СПОСОБ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ГРАВИТАЦИОННО-СТАБИЛИЗИРОВАННОГО СПУТНИКА Российский патент 1995 года по МПК B64G1/34 

Изобретение относится к космической технике, а именно к способам и устройствам гашения колебаний гравитационно-стабилизируемых спутников.

Известен способ [1] заключающийся в измерении параметров колебаний и последующем удалении груза гравитационной штанги от корпуса спутника в момент расположения штанги по местной вертикали и приближении его к корпусу в момент достижения амплитуды колебаний штанги максимального значения. Недостатки данного способа следующие: конструктивная сложность и наличие энергопотребления для изменения жесткости механической системы (перемещения груза). При этом эффективность способа определяется величиной изменения моментов энергии (массой груза и расстоянием его перемещения).

Наиболее близким является способ гашения колебаний гравитационно-стабилизированного спутника, заключающийся в измерении параметров колебаний и в последующем изменении жесткости гравитационно-стабилизирующего устройства, выполненного в виде штанги, в моменты достижения амплитуды колебаний максимального значения и расположения штанги по местной вертикали [2]
Недостатком известного способа является сравнительно низкая эффективность гашения колебаний, ограниченная минимально достижимой величиной жесткости как самой штанги, так и ее связи с корпусом космического аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний.

Это достигается тем, что измеряют параметры колебаний и отсоединяют гравитационную штангу от корпуса космического аппарата в моменты достижения амплитуды колебаний максимального значения, а в моменты расположения штанги по местной вертикали жестко присоединяют ее к корпусу аппарата. Гашение колебаний осуществляют путем изменения жесткости системы в моменты ее нахождения в определенных положениях относительно направления местной вертикали. Так, при движении системы от положения с максимальной амплитудой к направлению местной вертикали (участок разгона, накопления кинетической энергии) обеспечивается ее минимальная жесткость (штанга отсоединена от корпуса аппарата и осуществляется их раздельное свободное угловое движение к положению равновесия) и соответственно снижается действие гравитационного момента, который на данном участке с точки зрения гашения колебаний играет отрицательную роль, так как разгоняет систему. При движении от направления местной вертикали к положению с максимальной амплитудой (участок торможения) обеспечивается максимальная жесткость системы (штанга жестко присоединена к корпусу аппарата, увеличивая момент инерции механической системы) и соответственно максимальное значение гравитационного момента, который на этом участке препятствует движению системы от направления местной вертикали. Таким образом, получаемый эффект колебаний объясняется управлением жесткостью механической системы спутник-штанга путем отсоединения и присоединения штанги в соответствующие моменты, что приводит к такому изменению воздействия гравитационных моментов, которое отвечает задаче демпфирования.

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

Штанга 1 соединена с корпусом 2 космического аппарата при помощи карданова подвеса 3. Для жесткого соединения штанги 1 с корпусом 2 аппарата устройство содержит механизм арретирования подвеса (штанги), состоящий из установленного на корпусе 2 привода 4 и фиксирующей пары, включающей рычажный ловитель 5 с коническим углублением, кинематически связанный с приводом 4, и фиксирующий палец 6, размещенный на торце штанги 1, обращенном к корпусу 2 космического аппарата. Для разарретирования (освобождения штанги) устройство снабжено возвратной пружиной 7, связанной одним концом с рычажным ловителем 5, а другим с корпусом 2 аппарата. Привод 4 механизма арретирования электрически связан с установленным на штанге 1 измерителем 8 параметров ее колебаний.

Гашение колебаний гравитационно-стабилизированного спутника осуществляется следующим образом.

В момент прохождения штангой 1 направления местной вертикали по сигналу измерителя 8 параметров ее колебаний приводится в движение привод 4 механизма арретирования. Перемещаемый посредством привода 4 рычажный ловитель 5 коническим углублением захватывает фиксирующий палец 6, лишает подвес 3 свободы вращения относительно его осей и жестко присоединяет штангу 1 к корпусу 2 аппарата. Таким образом, последующее движение от направления местной вертикали к положению с максимальной амплитудой осуществляет механическая система из жестко соединенных штанги и корпуса аппарата. Когда же амплитуда колебаний штанги 1 достигает максимального значения, привод 4 по сигналу с измерителя 8 параметров колебаний "отпускает" рычажный ловитель 5, который под действием возвратной пружины 7 перемещается в обратном направлении и освобождает штангу 1 от связи с корпусом 2. При этом подвес 3 обеспечивает свободное относительное угловое движение штанги и корпуса аппарата, т.е. разарретирование штанги в подвесе эквивалентно ее отсоединению от корпуса, что приводит к минимизации воздействия гравитационного момента на механическую систему при движении к положению равновесия. При последующем арретировании подвеса 3 обеспечивается с помощью рычажного ловителя 5 с коническим углублением приведение штанги 1 и корпуса 2 аппарата из положений, характеризующихся различной угловой ориентацией в результате предшествующего раздельного углового движения, в начальное относительное положение главным образом путем "подтягивания" корпуса аппарата к штанге (поскольку она обладает в реальных случаях значительно большим моментом инерции), расположенной по местной вертикали, а жесткое соединение их в этом положении. Именно поэтому управление жесткостью системы осуществляется в зависимости от углового положения штанги по сигналам с измерителя параметров ее колебаний. Таким образом путем изменения в определенных угловых положениях жесткости механической системы спутник штанга осуществляются управление величиной гравитационного момента, воздействующего на систему, гашение колебаний спутника относительно направления местной вертикали.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов. Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний гравитационно-стабилизированного спутника - достигается за счет измерения параметров колебаний и последующего отсоединения гравитационной штанги от корпуса спутника в моменты достижения амплитуды колебаний максимального значения и жесткого присоединения штанги к корпусу при расположении ее по местной вертикали. Таким образом осуществляется изменение жесткости системы в момент ее нахождения в определенных положениях относительно направления местной вертикали, что приводит к такому изменению воздействия гравитационных моментов, которое отвечает задаче демпфирования. 1 ил.

СПОСОБ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ГРАВИТАЦИОННО-СТАБИЛИЗИРОВАННОГО СПУТНИКА, заключающийся в измерении параметров колебаний и в последующем изменении жесткости гравитационно-стабилизирующего устройства, выполненного в виде штанги, в моменты достижения амплитуды максимального значения и расположения штанги по местной вертикали, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний, в момент достижения амплитуды колебаний максимального значения отсоединяют штангу от корпуса спутника, а в момент ее расположения по местной вертикали штангу жестко присоединяют к корпусу.