Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом

Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов (КА) и м.б. использовано при стыковке активного КА с пассивным КА. Способ состоит в том, что наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном КА на максимальном удалении от его центра тяжести. Зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга. Угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала. Техническим результатом является снижение весогабаритных характеристик отражающих элементов, устанавливаемых на пассивном КА.

 

Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано для организации стыковки активного космического аппарата (АКА) с пассивным космическим аппаратом (ПКА), например, при проведении операций орбитального обслуживания.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №4542963/11, МПК B64G 1/24, 1991 год «Система стабилизации космического аппарата» (Гришин В.Н., Дубчак B.C., Климов В.А., Охапкин В.А., Папков О.В.). Система стабилизации КА содержит каналы управления по тангажу и рысканью из последовательно соединенных датчика отклонения углового ускорения и угловой скорости, суммирующего усилителя и рулевой машинки, датчика отклонения линейного ускорения и линейной скорости, двигательной установки, камера сгорания которой установлена с возможностью линейного перемещения вдоль поперечной оси КА. Данная система обеспечивает автономное управление КА безотносительно его движения по сравнению с другими космическими объектами и поэтому является неэффективной для проведения операций орбитального обслуживания.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2012125987/11, МПК B64G 1/24, B64G 1/26, 2010 год «Стабилизация движения неустойчивых фрагментов космического мусора» (Поулос Деннис, США). Предложенный способ относится к управлению движением космических объектов и обеспечивает стабилизацию относительного движения фрагментов космического мусора (вокруг собственного центра масс). Способ стабилизации движения указанных фрагментов включает приложение силы к фрагменту в определенных расчетных точках. Силу, воздействующую на фрагмент, создают с использованием пневматического действия газового факела, генерируемого на борту находящегося рядом КА. Газовый факел может создаваться устройствами типа ракетных двигателей разного рода. При этом возможно одновременное изменение орбиты фрагмента космического мусора. К недостаткам способа следует отнести сложность позиционирования ракетных двигателей КА относительно фрагмента космического мусора, а также необходимость компенсации импульса, создаваемого этими ракетными двигателями, для удержания КА в требуемой орбитальной позиции.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2012136164/11, МПК B64G 1/64, 2012 год «Способ стыковки космических аппаратов и устройство для его реализации» (Трушляков В.И., Юткин Е.А., Макаров Ю.Н., Олейников И.И., Шатров Я.Т.). Согласно способу выполняют стыковку двух КА, один из которых пассивный (ПКА), а другой, сближающийся с ним - активный (АКА). Способ включает использование самонаводящегося космического микробуксира (КМБ) для доставки троса, выпускаемого с АКА при сближении с ПКА на минимальное расстояние и оснащенного стыковочным штырем. Далее выполняют стягивание ПКА и АКА с помощью троса. Способ отличается тем, что в качестве устройства зацепления на ПКА используют сопло маршевого двигателя, вводят стыковочный штырь в камеру двигателя и при проходе критического сечения двигателя, достигнув передней стенки камеры сгорания, последовательно задействуют устройства фиксации и стягивания, установленные на стыковочном штыре. В процессе стягивания синхронизируют угловые скорости связки (КМБ+ПКА) и АКА, совмещают продольные оси АКА и связки (КМБ+ПКА) с направлением линии, соединяющей их центры масс, осуществляют стабилизацию углового положения, с помощью продольных ускорений, развиваемых двигателями АКА и КМБ, осуществляют снижение натяжения троса до минимального. После касания связки (КМБ+ПКА) с посадочным местом на АКА осуществляют фиксацию связки с помощью системы, установленной на АКА. Недостатком способа является механическое повреждение двигательной установки ПКА устройством фиксации, что исключает возможность дальнейшего использования ПКА при проведении операций орбитального обслуживания.

Известно заявленное изобретение - аналог: заявка №2015152105/11(080336), МПК B64G 3/00, 2015 год, Решение о выдаче патента, исх. Роспатента №2015152105/11(080336) от 17.04.2017, «Способ определения направления на активный объект, преднамеренно сближающийся с космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому принимают сигналы, излучаемые приближающимся активным объектом, измеряют амплитуду и выполняют обработку принимаемых сигналов. Для приема сигналов применяют детекторы плоской формы. Детекторы располагают на поверхности сферической оболочки ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке касания с детектором. Внутри сферической оболочки помещают материал - поглотитель излучения. Направление на активный приближающийся объект определяют по радиус-вектору, направленному на детектор с максимальной амплитудой регистрируемого сигнала. Недостатком способа является невозможность его использования для синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом.

Известно защищенное патентом изобретение - прототип: заявка №2015129372/11, МПК B64G 3/00, 2015 год, патент RU 2603301 C1 от 27.11.2016, «Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата, причем наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения трех отражающих элементов, установленных на пассивном космическом аппарате и расположенных на максимальном удалении от его центра тяжести, а управление угловыми скоростями выполняют до момента регистрации неподвижной фигуры треугольника. Недостатком способа - прототипа является необходимость установки на пассивном космическом аппарате нескольких всенаправленных отражающих элементов.

