Спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата

Реферат: Спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесимеричного космічного літального апарата, який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни, для демпфірування складових кутової швидкості обертання навколо трьох осей забезпечують паузу без керування, для демпфірування подовжньої кутової швидкості визначають момент початку демпфірування подовжньої кутової швидкості за умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей після демпфірування подовжньої кутової швидкості, забезпечують демпфірування подовжньої кутової швидкості за рахунок включення керуючих двигунів у подовжньому каналі, потім включають двигуни, що створюють керуючий момент навколо поперечної осі, напрямок якої збігається з напрямком вектора поперечної кутової швидкості, чим забезпечують демпфірування поперечних кутових швидкостей. На початку демпфірування кожної швидкості знаходять величину імпульсу післядії керуючого моменту, по цій величині корегують задане значення складової кутової швидкості. UA 86640 U (54) СПОСІБ ДЕМПФІРУВАННЯ КУТОВИХ ШВИДКОСТЕЙ ВІСЕСИМЕТРИЧНОГО КОСМІЧНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА UA 86640 U UA 86640 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата з реактивними виконавчими органами по трьох осях належить до систем орієнтації і кутової стабілізації космічного літального апарата. Існує спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата див. [Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей. М., "Машиностроение", 1977, с. 120-127], який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни, забезпечують одночасне демпфірування кутових швидкостей навколо трьох осей за рахунок одночасного включення керуючих двигунів у всіх каналах. Недоліком цього способу є низька точність і велика втрата робочого тіла для демпфірування кутових швидкостей. Відомий спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата, вибраний як прототип див. [Патент України на корисну модель № 11858, B64G1/24, 2006 р., опубл. в бюл. № 1], який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни, для демпфірування складових кутової швидкості обертання навколо трьох осей забезпечують паузу без керування, для демпфірування подовжньої кутової швидкості визначають момент початку демпфірування подовжньої кутової швидкості за умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей після демпфірування подовжньої кутової швидкості, забезпечують демпфірування подовжньої кутової швидкості за рахунок включення керуючих двигунів у подовжньому каналі, потім включають двигуни, що створюють керуючий момент навколо поперечної осі, напрямок якої збігає з напрямком вектора поперечної кутової швидкості, чим забезпечують демпфірування поперечних кутових швидкостей. Недоліком цього способу є низька точність демпфірування кутових швидкостей. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення точності демпфірування кутових швидкостей вирішується тим, що в способі демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата, який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни для демпфірування складових кутової швидкості обертання навколо трьох осей, забезпечують паузу без керування, для демпфірування подовжньої кутової швидкості, визначають момент початку демпфірування подовжньої кутової швидкості за умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей після демпфірування подовжньої кутової швидкості, забезпечують демпфірування подовжньої кутової швидкості за рахунок включення керуючих двигунів у подовжньому каналі, потім включають двигуни, що створюють керуючий момент навколо поперечної осі, напрямок якої збігається з напрямком вектора поперечної кутової швидкості, чим забезпечують демпфірування поперечних кутових швидкостей, відповідно до корисної моделі на початку демпфірування кожної швидкості знаходять величину імпульсу після дії керуючого моменту, по цій величині корегують задане значення складової кутової швидкості. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де представлена структурна схема системи демпфірування кутових швидкостей космічного літального апарата з реактивними виконавчими органами. Система містить датчик подовжньої кутової швидкості 1, датчик першої поперечної кутової швидкості 2, датчик другої поперечної кутової швидкості 3, блок 4 підключення датчика 1, блок 5 підключення датчика 2, блок 6 підключення датчика 3, блок 7 керування виконавчими органами подовжнього каналу, блок 8 керування виконавчими органами першого поперечного каналу, блок 9 керування виконавчими органами другого поперечного каналу, виконавчі органи подовжнього каналу 10, виконавчі органи першого поперечного каналу 11, виконавчі органи другого поперечного каналу 12, блок 13 визначення початку демпфірування подовжньої швидкості, блок 14 визначення імпульсу післядії в подовжньому каналі, блок 15 визначення імпульсу післядії в першому поперечному каналі, блок 16 визначення імпульсу післядії в другому поперечному каналі. Після відділення космічного апарата від носія виникають початкові кутові швидкості, які необхідно демпфірувати. Запропонований спосіб дозволяє вирішити цю задачу, забезпечуючи точність і мінімізацію витрат робочого тіла. Система функціонує в такий спосіб: за допомогою датчиків 1, 2, 3 виміряють три складові кутової швидкості, що через блоки підключення 4, 5, 6 з'єднані з блоками керування 7, 8, 9. Блоки керування 7, 8, 9 виробляють керуючі сигнали на виконавчі органи 10, 11, 12. Одночасно складові поперечної кутової швидкості з датчиків 2, 3 надходять на входи блока визначення початку гасіння кутових швидкостей 13, вихід якого підключений до другого входу блока 4. 