RU2676592C2 - Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris - Google Patents
Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676592C2 RU2676592C2 RU2016150022A RU2016150022A RU2676592C2 RU 2676592 C2 RU2676592 C2 RU 2676592C2 RU 2016150022 A RU2016150022 A RU 2016150022A RU 2016150022 A RU2016150022 A RU 2016150022A RU 2676592 C2 RU2676592 C2 RU 2676592C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- control
- microcomputer
- debris
- flywheel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
Abstract
Description
НазначениеAppointment
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для управления движением космических аппаратов (КА), осуществляющих в частности, очистку космоса от мусора.The invention relates to space technology and can be used to control the movement of spacecraft (SC), in particular, carrying out the cleaning of space from debris.
Уровень техникиState of the art
Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты.Space debris refers to all artificial objects and their fragments in space that are malfunctioning, do not function, and can never again serve any useful purposes, but which are a dangerous factor in influencing functioning spacecraft.
В настоящее время известны различные способы и устройства, используемые на КА в качестве исполнительного органа для сбора и очистки от мусора в космосе (далее - исполнительный орган очистки мусора):Currently, there are various methods and devices used on the spacecraft as an executive body for the collection and cleaning of debris in space (hereinafter - the executive organ for cleaning debris):
устройство выполнено на базе лазера, обеспечивающего генерацию и направленную передачу энергии для уничтожения объектов в космическом пространстве (патент РФ №2040448); the device is made on the basis of a laser that provides the generation and directional energy transfer for the destruction of objects in outer space (RF patent No. 2040448);
на геоцентрической орбите размещают пространственную область, обладающую большей силой сопротивления и плотности, чем сила сопротивления и плотность атмосферы на данной орбите, обеспечивающей замедление частиц космического мусора, проходящих через данную область, и сброс замедленных частиц космического мусора с геоцентрической орбиты (см. патент, РФ, №2524325); in a geocentric orbit, a spatial region is placed that has a greater drag and density force than the drag force and atmospheric density in a given orbit, which slows down space debris particles passing through this region and discharges decelerated particles of space debris from a geocentric orbit (see patent, Russian Federation No. 2524325);
устройство выполнено в виде малогабаритного космического буксира - сетки-захвата, имеющей в развернутом состоянии форму сегмента сферы для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок (патент РФ №138497); the device is made in the form of a small-sized space tug - a gripping grid, which in the expanded state has the shape of a segment of a sphere for removing space debris from the orbits of payloads (RF patent No. 138497);
обеспечивают торможение объектов космического мусора с целью их перевода на более низкую орбиту с последующим сгоранием в атмосфере, причем для торможения объектов космического мусора на пути следования объектов космического мусора создается препятствие в виде пространственно-распределенных частиц, оказывающих ударно-кинетическое воздействие на объекты космического мусора, причем в качестве материала частиц, оказывающих ударно-кинетическое воздействие, используют продукты окисления азота (патент РФ №2478062); provide deceleration of space debris objects with a view to their transfer to a lower orbit and subsequent combustion in the atmosphere, and to decelerate space debris objects along the path of space debris objects, an obstacle is created in the form of spatially distributed particles that have a shock-kinetic effect on space debris objects, moreover, as a material of particles having a shock-kinetic effect, nitrogen oxidation products are used (RF patent No. 2478062);
устройство выполнено в виде поверхности из гибкой пленки, связанной с КА посредством тросов регулируемой длины, и контейнеров сбора мусора, в результате чего обеспечивается гашение относительной скорости частиц при взаимодействии космического мусора с материалом пленки, после чего эти частицы под действием центробежных сил поступают в контейнеры для сбора мусора (патент РФ №2046081); the device is made in the form of a surface of a flexible film connected to the spacecraft by means of cables of adjustable length and containers for garbage collection, as a result of which the relative velocity of particles is quenched during the interaction of space debris with the film material, after which these particles under the action of centrifugal forces enter the containers for garbage collection (RF patent No. 2046081);
устройство выполнено в виде сформированного тормозного экрана, обеспечивающего торможение элементов космического мусора вследствие соударения с ним и перевод элементов космического мусора на более низкую орбиту, и последующее сгорание элементов космического мусора в атмосфере Земли (патент РФ №2586434); и т.д. the device is made in the form of a formed brake screen, which ensures the deceleration of space debris elements due to collision with it and the transfer of space debris elements to a lower orbit, and the subsequent combustion of space debris elements in the Earth’s atmosphere (RF patent No. 2586434); etc.
Очевидным является тот факт, что эффективность сбора и очистки космоса при движении КА зависит от величины зоны пространственного охвата исполнительным органом очистки мусора и ориентирование ("прицеливание") его на данный мусор. Поэтому при управлении движением КА для максимального охвата пространственной зоны и ориентирование исполнительного органа очистки мусора необходимо:It is obvious that the efficiency of space collection and cleaning during spacecraft movement depends on the size of the spatial coverage area by the executive body for garbage cleaning and its orientation (“aiming”) for this garbage. Therefore, when controlling the motion of the spacecraft for maximum coverage of the spatial zone and the orientation of the executive body of garbage cleaning, it is necessary:
- получение нужной траектории КА (управление движением центра масс);- obtaining the desired trajectory of the spacecraft (control the movement of the center of mass);
- управление ориентацией, то есть получение нужного положения корпуса КА относительно внешних ориентиров (управление вращательным движением вокруг центра масс);- orientation control, that is, obtaining the desired position of the spacecraft hull relative to external landmarks (control of rotational motion around the center of mass);
- обеспечение режима, когда эти два типа управления реализуются одновременно.- providing a regime when these two types of control are implemented simultaneously.
Такой принцип управления движением КА осуществляется в космическом аппарате для очистки космоса от мусора по патенту РФ №2040448, взятому за прототип.This principle of spacecraft motion control is carried out in a spacecraft for cleaning space from debris according to RF patent No. 2040448, taken as a prototype.
Космический аппарат для очистки космоса от мусора содержит исполнительный орган очистки мусора (выполненный в виде устройства на базе лазера, обеспечивающего генерацию и направленную передачу энергии для уничтожения объектов в космическом пространстве), систему обнаружения частиц мусора, микро ЭВМ, электрореактивную двигательную установку для управления движением центра масс и управления вращательным движением вокруг центра масс.A spacecraft for cleaning space from debris contains an executive body for cleaning debris (made in the form of a laser-based device that generates and directs energy to destroy objects in outer space), a system for detecting debris particles, a microcomputer, and an electric propulsion system for controlling the center’s movement mass control and rotational motion around the center of mass.
