RU2734686C1 - Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation - Google Patents

Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2734686C1
RU2734686C1 RU2019127703A RU2019127703A RU2734686C1 RU 2734686 C1 RU2734686 C1 RU 2734686C1 RU 2019127703 A RU2019127703 A RU 2019127703A RU 2019127703 A RU2019127703 A RU 2019127703A RU 2734686 C1 RU2734686 C1 RU 2734686C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
solid
spacecraft
control
propulsion system
Prior art date
Application number
RU2019127703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Сатарович Мухамедов
Артем Борисович Богданович
Виктор Николаевич Борисов
Михаил Юрьевич Голубев
Алексей Юрьевич Измайлов
Павел Семенович Лемешенков
Виктор Иванович Петрусев
Владимир Анатольевич Поляков
Дмитрий Сергеевич Смирнов
Кирилл Ильдарович Файзулин-Шаговиков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2019127703A priority Critical patent/RU2734686C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734686C1 publication Critical patent/RU2734686C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/01Arrangements thereon for guidance or control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: aerospace engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in development of propulsion systems for controlled spacecraft. Method for control of solid-propellant propulsion system consists in change of solid-propellant propulsion unit pulse and vector of thrust using a combination of nozzle electromagnetic control units opening and closing by commands from the control system. Gas flow under pressure created by working medium sources passing through collector is provided through said units. Manifold pressure monitoring is performed in manifold with the help of sensors. Note here that gas pressure accumulation and stabilization in storage receiver is carried out at outlet of working medium sources. After that, gas pressure is reduced by means of step-down mechanical reduction gear separating the header into high and low pressure circuits. Control system controls pressure in both circuits. In accordance with the control algorithm, commands are sent to actuate the second and subsequent working body sources. Commands are supplied at reduction of pressure in high pressure circuit below allowable for correct operation of reduction gear, as well as to open all nozzle electromagnetic control units with accidental exceeding of maximum allowable pressure in low pressure circuit for discharge of excess gas into environment, without affecting the control of the spacecraft.
EFFECT: technical result is higher efficiency of control of spacecraft propulsion due to smoothing dynamics and efficient use of working medium, as well as increase in the device operation reliability.
10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, и может быть использовано при создании двигательных установок (ДУ) для управляемых космических аппаратов (КА).The invention relates to the field of rocket and space technology, and can be used to create propulsion systems (PS) for guided spacecraft (SC).

Известно, что для управления КА в полете применяются различные ДУ, обеспечивающие ориентацию и удержание КА на траектории полета, а также изменение положения КА.It is known that various propulsion systems are used to control the spacecraft in flight, providing orientation and holding the spacecraft on the flight path, as well as changing the spacecraft position.

Последнее 10-летие освоения космического пространства характеризуется активизацией стран и частных компаний - участников различных проектов по созданию КА с применением различного класса ДУ, использующих в качестве источника энергии химическое топливо (жидкое, твердое, гелеобразное и газообразное), электрических, плазменных, ионных и др. (см. обзор ФГУП "НТЦ оборонного комплекса "Компас", М., 2018 г.) Известно использование для управления КА двигательной установки в виде газореактивной системы ориентации (ГРСО), установленной на Ракете космического назначения (см. патент 2025645 от 30.12.1992 - прототип). В рассматриваемом патенте ГРСО располагается на сопловом блоке третьей маршевой ступени и содержит (см. фиг. 3) газогенераторы (28), распределители (29), сопловые блоки (30) и коллекторы (31). При этом, газогенераторы могут быть выполнены твердотопливными, на сжиженном или сжатом газе. Количество газогенераторов определяется как условием компоновки, так и потребным запасом рабочего тела.The last 10 years of space exploration is characterized by the activation of countries and private companies - participants in various projects to create spacecraft using various class of propulsion systems, using chemical fuel (liquid, solid, gel and gaseous), electric, plasma, ionic, etc. as an energy source. (see the review of the FSUE "Scientific and Technical Center of the Defense Complex" Compass ", Moscow, 2018) It is known to use a propulsion system for controlling a spacecraft in the form of a gas-jet attitude control system (GRSO) installed on a space rocket (see patent 2025645 dated 30.12. 1992 - prototype). In the patent under consideration, the GDSO is located on the nozzle block of the third sustainer stage and contains (see Fig. 3) gas generators (28), distributors (29), nozzle blocks (30) and collectors (31). can be made with solid fuel, liquefied or compressed gas. la.