1 UA 86640 U 5 10 15 20 25 30 35 Сигнал про момент закінчення демпфірування подовжньої кутової швидкості з другого виходу блока 7 надходять на другі входи блоків 5, 6. Розглянемо процеси управління при демпфіруванні подовжньої і поперечних кутових швидкостей. У блоці 13 визначаються необхідні значення поперечних кутових швидкостей, при яких необхідно починати демпфірування подовжньої кутової швидкості, щоб забезпечити після демпфірування подовжньої кутової швидкості збіг напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей. З врахуванням цього витримують паузу без керування до моменту, поки обмірювані поперечні кутові швидкості з датчиків 2, 3 не збіжаться з необхідними, після чого блок 13 через блоки 4 і 7 включає виконавчі органи подовжнього каналу 10, що потім виключаються блоком 7 після демпфірування подовжньої кутової швидкості. У результаті подовжня й одна з поперечних кутових швидкостей будуть малими, а друга поперечна швидкість буде дорівнювати модулю поперечної кутової швидкості. Потім по інформації з другого виходу блока 7 через блоки 5 і 8 включаються виконавчі органи 11, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з першою поперечною віссю, і через блоки 6, 9 включаються виконавчі органи 12, якщо напрямок вектора поперечної кутової швидкості збігається з другою поперечною віссю. Виконавчі органи 11 виключаються блоком 8 після демпфірування першої поперечної кутової швидкості, а виконавчі органи 12 виключаються блоком 9 після демпфірування другої поперечної кутової швидкості. В результаті поперечної кутові швидкості будуть малими. Підвищення точності демпфірування розглянемо на прикладі демпфірування подовжньої кутової швидкості. На початку демпфірування подовжньої кутової швидкості блок 14, вхід якого підключений до виходу датчика подовжньої кутової швидкості 1, формує керуючий сигнал мінімальної тривалості включення виконавчих органів 10, видає його на другий вхід блока 7 і запам'ятовує значення подовжньої кутової швидкості ω1 10, в момент вимикання керуючого сигналу. Через розрахований час дії імпульсу післядії, викликаного запізнюванням систем та інерційністю релейних виконавчих органів 10, блок 14 визначення імпульсу післядії через третій вхід блоку 4 підключення датчика 1 підключає керуючий сигнал та запам'ятовує значення кутової швидкості ω2. В блоці 14 по кутовим швидкостям визначають величину імпульсу післядії Δω = ω1-ω2 і видають це значення в блок 7 для корекції заданого розрахункового значення подовжньої кутової швидкості при якому закінчується гасіння подовжньої кутової швидкості, на задане фактичне значення Δω у блоці 7 обнуляють керуючий сигнал. Через те, що фактичне значення Δω відповідає реальному імпульсу післядії, кутова швидкість зменшується до нульового значення. Аналогічно забезпечують підвищення точності демпфірування в поперечних каналах блок 15 визначення імпульсу післядії в першому поперечному каналі та блок 16 визначення імпульсу післядії в другому поперечному каналі. Таким чином запропонований спосіб дозволяє забезпечити демпфірування початкових кутових швидкостей космічного літального апарата навколо трьох осей за допомогою реактивних виконавчих органів з мінімальною витратою робочого тіла і з високою точністю демпфірування. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Спосіб демпфірування кутових швидкостей вісесимеричного космічного літального апарата, який полягає в тому, що вимірюють кутові швидкості навколо трьох осей зв'язаної системи координат апарата, включають керуючі реактивні двигуни, для демпфірування складових кутової швидкості обертання навколо трьох осей забезпечують паузу без керування, для демпфірування подовжньої кутової швидкості визначають момент початку демпфірування подовжньої кутової швидкості за умови збігу напрямку вектора поперечної кутової швидкості з напрямком однієї з поперечних осей після демпфірування подовжньої кутової швидкості, забезпечують демпфірування подовжньої кутової швидкості за рахунок включення керуючих двигунів у подовжньому каналі, потім включають двигуни, що створюють керуючий момент навколо поперечної осі, напрямок якої збігається з напрямком вектора поперечної кутової швидкості, чим забезпечують демпфірування поперечних кутових швидкостей, який відрізняється тим, що на початку демпфірування кожної швидкості знаходять величину імпульсу післядії керуючого моменту, по цій величині корегують задане значення складової кутової швидкості. 2 UA 86640 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3