Известно, что в качестве электрореактивных двигателей для управления движением центра масс (для коррекции движения КА с целью устранения ошибок выведения ракетой-носителем КА на расчетную орбиту и периодической коррекции и поддержания орбиты КА) требуются более мощные, чем для управления вращательным движением вокруг центра масс (Ю.Г. Гусев, А.В., Пильников. Роль и место электроракетных двигателей в Российской космической программе. Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №60), однако принцип работы их одинаков и в их составе присутствует рабочее тело, которое расходуется в процессе эксплуатации, а именно, в момент создания управляющего механического момента на КА (см. патент, РФ, №2567896).It is known that as electro-reactive engines for controlling the motion of the center of mass (to correct the motion of the spacecraft in order to eliminate errors in launching the spacecraft into the calculated orbit and periodically correct and maintain the orbit of the spacecraft), more powerful ones are needed than to control the rotational motion around the center of mass ( GG Gusev, AV, Pilnikov. The role and place of electric rocket engines in the Russian space program. Proceedings of the Moscow Aviation Institute electronic journal. Issue No. 60), however, their principle of operation is the same and they contain a working body that is consumed during operation, namely, at the time of creation of the controlling mechanical moment on the spacecraft (see patent, RF, No. 2567896).
Электрореактивные двигатели являются универсальным устройством для управления КА, ввиду того, что они работоспособны как в ближнем космосе (высота приблизительно до 9000 км), так и на геостационарной орбите (высота приблизительно 35786 км).Electric propulsion engines are a universal device for controlling spacecraft, in view of the fact that they are operational both in near space (altitude up to about 9000 km) and in geostationary orbit (altitude about 35786 km).
Под ближним космосом следует понимать космос, в котором присутствует действие геомагнитного поля Земли, позволяющее использовать его для создания магнитными системами КА внешние управляющие механические воздействия на КА.Near space should be understood as a space in which the action of the Earth's geomagnetic field is present, which allows it to be used to create external controlling mechanical effects on the spacecraft with the spacecraft’s magnetic systems.
При движении центра масс КА, траектория которого обеспечивается электрореактивными двигателями управления движением центра масс (далее - корректирующей двигательной установкой), в момент обнаружения на пути движения частиц, засоряющих космическое пространство, система обнаружения частиц мусора выдает сигнал в микро ЭВМ, по которому микро ЭВМ выходными сигналами управляет электрореактивными двигателями вращательного движения вокруг центра масс (далее - формирователями углового управления) КА и ориентирует ("прицеливает") исполнительный орган очистки мусора на обнаруженные частицы, который их ликвидирует (в прототипе осуществляется уничтожение частиц лазерным лучом).During the motion of the center of mass of the spacecraft, the trajectory of which is provided by electric engines controlling the motion of the center of mass (hereinafter referred to as the corrective propulsion system), at the moment of detection of particles clogging the outer space along the path of movement, the debris particle detection system gives a signal to the microcomputer along which the microcomputer output it controls the electro-reactive engines of rotational motion around the center of mass (hereinafter referred to as the angular control formers) of the spacecraft and guides (“aims”) the executive the second organ for cleaning garbage on detected particles, which eliminates them (in the prototype, particles are destroyed by a laser beam).
Недостатком устройства является наличие постоянного расхода рабочего тела для электрореактивных двигателей вращательного движения вокруг центра масс, которое практически в непрерывном режиме обеспечивает поиск частиц мусора и ориентирует исполнительный орган очистки мусора на обнаруженные частицы. Поскольку запасы рабочего тела на борту космического аппарата ограничены и не восполняются, то электрореактивные двигатели вращательного движения вокруг центра масс имеют ограниченный ресурс работы. Повышение ресурса работы КА за счет увеличения запасов рабочего тела может приводить к недопустимому увеличению массы и габаритов КА.The disadvantage of this device is the presence of a constant flow rate of the working fluid for rotational electric motors around the center of mass, which almost continuously ensures the search for debris particles and directs the debris cleaning executive body to the detected particles. Since the reserves of the working fluid on board the spacecraft are limited and not replenished, the electric propulsion engines of rotational motion around the center of mass have a limited service life. An increase in the spacecraft operation resource due to an increase in the working fluid reserves can lead to an unacceptable increase in the spacecraft mass and dimensions.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение ресурса работы КА путем экономии рабочего тела.The aim of the invention is to increase the life of the spacecraft by saving the working fluid.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Сущность предлагаемого устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора заключается в техническом обеспечении экономии расхода рабочего тела для электрореактивных двигателей, управляющих вращательным движением КА вокруг центра масс, в результате чего увеличивается ресурс работы КА. При этом достигается более высокая живучесть КА и эффективность очистки космоса от мусора.The essence of the proposed device for controlling the motion of a spacecraft for cleaning space from debris is to provide technical savings in the flow of the working fluid for electric propulsion engines controlling the rotational motion of the spacecraft around the center of mass, which increases the life of the spacecraft. At the same time, higher spacecraft survivability and the efficiency of space debris cleaning are achieved.
Устройство включает в себя корректирующую двигательную установку, исполнительный орган очистки мусора, установленные на корпусе КА, и их управляющие входы, соединенные с выходами микроЭВМ, формирователи углового управления, установленные на корпусе КА по осям тангажа, крена и рысканья, имеющие входы, подключенные к первому порту микроЭВМ, систему обнаружения частиц мусора, соединенную с первым входом микроЭВМ.The device includes a corrective propulsion system, an executive body for cleaning debris mounted on the spacecraft body, and their control inputs connected to the outputs of the microcomputer, angular control shapers installed on the spacecraft body along the pitch, roll and yaw axes having inputs connected to the first microcomputer port, a system for detecting debris particles connected to the first input of the microcomputer.
Введение в устройство по каждой оси - тангажа, крена и рысканья: датчика компонент кинетического момента и последовательно соединенного между собой асимметричного формирователя управления, связанного с корпусом КА, и устройства управления асимметричными формирователями управления (далее - устройства управления), подключенного ко второму порту микроЭВМ, позволяет обеспечить экономию расхода рабочего тела для электрореактивных двигателей, управляющих вращательным движением КА вокруг центра масс. При этом датчик компонент кинетического момента соединен со вторым входом микроЭВМ и корпусом КА.An introduction to the device on each axis - pitch, roll and yaw: of the kinetic moment component sensor and an asymmetric control driver connected in series with the spacecraft body and a control device of asymmetric control drivers (hereinafter referred to as the control device) connected to the second port of the microcomputer, allows to save the flow rate of the working fluid for electric propulsion engines that control the rotational motion of the spacecraft around the center of mass. In this case, the kinetic moment component sensor is connected to the second input of the microcomputer and the spacecraft body.