Недостатком способа управления ГРСО, принятого за прототип, является то, что при задействовании газогенераторов по очереди в системе возникают колебания потока продуктов сгорания, что отрицательно сказывается на работоспособности регулирующих и управляющих устройств.The disadvantage of the GDSO control method, taken as a prototype, is that when the gas generators are used in turn, fluctuations in the flow of combustion products occur in the system, which negatively affects the performance of the regulating and control devices.

Стоить отметить, что изготовление ГРСО, принятого за прототип, осуществляется поэлементным монтажом составных частей ГРСО на сопловом блоке, что снижает эксплуатационные характеристики и усложняет монтаж и проведение приемо-сдаточных испытаний.It should be noted that the manufacture of a gas distribution station, taken as a prototype, is carried out by element-by-element installation of the components of a gas distribution station on the nozzle block, which reduces the operational characteristics and complicates the installation and acceptance tests.

Кроме того, недостатками ДУ на жидком или газообразном (на сжиженном или сжатом газе) топливе по сравнению с ТДУ, являются малые гарантийные сроки сохранности, пониженная надежность и эксплуатационные характеристики.In addition, the disadvantages of propulsion systems using liquid or gaseous (liquefied or compressed gas) fuel in comparison with TDU are short guaranteed shelf life, reduced reliability and performance characteristics.

Задачей предполагаемого изобретения является создание способа управления и конструкции ТДУ, которые позволят сглаживать динамические колебания и более рационально использовать запас рабочего тела за счет предварительного накопления и стабилизации давления газа в ресивере-накопителе, а также повысят точность, надежность и эксплуатационные характеристики ТДУ.The objective of the proposed invention is to create a control method and a TDU design that will smooth out dynamic fluctuations and more efficiently use the working fluid reserve due to preliminary accumulation and stabilization of the gas pressure in the storage receiver, as well as increase the accuracy, reliability and operational characteristics of the TDU.

Это достигается за счет того, что в известном способе управления ТДУ, заключающемся в изменении импульса и вектора тяги ТДУ с помощью комбинации сопловых электромагнитных блоков управления (ЭМБУ), открывающих и закрывающих выходное сечение по командам от системы управления (СУ), через которые истекает газ под давлением, создаваемый источниками рабочего тела и проходящий через коллектор, в котором производится телеметрический контроль давления с помощью датчика, на выходе из последовательно задействуемых источников рабочего тела происходит накопление и стабилизация давления газа в ресивере-накопителе, после чего производится понижение давления газа с помощью понижающего механического редуктора, разделяющего коллектор на контуры высокого давления (ВД) и низкого давления (НД), при этом СУ производит контроль давления в обоих контурах и в соответствии с алгоритмом управления (АУ) подает команды: на задействование второго и последующих источников рабочего тела при понижении давления в контуре ВД ниже допустимого для корректной работы редуктора, на открытие всех ЭМБУ при случайном превышении максимально допустимого давления в контуре НД для сброса излишка газа в окружающую среду, не оказывая при этом влияния на управление КА.This is achieved due to the fact that in the known method of controlling the TDU, which consists in changing the impulse and thrust vector of the TDU using a combination of nozzle electromagnetic control units (ECUs), which open and close the outlet section on commands from the control system (CS) through which gas flows out under pressure, created by the sources of the working fluid and passing through the manifold, in which the pressure telemetry is monitored using a sensor, at the exit from the sequentially activated sources of the working fluid, the gas pressure in the reservoir-accumulator is accumulated and stabilized, after which the gas pressure is reduced by means of a lowering a mechanical reducer dividing the collector into high pressure (HP) and low pressure (LP) circuits, while the control system monitors the pressure in both circuits and, in accordance with the control algorithm (AC), issues commands: to activate the second and subsequent sources of the working fluid when loop pressure re HP below the permissible for the correct operation of the reducer, to open all ECMUs in case of accidentally exceeding the maximum permissible pressure in the LP circuit to discharge excess gas into the environment, without affecting the control of the spacecraft.

Кроме того, понижение давления газа может осуществляться с возможностью изменения уровня давления в контуре НД за счет применения понижающего редуктора с электромагнитным приводом, режим работы которого изменяется согласно командам СУ.In addition, the gas pressure can be reduced with the possibility of changing the pressure level in the LP circuit due to the use of a reduction gear with an electromagnetic drive, the operating mode of which is changed according to the commands of the control system.

