Відмовостійка система кутової стабілізації космічного апарата

Реферат: UA 94309 U UA 94309 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі космонавтики і може бути використана для системи кутової стабілізації космічних апаратів (КА), у яких як виконавчі органи використовуються маховики. Відома система кутової стабілізації космічних апаратів [Патент України № 4526, МПК 7 B64G1/28, опублікований 17.01.2005, Бюл. № 1], яка містить послідовно з'єднані електропривід, редуктор і маховик, а також другий електропривід, другий редуктор, диференціал, перший та другий вимірювачі кутової швидкості, перший та другий масштабні перетворювачі, перший та другий суматори, перший та другий підсилювачі, мікропроцесор. Недоліком відомої системи є те, що система стає непрацездатною при відмові датчиків кута та кутової швидкості КА, та складність реалізації. Відома система кутової стабілізації КА взята як прототип (Каргу Л.И., Системы угловой стабилизации космических аппаратов. - Μ: Машиностроение, 1980. - стр. 48), яка містить перший суматор, на перший вхід якого подається задавальний сигнал, а вихід якого з'єднаний з першим входом другого суматора, вихід якого з'єднаний з підсилювачем потужності, вихід якого з'єднаний з електроприводом, вихід якого з'єднаний з маховиком, який з'єднаний з космічним апаратом, з яким з'єднані датчик кута тангажа та датчик кутової швидкості, виходи яких з'єднані з другими входами першого та другого суматорів відповідно. Недоліком такої системи є те, що система стає непрацездатною при відмові датчиків кута та кутової швидкості КА. Задачею корисної моделі є забезпечення відмовостійкості системи стабілізації та змога отримання інформації про кут та кутову швидкість КА при відмові одного з датчиків. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в систему кутової стабілізації безпілотного літального апарата, що містить перший суматор, на перший вхід якого подається задавальний сигнал, а вихід якого з'єднаний з першим входом другого суматора, вихід якого з'єднаний з підсилювачем потужності, вихід якого з'єднаний з електроприводом, вихід якого з'єднаний з маховиком, який з'єднаний з космічним апаратом, з яким з'єднані датчик кута тангажа та датчик кутової швидкості, згідно з корисною моделлю, введені додатково інтегратор, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості, а вихід - із першим входом першого електронного ключа, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа, а вихід - із другим входом першого суматора, диференціатор, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа, а вихід - із другим входом другого електронного ключа, перший вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості, а вихід - із другим входом другого суматора, перший індикатор відмови, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кута тангажа, а вихід - з третім входом першого електронного ключа, другий індикатор відмови, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кутової швидкості, а вихід - з третім входом другого електронного ключа. Завдяки цьому за наявності відмов одного з датчиків, за допомогою ключа та інтегратора чи диференціатора, на суматори надходять необхідні сигнали з датчиків, що призводить до забезпечення працездатності та нормального функціонування системи стабілізації в процесі польоту навіть за наявності відмов. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена блок-схема запропонованої відмовостійкої системи кутової стабілізації космічного апарата. Відмовостійка система кутової стабілізації космічного апарата містить: перший суматор 1, на перший вхід якого подається задавальний сигнал, а вихід якого з'єднаний з першим входом другого суматора 2, вихід якого з'єднаний з підсилювачем потужності 3, вихід якого з'єднаний з електроприводом 4, вихід якого з'єднаний з маховиком 5, який з'єднаний з космічним апаратом 6, з яким з'єднані датчик кута тангажа 11 та датчик кутової швидкості 7, інтегратор 8, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості 7, а вихід - із першим входом першого електронного ключа 14, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа 11, а вихід - із другим входом першого суматора 1, диференціатор 12, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа 11, а вихід - із другим входом другого електронного ключа 10, перший вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості 7, а вихід із другим входом другого суматора 2, перший індикатор відмови 13, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кута тангажа 