×
25.08.2017
217.015.9e1d

Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002610766
Дата охранного документа
15.02.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при разработке ускоренного режима восстановления ориентации орбитального космического аппарата (КА) с применением астродатчика. Восстановление ориентации КА производится из демпфированного относительно инерциальной - геоцентрической абсолютной системы координат произвольного положения КА. При этом демпфирование осуществляется до угловых скоростей КА, при которых восстанавливается работоспособность астродатчика. Восстановление ориентации КА выполняется одним поворотом вокруг оси Эйлера с упреждающим отключением программного поворота для снижения угловой скорости КА и снятия ограничений на включение контура коррекции от астродатчика. Техническим результатом изобретения является сокращение времени восстановления ориентации КА. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для восстановления ориентации (ВО) орбитального космического аппарата (КА) из произвольного неориентированного положения в ориентированное положение относительно орбитальной системы координат (ОСК) с использованием в качестве датчика ориентации астродатчика.

Известен способ управления ориентацией, приведенный в статье авторов О.В. Ермошиной, А.П. Крищенко «Синтез программных управлений ориентацией КА методом обратных задач динамики», Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г., 12 с. Недостатком способа является затянутость переходного процесса, связанного с выбором «гладкой» переходной функции, близкой к асимптотическому переходному процессу.

Известен способ ВО, приведенный в книге авторов В.Н. Бранец, И.П. Шмыглевский «Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела». Москва, Наука 1973 г., 320 с. (см. стр. 205-226), где также рассматриваются асимптотические процессы приведения ССК к ОСК.

Известен способ ВО, изложенный в статье «Система ориентации и стабилизации космического аппарата по информации с астродатчиков», Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №38, который можно принять за прототип. Этот способ включает начальное демпфирование угловых скоростей КА относительно инерциальной - геоцентрической абсолютной системы координат (ИСК), расчет по данным аппаратуры спутниковой навигации (АСН) матрицы А положения орбитальной системы координат (ОСК) относительно ИСК, измерение с помощью астродатчика (АД) матрицы Мro ориентации КА относительно ИСК с последующим расчетом матрицы ориентации S связанных осей КА относительно ОСК по формуле:

К недостатку прототипа также следует отнести повышенное время ВО. С целью сокращения времени на ВО известный способ дополняют новыми операциями. Для этого в задемпфированном положении КА относительно ИСК, фиксируют положение ОСК на момент времени tΦ и рассчитывают проекции и модуль собственного вектора Е матрицы S на оси ОСК-Ф по формулам:

где ЕX, EY, EZ - проекции собственного вектора ориентации КА на соответствующие оси ОСК;

Sij - элементы матрицы S;

Emod - модуль собственного вектора матрицы S,

рассчитывают угол Эйлера (угол конечного поворота) для приведения КА к ОСК-Ф, зафиксированной относительно ИСК на время tΦ, по формуле:

где angVO - угол Эйлера.

Задают программную скорость ωПР вращения КА вокруг собственного вектора до совпадения связанных осей КА с осями ОСК-Ф, при этом программные скорости по осям КА рассчитывают по формулам:

а время конечного поворота по формуле:

где К<1 - коэффициент упреждения (определяется экспериментально). В течение расчетного времени tПР поворачивают КА одновременно по каждой оси ориентации с угловыми скоростями , , и по истечении времени программного поворота tПР демпфируют угловые скорости КА до выполнения условий:

где ωo - допустимое значение угловой скорости КА,

вновь определяют матрицу ориентации S, по элементам которой находят углы ориентации КА относительно ОСК, например, для последовательности поворотов ψ, ϑ, γ по формулам:

проверяют условия приведения углов ориентации КА к наперед заданным значениям:

где ψЗАД, ϑЗАД, γЗАД - заданные значения углов ориентации КА,

в случае невыполнения которых повторяют заново операции ВО, дожидаются одновременного выполнения условий демпфирования угловых скоростей и приведения углов до заданных величин, после чего переводят систему в режим астроориентации КА по показаниям астродатчика.

Ниже приведен пример практической реализации.

На фиг. 1 показана кинематическая схема ВО, где обозначено:

1 - КА;

НП - направление полета;

X0Y0Z0 - ОСК;

XSYSZS - ССК;

angVO - угол Эйлера (угол конечного поворота);

ЕX, ЕY, EZ - проекции собственного вектора ориентации КА на оси ОСК, равные проекциям на оси ССК;

Sij - элементы матрицы S;

Emod - модуль собственного вектора матрицы S.

