Способ создания космических конструкций на базе динамической гибкой связи

 

Использование: управление и стабилизация элементов космич. объектов при создании на орбите вокруг небесного тела крупногабаритных конструкций на базе динамич. ГС. Сущность изобретения: на орбите вокруг небесного тела, обладающего магнитным полем, осуществляют развертывание ГС в форме околокругового замкнутого контура путем сообщения ГС контурного движения и пропускания электрич. тока вдоль связи. При формировании контура опре дел я ют орбитальную угловую скорость центра масс (ЦМ) космич. конструкции и компоненты вектора индукции магнитного поли, в соответствии с которыми скорость контурного движения и электрич. ток находят из условий равновесия V- 0,5 т г Cos 0{382 Cos (4BX + + Bycta 0Cos#)sln j} I « гД 1 Cos 0cos V . (.A 8X .4- By ctg 0Cos ) . 00 Ю 00 Ю Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs»s В 64 G I/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСЯАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

+ By erg ОСоа ф ) зЬ ф);

1-ЗраР гЬ 1Соз асов ф;

{ Ь 8> + By с1я И Сов ф) (21) 4922127/23 (22) 29.03.91

f46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Московский институт связи (72) А. В. Андреев и В. И. Куркин (56) Адреев А. В., Куркин В. И. Орбитальные сооружения на базе гибких динамических контуров в орбитальной плоскости. — В сб, Крупногабаритные космические конструкции. Тезисы докладов н-т конференции. Севастополь, 1990, с. 22 —.23.

Двутарные крупногабаритные тросовые системы для низких околоземных орби1 .

Экспресс-информация "Астронавтика и ракетодинамика М 14, ВИНИТИ 1990, с ре. 48, (с. 4 — 17).

Куркин В. И., Рулев B. А. Динамика космической замкнутой троссовой системы в режиме контурного движения. Сб.

"Крупногабаритные космические конструкции", Тезисы докладов н-т конференции. Севастополь. 1990, с, 62 — прототип. (54) СПОСОБ. СОЗДАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ НА БАЗЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГИБКОЙ СВЯЗИ,, Ж„„1819829 А1 (57) Использование: управление и стабилизация элементов космич. объектов при создании на орбите вокруг небесного тела крупногабаритных конструкций на базе динамич. ГС. Сущность изобретения: на орбите вокруг небесного тела, обладающего магнитным полем, осуществляют развертывание ГС в форме околокругового замкнутого контура путем сообщения ГС контурного движения и пропускания электрич. тока вдоль связи. При формировании контура оп- . ределяют орбитальную угловую скорость центра масс (ЦМ) космич. конструкции и компоненты вектора индукции магнитного поля, в соответствии с которыми скорость контурного движения и электрич. ток находят из условий равновесия

Ф

V-0,5агЬ Созд(3В Соз р+(4В,+

1819829 где Ч вЂ” скорость контурного движения ГС; — пропускаемый по ней электрич. ток; ворбитальная угловая скорость ЦМ космич. конструкции; В», By, Bz- компоненты вектора индукции магнитного поля соответственно вдоль скорости, местной вертикали и бинормали орбиты ЦМ конструкции; 0— заданный угол между нормалью плоскости

° максимальной проекции контура и плоскостью местного горизонта; ф — заданный угол между проекцией данной нормали на плоскость местного горизонта и орбитальной скоростью ЦМ конструкции; r- средний

Изобретение относится к средствам управления и стабилизации конструктивных элементов космических объектов. и может быть использовано при создании на орбите вокруг небесного тела крупногабаритных конструкций на базе динамической гибкой связи (ГС)..

Цель изобретения — расширение множества создаваемых КК за счет ослабления . ограничений на. пространственную ориентацию ПМП контура ГС.