Контроль допустимых уровней давления в контурах ВД и НД может осуществляться по показаниям трех датчиков в каждом контуре с последующим сравнением и исключением заведомо ложных показаний при выходе из строя одного из датчиков, согласно АУ.Control of permissible pressure levels in the HP and LP circuits can be carried out according to the readings of three sensors in each circuit with subsequent comparison and exclusion of deliberately false readings in the event of failure of one of the sensors, according to the AU.

Стабилизация давления в контуре НД непосредственно перед ЭМБУ может производиться с помощью ресивера-демпфера.Stabilization of pressure in the LP circuit directly in front of the ECM can be done using a receiver-damper.

С точки зрения конструкции это достигается за счет того, что имеющаяся ТДУ, содержащая в качестве источника рабочего тела твердотопливные газогенераторы (ТТГГ), ЭМБУ и соединяющий их коллектор с установленным в нем датчиком давления, снабжена ресивером-накопителем в виде емкости, установленной на выходе из ТТГГ, и понижающим редуктором, установленным после ресивера-накопителя и разделяющим коллектор ТДУ на контуры НД и ВД, в каждом из которых установлены датчики давления, связанные электрической связью с СУ.From the point of view of design, this is achieved due to the fact that the existing TDU containing solid fuel gas generators (TTGG) as a source of the working fluid, an ECM and a manifold connecting them with a pressure sensor installed in it, is equipped with a storage receiver in the form of a container installed at the outlet of TTGG, and a reduction gear installed after the storage receiver and dividing the TDU collector into LP and HP circuits, each of which has pressure sensors connected by electrical connection to the control system.

В контуре НД дополнительно может быть установлен ресивер-демпфер в виде емкости, внутренняя полость которого соединена газоходами со входом в ЭМБУ.In the LP circuit, a receiver-damper in the form of a container can be additionally installed, the inner cavity of which is connected by gas ducts to the entrance to the ECM.

Ресиверы-демпферы могут быть установлены перед каждым ЭМБУ, и их минимальный объем определяется по формуле:Receivers-dampers can be installed in front of each ECMU, and their minimum volume is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

n - количество ЭМБУ, связанных с ресивером-демпфером;n is the number of ECBUs associated with the receiver-damper;

k - допустимый разброс давления в ресивере-демпфере;k - permissible pressure spread in the receiver-damper;

Figure 00000002
- секундный объемный расход продуктов сгорания через один ЭМБУ;
Figure 00000002
- second volumetric flow rate of combustion products through one computer;

τ - минимальное время нахождения ЭМБУ в открытом состоянии. Составные части ТДУ могут быть смонтированы на основании в виде пластины, снабженной местами крепления для установки в КА, при этом на пластине выполнены ребра и местные выборки, обеспечивающие оптимальное соотношение жесткостных и массовых характеристик.τ is the minimum time the computer is in the open state. Component parts of the TDU can be mounted on a base in the form of a plate equipped with attachment points for installation in the spacecraft, while ribs and local samples are made on the plate, providing an optimal ratio of stiffness and mass characteristics.

В контурах ВД и НД установлены блоки датчиков, в каждом из которых может размещаться по 3 датчика давления, связанных электрической связью с СУ, и по одному датчику в каждом контуре, связанных с телеметрической системой регистрации параметров КА.In the HP and LP circuits, sensor units are installed, each of which can accommodate 3 pressure sensors connected by electrical connection with the control system, and one sensor in each circuit connected with the telemetric system for recording the parameters of the spacecraft.

На фиг. 1 показана принципиальная схема ТДУ.FIG. 1 shows a schematic diagram of the TDU.

На фиг. 2 показан вариант компоновки ТДУ (вид сверху).FIG. 2 shows a variant of the layout of the TDU (top view).

На фиг. 3 показан вариант компоновки ТДУ (вид спереди).FIG. 3 shows a variant of the layout of the TDU (front view).