Асимметричные формирователи управления, ресурс работы которых не связан с расходом рабочего тела, обеспечивают формирование управляющих механических моментов, действующих на корпус КА в одном или другом направлении по тангажу, рысканью и крену, обеспечивая требуемый поворот КА вокруг центра масс. При этом электрореактивные двигатели, управляющие вращательным движением КА вокруг центра масс, могут не участвовать в повороте и, тем самым, не расходовать рабочее тело. Электрореактивные двигатели, управляющие вращательным движением КА вокруг центра масс, включаются (формируют управляющий механический момент на КА) лишь при необходимости, для обеспечения быстрого маневра КА, воздействуя на него совместно с асимметричным формирователем управления, или для сброса кинетического момента КА, накопленного из-за воздействия внешних паразитных сил, с целью поддержания угловой скорости КА в допустимых заданных пределах. Известно, что в том случае, если на корпус КА воздействуют моменты каких-нибудь внешних возмущений (сил аэродинамического сопротивления, светового давления, гравитационных сил, воздействия метеорной пыли, магнитные и плазменные воздействия или других внешних сил), то корпус с течением определенного времени приобретает некоторую угловую скорость вокруг оси, направление которой определяется направлением суммарного возмущающего момента (см. А.Г. Иосифьян, Электромеханика в космосе. Космонавтика, астрономия» №3, 1977 г) и эту «паразитную» скорость можно ликвидировать только внешним моментом.Asymmetric control shapers, the operating life of which is not related to the flow of the working fluid, provide the formation of controlling mechanical moments acting on the spacecraft body in one or another direction in pitch, yaw and roll, providing the required rotation of the spacecraft around the center of mass. In this case, electric propulsion engines that control the rotational motion of the spacecraft around the center of mass may not participate in the rotation and, thus, not consume the working fluid. Electric propulsion engines controlling the rotational motion of the spacecraft around the center of mass are switched on (form the controlling mechanical moment on the spacecraft) only if necessary, to ensure the fast maneuver of the spacecraft, acting on it together with an asymmetric control shaper, or to reset the kinetic moment of the spacecraft accumulated due to external parasitic forces in order to maintain the angular velocity of the spacecraft within the permissible specified limits. It is known that if the spacecraft’s hull is affected by moments of some external disturbances (aerodynamic drag, light pressure, gravitational forces, meteor dust, magnetic and plasma effects or other external forces), then the hull acquires over time some angular velocity around the axis, the direction of which is determined by the direction of the total disturbing moment (see AG Iosifyan, Electromechanics in space. Cosmonautics, astronomy "No. 3, 1977) and this" parasitic "speed spine can be eliminated only by the external torque.
Графические иллюстрацииGraphic illustration
На приведенной фигуре 1 в качестве графической иллюстрации приведена структурная схема устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора, на фигуре 2 - первый вариант исполнения асимметричного формирователя управления, на фигуре 3 - второй вариант исполнения асимметричного формирователя управления, на фигуре 4 - третий вариант исполнения асимметричного формирователя управления, на фигуре 5 - циклограмма работы устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора, на фигуре 6 - циклограмма работы устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора для второго варианта исполнения формирователей асимметричного управления, на фигуре 7 - циклограмма работы устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора для третьего варианта исполнения формирователей асимметричного управления.Figure 1 shows, as a graphic illustration, a structural diagram of a spacecraft motion control device for cleaning space from debris, figure 2 shows a first embodiment of an asymmetric control shaper, figure 3 shows a second embodiment of an asymmetric control shaper, and figure 4 shows a third embodiment the execution of the asymmetric control shaper, in figure 5 is a sequence diagram of the operation of the spacecraft’s motion control device for cleaning space from debris, in
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На структурной схеме устройства управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора (фиг. 1) обозначены следующие позиции:On the structural diagram of a device for controlling the motion of a spacecraft for cleaning space from debris (Fig. 1), the following positions are indicated:
1 - корректирующая двигательная установка КДУ;1 - corrective propulsion system KDU;
2 - формирователь углового управления ФУУ;2 - shaper angular control FUU;
3 - корпус (космического аппарата);3 - housing (spacecraft);
4 - исполнительный орган очистки мусора ИООМ;4 - an executive body for the cleaning of garbage of IOOM;
5 - система обнаружения частиц мусора СОЧМ;5 - a system for detecting debris particles of the MIMO;
6 - микроЭВМ;6 - microcomputer;
7 - асимметричный формирователь управления АФУ;7 - asymmetric shaper control AFU;
8 - устройство управления УУ;8 - control device UU;
9 - датчик компонент кинетического момента ДККМ.9 - sensor component of the kinetic moment of DCCM.
В предлагаемом устройстве присутствуют три идентичных канала, обозначенных штрихпунктирной линией:In the proposed device there are three identical channels, indicated by a dash-dot line:
10 - ось Z (по тангажу);10 - axis Z (pitch);
11 - ось X (по крену);11 - axis X (roll);
12 - ось Y (по рысканью).12 - Y axis (yaw).
Корректирующая двигательная установка КДУ 1, исполнительный орган очистки мусора ИООМ 4 устанавливаются на корпусе КА 3 и их управляющие входы соединены с выходами микроЭВМ 6. Один из входов микроЭВМ 6 соединен с выходом системы обнаружения частиц мусора СОЧМ 5.Corrective propulsion system KDU 1, the executive body for cleaning waste IOOM 4 are installed on the
Формирователи углового управления ФУУ 2 устанавливаются на корпусе 3 КА по осям тангажа, крена и рысканья, и их входы соединены с первым портом (РА) микроЭВМ6.The FUU 2 angular control formers are installed on the
По осям тангажа, крена и рысканья введены асимметричные формирователи управления АФУ 7, соединенные через введенные устройства управления УУ 8 со вторым портом (РВ) микроЭВМ 6. Второй вход микроЭВМ 6 соединен с введенным датчиком компонент кинетического момента ДККМ 9, установленным на корпусе 3 космического аппарата.On the axes of pitch, roll and yaw introduced asymmetric control shapers AFU 7, connected through the input control devices UU 8 with the second port (RV) of the
Принцип работы КДУ 1 и ФУУ 2, управляемых микроЭВМ 6, и схемы их расположения на КА, общеизвестны и широко описаны в различных источниках информации. Так, например, описание работы КДУ 1 и схемы расположения ее на КА приведены в статье, опубликованной в журнале «Труды МАИ» (В.П. Ходненко, М.В. Колосова. Корректирующая двигательная установка на базе стационарного плазменного двигателя 100 для перспективных космических аппаратов метеорологического назначения. Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №60). Схема расположения реактивных двигателей ФУУ 2 по осям в связанной системе координат КА приведены в книге - (Б.В. Раушенбах, Е.Н. Токарь. Управление ориентацией космических аппаратов. Ориентация искусственных спутников в гравитационных и магнитных полях. «Наука», М., 1974. стр. 111-113).The principle of operation of KDU 1 and FUU 2, controlled by a
Работа СОЧМ 5 и ИООМ 4 представлена в прототипе, кроме того, способы и устройства, которые могут использоваться на КА в качестве ИООМ 4, широко представлены в описании заявляемого устройства выше.The operation of the
Устройство управления УУ 8 может быть выполнено в виде электронного ключа и обеспечивает включение и выключение АФУ 7 по сигналам, поступающим с микроЭВМ 6.The control unit UU 8 can be made in the form of an electronic key and provides the inclusion and deactivation of the
В качестве датчика компонент кинетического момента ДККМ 9, устанавливаемого на корпусе 3 КА, можно использовать датчик угловых скоростей (см. патент РФ №2281232). Например, можно применить датчики, основанные на микроэлектромеханических системах (МЭМС), выпускаемых Компанией «Лаборатория Микроприборов», г. Зеленоград.As a sensor, the components of the kinetic moment of
Описание работы устройстваDevice Description
При описании устройства будем рассматривать работу одного канала, например, по оси Z (10), т.к. работа остальных идентичных двух каналов ось X (11) и ось Y (12) аналогична.When describing the device, we will consider the operation of one channel, for example, along the Z axis (10), because the operation of the remaining two identical channels, the X axis (11) and the Y axis (12) is similar.