Указанная цель достигается тем, что наряду с общими операциями способа-прототипа (3) при формировании контура определят угловую скорость(в ) движения ц. м, КК по орбите вокруг небесного тела и компоненты вектора индукции магнитного поля, в соответствии с которыми скорость (V) сообщаемого ГС контурного движения и пропускаемый по ней ток (l) находят из условий равновесия

V=0,5 шг Ь "cos 0(38zcosrp+

+ (4 В»+ By сщ Осоз p) з!и ф); (1) !

- 3 р аР г Ь " cos 0cos р;. (Ььа»+ By ctg 0соз р), где B», By, В --компоненты вектора индукции магнитного поля соответственно вдоль скорости, местной вертикали и бинормали орбиты ц. м. КК вокруг небесного тела;

0 — заданный угол между нормалью

ПМП контура и плоскостью местного горизонта; ф — заданный угол между проекцией нормали на плоскость местного горизонта и орбитальной скоростью ц. м, КК; радиус максимальной проекции контура: и — погонная масса ГС. Стабилизируют контур, определяя текущее отклонение плоскости его максимальной проекции от заданной ориентации, и изменяя в соответствии с этим скорость контурного движения и электрический ток в окрестности их равновесных значений. Причем направление скорости (V) и тока (!) выбирают взаимопротивоположными при разных знаках этих величин и одинаковыми в противном случае. 7 ил. г — средний радиус максимальной проекции контура; ,и — погонная масса ГС, стабилизируют контур, определяя теку5 щее отклонение ПМП от заданной ориентации.и изменяя в соответствии с этим скорость контурного движения и электрический ток в окрестности указанных выше равновесных значений, причем направления

10 скорости (V) и тока (!) выбирают взаимопротивоположными при разных знаках этих величин и одинаковыми в противном случае. На фиг. 1 представлены геометрические параметры, характеризующие положение

15 контура ГС в орбитальной системе координат; на фиг. 2 показаны силы, действующие на элементы ГС при движении по орбите вокруг небесного тела; на фиг. 3 — функциональная схема технологических средств для

20 реализации предлагаемого способа; на фиг.

4 — пример КК, построенный на базе динамической ГС; на фиг. 5 — пример конструктивной схемы устройства для сообщения ГС контурного движения и пропускания по ней

25 электрического тока; на фиг. 6 — одна из возможных схем устройства для индикации формы и пространственного положения контура ГС; на фиг. 7 — проиллюстрирован возможный метод определения пространст30 венного положения МПМ контура.

Ориентация контура 1 в орбитальной системе координат (ось Y направлена по местной вертикали из ц.м, КК; ось Х вЂ” по скорости орбитального движения ц. м. КК;

35 ось Z — по бинормали) задается углами 0 и

tP (фиг. 1), характеризующими пространственное положение вектора нормали п ПМП контура. ПМП совпадает с плоскостью контура, когда последний образонан ГС в виде

46 плоской кривой (с нулев м »ау е ием); если

1819829 же имеет место пространственная деформация контура ГС. то ПМП такая "средняя" . плоскость, отклонение контура от которой минимально (соответственно — проекция контура на эту плоскость имеет максималь- 5 ную площадь). Нетрудно показать, что контур ГС будет достаточно мало отклоняться от ПМР, если контурная скорость Ч» о1 г, причем в этом случае проекция контура на

ПМП будет практически совпадать с окруж- 10 ностью радиуса r. Данный случай типичен: например. при в 10 1/С(околоземные орбиты 300-500 км) и r 500 м даже небольшая скорость Ч (2 — 5) м/с удовлетворяет указанному выше условию. 1

С проекцией контура на ПМП жестко связана система осей координат фд g (фиг. 1). . Переход от орбитальной системй координат к данной системе осей осуществляется через матрицу направляющих косинусов, кото- 2 рая выражается известным образом через тригонометрические функции углов Оиф .