На фиг. 2 обозначено:

1 - участок демпфирования на маховиках;

2 - участок программного поворота;

3 - участок включения астрокоррекции;

4 - участок текущей астроориентации;

TSS - текущее состояние системы.

На фиг. 3 обозначено:

ψ, ϑ, γ - углы ориентации КА относительно ОСК по курсу, тангажу и крену соответственно.

При использовании АД для ВО необходимо снизить (задемпфировать) угловые скорости КА по связанным осям до скоростей ωo, при которых АД становится работоспособным и выдает в систему ориентации положение КА относительно ИСК в виде кватерниона или матрицы - Mro.

После того как КА приобретает скорости, меньшие ωo, по показаниям АД и навигационной системы рассчитывают матрицу S ориентации КА относительно ОСК:

где AT транспонированная матрица ориентации ОСК относительно ИСК, получаемая из навигационной системы КА. По элементам матрицы Sij для фиксированного момента времени - tΦ рассчитывают проекции собственного вектора (вектора конечного поворота) Е на связанные оси КА, которые буду равны также проекциям собственного вектора Е на оси ОСК, и угол конечного поворота для приведения КА к ОСК-Ф (Фиг. 1), т.е. к фиксированному положению ОСК относительно ИСК на момент времени tΦ. Расчеты проводят по формулам (3, 5). После этого задаются величиной программной скорости , с которой будут вращать КА относительно вектора конечного поворота до совмещения ССК с ОСК-Ф.

Так как вращение осуществляется с помощью ИО, расположенных по связанным осям, то необходимо найти проекции на связанные оси КА, которые будут являться программными скоростями КА относительно каждой связанной оси КА. Это можно сделать, вычислив косинусы углов между и его проекциями на связанные оси КА (4). Время конечного поворота tПР рассчитывается по формуле (5), которое уменьшают на некоторую величину времени путем введения К (коэффициент упреждения), достаточную для естественного демпфирования (торможения) КА до заданных скоростей ωo по условиям (6).

Поворачивают КА со скоростями (4), например, путем введения в закон стабилизации КА по угловой скорости смещений на величины программных скоростей (8):

По окончании времени tПР проверяют выполнение условий (8). Переходный процесс показан на фиг. 3. Если углы ориентации не будут находиться в заданных пределах (8), то операции ВО повторяют, пока не будут выполнены одновременно условия (6) и (8), после чего переводят систему в режим астроориентации КА по показаниям астродатчика.


Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 169.
25.08.2017
№217.015.c2d1

Способ выработки топлива из бака летательного аппарата

Изобретение относится к выработке топлива из бака летательного аппарата. Способ выработки топлива из бака летательного аппарата, оснащенного капиллярным заборным устройством, заключается в том, что выработку топлива из бака проводят через капиллярное заборное устройство до объема остатка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617903
Дата охранного документа: 28.04.2017
25.08.2017
№217.015.c5ab

Способ крепления плоского защитного стекла иллюминатора

Изобретение относится к узлам крепления летательных аппаратов (ЛА). Способ крепления плоского защитного стекла иллюминатора включает установку стекла в оправу, его фиксацию по контуру планкой, герметизацию. Оправой служит корпус ЛА, на буртики которого изнутри наносят слой герметика или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618572
Дата охранного документа: 04.05.2017
26.08.2017
№217.015.d413

Тепловая защита негерметичного отсека двигательной установки летательного аппарата

Изобретение относится к ракетно-авиационной технике и может быть использовано в конструкции негерметичных отсеков двигательных установок (ДУ) сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА). В тепловой защите негерметичного отсека ДУ ЛА с внутренней теплоизоляцией корпуса отсека,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622181
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d476

Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата заключается в охлаждении аппаратуры (2) двухконтурной системой охлаждения. Теплоотвод осуществляется во внешнем контуре путем испарения низкокипящего хладагента с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622173
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d62b

Композиционный материал для замещения костной ткани

Изобретение относится к медицине, конкретно к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов. Композиционный материал для замещения костной ткани содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема при общем количестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622751
Дата охранного документа: 19.06.2017
26.08.2017
№217.015.dc56

Комплекс оружия для поражения наземных береговых объектов и способ его применения с подводных носителей