В связанной системе координат КА OXYZ (начало координат совпадает с центром масс КА; остальные оси расположены вдоль строительных осей КА) определяются следующие углы:In the associated coordinate system of the OXYZ spacecraft (the origin coincides with the center of mass of the spacecraft; the remaining axes are located along the spacecraft axis), the following angles are determined:
крен - вращение вокруг оси ОХ;roll - rotation around the axis OX;
рыскание - вращение вокруг оси OY;yaw - rotation around the axis OY;
тангаж - вращение вокруг оси OZ.pitch - rotation around the OZ axis.
Устройство функционирует следующим образом.The device operates as follows.
При движении КА по траектории центра масс КА, обеспечиваемой КДУ 1 (включаемой лишь периодической для коррекции и поддержания орбиты КА), формирователи углового управления ФУУ 2 выполняют функцию поворотов КА вокруг центра масс, обеспечивая, тем самым, зону пространственного охвата СОЧМ 5 и ИООМ 4, а также ориентирование ИООМ 4 на мусор для его сбора или ликвидации. Поэтому ФУУ 2 практически постоянно находится в рабочем состоянии, обеспечивая формирование механического момента на КА и расходуя при этом рабочее тело. Постоянный расход рабочего тела с учетом ограниченного его запаса (который не пополняется в космосе) имеет ограниченный ресурс ФУУ 2, а значит и ограниченный ресурс эффективной работы КА.When the spacecraft moves along the trajectory of the center of mass of the spacecraft provided by KDU 1 (which is included only periodically to correct and maintain the orbit of the spacecraft), the angular control shapers of the
Для разгрузки ФУУ 2, т.е. уменьшения времени его рабочего состояния (расхода рабочего тела), служит АФУ 7, который может обеспечивать управляемые повороты КА вокруг центра масс, не расходуя рабочего тела.For unloading
Включение и выключение АФУ 7 осуществляется по сигналу микроЭВМ 6 через УУ 8. Контроль угла поворота осуществляет микроЭВМ 6 по сигналам с датчиков угловых скоростей ДККМ 9.The
В качестве микроЭВМ 6 можно использовать, например, отечественные однокристальные микроЭВМ серии 1816, которая включает в себя следующие неотъемлемые элементы: микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода и вывода данных (см. патент, РФ, N 2571728).As a
В микроЭВМ 6 с Центральной ЭВМ поступают командно-программная информация (КПИ). Обмен центральной ЭВМ (локальный контроллер) с микроЭВМ осуществляется по мультиплексному каналу обмена (требование ГОСТ Р 52070-2003), а с центром наземного управления (или с центра управления с геостационарной орбиты) по телеметрии (ТМ).In the
Управляемые повороты КА вокруг центра масс с помощью АФУ 7 осуществляются как в режиме поиска частиц мусора, так и в режиме ориентации на данный мусор, т.е. при обнаружении частиц мусора по сигналу СОЧМ 5, поступающему в микроЭВМ 6, формируется управляемый поворот КА вокруг центра масс для ориентации (наведения) ИООМ 4 на данные частицы мусора.The controlled turns of the spacecraft around the center of mass with the help of
ФУУ 2 включается для сброса кинетического момента КА с целью поддержания угловой скорости КА в допустимом заданном диапазоне от - ωамакс до + ωамакс, определяемых величинами накапливаемых за счет внешних возмущений кинетических моментов. При достижении угловой скорости КА + ωамакс или - ωамакс по сигналам с ДККМ 9 микро ЭВМ 6 включает ФУУ 2 для сброса кинетического момента КА.
Кроме того, при необходимости, ФУУ 2 может включаться для обеспечения быстрого поворота КА вокруг центра масс (быстрого маневра) совместно с АФУ 7.In addition, if necessary, the
Асимметричный формирователь управления АФУ 7 может быть выполнен, например, в виде устройства, представленного на фиг. 2, и содержащего составляющие, обозначенные позициями:The asymmetric
13 - электродвигатель ЭД;13 - electric motor ED;
14 - волновой редуктор;14 - wave gear;
15 - маховик.15 - flywheel.
При рассмотрении функционирования такого устройства будем пользоваться циклограммой, приведенной на фиг. 5. Законы изменения на циклограмме показаны условно в виде прямых линий, соединяющих крайние значения.When considering the operation of such a device, we will use the cyclogram shown in FIG. 5. The laws of change on the cyclogram are conventionally shown in the form of straight lines connecting extreme values.
Волновой редуктор BP 14 и маховик 15 выполнены на валу ротора электродвигателя 13, управляемого УУ 8 и устанавливаемого на корпусе 3 КА, причем вектор кинетического момента ротора электродвигателя 13 параллелен оси космического аппарата OZ.The
При включенном электродвигателе ЭД 13 (временной диапазон 1а - участок разгона, включение - момент времени t1) динамическим моментом Мд раскручивается маховик 15 (увеличивается его угловая скорость Ω) через волновой редуктор 14 и накапливает кинетическую энергию.When the electric motor ED 13 (time range 1a is the acceleration section, inclusion is the time t 1 ), the
Известно, что изменением скорости вращения (угловой скорости) маховика, т.е. созданием управляющего механического момента, воздействующего на корпус КА, можно изменять его угловую скорость и таким образом осуществлять управляемый поворот КА вокруг цента масс (см. Б.В. Раушенбах, Е.Н. Токарь. Управление ориентацией космических аппаратов. Ориентация искусственных спутников в гравитационных и магнитных полях. «Наука», М., 1974. стр. 107). Управление поворотом КА осуществляется за счет обмена кинетического момента между инерционной массой-маховиком и корпусом КА. Данный поворот основывается на законе сохранения момента количества движения системы тел (КА - маховик).It is known that by changing the rotation speed (angular velocity) of the flywheel, i.e. by creating a controlling mechanical moment acting on the spacecraft’s hull, one can change its angular velocity and thus control the rotation of the spacecraft around the center of mass (see B.V. Raushenbakh, E.N. Tokar. Control of the orientation of spacecraft. Orientation of artificial satellites in gravitational and magnetic fields. "Science", M., 1974. p. 107). The rotation of the spacecraft is controlled by exchanging the kinetic moment between the inertial mass-flywheel and the spacecraft. This rotation is based on the law of conservation of angular momentum of the system of bodies (KA - flywheel).