ТДУ состоит из ЭМБУ (1), ТТГГ (2), ресивера-накопителя (3), установленного на выходе из ТТГГ (2), редуктора (4), установленного на выходе из ресивера-накопителя (3) и разделяющего коллектор на контуры ВД (6) и НД (7), блоков датчиков (5), расположенных в контурах ВД (6) и НД (7), ресивера-демпфера (9) и основания (8), на котором установлены элементы ТДУ.The TDU consists of an ECMU (1), a TTGG (2), a storage receiver (3) installed at the outlet of the TTGG (2), a reducer (4) installed at the outlet of a storage receiver (3) and dividing the collector into HP circuits (6) and LP (7), sensor units (5) located in the HP (6) and LP (7) circuits, the receiver-damper (9) and the base (8), on which the TDU elements are installed.

ТДУ работает следующим образом:TDU works as follows:

По команде от СУ срабатывает первый ТТГГ (2), продукты сгорания которого поступают в ресивер-накопитель (3) контура ВД (6). Далее они проходят через редуктор (4), понижающий давление, и истекают по коллектору контура НД (7) к ЭМБУ (1), открывающихся/закрывающихся по командам СУ и создают управляющие усилия для корректировки траектории полета КА. Блок датчиков (5) в контуре ВД (6) контролирует давление газа в ресивере-накопителе (3), которое постепенно снижается по мере расходования продуктов сгорания через ЭМБУ (1), и при достижении минимально допустимого для корректной работы редуктора (4) уровня давления газа, СУ дает команду на запуск второго и последующих ТТГГ (2). Блок датчиков (5) в контуре НД (7) контролирует уровень давления газа, и при случайном превышении давления газа выше допустимого, СУ дает команду на одновременное открытие всех ЭМБУ (1) для сброса давления. Так как вектор тяги всех ЭМБУ (1) направлен в радиальном направлении, и все они находятся попарно симметрично относительно оси КА, их одновременное открытие не оказывает влияния на управление КА. Ресивер-демпфер (9) стабилизирует давление в контуре НД (7), сглаживая динамические колебания, возникающие как следствие переходных процессов при открытии/закрытии редуктора (4), для поддержания максимально высокой точности уровня тяги создаваемой ЭМБУ (1). Минимальный объем Vmin ресивера-демпфера (9) определяется по формуле:On command from the control system, the first TTGG (2) is triggered, the combustion products of which are fed into the storage receiver (3) of the HP circuit (6). Then they pass through the pressure reducer (4) and flow through the LP circuit manifold (7) to the ECMU (1), which open / close on the commands of the control system and create control forces to correct the spacecraft flight trajectory. The block of sensors (5) in the HP circuit (6) controls the gas pressure in the storage receiver (3), which gradually decreases as the combustion products are consumed through the ECM (1), and when the minimum pressure level allowed for the correct operation of the reducer (4) is reached gas, SU gives a command to start the second and subsequent TTGG (2). The sensor unit (5) in the LP circuit (7) monitors the gas pressure level, and if the gas pressure is accidentally exceeded, the control unit gives the command to simultaneously open all ECMUs (1) to release the pressure. Since the thrust vector of all ECMUs (1) is directed in the radial direction, and all of them are symmetrically pairwise relative to the SC axis, their simultaneous opening does not affect the SC control. The receiver-damper (9) stabilizes the pressure in the LP circuit (7), smoothing out the dynamic oscillations arising as a result of transient processes when opening / closing the gearbox (4), in order to maintain the highest possible accuracy of the thrust level created by the ECMU (1). The minimum volume Vmin of the receiver-damper (9) is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

n - количество ЭМБУ, связанных с ресивером-демпфером;n is the number of ECUs associated with the receiver-damper;

k - допустимый разброс давления в ресивере-демпфере;k - permissible pressure spread in the receiver-damper;

Figure 00000002
- секундный объемный расход продуктов сгорания через один ЭМБУ;
Figure 00000002
- second volumetric flow rate of combustion products through one computer;

τ - минимальное время нахождения ЭМБУ в открытом состоянии.τ is the minimum time the computer is in the open state.

В каждом блоке датчиков (5) установлено по три датчика для СУ и по одному датчику для телеметрической регистрации давления. Установка трех датчиков для СУ позволяет составить АУ таким образом, чтобы при возникновении критичной разницы показаний одного датчика относительно двух других вследствие выхода первого из строя, показания вышедшего из строя датчика не препятствовали корректной работе СУ.Each block of sensors (5) contains three sensors for the control system and one sensor for telemetric pressure recording. The installation of three sensors for the control system makes it possible to compose the AU in such a way that in the event of a critical difference in the readings of one sensor relative to the other two due to the failure of the first one, the readings of the failed sensor do not interfere with the correct operation of the control system.

