Sistem de orientare a matricei solare

Un sistem de orientare a matricei solare (SOSB)  este un mecanism conceput pentru a îndrepta panourile solare spre Soare. Ghidarea se realizează prin rotirea și apoi menținerea orientării necesare în spațiul corpului navei spațiale prin intermediul SUD (sistemului de control al mișcării) și rotirea rețelelor solare cu acționări electromecanice în raport cu corpul navei spațiale.

Analiza brevetelor și a documentației științifice și tehnice (NTD) ne permite să clasificăm SOSB după cum urmează.

Conform metodei de generare a semnalelor pentru abaterea panourilor solare de la direcția către Soare:

După tipul de orientare SB:

În funcție de numărul de grade de libertate (axe de rotație) UPBS:

În funcție de tipul de conectare a rețelelor solare rotative cu corpul navei spațiale:

În funcție de natura influenței reciproce a circuitului SOSB cu circuitul de control al navei spațiale și funcțiile suplimentare ale SOSB:

Conform metodelor de interacțiune a panourilor solare cu câmpurile externe ( radiație solară , flux aerodinamic de gaz rarefiat, câmpuri gravitaționale , magnetice etc.):

Despre utilizarea panourilor solare ca antenă de recepție, de exemplu, radiația laser modulată, urmată de extragerea informațiilor utile din curentul modulat generat de FP-ul panourilor solare atunci când acestea sunt iradiate cu radiație laser.

Conform metodelor pentru determinarea defecțiunilor în UPBS și trecerea la un set de rezervă (aplicația URSS nr. 32275460).

În dezvoltarea bateriilor solare UE ale companiilor ruse și străine, a existat o tendință de a oferi un unghi nelimitat de rotație a bateriilor solare cu transmiterea de energie electrică, comandă, informații TM printr-un bloc de colectoare de curent, care are un număr de avantaje în comparație cu comunicarea prin cablu flexibil cu un unghi de rotație limitat. Problema este problema schimbului de cod prin MCO printr-un colector de curent rotativ.

În ultimii ani, au apărut publicații pe principiul modular al construirii UE. Adică blocul mecanic, blocul de colectare a curentului, blocul electronic sunt realizate în blocuri separate și asamblate în timpul asamblarii navei spațiale. Acest punct de vedere este exprimat, de exemplu, de specialiști de la Asociația de producție a plantelor electromecanice din Omsk, NPO de mecanică aplicată din Krasnoyarsk-26 și NPO S.A. Lavochkin . Unitatea colectoare de curent realizează transmiterea energiei electrice, comenzi de control, TMI prin inele colectoare elastice care rulează ca rulmenți cu bile. Avantajul colectoarelor de curent inelar în comparație cu colectoarele de curent de tip glisant este generarea mai puțină de căldură în timpul transmisiei de putere.

Analiza informațiilor științifice și tehnice arată că pentru o navă spațială geostaționară, cea mai rațională este orientarea uniaxială a SB, care oferă o eficiență medie zilnică a SB care diferă de ideal cu cel mult 8 ... SC, adică UPBS, trebuie să conțină dispozitive rotative de colectare a curentului (TCD) care asigură conexiunea electrică între panourile solare rotative și corpul SC. Rezultatele comparației fac posibilă recomandarea SOSB pentru utilizarea pe nave spațiale geostaționare, al cărei analog este dezvoltarea [3] . În varianta recomandată a SOSB, a cărei diagramă bloc este prezentată în Fig. 1.3.7.1 ( http://docme.ru/UO5 ), pentru a genera semnale de control pentru rotația panourilor solare în raport cu corpul navei spațiale, informații este utilizată pentru abaterea normalei la planul panoului de la direcția către Soare, precum și a poziției unghiulare actuale a panourilor solare față de corpul navei spațiale. În acest caz, orientarea uniaxială a panourilor solare poate fi efectuată după cum urmează. În SINS, vectorul de direcție către Soare (VNS) este determinat în sistemul de coordonate asociat navei spațiale și se calculează viteza unghiulară orbitală. În plus, ghidarea panourilor solare către Soare se realizează prin generarea unui semnal de control proporțional cu această viteză la intrarea unității și prin corectarea semnalului de control al vitezei unghiulare pe baza rezultatelor măsurării nepotrivirii dintre panourile solare și direcția către Soare. Opțiunea de control descrisă mai sus permite ghidarea panourilor solare către Soare cu o precizie de 0,5 ... 0,7 grade.

