Система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата

Реферат: Система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата 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 датчиком і блоком керування виконавчими органами введено 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. В неї введені три блоки визначення збурюючого моменту в подовжньому, в першому і другому поперечних каналах, вхід кожного блока з'єднаний з виходом датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, вихід - з другим входом блока керування виконавчими органами подовжнього, першого і другого поперечних каналів відповідно. UA 98165 U (54) СИСТЕМА ДЕМПФІРУВАННЯ КУТОВИХ ШВИДКОСТЕЙ ВІСЕСИМЕТРИЧНОГО КОСМІЧНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА UA 98165 U UA 98165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата з реактивними виконавчими органами по трьох осях належить до систем орієнтації і кутової стабілізації космічного літального апарата. Існує система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного апарата, [див. 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 надійність і велика витрата робочого тіла для гасіння кутових швидкостей. Відома система демпфірування кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарата, взята як прототип, (Патент України на корисну модель № 11855, B64G 1/24, 2006 p., опублікована в бюлетені № 1), 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 введено блок підключення відповідного датчика, введено 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 надійність системи із-за великої кількості включень релейних виконавчих органів, при наявності збурюючого моменту. Задачею корисної моделі є підвищення надійності за рахунок зменшення кількості включень релейних виконавчих органів. Поставлена задача вирішується тим, що в систему 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 датчиком і блоком керування виконавчими органами введено блок підключення відповідного датчика, введено 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 збурюючого моменту в подовжньому, в першому і другому поперечних каналах, вхід кожного блока з'єднаний з виходом датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, вихід кожного блока визначення збурюючого моменту з'єднаний з другим входом блока керування виконавчими органами подовжнього, першого і другого поперечних каналів відповідно. 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 збурюючого моменту в подовжньому каналі, блок 15 визначення збурюючого моменту в першому поперечному каналі, блок 16 визначення збурюючого моменту в другому поперечному каналі. 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. 1 UA 98165 U 5 10 15 20 25 30 35 40 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 керування виконавчими органами подовжнього каналу з'єднаний з другими входами блоків підключення датчиків першої та другої поперечних кутових швидкостей. 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 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 кутові швидкості будуть малими. Якщо на космічний літальний апарат діє збурюючий момент, то для забезпечення потрібної точності стабілізації кутової швидкості в межах значень від ΔW і10-ΔW i (i = х, у, z) необхідно компенсувати дію збурюючого моменту за рахунок включення релейних виконавчих органів. Корисна модель дозволяє зменшити кількість включень релейних виконавчих органів за рахунок забезпечення мінімальної частоти їх включень, що розглянемо на прикладі демпфірування подовжньої кутової швидкості. Передпочатком демпфірування за допомогою датчика 1 вимірюють два значення подовжньої кутової швидкості на початку і в кінці заданого інтервалу часу і блок 14, вхід якого підключений до виходу датчика 1, розраховує збурюючий момент, який з виходу блока 14 надходить на другий вхід блока 7 керування виконавчими органами подовжнього каналу. Блок 7 забезпечує створення керуючого моменту за допомогою виконавчих органів 10 в потрібний час, а відключення керуючого моменту виконують або при зменшенні кутової швидкості до заданого значення ΔW  якщо знаки керуючого і збурюючого моментів збігаються, або з затримкою для досягнення порогового значення - ΔW , якщо знаки керуючого і збурюючого моментів не збігаються. Аналогічно блоки 15  і 16 визначають збурюючий момент в першому і другому поперечних каналах і забезпечують мінімальну частоту включень виконавчих органів в цих каналах. Таким чином, запропонована система дозволяє забезпечити демпфірування початкових кутових швидкостей космічного літального апарата навколо трьох осей за допомогою реактивних виконавчих органів з високою надійністю і мінімальною витратою робочого тіла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 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 датчиком і блоком керування виконавчими органами введено 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, яка відрізняється тим, що в неї введені три блоки визначення збурюючого моменту в подовжньому, в першому і другому поперечних каналах, вхід кожного блока з'єднаний з виходом датчика подовжньої, першої і другої поперечних кутових швидкостей, відповідно, вихід - з другим входом блока керування виконавчими органами подовжнього, першого і другого поперечних каналів, відповідно. 2 UA 98165 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3