси, перпендикулярной плоскости регистратора.
Реализация изложенного алгоритма обеспечивает синхронизацию угловых скоростей АКА с ПКА. Далее выполняется операция стыковки с использованием технических устройств, заранее предусмотренных конструкцией космических аппаратов. Особенности крепления отражающих элементов на ПКА и устройства стыковки АКА-ПКА определяются на этапах проектирования и экспериментальной отработки КА исходя из условия выполнения заданных операций орбитального обслуживания.
Claims (1)
- Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом, в котором управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата, причем наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения трех отражающих элементов, установленных на пассивном космическом аппарате и расположенных на максимальном удалении от его центра тяжести, а управление угловыми скоростями выполняют до момента регистрации неподвижной фигуры треугольника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129372/11A RU2603301C1 (ru) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129372/11A RU2603301C1 (ru) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603301C1 true RU2603301C1 (ru) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129372/11A RU2603301C1 (ru) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603301C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662318C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-07-25 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
RU2684022C1 (ru) * | 2018-04-11 | 2019-04-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ стабилизации углового движения некооперируемого объекта при бесконтактной транспортировке |
RU2711487C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2020-01-17 | Михаил Викторович Яковлев | Способ безопасного сближения сервисного космического аппарата с обслуживаемым космическим аппаратом |
RU2720606C1 (ru) * | 2019-11-07 | 2020-05-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора |
RU2750077C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2021-06-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ синхронизации угловой скорости вращения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при выполнении операции обслуживания |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
US5119305A (en) * | 1989-09-14 | 1992-06-02 | Aerospatiale Societe Nationale Indust. | Process and system for remotely controlling an assembly of a first and a second object |
RU2103202C1 (ru) * | 1992-03-16 | 1998-01-27 | Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель | Способ определения относительных положения и траектории двух космических аппаратов и устройство для его осуществления |
WO2004054877A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-07-01 | Intersecure Logic Limited | Service vehicle for performing in-space operations on a target spacecraft, servicing system and method for using a service vehicle |
-
2015
- 2015-07-20 RU RU2015129372/11A patent/RU2603301C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
US5119305A (en) * | 1989-09-14 | 1992-06-02 | Aerospatiale Societe Nationale Indust. | Process and system for remotely controlling an assembly of a first and a second object |
RU2103202C1 (ru) * | 1992-03-16 | 1998-01-27 | Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель | Способ определения относительных положения и траектории двух космических аппаратов и устройство для его осуществления |
WO2004054877A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-07-01 | Intersecure Logic Limited | Service vehicle for performing in-space operations on a target spacecraft, servicing system and method for using a service vehicle |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662318C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-07-25 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
RU2750077C2 (ru) * | 2017-10-05 | 2021-06-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ синхронизации угловой скорости вращения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при выполнении операции обслуживания |
RU2684022C1 (ru) * | 2018-04-11 | 2019-04-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ стабилизации углового движения некооперируемого объекта при бесконтактной транспортировке |
RU2711487C1 (ru) * | 2019-03-11 | 2020-01-17 | Михаил Викторович Яковлев | Способ безопасного сближения сервисного космического аппарата с обслуживаемым космическим аппаратом |
RU2720606C1 (ru) * | 2019-11-07 | 2020-05-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2603301C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
US9944412B2 (en) | Spacecraft system for debris disposal and other operations and methods pertaining to the same | |
US5396326A (en) | Two gimbal error averaging astro-inertial navigator | |
Amzajerdian et al. | Lidar sensors for autonomous landing and hazard avoidance | |
KR102358762B1 (ko) | 공수 시스템에 관한 기류에서의 광학적 파면 교란을 측정하기 위한 에어로 웨이브 계기 시스템 | |
RU2720606C1 (ru) | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора | |
RU2668140C1 (ru) | Способ определения времени до встречи активного объекта с космическим аппаратом при параллельном сближении | |
JP2022517417A (ja) | 打ち上げ機から複数の衛星を発射するシステム及び方法 | |
Changey et al. | Real-time estimation of projectile roll angle using magnetometers: in-lab experimental validation | |
RU2521082C2 (ru) | Способ стыковки космических аппаратов | |
RU2662318C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
RU2684022C1 (ru) | Способ стабилизации углового движения некооперируемого объекта при бесконтактной транспортировке | |
Rees et al. | Optical observations of the AMPTE artificial comet from the Northern Hemisphere | |
RU2750077C2 (ru) | Способ синхронизации угловой скорости вращения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при выполнении операции обслуживания | |
RU2497729C2 (ru) | Способ доставки с орбитальной станции на землю спускаемого аппарата на основе использования пассивного развертывания космической тросовой системы | |
JP2015163838A (ja) | 飛しょう体の誘導システム | |
Sternberg et al. | INSPECT sensor suite for on-orbit inspection and characterization with extravehicular activity spacecraft | |
Foukzon et al. | Relativistic length expansion in general accelerated system revisited | |
Morad et al. | Building small-satellites to live through the kessler effect | |
JP7446251B2 (ja) | 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション | |
Amzajerdian et al. | Advancing lidar sensors technologies for next generation landing missions | |
Carson et al. | Interfacing and Verifying ALHAT Safe Precision Landing Systems with the Morpheus Vehicle | |
Kong et al. | Development and verification of algorithms for spacecraft formation flight using the SPHERES testbed: application to TPF | |
Torteeka et al. | Enhancing the capability of a ground-based optical telescope for thai national space objects observation | |
RU2205139C2 (ru) | Способ управления пилотируемым космическим аппаратом, отстыкованным от находящегося на околокруговой орбите неориентированного космического объекта |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180721 |