×
03.04.2019
219.016.fac7

Способ управления движением сложной формации группы космических аппаратов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к управлению движением вращающейся связки космических аппаратов (КА). Способ включает переориентацию в пространстве маршевой двигательной установки (МДУ), расположенной в центре вращения связки и связанной тросами с КА. Концы тросов закрепляют на внешней поверхности раздвижных полуколец, охватывающих МДУ и шарнирно связанных с ней. При переориентации раздвигают подвижные части полуколец, выполняют разворот МДУ (напр., с помощью двигателей, установленных в шарнирах) на угол 180 градусов и вновь сдвигают полукольца. Тем самым направление тяги МДУ для последующих манёвров меняется на противоположное. Техническим результатом является повышение оперативности и безопасности управления движением сложной формации группы КА. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано в конструкции многофункциональных космических комплексов, в том числе, предназначенных для космических миссий по изучению дальнего космоса.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка № 2010119972/11, МПК B64G 1/00, 2010 год «Способ увода космического мусора с орбит полезных нагрузок на основе использования отделившейся части ракеты-носителя, разгонного блока и устройство для его реализации» (Трушляков В.И., Куденцов В.Ю., Шатров Я.Т., Макаров Ю.Н.). Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для очистки околоземного космического пространства от прекративших активное существование космических аппаратов, их обломков, отделившихся частей (ОЧ) последних ступеней ракет-носителей (РН) и разгонных блоков (РБ). Способ увода космического мусора (КМ) с орбит полезных нагрузок заключается в том, что с помощью отделяемого от ОЧ РН или РБ малоразмерного космического буксира (МКБ), связанного механической связью с ОЧ РН или РБ тросом, осуществляют стыковку МКБ с КМ, после чего прилагают тормозной импульс к ОЧ ступени РН или РБ на основе использования невыработанных запасов жидкого топлива для увода связки «ОЧ ступени РН, РБ - трос - МКБ - космический мусор» на орбиту утилизации. Устройство для увода космического мусора содержит ОЧ ступени РН, РБ с ракетной двигательной установкой, тросовую систему с управляемым приводом тросового барабана, жестко связанную с ОЧ ступени РН или РБ, МКБ с аппаратурой обнаружения КМ и самонаведения, устройство стыковки. Достигается возможность увода КМ, находящегося на орбитах с близкими параметрами, к орбитам ОЧ РН, РБ. Недостатком изобретения является ограниченность его целевого применения.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка № 2009116790/11, МПК B64G 1/00, 2009 год «Космический аппарат гибкой компоновки для дополнительного полезного груза» (Сергеев В.Е., Аверина Т.Н., Ершов СВ., Петрова В.К., Семёнкина Л.В.). Предлагаемый космический аппарат (КА) размещен на ракете-носителе в свободном объеме головного отсека между основным полезным грузом и обтекателем. Служебные системы КА выполнены в виде миниатюризированных блоков. Блоки связаны между собой гибкими электрическими и трубопроводными коммуникациями, длина которых определяется из удобства их размещения около полезного груза. Контейнер полезного груза выполнен в мягкой оболочке и снабжен разъемом стыковки и перелива полезного груза на приемный КА. КА имеет технологические элементы крепления к полезному грузу и снабжен системой перевода в транспортное положение после вывода на орбиту. Эта система включает в себя надувные шланги оболочки контейнера и электрореактивные двигатели разведения и закрутки блоков КА. Данный КА имеет также маршевый электрореактивный двигатель. Технический результат изобретения заключается в более полном и оперативном использовании энергетических и грузоприемных возможностей ракеты-носителя для увеличения грузопотока в космическое пространство, что одновременно является недостатком заявленного изобретения, поскольку оно не конкретизирует возможности управления космическим аппаратом после его отделения от ракеты-носителя и последующего развертывания.