Действующие на элементы ГС силы . (фиг. 2), от которых существенно зависят прикладываемые к контуру вращательные- 2 моменты, определяются электромагнитным взаимодействием тока с вектором магнитной индукции:

dF3=(I t х 8)dS, где интеграл берется по замкнутому

5 контуру ГС длины ie2 m r, причем r r(S)— радиус-вектор элемента дуги dS контура с началом в центре проекции контура на

flMfl;

Считая контур ГС геометрически достаО точно близким к его проекции на flMfl, а саму проекцию — мало отличающейся от окружности радиуса r, можно произвести интегрирование(6) в конечном виде и получить явное выражение для М, например, в проек5 циях на связанные с контуром оси (((фиг. 1I и =о;

М м yI 2 =(1 В.-+ гр яо) р+(1 Вх) иЯ+ .

Кг

+(„г,) „, .м

Мф = — - =(I Вз +2Р ГИ)з!пауз!и О— —.1 ВА cosф$1пд — 1Вус030+/4%2 p)

r sin Осоз О (3 + з1п . и .

Равновесному положению контура ГС. задаваемому углами ди ф, отвечает требование М -М О. откуда имеем согласно

Я систему двух уравнений для определения равновесных значений контурной скорости и тока. Из этой системы и получаются условия равновесия (1). указанные в формуле предлагаемого изобретения.

Квк показывают выражения (7). изменяя

Ч и! в окрестности их равновесных значений, можно получать составляющие вращательного момента М и М положительной: или отрицательной величины — т. е. стабилизировать контур в его заданном равновесном положений. Действительно, вращательный моментлинейно зависит от Ч и1, является знакоопределенным при У IО (в общем случае ф, О = О, —, ) и обраЖ щается в ноль при равновесных значениях (1), так что стабилизация возможна, например, простым регулированием tl i пропорци онально I У I (e этом случае д M / д Ч, д М / З Чили ЗМ /3 а/,М бРС=(2Ч t х в ) р dS (3)

35 и гравитационно-инерционными ускорениями вдоль оси Y:

/ бз

° d f„=3иРу (4) 40 и вдоль оси 2 — бб = 111 22

1,иг $ @ 45 дающими соответствующий вектор силы df - (О, dfy, dfz) . 8 формулах (2) — (5), помимо уже введенных выше обозначений:

r — вектор касательной к ГС в некоторой 50 точке, задаваемой дуговой координатой S. отсчитываемой вдоль контура ГС; й1 — вектор орбитальной угловой скорости ц, и. КК (направленной по оси Z на фиг; 1); у, 2— расстояния от некоторой точки ГС до орби- 55 ты ц. м. КК соответственно вдоль осей V и 2.

Другие силы, действующие на ГС (аэродинамические. солнечного давления), вопервых, достаточно малы на орбитах 400 кориолисовым взаимодействием — 500 км, а во-STopbtx, практически не создают вращательных моментов на околокруговой контур ГС. Ввиду этого данные силы можно считать малыми возмущениями, парируемыми в процессе стабилизации контура (см. ниже).

Суммарный вращательный момент, прикладываемый к контуру ГС благодаря действующим на ГС си;.ам(2) -(5), очевидно,, равен

IVI - Fy" (de + dFc + Щ (6) 1819829 отличны от нуля в равновесном состоянии системы).

Особые случаи ориентации контура и соотношения компонент вектора магнитной индукции также не вызывают принципиаль- 5 н ых затруднений. Например, при 0 - ф0 и By - 0 малые изменения моментов (7) в окрестности равновесия таковы дМ =(2,иа) д V+(IB>+,ив г)д ф; 10 и Mg=P рв г-IBd 0 II; Id 0 I,ID g,l

l (8)

15 (равновесный ток I - — 2 p,со Ч/Bz не варьируется).