Целью предлагаемого изобретения является снижение весогабаритных характеристик отражающих элементов, устанавливаемых на пассивном космическом аппарате.

Указанная цель достигается в заявляемом способе синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом, в котором управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата, наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном космическом аппарате на максимальном удалении от его центра тяжести, причем зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга, а угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.

Обоснование реализуемости и практической значимости заявляемого способа заключается в следующем. На АКА устанавливают генератор излучения, устройство приема сигналов, отраженных от ПКА, и аппаратуру для запоминания и обработки сигналов. По результатам обработки сигналов формируются команды управления системой ориентации и стабилизации АКА для выравнивания угловых скоростей движения АКА и ПКА. Сферическая оболочка с расположенными на ее поверхности зеркальными элементами устанавливается на максимальном удалении от центра тяжести ПКА, что способствует выделению информативных сигналов излучения, отраженных от зеркальных элементов, на фоне помеховых сигналов излучения, отраженных от элементов конструкции ПКА. Зеркальные элементы изготавливаются с одинаковой площадью и располагаются на поверхности сферической оболочки равноудаленно друг от друга. Угловыми скоростями АКА управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.

Для синхронизации угловых скоростей движения АКА с ПКА алгоритм управления движением АКА включает следующие основные процедуры.

На первом этапе включением двигателей системы ориентации и коррекции АКА обеспечивают постоянное присутствие сферической оболочки с расположенными на ее поверхности зеркальными элементами в поле зрения АКА. При этом в результате вращения ПКА на борту АКА регистрируют последовательность импульсов излучения, отраженных от различных зеркальных элементов. В силу произвольности вращения ПКА интервалы времени между последовательными импульсами и амплитуды импульсов будут различаться между собой.

На втором этапе, управляя движением АКА, добиваются условий регистрации последовательности импульсов излучения с равной амплитудой и с одинаковым периодом следования. Данное условие отвечает ситуации, когда ось вращения ПКА ортогональна ориентации приемника отраженного излучения.

На третьем этапе угловыми скоростями АКА управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала, что соответствует условию синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом.

Таким образом, техническая возможность реализации заявляемого способа синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом не вызывает сомнений.

Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом, в котором управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата так, что наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном космическом аппарате на максимальном удалении от его центра тяжести, причем зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга, а угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Адаптер для установки космических аппаратов состоит из ряда конструктивно идентичных платформ, последовательно связанных между собой посредством несущих штанг.

Группа изобретений относится к космическим двигательным модулям, предназначенным, в частности, для космических аппаратов, таких как спутники, зонды, или для верхних ракетных ступеней.

Изобретение относится к наземным испытаниям космических аппаратов (КА). Способ наземной эксплуатации аккумуляторных батарей (АБ) системы электропитания (СЭП) космического аппарата (КА) заключается в циклировании двух или более АБ в режиме заряда-разряда, задаваемом бортовой автоматикой СЭП, ограничении степени заряда АБ по уровню срабатывания сигнальных датчиков, контролировании параметров каждой АБ, например текущей электрической емкости, напряжения, температуры; периодическом оценивании состояния АБ.

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ газификации остатков жидкого компонента топлива (КТ) в баке отработавшей ступени ракеты-носителя (РН) основан на подаче горячих газов (теплоносителя) в топливный бак и сбросе продуктов газификации (ПГ) по достижении заданного давления в топливном баке.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в спутниковой системе на наклонных геосинхронных орбитах. Технический результат состоит в повышении эффективности обеспечения непрерывной связи с многочисленными географическими областями по всему миру с использованием спутников на наклонных геосинхронных орбитальных траекториях, имеющих пересечение с экватором и обеспечивающих возможность повторного использования частот.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в повышении эффективности обеспечения непрерывной связи с многочисленными географическими областями по всему миру с использованием спутников на наклонных геосинхронных орбитальных траекториях, имеющих пересечение с экватором и обеспечивающих возможность повторного использования частот, распределенных в пределах орбитальных положений GSO.

Группа изобретений относится к области авиационно-космической техники, а именно к космической транспортной системе. В космической транспортной системе для выведения различных по массе грузов на различные по высоте и наклонениям орбиты используют ракеты космического назначения (РКН) легкого, среднего и тяжелого классов на экологически безопасных компонентах топлива с воздушным стартом РКН с борта тяжелых экранолетов.

Изобретение относится к способам получения детальных изображений космического мусора и других объектов вблизи геостационарной орбиты (ГСО). Обзор производят с космического аппарата (КА) на полусуточной высокоэллиптической орбите (ВЭО) с апогеем A на 200 км ниже или на 500 км выше ГСО и перигеем до 5000 км, с наклонением от 0 до 5°.

Группа изобретений относится к космической технике. Силовой блок аппарата-носителя многоразового использования содержит ракетный двигатель (4), установленный на люльке (2).

