Способ определения периода обращения космического объекта по орбите вокруг планеты

 

Изобретение относится к космический навигации и может быть использовано для автономного определения периода обращения космического объекта (КО) по орбите вокруг планеты. Целью изобретения является повышение точности определения периода обращения космического объекта, преимущественно по круговой орбите. В способе определения периода обращения КО по орбите вокруг планеты, включающем развертывание вблизи КО гибкого элемента измерение геометрических характеристик относительно движения ГЭ, используют гибкий элемент в виде свободного замкнутого контура, который развертывают в плоскости орбиты космического объекта с приданием гибкому элементу скорости в направлении вдоль его контура, совпадающем с направлением обращения космического объекта по орбите, измеряют максимальный и минимальный диаметры контура и по измеренным Диаметрам и заданной скорости контурного движения определяют период обращения космического объекта. 7 ил. in

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. Ж „„1821437 А1 (я)э В 64 G 1/22

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915215/23 вокруг планеты, Целью изобретения являет(22) 28.02,91 . ся повышение точности определения пери(46) 15.06.93; Бюл. М 22 . ода обращения космического объекта, (71) Московский институт связи преимущественно по круговой орбите. В (72) А.В. Андреев и В.И.Куркин . способе определения периода обращения (56) Горькое В.Л. Космические радиолинии, КО по орбите вокруг планеты, включающем сер. Космонавтика, астрономия, М.: "Зна- развертывание вблизи К0 гибкого элемента ние", 1986 г., t4 9, стр.22-34. измерение геометрических характеристик

Оач!з W.R, апб Banevjee А.К./ Llbvation относительно двйжения ГЭ. используют

damping of à tethered satellite by Yo Yo . гибкий элемент в виде свободного замкнуControl with angle measurement//l. Quid: . того контура. который развертывают в пло.Contr and Оуп. 1990 г, 13, Я 2, р,р,370-374- скости орбиты космического объекта с прототип.. приданием гибкому элементу скорости в на(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА правлении вдоль его контура, совпадающем

ОБРАЩЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА. с направлением обращения космического

ПО ОРБИТЕ ВОКРУГ ПЛАНЕТЫ: -" объекта по орбите, измеряют максимальный (57) Изобретение относится к космический и минимальный диаметры контура и по изнавигации и может быть использовано для меренным диаметрам и заданной скорости автономногоопределенияпериодаобраще- контурного движения определяют период ния космического объекта (КО) по орбите обращения космического объекта. 7 ил.

Изобретение относится к космической навигации и может быть использовано для автономного определения периода обращения космического объекта (КО) по орбите . вокруг планеты.

Целью изобретения является повышение точности определения периода обращения КО; преимущественного по круговой орбите.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения периода обращения космического объекта по орбите вокруг пла; неты включающем развертывание вблизи космического объекта гибкого элемента и измерение геометрических характеристик относительно движения гибкого элемента, 0© используют ГЭ в ваде свободного замкнуто- М

ro контура, который развертывают в плоскости орбиты KO с приданием ГЭ скорости Д, в направлении вдоль его контура, совпада- (1 ющем с направлением обращением КО tto с орбите, измеряют максимальный и минимальный диаметры контура. и по измеренным диаметрам и заданной скорости контурного движения определяют период обращения КО.

Сущность изобретения состоит в использовании зависимости связывающей величины максимального О и минимального б диаметров гибкого контура — с контурной

1821437 скоростью ч и орбитальной угловой скоростью(а,):

+ 3 и о =ехр() ®О )

4 ч 4 ч

Для выполнения (1) необходимо, чтобы замкнутый контур(овальной формы}свободно — без механической связи с КО - двигался по той же орбите, располагаясь в ее плоскости (причем положение в плоскости орбиты отвечает состоянию устойчивого равнове- 10 сия контура, если циркуляция ГЭ вдоль кон-, тура того же направлению, что и движение