Если предположить, что на такую систему тел не действуют внешние моменты, то закон сохранения момента количества движения для случая плоского вращательного движения относительно некоторой оси формулируется в видеIf we assume that external moments do not act on such a system of bodies, then the law of conservation of angular momentum for the case of plane rotational motion relative to some axis is formulated as
где Ja, Jм соответственно моменты инерции КА и маховика,where J a , J m, respectively, the moments of inertia of the spacecraft and flywheel,
ωа, Ωм соответственно их текущие угловые скорости,ω a , Ω m respectively their current angular velocity,
ωа(0), Ωм(0) начальные значения угловых скоростейω a (0), Ω m (0) initial values of angular velocities
(Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2009, №5(63), стр. 48).(Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2009, No. 5 (63), p. 48).
Произведения Ja⋅ωа и Jм⋅Ωм называются моментами количества движения КА и маховика соответственно.The products J a ⋅ω a and J m ⋅Ω m are called the angular momentum of the spacecraft and the flywheel, respectively.
Из выражения (1) видно, что любое изменение угловой скорости вращения маховика ΔΩм=Ωм-Ωм(0), приводит к изменению угловой скорости КА Δωа=ωа-ωа(0), но в противоположном направлении и в соотношении, определяемом моментами инерции.From the expression (1) it can be seen that any change in the angular speed of rotation of the flywheel ΔΩ m = Ω m -Ω m (0) leads to a change in the angular velocity of the spacecraft Δω a = ω a -ω a (0), but in the opposite direction and in the ratio determined by the moments of inertia.
Раскручивание маховика (увеличение скорости) осуществляется при действии динамического момента (момента электродвигателя 13)The unwinding of the flywheel (increase in speed) is carried out under the action of a dynamic moment (electric motor torque 13)
где Н(t)=Jм⋅Ωм(t) - кинетический момент,where H (t) = J m ⋅Ω m (t) is the kinetic moment,
Δt - время изменения угловой скорости движения маховика (ΔΩм).Δt is the time of the change in the angular velocity of the flywheel (ΔΩ m ).
Динамический момент определяется следующим соотношением (см. патенты, РФ, 2521617, 1840286):The dynamic moment is determined by the following ratio (see patents, RF, 2521617, 1840286):
где Мэм - электромагнитный момент электродвигателя,where M em - the electromagnetic moment of the electric motor,
Мс - момент сопротивления вращению ротора электродвигателя.M s - the moment of resistance to rotation of the rotor of the electric motor.
Обычно на практике Мэм значительно превышает Мс.Usually in practice, M em significantly exceeds M s .
Величина Мс определяется технологией изготовления, качеством опорных подшипников, нагрузкой на подшипники, давлением окружающей среды, температурой, временем наработки, паразитными электромагнитными силами в электродвигателе 13, а также сопротивлением волнового редуктора BP 14, зависящего от его коэффициент полезного действия (КПД).The value of M with is determined by the manufacturing technology, the quality of the thrust bearings, the load on the bearings, the ambient pressure, the temperature, the operating time, the stray electromagnetic forces in the
В зависимости от передаточного числа волнового редуктора (отношения скорости вращения вала на входе к скорости вращения вала на выходе) его КПД, равный отношению механической выходной мощности к входной мощности, может изменяться, однако для выбранного постоянного значения передаточного числа волнового редуктора он является величиной постоянной (см. ГОСТ Р 50891-96, разработанный Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении) и составляет, например, 0,8 при передаточном числе 100.Depending on the gear ratio of the wave gear (the ratio of the speed of rotation of the shaft at the input to the speed of rotation of the shaft at the output), its efficiency, equal to the ratio of the mechanical output power to the input power, can vary, however, for a selected constant value of the gear ratio of the wave gear, it is a constant ( see GOST R 50891-96, developed by the All-Russian Scientific Research Institute of Standardization and Certification in Mechanical Engineering) and is, for example, 0.8 with a gear ratio of 100.
Из выражений (1, 2) получаемFrom the expressions (1, 2) we obtain
Изменение угловой скорости КА Δωа в соответствии с выражением (4) от начального значения, находящегося в диапазоне от - ωамакс до + ωамакс, до максимального значения (временной диапазон 1а) приводит к пропорциональному (интегральная зависимость) увеличению угла поворота космического аппарата ϕ от текущего значения ϕт до максимального, определяемых моментом выключения ЭД 13 (момент времени t2) по сигналу микро ЭВМ 6, поступающему на ЭД 13 через УУ 8.A change in the angular velocity of the spacecraft Δω а in accordance with expression (4) from the initial value in the range from - ω amax to + ω amax to the maximum value (time range 1a) leads to a proportional (integral dependence) increase in the rotation angle of the spacecraft ϕ from the current value ϕ t to the maximum, determined by the turn-off time of the ED 13 (time t 2 ) by the signal of the
При выключенном электродвигателе ЭД 13 (временной диапазон 2в, участок торможения) значительная доля накопленной маховиком 15 кинетической энергии "отбирается" волновым редуктором BP 14 и выделяется в виде тепловой энергии, ввиду того, что он обладает существенным механическим торможением. Это объясняется конструктивными особенностями волнового редуктора BP 14, а именно, наличием в нем генератора волн в виде крутящегося кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования зацепления с неподвижным элементом и с учетом того, что волновая передача объединена с электродвигателем, то при выключенном электродвигателе ЭД 13 тормозной момент волнового редуктора 14 значительно возрастает. В результате чего существенно возрастает скорость обмена кинетического момента между инерционной массой-маховиком и корпусом КА, и в связи с этим угол поворота космического аппарата ϕ во временном диапазоне 2в изменяется незначительно. Угловая скорость маховика Ω в конце данного временного диапазона (момент времени t3) приобретает начальное нулевое значение, а угловая скорость КА ωа в соответствии с выражением (1) - начальное значение временного диапазона 1а (без учета внешних возмущающих воздействий на КА).When the
Таким образом, осуществляется управляемый угол поворота КА вокруг центра масс, который формируется по сигналам микроЭВМ 6. Контроль угла поворота осуществляет микроЭВМ 6 с учетом сигналов, поступающих с датчиков компонент кинетического момента ДККМ 9 (датчика угловых скоростей).Thus, a controlled angle of rotation of the spacecraft around the center of mass is realized, which is formed by the signals of
В неуправляемом режиме (временной диапазон 3с, 6с) КА движется с угловой скоростью вокруг центра масс под воздействием кинетического момента, накапливаемого за счет внешних возмущений.In an uncontrolled mode (time range 3s, 6s), the spacecraft moves with an angular velocity around the center of mass under the influence of the kinetic moment accumulated due to external disturbances.