При отрицательном коэффициенте во втором равенстве (8) обеспечена стабилизация по оси g . Стабилизация по оси у не- 20 зависимо достигается за счет выбора необходимой вариации скорости д V. Вчастности, если В 10 Т . (1/38z — для Gp6NT высотой 300- 500 км), то дпя типичных парамет.ров контура ГС;,и 10 кг/м, г=500м-требу- 25 емые значения тока и скорости достаточно. выбрать такими: 1 > 0,15 А; Ч > 2,3 м/с, причем д Ч l VI д ф )max.Такойрежим . стабилизации, очевидно, не представляет какойлибо сложности. . 30

Похожая картина будет в случае

= — (Ф вЂ” любой) и Вх=0 ит.д. Вообще

=Л же,углы 0 и ф ориентации ПМП контура следует задавать с условием обеспечения 35 эффективной стабилизации последнего вдоль всей орбиты — в соответствии с изменением вектора магнитной индукции на этой орбите (т. е. в зависимости от формы и наклонения орбиты к магнитному экватору 40 небесного тела). .Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства (фиг; 3), содержащего механизм 2 для запуска и управления движением ГС, приспособле- "5 ние 3 для пропускания тока вдоль ГС, блок

4 регулирования силы тока и скорости контурного движения ГС, программно-стабилизирующий блок (процессор) 5, бортовую навигационную систему (или радиокомп- 50 лекс связи с наземными средствами определения орбиты КК) 6, блок 7 вычисления угловой скорости со, систему 8 для определения проекций вектора индукции; Вх, By, В на орбитальные оси координат (трехос- 55 ный магнитометр). С этой системой могут быть объединены средства для построения на борту КК орбитальных осей (автономные например с датчиком ЙК-вертикали и ионным датчиком орбитальной скорости ц. м.

КК, либо на базе внешнетраекторных измерений).

Кроме того, в состав описываемого устройства предусмотрены средства контроля формы и положения ПМП контура ГС, которые могут быть выполнены в виде (широкоугольных) телекамер 9, связанных с анализатором 10 изображений. Телекамеры могут быть установлены непосредственно на корпусе (платформе) механизма 2. Этот корпус {платформа) связан с некоторым базовым элементом КК посредством шарнирного узла 11, снабженного приводом ориентации корпуса в орбитальных осях(не показан), управляемым по сигналам блока 5.

Пример одной из многих возможных КК, построенных на базе динамических ГС, дан на фиг. 4: контур 12 расположен вдоль орбиты 13 ц. м. КК, в плоскости местного горизонта, а контур 14 — перпендикулярно орбите 13 (вектору скорости ц. м. KK). Указанные контуры ГС выполняют здесь функции конструктивных связей между некоторыми модулями 15 и 16, расположенными вдоль орбиты 13, а такжемежду модуЛями 17 и 18, образующими гравитационно-стабилизированную связку с модулем 15. Для дополнительной стабилизации КК с модулем 16 могут быть соединены привязные платформы 19 и 20, выпущенные вдоль местной вертикали. Связки 15 — 17 -18 и 16 — 19 —.20 выполнены, преимущественно по схеме космического лифта (с регулированием расстояний между связанными телами), Кроме функций конструктивных элеменТ0е, динамические контуры ГС 12 и 14 могут использоваться как антенны с соответствующими диаграммами направленности, причем контур 12 может согласно предлагаемому способу разворачиваться вокруг оси 15 — 16 ("сканирование в нормальной плоскости"), а контур 14 — вокруг оси 17 — 18 ("сканирование по курсу").

Очевидно, что описанная KK может быть

"упрощена": комбинации элементов 14 — 15 — 17 — 18 и 16 — 12 (например, без 19 и 20) реализуемы в виде самостоятельных KK и т. д. Важно, однако. заметить, что ни одна из подобных конструкций не осуществима на базе "обычных" контуров, т, е. либо при наличии лишь скорости (V) контурного движения ГС, либо только тока (I) вдоль контура, так как в обоих случаях показанные на фиг.

4 положения ПМП контуров не являются равновесными.

В возможном варианте конструктивного выполнения механизм 2 для запуска и управления движением ГС (фиг. 5) содержит

1819829 от бортового источника через блок регули- 45 рования 4. Данные элементы реализуемы, иаприм i, в виде электроразьемов, соединенных блоком 4 и бортовым источником питания кабелями 34 (фиг. 6).