11, а вихід - з третім входом першого електронного ключа 14, другий індикатор відмови 9, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кутової швидкості 7, а вихід - з третім входом другого електронного ключа 10. Відмовостійка система кутової стабілізації космічного апарата працює таким чином: під час польоту на перший вхід першого суматора 1 подається задавальний сигнал U 3 про задане значення кута тангажа, сигнал, передається на перший вхід другого суматора 2, а на його другий вхід подається сигнал з датчика кута тангажа 11, який порівнюється з задавальним 1 UA 94309 U 5 10 сигналом. Різниця сигналів надходить на другий суматор і після віднімання сигналу з датчика кутової швидкості 7 подається на підсилювач потужності 3. Далі сигнал надходить на електропривід 4. Електропривід 4 видає сигнал на маховик 5, Далі з маховика 5 сигнал подається на космічний апарат 6. Сигнал про кутову швидкість тангажа передається з датчика кутової швидкості 7 через перший вихід на інтегратор 8 та другий електронний ключ 10, а також через другий вихід на другий індикатор відмови 9. При наявності відмов датчика кутової швидкості 7 на виході індикатора відмови 9 буде „0" (якщо відмов немає - „1"). Відмови в даних датчиках можуть бути: знеструмлення, обрив обмоток, коротке замикання, затирання кінематики, руйнування підшипників, розбалансування гідровузлів, порушення контактів в роз'ємах. В колі живлення для перевірки працездатності необхідне виконання умови: Ιспож.mіn  Ιспож  Ιспож.mах, 15 20 25 30 35 40 45 50 (1), де Ιспож.mіn - мінімальний струм споживання, необхідний для функціонування датчиків; Ιспож - дійсний струм споживання датчиків; Ιспож.mах - максимальний струм споживання, необхідний для функціонування датчиків. Тобто, на індикатори відмов надходять значення струму з датчиків, вони порівнюються зі струмом споживання, якщо виконується умова 1, то датчики не мають відмов. Сигнал з індикатора відмов 9 надходить на другий електронний ключ 10, якщо на його вхід приходить "1", то ключ залишається в такому ж стані, тобто на суматор 4 надходять сигнали саме з датчика кутової швидкості 7, а якщо -"0", то ключ замикає інше коло, тобто сигнал надходить з диференціатора 12, який перетворює сигнал  (значення кута тангажа) з датчика кута тангажа 11 в сигнал з датчика кутової швидкості 7, тобто в  (значення кутової швидкості). Відповідно, якщо відмовив датчик кута тангажа 11, то на виході першого індикатора відмови 13 буде "0", цей сигнал надходить на перший електронний ключ 14, який замикає нове коло. На перший суматор 1 буде надходити сигнал з інтегратора 8, який перетворює сигнал  з датчика кутової швидкості 7, в сигнал . Якщо ж датчик кута тангажа 11 не має відмов, то на виході першого індикатора відмови 13 буде "1", тобто перший електронний ключ 14 залишиться в початковому положенні і на другий вхід першого суматора 1 буде надходити сигнал з датчика кута тангажа 11. Таким чином поставлена задача повністю вирішується. Корисна модель дозволяє забезпечити відмовостійкість системи кутової стабілізації космічного апарата при наявності відмови одного з датчиків. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Відмовостійка система кутової стабілізації космічного апарата, що містить перший суматор, на перший вхід якого подається задавальний сигнал, а вихід якого з'єднаний з першим входом другого суматора, вихід якого з'єднаний з підсилювачем потужності, вихід якого з'єднаний з електроприводом, вихід якого з'єднаний з маховиком, який з'єднаний з космічним апаратом, з яким з'єднані датчик кута тангажа та датчик кутової швидкості, яка відрізняється тим, що введено інтегратор, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості, а вихід із першим входом першого електронного ключа, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа, а вихід - із другим входом першого суматора, диференціатор, вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кута тангажа, а вихід - із другим входом другого електронного ключа, перший вхід якого з'єднаний з першим виходом датчика кутової швидкості, а вихід - із другим входом другого суматора, перший індикатор відмови, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кута тангажа, а вихід - з третім входом першого електронного ключа, другий індикатор відмови, вхід якого з'єднаний з другим виходом датчика кутової швидкості, а вихід - з третім входом другого електронного клону. 2 UA 94309 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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