На временных диапазонах 4а и 5в приведен управляемый угловой поворот КА вокруг центра масс, который по принципу работу является аналогичным рассмотренному во временных диапазонах 1а и 2в, только с осуществлением поворота в противоположном направлении.On time ranges 4a and 5c, a controlled angular rotation of the spacecraft around the center of mass is shown, which, according to the principle of operation, is similar to that considered in time ranges 1a and 2b, only with rotation in the opposite direction.
Для поддержания угловой скорости КА в диапазоне от ωамакс до + ωамакс, определяемых величинами накапливаемых за счет внешних возмущений кинетических моментов, при достижении угловой скорости КА + ωамакс или - ωамакс по сигналам с ДККМ 9 микроЭВМ 6 включает ФУУ 2 для сброса кинетического момента КА.To maintain the angular velocity of the spacecraft in the range from ω amax to + ω amax , determined by the values of kinetic moments accumulated due to external perturbations, when the angular velocity of the spacecraft + ω amax or - ω amax is reached , the signals from
Асимметричный формирователь управления АФУ 7 также может быть выполнен в виде устройства, представленного на фиг. 3, и содержащего составляющие, обозначенные позициями:The asymmetric
13 - электродвигатель ЭД;13 - electric motor ED;
15 - маховик;15 - flywheel;
16 - генератор,16 - generator
17 - управляемый ключ;17 - managed key;
18 - нагрузка.18 - load.
При рассмотрении функционирования этого устройства будем пользоваться циклограммой, приведенной на фиг. 6. Законы изменения на циклограмме показаны условно в виде прямых линий, соединяющих крайние значения.When considering the operation of this device, we will use the cyclogram shown in FIG. 6. The laws of change on the cyclogram are shown conventionally in the form of straight lines connecting extreme values.
Маховик 15 и генератор 16 выполнены на валу ротора электродвигателя ЭД 13, управляемого УУ 8 и устанавливаемого на корпусе 3 КА, причем вектор кинетического момента ротора электродвигателя 13 параллелен оси космического аппарата OZ.The
Выход генератора 16 через управляемый микроЭВМ 6 ключ 17 соединен с нагрузкой 18.The output of the
При включенном электродвигателе 13 (временной диапазон 1a1 - участок разгона, включение - момент времени t1) динамическим моментом Мд раскручивается маховик 15 (увеличивается его угловая скорость Ω) и накапливает кинетическую энергию.When the
Управляемый ключ 17 закрыт, генератор 16 находится в ненагруженном состоянии и отбор кинетической энергии с маховика 15 генератором 16 незначительный. В соответствии с выражением (1) происходит увеличение угловой скорости КА ωа. Изменение угловой скорости КА Δωа от начального значения, находящегося в диапазоне от - ωамакс до + ωамакс, до максимального значения (временной диапазон 1a1) приводит к пропорциональному (интегральная зависимость) увеличению угла поворота космического аппарата ϕ от текущего значения ϕт до максимального, определяемых моментом выключения ЭД 13 (момент времени t2) по сигналу микро ЭВМ 6, поступающему на ЭД 13 через УУ 8.The controlled key 17 is closed, the
При выключенном электродвигателе ЭД 13 (временной диапазон 1а2, участок движения по инерции) происходит незначительное торможение маховика 15 (уменьшение его угловой скорости Ω), т.к. генератор 16 находится в ненагруженном состоянии и "отбор" им кинетической энергии с маховика 15 незначителен (сопротивление вращения ротора электродвигателя ЭД 13, определяемое технологией изготовления, качеством опорных подшипников, нагрузкой на подшипники, давлением окружающей среды, температурой, временем наработки незначительно). Нарастание угла поворота КА ϕ в данном временном диапазоне 1а2 незначительно замедляется.When the
При включении управляемого ключа 17 сигналом микроЭВМ 6 (момент времени t3) нагрузка 18 подключается к выходу генератора 16 и во временном диапазоне 2в (участок торможения) значительная доля накопленной кинетической энергии маховиком 17 "отбирается" нагруженным генератором 16 и выделяется в виде тепловой энергии на нагрузке 18 (или преобразуется в системе энергоснабжения КА). В результате чего существенно возрастает скорость обмена кинетического момента между инерционной массой-маховиком и корпусом КА, и в связи с этим угол поворота космического аппарата ϕ во временном диапазоне 2в изменяется незначительно. Угловая скорость маховика Ω в конце данного временного диапазона (момент времени t4) приобретает начальное нулевое значение, а угловая скорость КА ωа в соответствии с выражением (1) - начальное значение временного диапазона 1a1 (без учета внешних возмущающих воздействий на КА).When the controlled key 17 is turned on by the signal of the microcomputer 6 (time t 3 ), the
В неуправляемом режиме (временной диапазон 3с, 6с) КА движется с угловой скоростью вокруг центра масс под воздействием кинетического момента, накапливаемого за счет внешних возмущений.In an uncontrolled mode (time range 3s, 6s), the spacecraft moves with an angular velocity around the center of mass under the influence of the kinetic moment accumulated due to external disturbances.
На временных диапазонах 4а и 5в приведен управляемый угловой поворот КА вокруг центра масс, который по принципу работу является аналогичным рассмотренному во временных диапазонах 1a1, 1а2 и 2в, только с осуществлением поворота в противоположном направлении и при отсутствии участка движения по инерции (управляемый ключ 17 открывается сразу при достижении определенного значения угловой скорости маховика Ω).On time ranges 4a and 5c, a controlled angular rotation of the spacecraft around the center of mass is shown, which, according to the principle of operation, is similar to that considered in time ranges 1a 1 , 1a 2 and 2b, only with the rotation in the opposite direction and in the absence of a section of inertia (controlled key 17 opens immediately upon reaching a certain value of the angular speed of the flywheel Ω).