КО по орбите), На фиг, t дан вид в плоскости орбиты КО и формируемого контура ГЭ; на фиг.2 — вид

Ко; на фиг.3 — конструктивная схема устройства запуска ГЭ; на фиг.4 — то же, в одном из боковых видов; на фиг,5 и 6 — промежуточные состояния развертываемого ГЭ; на фиг,7-показан ряд 20 возможных взаимных положений КО в ГЭ в процессе измерений, КО 1, ориентированный своей продольной осью вдоль местной вертикали (Ось Y) на орбите 2 вокруг планеты (ось х направле- 25 на по скорости орбитального движения) снабжен устройством 3 для запуска ГЭ 4, формируемого в виде замкнутого контура (фиг, 1). Для уменьшения возможных возмущений на КО ао время развертывания ГЭ 30 возможна установка эксцентрикового противовеса 5 (фиг.2), установленный симметрично устройству 3 относительно плоскости

6 орбиты 2 (ось Z совпадает с бинормалью).

Устройство для запуска ГЭ (фиг.3) мо- 35 жет быть выполнено в виде платформы 7, связанной с корпусом 8 КО 1 посредством шарнирного подвеса, содержащего телескопическую штангу 9 с приводом 10 изме-. нения длины штанги, шарнирно связанную 40 с концом штанги раму 11, на оси 12 которой установлена платформа 7. На платформе размещены кинематические звенья для придания ГЭ 4 контурного движения ведущие прижимные ролики 13 и 14 с приводами "5

15 и 16 вращения; ведомые ролики 17, 18 (с которыми, например, связаны датчики контурной скорости ГЭ), а также емкость ("бух та") 19 для хранения запаса ГЭ. Роликй следует выполнить профияироаанными для 50 предотвращения аыскальзывания из них ГЭ.

Устройство 3 снабжено приводом 20 вращения платформы 7 вокруг оси 12, а также приводом 21 (фиг,4) вращения рамки 11 вокруг оси штанги 9, Приводы 10, 15, 16, 20, 21 связаны входами с системой управления развертыванием ГЭ (не показана). В свою. очередь, входы этой системы управления связаны с датчиками скоростей вращения роликов 17, 18 (стрелки 22 на фиг.3), программными блоками и средствами контроля формы и размеров контура ГЭ (лазерными сканирующими дальномерами или Т — камерами, установленными на платформе 7 или на корпусе КО; данные известные средства также не показаны на чертежах).

Привода 15, 16 вращения ведущих роликов 13 и 14 выполнены поворотными (фиг.3) и снабжены соответствующими механизмами (электромеханическими, пружинными и т.д.) для выведения роликов 13 и 14 из зацепления с роликами 17 и 18.

Гибкий элемент может быть выполнен в виде тонкой кевларовой нити (с погонной массой 10 -10 кг/м), на поверхность которой может быть нанесено электропроводящее (медное или алюминиевое) покрытие толщиной (0,5-1) мкм. Электрическое соединение ГЭ с бортовыми источниками питания возможно через ролики 17, 18 или через специальные контакты. Приведенный пример исполнения ГЭ отвечает его использованию в качестве антенны, Предлагаемый способ реализуется с помощью описанных выше средств следующим образом.

После того, как К0 1 займет положение (см.фиг.1 и 2) (с точностью до малых вибрационных колебаний). ГЭ начинает развертываться при вращении с помощью привода 16 роликов 14 и 18, выдающих запас ГЭ иэ емкости 19 (ролики 13 и 17 эаторможеньф

Для более эффективного развертывания контура ГЭ платформа 7 (вместе с рамкой

11) может быть придано вращение в плоскости орбиты КО с помощью привода 21 вращения вокруг оси штанги 9 (фиг.4). В процессе формирования контура ГЭ приводы 10 и 20 могут корректировать — по сигналам системы управления — положение платформы 7, совмещая ее мгновенную плоскость с плоскостью контура. Одновременно, может регулироваться вращение, дисбаланс и вынос из плоскости 6 эксцентрикового противовеса 5 (фиг.2}, После того, как запас ГЭ выбран иэ емкости 19 (что может быть зафиксировано соответствующим датчиком), включаются в работу ролики 13 и 17, вращающиеся синхронно с роликами 14 и 18 {при этом натяжение ГЭ между парами роликов может контролироваться каким-либо датчиком, натяжения типичным для тросовых систем).