Что касается самой ГС, то она может.50 быть выполнена в виде синтетической нити или. ленты (из материалов: кевлар, СВМ, Spectra — 1000, 2000 и др.) с электропрово- дящим покрытием (10- 100 мкм), например, алюминия, меди, золота, серебра и др. (с хромовой подложкой). С целью ограничения встречных токов по короткому участку ГС (проходящему через ролик 27- между группами роликов 29 и 30) может быть предусмотрено специальное исполнение покрытия размещенный в корпусе 21 (на платформе) привод 22 с ведущим 23 и направляющими

24 и 25 шкивами, которые охвачены бесконечной лентой 26, соприкасающиеся с опорным роликом 27. Последний Может быть кинематически синхронизирован с лентой

26 (шкивом 23), чтобы избежать взаимного проскальзывания ГС 1, ленты 26 и ролика

27. Ленту и ролик целесообразно также выполнить с профильными сечениями их рабочих поверхностей, предотвращающими возможное выскальзывание ГС из области контакта с данными поверхностями.

Шкивы 24 и 25 установлены на рычагах

28, снабженных приводом синхронного отклонения в различные угловые положения в зависимости от текущей кривизны контура

ГС в месте контакта с роликом 27(при большей кривизне контура дуга охвата лентой ролика 27 больше и наоборот).

Механизм 2 снабжен группами направ. ляющих роликов 29 и 30, в которых пропущена ГС. Каждая группа может. быть связана с соответствующим рычагом 28 посредством контактного узла 31 (подпружиненного штока), снабженного датчиком нагрузки на роликовую группу со стороны

ГС (например, концевыми выключателями, пьезоэлементом и т. д..условно не обозначены). Датчики связаны по логической схеме

"И" через какую-либо известную цепь регулирования — с приводом отклонения рычагов 28, что обеспечивает автоматическое отслеживание лентой 26 требуемой дуги охвата:ролика 27 (кривизны контура ГС 1, зависящей от скорости контурного движения и пропускаемого по ГС тока).

Приспособление 3 для пропускания тока может быть объединено с группами роликов 29 и 30 путем выполнения этих роликов (или части из них) электропроводными и соединения роликов (через их электропроводные опоры) проводниками 32 с элементами

33 для подвода питающего напряжения к ГС

ГС: между электропроводными участками

ГС помещают короткие полупроводниковые

"вставки" (в виде тонкопленочных элементов покрытия) с шагом, несколько меньшим минимальHoro расстояния вдоль дуги ГС 0Т одной роликовой группы (29) до другой (30).

Ориентация (р — и) переходов во "вставках" должна быть согласована со штатным направлением тока вдоль основной ("внешней") части дуги контура ГС вЂ” тогда встоечный ток будет либо исключен вовсе, либо снижен до малых величин, благодаря вентильному эффекту хотя-бы одной полупроводниковой вставки, которая гарантированно будет присутствовать на коротком участке дуги ГС в любой момент времени.

Если потребуется изменить направление тока (при перестроении КК или изменении ее орбиты), то ПМП контура, т. е, платформу

21 (фиг. 5) следует "перевернуть на 180 " (с помощью шарнирного узла 11).

На корпусе (платформе) 21 могут быть установлены телекамеры 35 и 36 (фиг. 6). связанные электрически и информационно с бортовыми средствами (анализатором 10 изображения, фиг. 3) через кабель 34 и разъем 37 на корпусе 38 одного.из модулей КК (1 6, 17 и т.д., фиг. 4). Поля обзора телекамер . могут быть координированы линиями 39 и

40 (фиг. 7), соответствующими идеальному пространственному положению ПМП контура ГС в орбитальной системе координат, так что линия 39 отвечает ПМП, лежащей в плоскости платформы 21, а линия 40- нормальной плоскости симметрии проекции контура

ГС на ПМП. Указанное координирование может строиться в анализаторе изображения 10 (фиг. 3) по информации а текущем угловом положении платформы 21. В этом случае шарнирныйузел 11следуетснабдить датчиками угловбго положения платформы (не показаны) и связать их информационно с соответствующими входами анализатора

10.