Асимметричный формирователь управления АФУ 7 также может быть выполнен в виде устройства, представленного на фиг. 4, и содержащего составляющие, обозначенные позициями:The asymmetric
19 - реверсивный электродвигатель РЭД;19 - reversible electric motor RED;
15 - маховик.15 - flywheel.
При рассмотрении функционирования данного устройства будем пользоваться циклограммой, приведенной на фиг. 7. Законы изменения на циклограмме показаны условно в виде прямых линий, соединяющих крайние значения.When considering the operation of this device, we will use the sequence diagram shown in FIG. 7. The laws of change on the cyclogram are conventionally shown in the form of straight lines connecting extreme values.
Маховик 15 выполнен на валу ротора РЭД 19, управляемого УУ 8 и устанавливаемого на корпусе 3 КА, причем вектор кинетического момента ротора РЭД 19 параллелен оси космического аппарата OZ.The
При включенном РЭД 19 (временной диапазон 1a1 - участок разгона, включение - момент времени t1) динамическим моментом Мд раскручивается маховик 15 (увеличивается его угловая скорость Ω) и накапливает кинетическую энергию.When RED 19 is turned on (time range 1a 1 is the acceleration section, inclusion is time t 1 ), the
В соответствии с выражением (1) происходит увеличение угловой скорости КА ωа. Изменение угловой скорости КА Δωа от начального значения, находящегося в диапазоне от - ωамакс до + ωамакс, до максимального значения (временной диапазон 1a1) приводит к пропорциональному увеличению (интегральная зависимость) угла поворота космического аппарата ϕ от текущего значения ϕт до максимального, определяемого моментом выключения РЭД 19 (момент времени t2) по сигналу микро ЭВМ 6, поступающему на РЭД 19 через УУ 8.In accordance with expression (1) is an increase in the angular speed ω and SC. A change in the angular velocity of the spacecraft Δω a from an initial value ranging from - ω amax to + ω amax to a maximum value (time range 1a 1 ) leads to a proportional increase (integral dependence) of the rotation angle of the spacecraft ϕ from the current value ϕ t to the maximum determined by the turn off time RED 19 (time t 2 ) according to the signal of the
При выключенном РЭД 19 (временной диапазон 1а2, участок движения по инерции) практически не происходит торможение маховика 15 (уменьшение его угловой скорости Ω), т.к. сопротивление вращения ротора РЭД 19, определяемое технологией изготовления, качеством опорных подшипников, нагрузкой на подшипники, давлением окружающей среды, температурой, временем наработки и т.д. очень незначительно. Нарастание угла поворота КА ϕ в данном временном диапазоне 1а2 практически не замедляется.When the RED 19 is switched off (time range 1a 2 , inertial motion section), the
Участок торможения (временной диапазон 2в) обеспечивается режимом торможения РЭД 19 противовключением (реверсивным торможением), т.е. обеспечивается электрическое торможение противотоком - это торможение путем изменения направления момента, развиваемого РЭД 19, на противоположное направлению вращения (момент времени t3) за счет, например, смены полярности напряжения, подводимого к обмотке якоря. В результате торможения противовключением, двигатель быстро останавливается (угловая скорость маховика Ω приобретает нулевое значение) и в момент остановки (момент времени t4) РЭД 19 отключается от напряжения во избежание вращения ротора в обратном направлении (для этого РЭД 19 должен иметь, например, встроенный датчик частоты вращения ротора, как, например, в двигателе-маховике ДМ1-20, выполненного на основе управляемого моментного бесконтактного двигателя постоянного тока, выпускаемого в АО "Корпорация "ВНИИЭМ", г. Москва).The braking section (time range 2c) is provided by the braking mode of the RED 19 by anti-inclusion (reverse braking), i.e. electric countercurrent braking is provided - this is braking by changing the direction of the moment developed by the RED 19, in the opposite direction of rotation (time t 3 ) due to, for example, changing the polarity of the voltage supplied to the armature winding. As a result of anti-start braking, the engine stops quickly (the angular speed of the flywheel Ω acquires a zero value) and at the time of stopping (time t 4 ) the RED 19 is disconnected from the voltage to prevent the rotor from rotating in the opposite direction (for this, the RED 19 must have, for example, a built-in rotor speed sensor, as, for example, in the DM1-20 flywheel engine, made on the basis of a controlled torque non-contact direct current motor manufactured by VNIIEM Corporation JSC, Moscow).
В результате чего существенно возрастает скорость обмена кинетического момента между инерционной массой-маховиком и корпусом КА, и в связи с этим угол поворота космического аппарата ϕ во временном диапазоне 2в изменяется незначительно. Угловая скорость КА ωа в соответствии с выражением (1) в конце данного временного диапазона (момент времени t4) начальное значение временного диапазона 1a1 (без учета внешних возмущающих воздействий на КА).As a result, the exchange rate of the kinetic moment between the inertial mass-flywheel and the spacecraft’s body increases significantly, and in this regard, the rotation angle of the spacecraft ϕ in the time range 2c changes insignificantly. The angular velocity of the spacecraft ω a in accordance with expression (1) at the end of this time range (time t 4 ) is the initial value of the time range 1a 1 (without taking into account external disturbing influences on the spacecraft).
В неуправляемом режиме (временной диапазон 3с, 6с) КА движется с угловой скоростью вокруг центра масс под воздействием кинетического момента, накапливаемого за счет внешних возмущений.In an uncontrolled mode (time range 3s, 6s), the spacecraft moves with an angular velocity around the center of mass under the influence of the kinetic moment accumulated due to external disturbances.
На временных диапазонах 4а и 5в приведен управляемый угловой поворот КА вокруг центра масс, который по принципу работу является аналогичным рассмотренному во временных диапазонах 1a1, 1а2 и 2в, только с осуществлением поворота в противоположном направлении и при отсутствии участка движения по инерции (режим торможения РЭД 19 включается сразу при достижении определенного значения угловой скорости маховика Ω).On time ranges 4a and 5c, a controlled angular rotation of the spacecraft around the center of mass is shown, which, according to the principle of operation, is similar to that considered in time ranges 1a 1 , 1a 2 and 2b, only with the rotation in the opposite direction and in the absence of a section of inertia (braking mode RED 19 turns on immediately when a certain value of the angular speed of the flywheel Ω) is reached.
При использовании РЭД 19 в режиме реверсивного торможения следует учитывать, что РЭД 19 должен выдерживать токи, превышающие токи короткого замыкания, и, кроме того, для снижения его перегрузок при торможении следует оптимизировать выбор максимальных скоростей вращения ротора Ω.When using RED 19 in reverse braking mode, it should be taken into account that RED 19 must withstand currents exceeding short-circuit currents, and, in addition, to reduce its overloads during braking, it is necessary to optimize the choice of maximum rotor speeds Ω.