Известно устройство - прототип, описание которого представлено в статье «Формация спутников» от 02.03.2012, размещенной в сети Интернет в журнале Космос-журнал.ру (http://www.cosmos-joumal.ru/articles/700/). Предложена формация спутников, соединенных тросами, и закрученная вокруг общего центра. В центре такой системы находится аппарат, к которому тросами прикреплены другие элементы формации. Вся система вращается как целое вокруг центрального аппарата, при этом отдельные элементы формации за счет изменения длины троса могут приближаться или удаляться от центрального. Поскольку возмущения, действующие на аппараты формации, малы, ее кинетический момент практически сохраняется. При этом с увеличением скорости закрутки (то есть, с увеличением кинетического момента системы), формация все более соответствует условиям номинальной ориентации. Фактически, система приобретает свойства гироскопа. Однако действие возмущений приводит к ее эволюции, поэтому в такой системе необходимо использовать дополнительные исполнительные элементы. Возникающее при вращении центробежное ускорение снимает проблему поддержания тросов в натянутом состоянии. При изменении длины тросов для регулирования положения вращающихся элементов формации изменяется момент инерции системы. При сохранении кинетического момента это приводит к изменению угловой скорости вращения. Для уменьшения ее колебаний тросы для каждого аппарата могут быть сделаны двусторонними, с закрепленной на втором конце компенсирующей массой. Перемещая ее одновременно с аппаратом на другом конце троса, можно до некоторой степени компенсировать изменение тензора инерции. Увеличивая расстояние до вращающихся аппаратов и масс, можно добиться уменьшения угловой скорости всей системы. Это позволяет перевести формацию в режим вращения с малой скоростью для выполнения целевых задач, например, сбора научных данных. Для упрощения переориентации системы на центральном аппарате желательно иметь средства закрепления вращающихся аппаратов (например, выступающие полозья для тросов, которые также содержат демпфирующие устройства и увеличивают устойчивость всей системы). Тогда, втянув тросы, система может быть переведена в состояние одного аппарата, стабилизированного собственным вращением. При этом переориентация системы может быть реализована при помощи простых исполнительных элементов, например двигателей ориентации. Преимуществами описанной конфигурации являются большая, чем у не вращающейся системы, устойчивость, отсутствие системы поддержания тросов в натянутом состоянии (или ее значительное упрощение), простота переориентации системы. Основным недостатком является сложность переориентации системы, связанная с необходимостью стягивания формации аппаратов в состояние одного аппарата и последующие их разведение и раскрутка. Указанный недостаток является особенно критичным в случае использования в центральном блоке ядерного реактивного двигателя, сближение с которым сопровождается резким возрастанием радиационной опасности.

Целью предполагаемого изобретения является повышение оперативности и безопасности управления движением сложной формации группы КА.

Указанная цель достигается в заявляемом способе управления движением сложной формации группы космических аппаратов, заключающейся в изменении пространственной ориентации маршевой двигательной установки (МДУ), связанной тросами с космическими аппаратами. Согласно заявляемому способу концы тросов фиксируют на внешней поверхности раздвижного полукольца, а двигательную установку закрепляют шарнирными соединениями внутри полукольца. Точки крепления маршевой двигательной установки на ее поверхности располагают диаметрально противоположно на линии, проходящий через ее центр тяжести ортогонально ее продольной оси. Размыкают подвижные части полуколец и выполняют разворот МДУ на угол 180 градусов, используя двигатели ее ориентации (Фиг. 1).

На фиг. 1 схематично показана маршевая двигательная установки - 1, подвижное полукольцо для крепления тросовой системы - 2, раздвижные элементы - 3.