Для визуализации ГС могут быть применены различные известные средства: подсветка ГС, покрытие ее (полностью или дискретно) светящимся составом; могут быть использованы и специальные камеры

ИК-диапазона (на освещенной стороне орбиты видимости. ГС возможна за счет отражения ею солнечного света) и т. д.

Наконец, если контур ГС взаимодействует более чем с одним модулем КК (как на фиг. 4); то механизмы,-аналогичные показанному на фиг. 5, могут быть установлены на всех таких модулях, причем в каждой паре один из механизмов целесообразно сделать активным, а другой — пассивным (либо же оба механизма 2 имеют как актив1819829

12 ный, так и пассивный режим работы}, На шарнирный узел 11 (или на вход блока 5) платформы 21 с пассивным механизмом 2 могут передаваться (дистанционно или по самой ГС} команды на выставку этой платформы в плоскости, параллельной текущей йлоскости (линия 39 на фиг. 7)-платформы с активным механизмом 2 и, одновременно,, на.выставку нормальной плоскости симметрии параллельно соответствующей плоско сти (линия 40 на фиг. 7) платформы с. активным механизмом 2.

Крома того, в состав механизма 2 (фиг.

5) может быть введен датчик (не показан) скорости ГС; механический или оптический

- типичный для тросовых систем, Этот датчик следует связать либо с входом блока 5, либо с приводом 22 ведущего шкива 23 (по схеме обратной связи).

Приспособление 3 (элементы 32 и 33) для пропускания тока по ГС вЂ” в пассивном механизме 2 — может быть предусмотрено лишь в качестве дублирующего или вспомогательногоо.

Чтобы значение контурной скорости (для синхронизации работы механизмов 2) передавалось с блока 5 (фиг. 3) "активного устройства" на такой же блок 5 (или прямо— на привод 22) "пассивного устройства", соответствующий блок 5 (или привод 22) следует снабдить средствами приема и преобразования данной информации.

В ряде случаев можно ограничиться и простейшим выполнением пассивного механизма 2, например, в виде направляющих .й опорного роликов с роликов компенсацйей трения в осях.

Работа описанного выше устройства осуществляется следующим образом.

Исходное состояние контура ГС1 может быть сформировано, подобно, пропусканием некоторого начального тока вдоль ГС при подаче напряжения через элементы 33, проводники 32 и группы контактных роликов 29 и 30 (фиг. 5). При этом будем считать, что соответствующие. модули, например, 17 и 18 (фиг. 4) стабилизированы в орбитальных осях. Ориентация последних, а также положение собственных конструктивных осей модулей определяются на борту с помощью штатных систем ориентации модулей, функционально связанных с магнитометрической системой 8 и блоком 7 вычисления орбитальной угловой скорости (фиг. 3).

Телекамеры 35 и 36 (фиг. 6) дают в анализаторе 10 (фиг. 3) некоторое изображение контура 41, которое центрируется линиями

39 и 401 (фиг. 7). Данные линии могут быт построены (в режиме автоматической логической обработки изображения или визуально, если КК является пилотируемой), например, по следующему алгоритму; находится диаметр контурной фигуры 41 (дающий линию 39 ), определяется положе5 ние перпендикулярной "линии симметрии"

40 из условия нулевого статического момента (в геометрическом смысле) контурной линии 41 относительно линии 40 . В общем случае имеют место небольшие деформаци10 онные колебания контура (с частотой гораздо выше, чем частота обращения ц. м. КК по орбите, если формостабилизирующая нагрузка на ГС за счет тока! и/или контурной скорости V достаточно велика), что может

15 быть учтено путем определения средних за характерный период колебаний положений линий 39" и 401. .В результате определяются (запоминаются в блоке 5).характеристики (вектор М и

20 угол c) отклонения ПМП контура от йлоскостей симметрии платформы 21 (соответствующих линиям 39 и 40). Для совмещения указанных плоскостей (т, е. линий 39 и 40 с линиями 39 и 40 ) платформа сперва долж25 на повернуться на некоторый угол в своей плоскости — чтобы начало 0 вектора 7 по1 пало на линию 40. Этот поворот реализуется соответственно приводом шарнирного узла

11 в плоскости платформы 21 (плоскости

30 чертежа фиг. 5), .причем текущее взаимные положения линий,39, 40 и 39", 40" фиксируются в анализаторе 10 и блоке 5.