Редуктор (4) может быть выполнен с электромагнитным приводом, связанным электрической связью с СУ. В этом случае открытие/закрытие проходного сечения редуктора (4) осуществляется электромагнитом, команды для которого поступают от СУ по показаниям датчиков ВД и НД.The reducer (4) can be made with an electromagnetic drive connected by electrical connection with the control system. In this case, the opening / closing of the flow section of the gearbox (4) is carried out by an electromagnet, the commands for which are received from the control system according to the readings of the HP and LP sensors.

Совокупность изложенных способа и конструкции ТДУ позволяет повысить точность и надежность функционирования ТДУ, свести к минимуму газодинамические колебательные процессы. Применение ТТГГ в ТДУ дает возможность максимально увеличить гарантийные сроки ТДУ, а также исключить заправочные и контрольные операции перед стартом, а за счет последовательного включения ТТГГ и многократного заполнения ресивера-накопителя газом - снизить массу ТДУ. Последовательное включение ТТГГ с последующей стабилизацией газа в ресивере-накопителе позволяет выполнять требования к общему времени готовности ТДУ для создания импульса тяги через ЭМБУ, при этом общее время готовности может существенно превышать суммарное время активной работы.The combination of the described method and design of the TDU allows to increase the accuracy and reliability of the TDU functioning, to minimize the gas-dynamic oscillatory processes. The use of TTGG in TDU makes it possible to maximize the warranty periods of the TDU, as well as to exclude refueling and control operations before the start, and due to the sequential switching on of the TSGG and multiple filling of the storage receiver with gas, to reduce the weight of the TDU. Sequential switching on of the TTGG followed by gas stabilization in the storage receiver allows meeting the requirements for the total readiness time of the TDU to create a thrust impulse through the ECM, while the total readiness time can significantly exceed the total active operation time.

Применение понижающего редуктора с электромагнитным приводом позволяет перейти на режим пониженной тяги для более точного управления малогабаритными объектами на доводочном участке, что в итоге повышает точность управления, маневренность и точность дозирования суммарного импульса тяги ТДУ. Положительный эффект в плане точности регулирования достигается за счет того, что точность датчика (до ±3%) значительно выше, чем разброс параметров регулирующего органа, например пружины (≈±10%).The use of a reduction gear with an electromagnetic drive allows you to switch to a reduced thrust mode for more accurate control of small-sized objects at the finishing section, which ultimately increases control accuracy, maneuverability and accuracy of dosing the total thrust impulse of the TDU. A positive effect in terms of control accuracy is achieved due to the fact that the accuracy of the sensor (up to ± 3%) is significantly higher than the spread of the parameters of the regulating body, for example, a spring (≈ ± 10%).

Установка в каждом контуре трех датчиков и применение алгоритма сравнения дает возможность исключить заведомо ложные показания в том случае, если один из датчиков выйдет из строя.The installation of three sensors in each loop and the use of the comparison algorithm makes it possible to exclude knowingly false readings in the event that one of the sensors fails.

Установка перед ЭМБУ ресивера-демпфера дает возможность сгладить колебания в контуре НД, возникающие при открытии/закрытии проходного сечения редуктора, что в итоге обеспечивает точность тяги ЭМБУ до ±2%.Installing a receiver-damper in front of the EMBU makes it possible to smooth out oscillations in the LP circuit that occur when opening / closing the flow section of the gearbox, which ultimately ensures the EMBU thrust accuracy up to ± 2%.

Установка всех элементов ТДУ на едином основании максимально упрощает ее монтаж в отсеке, позволяя заранее выполнять вне отсека КА такие операции, как подгибка и фиксация положения газоходов, проверка герметичности ТДУ и т.п., а также упрощает проведение стендовой отработки и приемно-сдаточных испытаний. Основание выполнено в виде пластины снабженной местами крепления для установки в КА. Пластина имеет ребра и местные выборки, обеспечивающие оптимальные соотношения жесткостных и массовых характеристик.Installation of all elements of the TDU on a single base simplifies its installation in the compartment as much as possible, allowing in advance to perform outside the spacecraft compartment such operations as bending and fixing the position of gas ducts, checking the tightness of the TDU, etc., and also simplifies bench testing and acceptance tests ... The base is made in the form of a plate equipped with attachment points for installation in the spacecraft. The plate has ribs and local grooves that provide the optimal ratio of stiffness and mass characteristics.