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, а именно к транспортно-пусковым контейнерам (ТПК) для малых космических аппаратов (МКА). В универсальном транспортно-пусковом контейнере, содержащем корпус с направляющими, толкатель по меньшей мере с одной подвижной платформой и по меньшей мере одну поворотную крышку и ее устройство расфиксации, каждая направляющая съемная и выполнена в виде ступенчатого профиля, ступени которого неравнозначны.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Адаптер для установки космических аппаратов состоит из ряда конструктивно идентичных платформ, последовательно связанных между собой посредством несущих штанг.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, а именно к транспортно-пусковым контейнерам (ТПК) для малых космических аппаратов (МКА). В универсальном транспортно-пусковом контейнере, содержащем корпус с направляющими, толкатель по меньшей мере с одной подвижной платформой и по меньшей мере одну поворотную крышку и ее устройство расфиксации, каждая направляющая съемная и выполнена в виде ступенчатого профиля, ступени которого неравнозначны.

Изобретение относится к космической технике. Периферийный стыковочный механизм (СтМ) содержит стыковочное кольцо с направляющими выступами и корпусами механизмов защелок для сцепки; штанги со штоками, установленными с возможностью поступательного перемещения вдоль продольных осей корпусов штанг; электропривод вращения барабана намотки тросов.

Изобретение относится к космической технике. Периферийный стыковочный механизм (СтМ) содержит стыковочное кольцо с направляющими выступами и корпусами механизмов защелок для сцепки; штанги со штоками, установленными с возможностью поступательного перемещения вдоль продольных осей корпусов штанг; электропривод вращения барабана намотки тросов.

Пирозамок // 2655978
Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для соединения и последующего разъединения полезной нагрузки. Пирозамок содержит подпружиненное устройство, расположенное в скрепляемых элементах, вкладыши, устройство для удержания вкладышей, корпус с отверстиями и демпфирующее устройство.

Пирозамок // 2655978
Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для соединения и последующего разъединения полезной нагрузки. Пирозамок содержит подпружиненное устройство, расположенное в скрепляемых элементах, вкладыши, устройство для удержания вкладышей, корпус с отверстиями и демпфирующее устройство.

Изобретение относится к космической технике. Роботизированный наноспутниковый комплекс спасения космонавтов содержит высокоточную систему отделения с электромеханической лебедкой и катушкой спасательного троса.

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике и может быть использовано для отделения отсека летательного аппарата (ЛА). Система отделения отсека ЛА содержит устройство крепления отсека к ЛА по стыковочным шпангоутам, выполненное с возможностью расфиксации крепления, и устройство отделения, установленное на ЛА и снабженное толкателем.

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике и может быть использовано для отделения отсека летательного аппарата (ЛА). Система отделения отсека ЛА содержит устройство крепления отсека к ЛА по стыковочным шпангоутам, выполненное с возможностью расфиксации крепления, и устройство отделения, установленное на ЛА и снабженное толкателем.

Изобретение относится к устройствам разделения отсеков летательных аппаратов (ЛА). Узел разделения отсеков ЛА включает силовые элементы отсеков, соединяющий их болт, упорный элемент в посадочном месте хвостовой части тела болта со стороны его боковой поверхности, и сдвигаемый ограничитель положения упорного элемента, сообщенный с источником газа избыточного давления.

Группа изобретений относится к андрогинным стыковочным устройствам (10) для соединения модулей космического летательного аппарата модульной конструкции. Андрогинное стыковочное устройство (10) имеет накладной элемент (18), который закрывает связующие элементы (30, 32) в пассивном состоянии стыковочного устройства (10). Первый из связующих элементов (30) может выходить наружу через накладной элемент (18) с целью активного соединения с дополнительным стыковочным устройством идентичной конструкции. Второй связующий элемент (32) стыковочного устройства (10) постоянно закрыт накладным элементом (18) и находится в области (22) сзади накладного элемента (18) с целью прессового соединения и/или взаимного зацепления с переместившимся в эту область (22) первым связующим элементом дополнительного стыковочного устройства идентичной конструкции. Модуль для сооружения космического летательного аппарата модульной конструкции имеет по меньшей мере одно стыковочное устройство (10). Техническим результатом группы изобретений является повышение удобства обслуживания модулей, увеличение срока службы модульного космического летательного аппарата. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов и м.б. использовано при стыковке активного КА с пассивным КА. Способ состоит в том, что наблюдают оптические сигналы, отраженные от плоских зеркальных элементов на поверхности сферической оболочки, установленной на пассивном КА на максимальном удалении от его центра тяжести. Зеркальные элементы изготавливают с одинаковой площадью и располагают равноудаленно друг от друга. Угловыми скоростями управляют до появления непрерывного во времени и постоянного по амплитуде отраженного от зеркальных элементов оптического сигнала. Техническим результатом является снижение весогабаритных характеристик отражающих элементов, устанавливаемых на пассивном КА.

Наверх