RU2662318C1 - Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом - Google Patents
Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662318C1 RU2662318C1 RU2017118676A RU2017118676A RU2662318C1 RU 2662318 C1 RU2662318 C1 RU 2662318C1 RU 2017118676 A RU2017118676 A RU 2017118676A RU 2017118676 A RU2017118676 A RU 2017118676A RU 2662318 C1 RU2662318 C1 RU 2662318C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- passive
- mirror elements
- active
- aka
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 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)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов (КА) и м.б. использовано при стыковке активного КА с пассивным КА. Способ состоит в том, что наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном КА на максимальном удалении от его центра тяжести. Зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга. Угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала. Техническим результатом является снижение весогабаритных характеристик отражающих элементов, устанавливаемых на пассивном КА.
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 - аналог: 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.
Известно заявленное изобретение - аналог: заявка №2015152105/11(080336), МПК B64G 3/00, 2015 год, Решение о выдаче патента, исх. Роспатента №2015152105/11(080336) от 17.04.2017, «Способ определения направления на активный объект, преднамеренно сближающийся с космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому принимают сигналы, излучаемые приближающимся активным объектом, измеряют амплитуду и выполняют обработку принимаемых сигналов. Для приема сигналов применяют детекторы плоской формы. Детекторы располагают на поверхности сферической оболочки ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке касания с детектором. Внутри сферической оболочки помещают материал - поглотитель излучения. Направление на активный приближающийся объект определяют по радиус-вектору, направленному на детектор с максимальной амплитудой регистрируемого сигнала. Недостатком способа является невозможность его использования для синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: заявка №2015129372/11, МПК B64G 3/00, 2015 год, патент RU 2603301 C1 от 27.11.2016, «Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому 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. Недостатком способа - прототипа является необходимость установки на пассивном космическом аппарате нескольких всенаправленных отражающих элементов.
Целью предлагаемого изобретения является снижение весогабаритных характеристик отражающих элементов, устанавливаемых на пассивном космическом аппарате.
Указанная цель достигается в заявляемом способе синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом, в котором управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата, наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном космическом аппарате на максимальном удалении от его центра тяжести, причем зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга, а угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.
Обоснование реализуемости и практической значимости заявляемого способа заключается в следующем. На АКА устанавливают генератор излучения, устройство приема сигналов, отраженных от ПКА, и аппаратуру для запоминания и обработки сигналов. По результатам обработки сигналов формируются команды управления системой ориентации и стабилизации АКА для выравнивания угловых скоростей движения АКА и ПКА. Сферическая оболочка с расположенными на ее поверхности зеркальными элементами устанавливается на максимальном удалении от центра тяжести ПКА, что способствует выделению информативных сигналов излучения, отраженных от зеркальных элементов, на фоне помеховых сигналов излучения, отраженных от элементов конструкции ПКА. Зеркальные элементы изготавливаются с одинаковой площадью и располагаются на поверхности сферической оболочки равноудаленно друг от друга. Угловыми скоростями АКА управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.
Для синхронизации угловых скоростей движения АКА с ПКА алгоритм управления движением АКА включает следующие основные процедуры.
На первом этапе включением двигателей системы ориентации и коррекции АКА обеспечивают постоянное присутствие сферической оболочки с расположенными на ее поверхности зеркальными элементами в поле зрения АКА. При этом в результате вращения ПКА на борту АКА регистрируют последовательность импульсов излучения, отраженных от различных зеркальных элементов. В силу произвольности вращения ПКА интервалы времени между последовательными импульсами и амплитуды импульсов будут различаться между собой.
На втором этапе, управляя движением АКА, добиваются условий регистрации последовательности импульсов излучения с равной амплитудой и с одинаковым периодом следования. Данное условие отвечает ситуации, когда ось вращения ПКА ортогональна ориентации приемника отраженного излучения.
На третьем этапе угловыми скоростями АКА управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала, что соответствует условию синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом.
Таким образом, техническая возможность реализации заявляемого способа синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом не вызывает сомнений.
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 так, что наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном космическом аппарате на максимальном удалении от его центра тяжести, причем зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга, а угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118676A RU2662318C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118676A RU2662318C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2662318C1 true RU2662318C1 (ru) | 2018-07-25 |
Family
ID=62981601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118676A RU2662318C1 (ru) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662318C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
| JPH01305312A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Nec Corp | ランデブドッキング用近接センサ |
| 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 |
| RU2603301C1 (ru) * | 2015-07-20 | 2016-11-27 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
-
2017
- 2017-05-29 RU RU2017118676A patent/RU2662318C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
| JPH01305312A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Nec Corp | ランデブドッキング用近接センサ |
| 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 |
| RU2603301C1 (ru) * | 2015-07-20 | 2016-11-27 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2603301C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
| CA2778268C (en) | Stabilization of unstable space debris | |
| US5490075A (en) | Global positioning system synchronized active light autonomous docking system | |
| KR102324453B1 (ko) | 공수 시스템 주위의 기류에서의 광학적 파면 교란을 측정하기 위한 에어로웨이브 계기 | |
| KR102358762B1 (ko) | 공수 시스템에 관한 기류에서의 광학적 파면 교란을 측정하기 위한 에어로 웨이브 계기 시스템 | |
| Amzajerdian et al. | Lidar sensors for autonomous landing and hazard avoidance | |
| US6568627B1 (en) | Side-scatter beamrider missile guidance system | |
| RU2668140C1 (ru) | Способ определения времени до встречи активного объекта с космическим аппаратом при параллельном сближении | |
| RU2662318C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
| US9499285B2 (en) | Three dimensional imaging arrangement | |
| Sah et al. | Design development of debris chaser small satellite with robotic manipulators for debris removal | |
| Sah et al. | Design of Low Thrust Controlled Maneuvers to Chase and De-orbit the Space Debris | |
| Roback et al. | Lidar sensor performance in closed-loop flight testing of the Morpheus rocket-propelled lander to a lunar-like hazard field | |
| RU2720606C1 (ru) | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора | |
| RU2423658C2 (ru) | Способ управления и стабилизации подвижного носителя, интегрированная система, устройство приведения зеркала антенны в поворотное движение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и устройство приведения в действие дифференциальных аэродинамических рулей для его осуществления | |
| Lau et al. | The new millennium separated spacecraft interferometer | |
| Dziopa et al. | An analysis of the dynamics of a launcher-missile system on a moveable base | |
| Scharring et al. | Beam-Riding of a Parabolic Laser Lightcraft. | |
| RU157041U1 (ru) | Малый космический аппарат для наблюдения за орбитальной станцией | |
| RU2684022C1 (ru) | Способ стабилизации углового движения некооперируемого объекта при бесконтактной транспортировке | |
| US4560120A (en) | Spin stabilized impulsively controlled missile (SSICM) | |
| RU2497729C2 (ru) | Способ доставки с орбитальной станции на землю спускаемого аппарата на основе использования пассивного развертывания космической тросовой системы | |
| JP6742151B2 (ja) | 軸ずれ光学望遠鏡 | |
| Kong et al. | Development and verification of algorithms for spacecraft formation flight using the SPHERES testbed: application to TPF | |
| RU2750077C2 (ru) | Способ синхронизации угловой скорости вращения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при выполнении операции обслуживания |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190530 |