Система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата

Реферат: UA 87087 U UA 87087 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області космонавтики і може бути використана при проектуванні систем орієнтації та стабілізації вісесиметричних космічних літальних апаратів різних типів. Існує система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата [Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей. М., «Машиностроение», 1977, с. 120-127], яка містить датчик подовжньої кутової швидкості, датчики першої та другої поперечних кутових швидкостей, блок керування виконавчими органами подовжнього каналу, блоки керування виконавчими органами першого і другого поперечних каналів, виконавчі органи подовжнього, першого та другого поперечних каналів, входи яких з'єднані з виходами відповідних блоків керування. Недоліком цієї системи є низька точність і велика витрата робочого тіла для гасіння кутових швидкостей. Відома система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата, узята як прототип (Патент України на корисну модель №11855, B64G1/24, 2006р., опубліковано 16.01200&), що містить датчик подовжньої кутової швидкості, датчики першої та другої поперечних кутових швидкостей, блок керування виконавчими органами подовжнього каналу, блоки керування виконавчими органами першого і другого поперечних каналів, виконавчі органи подовжнього, першого та другого поперечних каналів, входи яких з'єднані з виходами відповідних блоків керування, блок підключення відповідного датчика, блок визначення початку демпфірування подовжньої швидкості, перший вхід якого з'єднаний з виходом датчика першої поперечної кутової швидкості, другий вхід - з виходом датчика другої поперечної кутової швидкості, а вихід - з другим входом блока підключення датчика подовжньої кутової швидкості, другий вихід блока керування виконавчими органами подовжнього каналу з'єднаний з другими входами блоків підключення датчиків першої і другої поперечних кутових швидкостей. Недоліком цієї системи є низька точність демпфірування кутових швидкостей. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності демпфірування кутових швидкостей. Поставлена задача вирішується тим, що в систему демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата, що містить датчик подовжньої кутової швидкості, датчики першої та другої поперечних кутових швидкостей, блок керування виконавчими органами подовжнього каналу, блоки керування виконавчими органами першого і другого поперечних каналів, виконавчі органи подовжнього, першого та другого поперечних каналів, входи яких з'єднані з виходами відповідних блоків керування, між кожним датчиком і блоком керування виконавчими органами знаходиться блок підключення відповідного датчика, блок визначення початку демпфірування подовжньої швидкості, перший вхід якого з'єднаний з виходом датчика першої поперечної кутової швидкості, другий вхід - з виходом датчика другої поперечної кутової швидкості, а вихід - з другим входом блока підключення датчика подовжньої кутової швидкості, другий вихід блока керування виконавчими органами подовжнього каналу з'єднаний з другими входами блоків підключення датчиків першої і другої поперечних кутових швидкостей, згідно з корисною моделлю введені три блоки визначення імпульсу післядії в подовжньому, в першому і другому поперечних каналах, вхід кожного блока з'єднаний з виходом датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей відповідно, перший вихід кожного блока визначення імпульсу післядії з'єднаний з третім блока підключення датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, а другий вихід-з другим входом блока керування виконавчими органами подовжнього, першого і другого поперечних каналів відповідно. Сутність 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. 1 UA 87087 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Після відділення космічного апарату від носія виникають кутові швидкості, які необхідно демпфірувати. Запропонована система дозволяє вирішити цю задачу, забезпечуючи точність і мінімізацію витрат робочого тіла. Система функціонує в такий спосіб: за допомогою датчиків 1, 2, 3 вимірюються 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 демпфірування кутових швидкостей 13, вихід якого підключений до другого входу блока 4. Другий вихід блока 7 керування виконавчими органами подовжнього каналу з'єднаний з другими виходами блоків 5, 6 підключення датчиків 2, 3 першої та другої поперечних кутових швидкостей. Розглянемо процеси управління при демпфіруванні подовжньої і поперечних кутових швидкостей. У блоках 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 збігатимуться 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 включає 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 гасіння другої поперечної кутової швидкості. У результаті поперечні 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 ω  в момент припинення керуючого сигналу. Через розрахований час дії імпульсу післядії, викликаного запізнюванням системи та інерційністю релейних виконавчих органів 10, блок 14 визначення імпульсу післядії через третій вхід блока 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. Після зменшення кутової швидкості до Δω у блоці 7 вимикають 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, запропонована система 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата, що містить датчик подовжньої кутової швидкості, датчики першої та другої поперечних кутових швидкостей, блок керування виконавчими органами подовжнього каналу, блоки керування виконавчими органами першого і другого поперечних каналів, виконавчі органи подовжнього, першого та другого поперечних каналів, входи яких з'єднані з виходами відповідних блоків керування, між кожним датчиком і блоком керування виконавчими органами встановлено блок підключення відповідного датчика, перший вхід блока визначення початку демпфірування подовжньої швидкості з'єднаний з виходом датчика першої поперечної кутової швидкості, другий вхід - з виходом датчика другої поперечної кутової швидкості, а вихід - з другим входом 2 UA 87087 U 5 10 блока підключення датчика подовжньої кутової швидкості, другий вихід блока керування виконавчими органами подовжнього каналу з'єднаний з другими входами блоків підключення датчиків першої і другої поперечних кутових швидкостей, яка відрізняється тим, що в неї введені три блоки визначення імпульсу післядії в подовжньому, в першому і другому поперечних каналах, вхід кожного блока з'єднаний з виходом датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, перший вихід кожного блока визначення імпульсу післядії з'єднаний з третім входом блока підключення датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, а другий вихід - з другим входом блока керування виконавчими органами подовжнього, першого і другого поперечних каналів, відповідно. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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