ТДУ предлагаемой конструкции планируется использовать при создании перспективных КА.The TDU of the proposed design is planned to be used in the creation of advanced spacecraft.

Claims (15)

1. Способ управления твердотопливной двигательной установкой космического аппарата, заключающийся в изменении импульса и вектора тяги твердотопливной двигательной установки с помощью комбинации открывающихся и закрывающихся по командам от системы управления сопловых электромагнитных блоков управления, через которые обеспечивают истекание газа под давлением, создаваемым источниками рабочего тела, проходящего через коллектор, в котором производят телеметрический контроль давления с помощью датчиков, отличающийся тем, что на выходе из последовательно задействуемых источников рабочего тела производят накопление и стабилизацию давления газа в ресивере-накопителе, после чего производят понижение давления газа с помощью понижающего механического редуктора, разделяющего коллектор на контуры высокого и низкого давления, при этом с помощью системы управления производят контроль давления в обоих контурах и в соответствии с алгоритмом управления подают команды на задействование второго и последующих источников рабочего тела при понижении давления в контуре высокого давления ниже допустимого для корректной работы редуктора, а также на открытие всех сопловых электромагнитных блоков управления при случайном превышении максимально допустимого давления в контуре низкого давления для сброса излишка газа в окружающую среду, не оказывая при этом влияния на управление космическим аппаратом.1. A method for controlling a solid-propellant propulsion system of a spacecraft, which consists in changing the impulse and thrust vector of a solid-propellant propulsion system using a combination of nozzle electromagnetic control units that open and close on commands from the control system, through which gas flows out under pressure created by sources of the working fluid passing through the manifold, in which the telemetric pressure control is carried out using sensors, characterized in that at the outlet from the sequentially used sources of the working fluid, the gas pressure in the reservoir is accumulated and stabilized, after which the gas pressure is reduced using a mechanical reducing reducer separating the manifold to the high and low pressure circuits, while using the control system, the pressure in both circuits is monitored and, in accordance with the control algorithm, commands are given to activate the second and subsequent working fluid sources when the pressure in the high pressure circuit drops below the permissible for the correct operation of the reducer, as well as on the opening of all nozzle electromagnetic control units in case of accidentally exceeding the maximum permissible pressure in the low pressure circuit to discharge excess gas into the environment, without affecting to control the spacecraft. 2. Способ управления твердотопливной двигательной установкой космического аппарата по п. 1, отличающийся тем, что понижение давления газа осуществляют с возможностью изменения уровня давления в контуре низкого давления за счет применения понижающего редуктора с электромагнитным приводом, режим работы которого изменяют согласно командам системы управления.2. A method for controlling a solid-propellant propulsion system of a spacecraft according to claim 1, characterized in that the gas pressure is reduced with the possibility of changing the pressure level in the low pressure circuit by using a reduction gearbox with an electromagnetic drive, the operating mode of which is changed according to the commands of the control system. 3. Способ управления твердотопливной двигательной установкой космического аппарата по п. 1, отличающийся тем, что контроль допустимых уровней давления в контурах высокого и низкого давления осуществляют по показаниям трех датчиков в каждом контуре и последующим сравнением и исключением заведомо ложных показаний при выходе из строя одного из датчиков, согласно алгоритму управления.3. A method for controlling a solid-propellant propulsion system of a spacecraft according to claim 1, characterized in that the control of the permissible pressure levels in the high and low pressure circuits is carried out according to the readings of three sensors in each circuit and subsequent comparison and exclusion of deliberately false readings in the event of failure of one of the sensors, according to the control algorithm. 4. Способ управления твердотопливной двигательной установкой космического аппарата по п. 1, отличающийся тем, что стабилизацию давления в контуре низкого давления непосредственно перед электромагнитными блоками управления производят с помощью ресивера-демпфера.4. A method for controlling a solid-propellant propulsion system of a spacecraft according to claim 1, characterized in that pressure stabilization in the low-pressure circuit directly in front of the electromagnetic control units is performed using a receiver-damper. 5. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата, содержащая в качестве источника рабочего тела твердотопливные газогенераторы, сопловые электромагнитные блоки управления, соединяющий их коллектор с установленными в нем датчиками давления и систему управления, обеспечивающую открывание и закрывание выходных сечений сопел электромагнитных блоков управления, отличающаяся тем, что твердотопливная двигательная установка снабжена ресивером-накопителем в виде емкости, установленной на выходе из твердотопливных газогенераторов, и понижающим редуктором, установленным после ресивера-накопителя и разделяющим коллектор на контуры низкого и высокого давления, в каждом из которых установлены датчики давления, связанные электрической связью с системой управления, обеспечивающей управление двигательной установкой по показаниям датчиков давления и алгоритму системы управления, при этом вектор тяги всех сопел электромагнитных блоков управления направлен в радиальном направлении и все они находятся попарно симметрично относительно оси космического аппарата.5. Solid-propellant propulsion system of the spacecraft, containing as a source of the working fluid solid-propellant gas generators, nozzle electromagnetic control units, a manifold connecting them with pressure sensors installed in it and a control system that provides opening and closing of the outlet sections of the nozzles of electromagnetic control units, characterized in that The solid-fuel propulsion system is equipped with a storage receiver in the form of a container installed at the outlet of the solid-fuel gas generators and a reduction gear installed after the storage receiver and dividing the manifold into low and high pressure circuits, each of which has pressure sensors connected by electrical connection to the system control, which provides control of the propulsion system according to the readings of pressure sensors and the algorithm of the control system, while the thrust vector of all nozzles of the electromagnetic control units is directed in the radial direction and all they are in pairs symmetrically relative to the axis of the spacecraft. 6. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата по п. 5, отличающаяся тем, что в контуре низкого давления дополнительно установлен ресивер-демпфер в виде емкости, внутренняя полость которого соединена газоходами с входом в сопловые электромагнитные блоки управления.6. The solid-propellant propulsion system of the spacecraft according to claim 5, characterized in that a receiver-damper in the form of a container is additionally installed in the low pressure circuit, the internal cavity of which is connected by gas ducts to the entrance to the nozzle electromagnetic control units. 7. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата по п. 5, отличающаяся тем, что ресиверы-демпферы установлены перед каждым сопловым электромагнитным блоком и их минимальный объем (Vmin) определен по формуле:7. Solid-propellant propulsion system of the spacecraft according to claim 5, characterized in that the receiver-dampers are installed in front of each nozzle electromagnetic unit and their minimum volume (V min ) is determined by the formula:
Figure 00000003
Figure 00000003
n - количество электромагнитных блоков управления, связанных с ресивером-демпфером;n is the number of electromagnetic control units associated with the receiver-damper; w - секундный объемный расход продуктов сгорания через один сопловый электромагнитный блок управления;w - second volumetric flow rate of combustion products through one nozzle electromagnetic control unit; τ - минимальное время нахождения соплового электромагнитного блока в открытом состоянии; τ is the minimum time the nozzle electromagnetic unit is in the open state; k - допустимый разброс давления в ресивере-демпфере.k - permissible pressure spread in the receiver-damper. 8. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата по п. 5, отличающаяся тем, что редуктор выполнен с электромагнитным приводом, связанным электрической связью с системой управления.8. Solid-propellant propulsion system of the spacecraft according to claim 5, characterized in that the gearbox is made with an electromagnetic drive connected by electrical connection with the control system. 9. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата по п. 5, отличающаяся тем, что ее составные части смонтированы на основании в виде пластины, снабженной местами крепления для установки в космический аппарат, при этом на пластине выполнены ребра и местные выборки, обеспечивающие оптимальное соотношение жесткостных и массовых характеристик.9. Solid-propellant propulsion system of the spacecraft according to claim 5, characterized in that its component parts are mounted on a base in the form of a plate equipped with attachment points for installation in a spacecraft, while ribs and local samples are made on the plate, providing an optimal ratio of stiffness and mass characteristics. 10. Твердотопливная двигательная установка космического аппарата по п. 5, отличающаяся тем, что в контурах высокого и низкого давления установлены блоки датчиков, в каждом из которых размещены по 3 датчика давления, связанных электрической связью с системой управления, и по одному датчику в каждом контуре, связанных с телеметрической системой регистрации параметров двигательной установки.10. Solid-propellant propulsion system of the spacecraft according to claim 5, characterized in that sensor units are installed in the high and low pressure circuits, in each of which there are 3 pressure sensors connected electrically to the control system, and one sensor in each circuit connected with the telemetric system for recording the parameters of the propulsion system.
RU2019127703A 2019-09-02 2019-09-02 Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation RU2734686C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127703A RU2734686C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127703A RU2734686C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734686C1 true RU2734686C1 (en) 2020-10-22