8озможен вариант, когда ролики 13, 17 вращаются пассивно, а функции привода 15 сводятся к притормаживанию ГЭ (в этом случае с приводом 15 может быть объединен датчик натяжения ГЭ). l 821437

Контур, сформированный при враще- случае устройство запуска ГЭ (фиг.3 — 4) монии платформы 7. показан (в разных мгно- жетбытьвыполненов "кассетном варианте" венных положениях) на фиг.5. Постепенно (например, с несколькими снаряженными тормозя вращение платформы с контуром емкостями типа 19, снабженными устройстГЭ, переводят платформу в фиксированное 5 вами подачи и отстрела использованных емсостояние с ориен1ацией оси 12 рамки 11 в костей). направлении, близком к местной вертикали 8 другом варианте вместо платформы 7 (оси Y), после чего уменьшают контурную . (фиг.3) может быть использована призма (с скорость до требуемого значения ч, стаби- 3-4 гранями), на каждой из граней которой лиэируют и запоминают это значение (ис- 10 установлены емкости и механизмы, анапбльзуя каналы 22, фиг.3). После того, как логичные тем, что размещены на платколебания контура уменьшатся до допусти- форме 7. мого уровня, а его форма станет приемле- Технико-экономическая эффективность мой для измерений (в смысле достаточной предлагаемого изобретения состоит в обесвеличины отношения 0/d) — см.фиг.б- про- 15 печении достаточно высокой точности авто- изводится снятие механических связей . номного определения периода обращения между ГЭ и КО. Это осуществляется отведе- KO по орбите при помощи простых и недонием роликов 13, 14 (с приводами 15, 16) и рогих средств. платформы 7(с помощью привода 10 штан- Формула изобретения ги 9) от контура ГЭ. 20 Способ определения периода обращеСвободно расположенный контур ния космического объекта по орбите вокруг (фиг.7) имеет овальную форму, в соответст- планеты, включающий развертывание вбливии с 1. Измеряя с помощью подходящих зикосмическогодбъектагибкогоэлементаи средств (Т — камер или лазерных уст- измеренйе геометрических характеристик ройств) параметры контура; его максималь- 25 относительно движения гибкого элемента, ныйиминимальныйдиаметр(которыемогут отличающийся тем, что, с целью быть выявлены обработкой изображений повышения точности определения периода контура), определяют; исходя из (1), и изве- обращения космического объекта преимустного значения скорости у, значение угло- щественно Ilo круговой орбите, используют вой орбитальной скорости Web . ЗО гибкий элемент в виде замкнутого контура, Контур 4 в силу разных причин можат который развергывают в плоскости орбиты медленно перемещаться относительно КО космического объекта с приданием гибкому (фиг.7). При необходимости повторного ис- элементу скорости в направлении вдоль его пользования этот контур может быть воз» контура, совпадающем с направлением обвращен на борт КО при помощи 35 ращения космического объекта по орбите, какого-либо известного захватного при-. измеряют максимальный и минимальный способления. диаметры контура и по измеренным диаметЕсли же требуется проведение несколь- рам и заданной скорости контурного движеких измерений, то следует запастись соот- ния определяют период обращения ветствующим количеством ГЗ. В этом 40 космического обьекта.

1821437

1821437

Составитель А. Косолапов

Редактор С, Кулакова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. Шароши

Заказ 2089 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Ъ, г