Реализуемость заявляемого способа управления движением сложной формации группы космических аппаратов и его практическая значимость подтверждаются следующим образом. Оперативное и безопасное управление движением сложной формации группы КА, объединенных тросовой системой, может быть реализовано при условии сохранения текущей конфигурации группы КА. При постоянстве режимов ускорения или торможения раздвижные полукольца сомкнуты и находится в состоянии вращения вдоль продольной оси МДУ вместе с самой МДУ и совокупностью прикрепленных тросами к внешней поверхности полуколец космических аппаратов. Для сохранения текущей конфигурации группы КА в случае необходимости перехода от режима ускорения к режиму торможения или наоборот потребуется развернуть всю формацию группы КА на 180 градусов, что связано со значительными затратами времени и возможностью возникновения нештатных ситуаций, например, пересечение тросов. Согласно заявляемому изобретению, при выключенном маршевом двигателе выполняется размыкание подвижных частей раздвижных полуколец, и двигательная установка совершает разворот в плоскости, ортогональной плоскости вращения формации группы КА, на угол 180 градусов (маршевая двигательная установка может иметь только 2 положения: исходное - 0° (для ускорения формации) и развернутое - 180° (для торможения формации). По завершении разворота подвижные части раздвижных полуколец замыкаются. Для уменьшения влияния перемещений двигательной установки на состояние движения формации группы КА, точки крепления двигательной установки внутри раздвижных полуколец располагают диаметрально противоположно на поверхности двигательной установки вдоль линии, проходящий через ее центр тяжести ортогонально продольной оси. Компенсация моментов, возникающих в процессе изменения скорости движения формации после разворота МДУ, достигается регулированием длины тросов и изменением угловой скорости вращения формации вокруг ее продольной оси.

Вращательное движение двигательной установки не вносит существенного возмущения во вращательное движение системы в целом, поскольку длина тросов, соединяющих раздвижные полукольца с транспортируемыми КА, намного превышает характерные размеры раздвижных полуколец. Указанное обстоятельство обеспечивает также условия радиационной безопасности в случае использования в центральном блоке ядерного реактивного двигателя.

Таким образом способ управления движением закрученной вокруг общего центра формации спутников, соединенных тросами не вызывают сомнений.

Способ управления движением сложной формации группы космических аппаратов, согласно которому изменяют пространственную ориентацию маршевой двигательной установки, связанной тросами с космическими аппаратами, отличающийся тем, что концы тросов закрепляют на внешней поверхности раздвижных полуколец, маршевую двигательную установку закрепляют шарнирными соединениями внутри полуколец, раздвигают подвижные части полуколец, выполняют разворот маршевой двигательной установки на угол 180 градусов.
Способ управления движением сложной формации группы космических аппаратов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 120.
25.08.2017
№217.015.bb66

Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых (М≥5) крылатых ракетах с ракетно-прямоточными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. Ракетно-прямоточный двигатель содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615889
Дата охранного документа: 11.04.2017
29.12.2017
№217.015.f0f4

Кантователь (варианты)

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для кантования (поворота) изделий различного назначения, предпочтительнее космических аппаратов. Кантователь содержит основание, две стойки, к которым на оси кантования закреплена грузовая платформа, которая снабжена поворотной планшайбой, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638997
Дата охранного документа: 19.12.2017
29.12.2017
№217.015.f62d

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли

Использование: в области электротехники. Технический результат – более точное определение времени начала балансировки аккумуляторов. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли заключается в контроле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637815
Дата охранного документа: 07.12.2017
20.01.2018
№218.016.1384

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата

Использование: в области электротехники в системах электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА). Технический результат - обеспечение штатного отключения сеансной нагрузки при нештатной ситуации. Способ управления автономной системой электроснабжения, которая содержит солнечную батарею и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634473
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.1773

Фильтр

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр содержит корпус, помещенную внутрь корпуса несущую трубу и рабочие модули, закрепленные поперек несущей трубы. Каждый из рабочих модулей содержит расположенные на удалении друг от друга первый и второй фильтровальные пакеты, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635802
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2b00

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642966
Дата охранного документа: 30.01.2018
04.04.2018
№218.016.3663

Способ ориентации космического аппарата в солнечно-земной системе координат

Изобретение относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА), осуществляемой в солнечно-земной системе координат. Способ включает ориентацию первой оси КА на Землю путем разворотов вокруг второй и третьей осей КА с помощью электромеханических исполнительных органов. При отсутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646392
Дата охранного документа: 02.03.2018
10.05.2018
№218.016.4058

Способ разгрузки управляющих двигателей-маховиков космического аппарата

Изобретение относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА). Разгрузка управляющих двигателей-маховиков (ДМ) в выбранном канале ориентации осуществляется по двухконтурной схеме. Первый контур реализует необходимую ориентацию КА и накапливает импульс внешнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648906
Дата охранного документа: 28.03.2018
29.05.2018
№218.016.5430