Family

ID=72949044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127703A RU2734686C1 (en) 2019-09-02 2019-09-02 Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734686C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756361C1 (en) * 2021-02-15 2021-09-29 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Bench device for determining the total thrust pulse of a solid-fuel gas-reactive orientation system equipped with a gas storage tank, and a method for determining the total thrust pulse of a solid-fuel gas-reactive orientation system with a gas storage tank
RU216172U1 (en) * 2022-02-18 2023-01-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Solid propellant propulsion system of a spacecraft

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025645C1 (en) * 1992-12-30 1994-12-30 Борис Николаевич Лагутин Rocket for space mission
RU2070979C1 (en) * 1993-08-31 1996-12-27 Владимир Анатольевич Ефремов Heat solid-propellant engine
RU2166463C1 (en) * 2000-08-02 2001-05-10 Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева Launch vehicle of combined configuration
US20030163986A1 (en) * 2001-05-08 2003-09-04 Mcguire John R. Pressure-actuated joint system
RU2492417C2 (en) * 2011-09-20 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Solid-fuel missile
RU2513052C2 (en) * 2012-04-06 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Solid-propellant rocket engine to withdraw rocket jettisonable parts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025645C1 (en) * 1992-12-30 1994-12-30 Борис Николаевич Лагутин Rocket for space mission
RU2070979C1 (en) * 1993-08-31 1996-12-27 Владимир Анатольевич Ефремов Heat solid-propellant engine
RU2166463C1 (en) * 2000-08-02 2001-05-10 Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева Launch vehicle of combined configuration
US20030163986A1 (en) * 2001-05-08 2003-09-04 Mcguire John R. Pressure-actuated joint system
RU2492417C2 (en) * 2011-09-20 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Solid-fuel missile
RU2513052C2 (en) * 2012-04-06 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Solid-propellant rocket engine to withdraw rocket jettisonable parts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756361C1 (en) * 2021-02-15 2021-09-29 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Bench device for determining the total thrust pulse of a solid-fuel gas-reactive orientation system equipped with a gas storage tank, and a method for determining the total thrust pulse of a solid-fuel gas-reactive orientation system with a gas storage tank
RU216172U1 (en) * 2022-02-18 2023-01-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Solid propellant propulsion system of a spacecraft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2643614C2 (en) Method for additional power supply by auxiliary power installation and related construction
RU2734686C1 (en) Control method of solid-propellant propulsion system of spacecraft and device for its implementation
JPS62243933A (en) Emergency power device
US8528316B2 (en) Solid propellant gas control system and method
US9097210B2 (en) Turbine generator assembly for thrust vector control
CN114291300B (en) Ground-moon shuttle aircraft propulsion system
Bellomi et al. Development of LM10-MIRA liquid oxygen–liquid natural gas expander cycle demonstrator engine
Morselli et al. ETHILE: A Thruster-In-The-Loop Facility to Enable Autonomous Guidance and Control of Autonomous Interplanetary CubeSat
Harmansa et al. Development of a water electrolysis propulsion system for small satellites
RU2486113C1 (en) Space object cryogenic liquid-propellant engine starting system
RU2065985C1 (en) Three-component liquid-fuel rocket engine
CN106134366B (en) The control system of invariable pressure of satellite liquefied gas thruster
Peterson Thermal control systems for spacecraft instrumentation
RU2706293C1 (en) Spacecraft control method
RU2339832C2 (en) Fuel feed system
Zhu et al. Study on a new power by wire thrust vector control system with high reliability
CN110271693A (en) A kind of integrated cold air propulsion system
Dankanich et al. Advanced Xenon Feed System (AXFS) Development and Hot-fire Texting
RU216172U1 (en) Solid propellant propulsion system of a spacecraft
Scharlemann et al. Development of propulsion means for microsatellites
US3255583A (en) Fluid vectoring control means
RU2754976C2 (en) Universal jet engine (ure)
RU2760369C1 (en) Liquid rocket propulsion system of a space vehicle
Flanigan et al. MESSENGER’s Maneuvers to Reduce Orbital Period During the Extended Mission: Ensuring Maximum Use of the Bi-Propellant Propulsion System
Takata et al. The Compatibility Evaluation Method of the 500N & 120N Japanese Bi-Propellant Thrusters with the HTV System & Operation Design