Затем поворотом в.плоскости 40 (фиг. 7) совмещаются центры 0 и 01, после чего не35 который новый угол . а" (результаты изменения угла Q в процессе укаэанных выше поворотов платформы) будет непосредственно определять угловое рассогласование плоскости платформй 21 (фиг. 5) и ПМП.

40 Если положение ПМП.при текущих значениях тока и контурной скорости ГС отвечает согласно (1) равновесию контура ГС s орбитальных осях (что устанавливается блоком 5), то остается осуществить третий раз45 ворот платформы (в плоскости чертежа фиг.

7) на угол а 1, В общем случае после описанного предварительного формирования контура ГС (за счет пропускания только тока или также и

50 сообщения ГС некоторой начальной контурной скорости) ориентация его ПМП не совпадает с заданной, т. е. и ПМП, и платформа расположены в орбитальных осях (фиг. 1) под углами Оо, + не совпадающими с

55 требуемыми Оиф . Для перехода к последним в блоке 5 (фиг. 3) может быть реализована, например, следующая стратегия: определяется (задается) последовательность "элементарных", достаточно малых уг13

1819829 ловых переориентаций (Лд Лф ), t1,2,...,n, где аА=й — О ->. И=Ф вЂ” Ф вЂ”: tt: qe, (9)

{заметим, что в случае контуров на фиг.

4 осуществляютея развороты ПМП лишь по одному иэ углов: по углу ф для контура 14

10 и по углу 0 для контура 12). Далее по информации с блоков 7 и 8 (фиг. 3) о векторе индукции В. угловой скорости N „положению орбитальных осей Х, Y Z и связанных с

ПМП осей ф д((фиг, 1) — блок 5 вычисляет значение тока и контурной скорости Ч, соответствующие конечным значениям углов 0g и фф в каждой х -И переориентации платформы, и формирует через блок 4 20 соответствующие команды на токоподводящие элементы 33 приспособления 3 и привод 22 механизма 2 (фиг. 3 и 5).

В результэте контур ГС развернется на требуемые углы Щи ® отвечающие току 25 ! и скорости V согласно (1), что контролируется тем же блоком 5 через анализатор изображения 10 и, возможно, по другим каналам обратной связи; линии 391 и 401 изображения ГС вновь отклоняется от ли- 30 ний 39 и 40 (фиг. 7) — совмещение тех и других осуществляется так же, как это описано выше, Т. о, контур ГС, в месте с ним и платформа 21, могут быть последовательно переведены в требуемую ориентацию, зада- 35 ваемуюуглами д и ф .

При стабилизации ПМП равновесного контура ГС .определяются в анализаторе изображения 10 угловые отклонения ПМП д фи д 0: например, по вектору e., углу 40 а (фиг. 7) и известному среднему радиусу г

ПМП, после чего с помощью блоков 4 и 5 вырабатываются стабилизирующие воздействия в виде вариаций контурной скорости д ч и/или тока д (согласно зависимости 45 типа (8)). В процессе стабилизации плоскости платформы 21 (фиг. 5) менять нецелесообразно; ата платформа должна лишь совершать определенные развороты в своей плоскости для попадания точки 0 на 50 линию. 40 (фиг, 7), так это было описано выше, Разумеется, плоскость. платформы, вообще говоря, может отклоняться от ПМП контура и вследствие угловых колебаний не- 55 которого модуля КК, механически связанного с платформой, Однако благодаря наличие на борту КК упомянутых ранее систем определения ориентации мОдулей в орбитальных осях и платформ — от носительно модулей (включая датчики в осях шарнирных узлов 11), отмеченные угловые отклонения могут компенсироваться либо путем их "вычитания" из полных отклонений. фиксируемых анализатором 10, либо путем постоянной коррекции положения платформы относительно корпуса соответствующего модуля и ри водами узла 11 ("угловая развязка" модуля и платформы).