Формирователь углового управления ФУУ 2 также может быть выполнен в виде магнитной системы сброса кинетического момента (А.П. Коваленко. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М., «Машиностроение», 1975 г., стр. 103-105).The angular control shaper
Данный формирователь углового управления ФУУ 2 может быть использован только для ближнего космоса, ввиду того, что в качестве исполнительных органов в данных магнитных системах используются, например, электромагниты, формирующие магнитные моменты, которые взаимодействуя с геомагнитным полем Земли, создают внешние управляющие механические моменты на КА.This angular control shaper
Для поддержания угловой скорости КА в диапазоне от - ωамакс до + ωамакс (см. фиг. 5), определяемых величинами накапливаемых за счет внешних возмущений кинетических моментов, при достижении угловой скорости КА + ωамакс или - ωамакс по сигналам с ДККМ 9 микро ЭВМ 6 включает ФУУ 2 для сброса кинетического момента КА.To maintain the angular velocity of the spacecraft in the range from - ω amax to + ω amax (see Fig. 5), determined by the values of kinetic moments accumulated due to external perturbations, when the angular velocity of the spacecraft + ω amax or - ω amax is reached by signals with
Основным достоинством данного формирователя углового управления ФУУ 2 является отсутствие рабочего тела, ограничивающего ресурс работы КА.The main advantage of this shaper of angular control of the
Таким образом, предлагаемое устройство управления движением космического аппарата для очистки космоса от мусора обеспечивает экономичный режим расхода рабочего тела, позволяющий увеличить ресурс работы КА до требуемых значений, при этом достигается более высокая эффективность очистки, ввиду того, что вращающим маховиком обеспечивается более плавный и точный поворот КА, чем реактивными двигателями.Thus, the proposed device for controlling the motion of a spacecraft for cleaning space from debris provides an economical mode of consumption of the working fluid, which allows to increase the life of the spacecraft to the required values, while achieving higher cleaning efficiency, due to the fact that the rotary flywheel provides a smoother and more accurate rotation KA than jet engines.
Кроме того, данное устройство позволяет обеспечить быстрый поворот вокруг центра масс (быстрый маневр), а также обеспечить высокую живучесть, в виду того, что при выходе из строя или формирователей углового управления, или асимметричных формирователей управления работоспособность КА, хотя и с меньшей эффективностью, сохраняется.In addition, this device allows for quick rotation around the center of mass (quick maneuver), as well as high survivability, since in case of failure of either the angular control shapers or asymmetric control shapers, the spacecraft’s operability, albeit with less efficiency, saved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150022A RU2676592C2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150022A RU2676592C2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016150022A RU2016150022A (en) | 2018-06-20 |
RU2016150022A3 RU2016150022A3 (en) | 2018-06-25 |
RU2676592C2 true RU2676592C2 (en) | 2019-01-09 |
Family
ID=62619300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016150022A RU2676592C2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2676592C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2040448C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-07-25 | Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения им.акад.С.П.Королева | Space vehicle for cleaning space of foreign matter |
RU2046081C1 (en) * | 1991-12-11 | 1995-10-20 | Георгий Григорьевич Поляков | Space net |
RU2478062C2 (en) * | 2011-04-06 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный центр прикладной электродинамики" | Method of removing orbiting garbage |
RU138497U1 (en) * | 2013-11-13 | 2014-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИЦ "МАИ-ЛАСТАР" | DEVICE FOR DISPOSING SPACE DEBR FROM USE OF USEFUL LOADS |
RU2524325C2 (en) * | 2009-12-04 | 2014-07-27 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | Method for cleaning from space debris |
RU2586434C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Method of cleaning of near-earth space environment from space debris |
-
2016
- 2016-12-19 RU RU2016150022A patent/RU2676592C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2046081C1 (en) * | 1991-12-11 | 1995-10-20 | Георгий Григорьевич Поляков | Space net |
RU2040448C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-07-25 | Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения им.акад.С.П.Королева | Space vehicle for cleaning space of foreign matter |
RU2524325C2 (en) * | 2009-12-04 | 2014-07-27 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | Method for cleaning from space debris |
RU2478062C2 (en) * | 2011-04-06 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный центр прикладной электродинамики" | Method of removing orbiting garbage |
RU138497U1 (en) * | 2013-11-13 | 2014-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИИЦ "МАИ-ЛАСТАР" | DEVICE FOR DISPOSING SPACE DEBR FROM USE OF USEFUL LOADS |
RU2586434C1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А.И. Берга" | Method of cleaning of near-earth space environment from space debris |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016150022A (en) | 2018-06-20 |
RU2016150022A3 (en) | 2018-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tsiotras et al. | Satellite attitude control and power tracking with energy/momentum wheels | |
US11827381B2 (en) | Spacecraft and control method | |
US8763957B1 (en) | Spacecraft transfer orbit techniques | |
EP1209546B1 (en) | Tracking device | |
US6454218B1 (en) | Integrated system for providing 3-axis attitude-control, energy-storage, and electrical power | |
US11661213B2 (en) | Maneuvering system for earth orbiting satellites with electric thrusters | |
US20220270802A1 (en) | Transfer type contra-rotating geomagnetic energy storage-release delivery system and method | |
Shen et al. | Theoretical development and study of takeoff constraint thrust equation for a drone | |
WO2023149132A1 (en) | Launch method, launch device, acceleration method, mass driver, and transport system | |
KR20220103177A (en) | Bidirectional thrust device, system, and method | |
JP2021049907A (en) | Collision avoidance method and ground facility | |
JP2018144732A (en) | Flight device | |
CN110502024B (en) | Quasi-universal attitude executing mechanism based on space parallel mechanism | |
RU2676592C2 (en) | Device for controlling motion of a spacecraft for cleaning space from garbage debris | |
von Frankenberg et al. | Disturbance rejection in multirotor unmanned aerial vehicles using a novel rotor geometry | |
US20240002074A1 (en) | Hybrid exploration and inspection robot | |
CN106516079B (en) | A kind of combined type aircraft based on MEMS | |
CN109774986B (en) | Magnetic suspension cubic floating aircraft | |
WO2017070106A1 (en) | Momentum transfer or impulse based linear actuator systems to control movement and velocity of objects and methods for such | |
Yecheskel et al. | Modeling and Control of a Hexacopter with a Rotating Seesaw | |
Makarenkova et al. | Algorithm of spatial turning control of a solar sail centrifugal structure without frame | |
Patankar et al. | Design considerations for miniaturized control moment gyroscopes for rapid retargeting and precision pointing of small satellites | |
Bae | The photonic railway | |
Hong et al. | Vertical ascent to geosynchronous orbit with constrained thrust angle | |
Desa et al. | Experimenting with Variable Arm Quadrotors: Realizing Dynamic Configurations for Enhanced Flight Performance |