Группа изобретений относится к боевой ракетной технике, размещаемой на подводном носителе (ПН). Для обеспечения достижения ПН стартовой позиции применения реактивных систем залпового огня (РСЗО) по выбранной береговой цели путем поражения крылатыми ракетами (КР) надводных средств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624258
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.08.2017
№217.015.dd95

Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности системы электропитания (СЭП), обеспечение живучести и длительной эксплуатации космического аппарата (КА). В автономной СЭП с АБ, выполненными на основе никельметаллгидридных (НМГ) аккумуляторов, управляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624447
Дата охранного документа: 04.07.2017
26.08.2017
№217.015.ea83

Датчик угла наклона объекта

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627991
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb2e

Узел стыковки разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА), где требуется снижение ударных нагрузок и импульса от действия средства разделения на точность выведения конечных ступеней объекта, в частности в заднем узле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628282
Дата охранного документа: 15.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb5e

Способ соединения одножильного провода с контактом электросоединителя методом обжимки

Изобретение относится к области электромонтажных работ в области соединителей, например, в самолето- и ракетостроении. Соединитель предназначен для монтажа многожильных проводов методом обжимки, для создания возникновения деформации жилы при обжимке и для достижения необходимой механической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628410
Дата охранного документа: 16.08.2017
Показаны записи 41-50 из 73.
25.08.2017
№217.015.c2d1

Способ выработки топлива из бака летательного аппарата

Изобретение относится к выработке топлива из бака летательного аппарата. Способ выработки топлива из бака летательного аппарата, оснащенного капиллярным заборным устройством, заключается в том, что выработку топлива из бака проводят через капиллярное заборное устройство до объема остатка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617903
Дата охранного документа: 28.04.2017
25.08.2017
№217.015.c5ab

Способ крепления плоского защитного стекла иллюминатора

Изобретение относится к узлам крепления летательных аппаратов (ЛА). Способ крепления плоского защитного стекла иллюминатора включает установку стекла в оправу, его фиксацию по контуру планкой, герметизацию. Оправой служит корпус ЛА, на буртики которого изнутри наносят слой герметика или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618572
Дата охранного документа: 04.05.2017
26.08.2017
№217.015.d413

Тепловая защита негерметичного отсека двигательной установки летательного аппарата

Изобретение относится к ракетно-авиационной технике и может быть использовано в конструкции негерметичных отсеков двигательных установок (ДУ) сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА). В тепловой защите негерметичного отсека ДУ ЛА с внутренней теплоизоляцией корпуса отсека,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622181
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d476

Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата заключается в охлаждении аппаратуры (2) двухконтурной системой охлаждения. Теплоотвод осуществляется во внешнем контуре путем испарения низкокипящего хладагента с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622173
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d62b

Композиционный материал для замещения костной ткани

Изобретение относится к медицине, конкретно к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов. Композиционный материал для замещения костной ткани содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема при общем количестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622751
Дата охранного документа: 19.06.2017
26.08.2017
№217.015.dc56

Комплекс оружия для поражения наземных береговых объектов и способ его применения с подводных носителей

Группа изобретений относится к боевой ракетной технике, размещаемой на подводном носителе (ПН). Для обеспечения достижения ПН стартовой позиции применения реактивных систем залпового огня (РСЗО) по выбранной береговой цели путем поражения крылатыми ракетами (КР) надводных средств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624258
Дата охранного документа: 03.07.2017
26.08.2017
№217.015.dd95

Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности системы электропитания (СЭП), обеспечение живучести и длительной эксплуатации космического аппарата (КА). В автономной СЭП с АБ, выполненными на основе никельметаллгидридных (НМГ) аккумуляторов, управляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624447
Дата охранного документа: 04.07.2017
26.08.2017
№217.015.ea83

Датчик угла наклона объекта

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627991
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb2e

Узел стыковки разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА), где требуется снижение ударных нагрузок и импульса от действия средства разделения на точность выведения конечных ступеней объекта, в частности в заднем узле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628282
Дата охранного документа: 15.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb5e

Способ соединения одножильного провода с контактом электросоединителя методом обжимки

Изобретение относится к области электромонтажных работ в области соединителей, например, в самолето- и ракетостроении. Соединитель предназначен для монтажа многожильных проводов методом обжимки, для создания возникновения деформации жилы при обжимке и для достижения необходимой механической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628410
Дата охранного документа: 16.08.2017
+ добавить свой РИД