Описанный пример реализации способа не является исключительным, для этого могут быть применены любые известные средсгва автоматического (или комбинированного, с участием операторов) управления сложными системами, включая средства на базе искусственного интеллекта: для анализа изображений, выработки оптимальных стратегий согласованного регулирования рабочих параметров системы и т. д.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения состоит, вопервых, в снижении затрат материальных ресурсов (массы конструкции 2 рж r, энергетики для управления ею) на построение и эксплуатацию КК, в частности, крупногабаритных переориентируемых антенн высокой излучательной мощности (ж г !), во-вторых, в существенном расширении функциональных возможностей формируемых КК путем синергического сочетания в них принципов механического и электродинамического формообразования и стабилизации в пространстве с принципами накопления и излучения энергии (в замкну-. тых динамических токопроводящих петлях за счет модуляций тока); в-третьих, в применимости известных и относительно простых технологий для изготовления элементов КК, а также в использовании устройств и систем, широко распространенных как в наземной, так и космической технике.

Формула изобретения

Способ. создания космических конструкций на базе динамической гибкой связи, включающий развертывание гибкой связи на орбите вокруг небесного тела, обладающего магнитным полем, формирование околокругового замкнутого контура гибкой связи в равновесном положении относительно фиксированной плоскости максимальной проекции контура путем сообщения гибкой связи контурного движения и пропускание электрического тока вдоль связи. отличающийся тем, что, с целью расширения множества создаваемых космических .конструкций за счет уменьшения ограничений на пространст1819829

15

1 ванную ориентацию плоскости максимал ной проекции контура гибкой связи при д.. формировании контура, определя угловую скорость движения центра ма космической конструкции. пб орбите вокр небесного тела и компоненты вектора и дукции магнитного поля, в соответствии которыми скорость Ч сообщаемого гибк связи контурного движения и пропуска мый по ней электринеский мк l находят условий равновесия э 1г

I 3 "р соз 9cos ф где а - угловая скорость движения центра . масс космической конструкции по.орбите вокруг небесного тела;

Ч â€”, - - Соз Щ 3 Sz сов ф.+, шг 2Х

;.фВх + By сто 8 сов ф ) SIA ф) (=B>+Byetg 0 созф ), ь- Bx, By. Вг — компоненты вектора индуке- ции магнитного поля соответственно вдоль ют . скорости местной вертикали и бинормали сс орбиты центра масс конструкции вокруг неуг .5 бесноготела: н- д — заданный. угол между нормалью с плоскости максимальной проекции контура ой и плоскостью местного горизонта; е- ф - заданный угол между проекцией из 10 нормали нэ плоскость местного горизонта и орбитальной скоростью центра масс косми- . ческой конструкции;

r — средний радиус максимальной проекции. контура;, 16 р — погонная масса гибкой связи, . стабилизируют контур. определяя теку- щее отклонение его максимальной проекции от заданной-ориентации и изменяя в . соответствии с этим о гклонением скорость

20 контурного движения и электрический ток в . окрестности найденных выше равновесных значений, причем направление скорости и тока выбирают взаимопротивоположными при разных знаках этих величин и одинако25 выми в противном случае.

1819829

25 2Е

1819829

Л jyZP38 эи ар на

Составитель А.Андреев

Техред М.Моргентал Корректор М.Кешеля

Редактор проиэаодотаанно иэдатааьокиа комбинат Гуагант", г. Уэггород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2003 Тираж .. - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

133035, Москва. Ж-35, Рзушская наб.. 4/5