Сплав на основе алюминия для противометеоритной защиты

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия и может быть использовано для защиты космических аппаратов от микрометеоритов и техногенных тел. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: цинк 5,8-11; магний 1,5-3,5; медь 0,1-3; марганец 0,1-0,5; по меньшей мере один элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654224
Дата охранного документа: 17.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a5a

Рефлектор

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, а именно конструкциям и способам изготовления прецизионных рефлекторов антенн с отражающей поверхностью, образованной не только кривой второго порядка, но и специальным сложным профилем. Задачами настоящего изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655473
Дата охранного документа: 28.05.2018
Показаны записи 1-10 из 111.
10.02.2013
№216.012.2369

Способ получения смесевого твердого топлива с металлическим горючим

Изобретение относится к области разработки смесевых металлизированных твердых топлив. Изобретение заключается в добавлении к смеси окислителя, органического горючего-связующего и технологических добавок в качестве металлического горючего бидисперсной смеси порошка алюминия микронных размеров и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474567
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.07.2013
№216.012.5a33

Способ организации рабочего процесса в космической двигательной установке на газообразном топливе

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к организации процесса подготовки и сжигания газообразного топлива в камере сгорания. Предварительно газифицированные компоненты топлива, газообразный гелий из системы вытеснения и порошок алюминия подаются в форкамеру для смешения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488712
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.09.2013
№216.012.6b10

Способ управления спуском космического аппарата в атмосфере планет

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при спуске космического аппарата (КА) в атмосфере планет. В процессе спуска КА измеряют температуру (Т), скорость (первая производная Т') и ускорение (вторая производная Т") изменения Т нагрева КА в критической области. Если...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493059
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.7047

Способ определения единичного импульса твердого топлива

Изобретение относится к измерению характеристик твердых топлив для ракетных двигателей. Способ включает измерение реактивной силы продуктов газификации при сжигании образца твердого топлива, бронированного по боковой поверхности, причем измеряют реактивную силу и время полного сгорания образца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494394
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.7432

Способ определения дисперсного состава капель в факеле распыла форсунки

Изобретение относится к методам исследования жидкокапельных аэрозолей и предназначено для определения дисперсных характеристик распыла форсунок в широком диапазоне размеров частиц, в том числе нанометровом. Способ основан на распылении раствора неиспаряемой примеси в исследуемой жидкости с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495403
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a96

Источник направленного инфракрасного излучения

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при разработке инфракрасных нагревателей направленного действия с высокими технико-экономическими свойствами для промышленных и бытовых нужд. Источник направленного инфракрасного излучения включает излучатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497044
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.06.2014
№216.012.d826

Способ определения максимального размера и концентрации субмикронных аэрозольных частиц

Изобретение относится к области измерения характеристик аэрозольных частиц оптическими методами. Способ заключается в измерении ослабления оптического излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Максимальный размер и концентрацию аэрозольных частиц определяют по формулам
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521112
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.debb

Способ определения смачиваемости мелкодисперсных порошков

Изобретение относится к области исследования характеристик порошковых материалов, в частности их смачиваемости. Целью изобретения является разработка более точного способа определения смачиваемости порошков. Сущность изобретения заключается в том, что в кювете с прозрачными плоско-параллельными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522805
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.01.2015
№216.013.1f87

Устройство для распыления расплавленных металлов

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Устройство для распыления расплавленных металлов содержит корпус с крышкой и кольцевой полостью, соединенной с газопроводом для подачи нагретого сжатого газа, ниппель с центральным каналом для подачи расплава металла и дополнительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539512
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.02.2015
№216.013.295b

Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению легких сплавов с повышенной прочностью на основе алюминия, и может быть использовано в ракетно-космической, авиационной, автомобильной промышленностях. Способ включает получение лигатуры из смеси порошков алюминия и диборида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542044
Дата охранного документа: 20.02.2015
+ добавить свой РИД