O alternativă poate fi o variantă de control prin releu al rotației SB, minimizând efectul dăunător al cuplului reactiv de la modificarea vitezei de rotație a SB [1] . În această versiune, orientarea panourilor solare către Soare se realizează cu o viteză constantă stabilizată (mod TRACKING), a cărei valoare este mai mare sau egală cu, ținând cont de instabilitatea menținerii vitezei de către antrenarea electrică a viteza unghiulară orbitală maximă posibilă a navei spațiale în GSO (viteza unghiulară de urmărire de 0,00422 deg/s este stabilizată cu o precizie de aproximativ 1%). Reducerea la zero a erorii acumulate în orientarea rețelelor solare se realizează prin rotația orbitală a navei spațiale cu panourile oprite la un moment dat (de exemplu, după rotirea rețelelor solare cu o rotație). Precizia realizabilă a orientării axei asociate cu platforma de aterizare SB nu este mai mică de 7 ... 8 grade, cu stabilitatea vitezei unghiulare de antrenare de cel mult 1%.

Pentru a asigura aducerea forțată a panourilor într-o poziție predeterminată față de corpul navei spațiale (moduri tehnologice în timpul testelor la sol, căutare inițială a Soarelui, situații de urgență etc.), este necesar să se asigure un mod CĂUTARE cu o viteză unghiulară de rotație de panourile de 0,1 ... 0,2 grade/s. Pentru a opri panourile solare, este furnizată o comandă STOP. În același timp, viteza de rotație a arborelui de ieșire al UPBS în zbor poate să nu fie reversibilă, deoarece cu o orientare constantă a navei spațiale în OSK, rotația rețelelor solare se realizează pe întreaga perioadă de existență activă. într-o singură direcție. Pentru varianta alternativă menționată mai sus a SOSB, fiecare dintre semnalele de control ale primului și celui de-al doilea UPBS (Fig.1.3.7.1- http://docme.ru/UO5 ) este un vector, ale cărui componente sunt comenzi rele pentru setarea vitezele unghiulare corespunzătoare de rotație ale arborelui de ieșire al UPBS în modurile TRACKING și SEARCH.

Pentru a crește fiabilitatea, este necesar să se prevadă includerea în lista parametrilor de utilizare în EMS a informațiilor de la senzorii de temperatură de pe panourile solare din STR și senzorii de tensiune de la fotoconvertoare din sistemul de alimentare, care fac posibilă pentru a asigura o orientare grosieră a bateriilor solare cu o precizie de aproximativ 30 ... 40 în părțile iluminate ale orbitei.grade.

Pentru a reduce efectul dăunător al cuplului reactiv de la o modificare a vitezei de rotație a panourilor solare asupra preciziei orientării corpului navei spațiale, de exemplu, la urmărirea Soarelui folosind o lege de control a releului (utilmentele UPBS pornesc și oprirea rotației SB), se poate propune următoarea secvență de control. Se determină abaterea de la direcția către Soare a fiecăruia dintre SB, acestea sunt comparate între ele, se emite o comandă pentru rotirea SB cu o abatere mai mare și o comandă STOP pentru al doilea tablou solar cu o mai mică. deviere. Mai mult, comenzile de oprire a unuia dintre panourile solare și de pornire a rotației celorlalte panouri solare sunt emise în momentul de timp corespunzător compensării maxime pentru modificarea momentului unghiular al unui panou solar prin modificarea momentului unghiular al panoului solar. alt panou solar. Într-un caz particular, cu un set aproape instantaneu de viteze de rotație, aceste momente de timp coincid. În cazul unei rotiri de urgență a navei spațiale în jurul normalului cu planul orbitei, se poate recomanda următoarea secvență de operații de control pentru a maximiza aportul de energie de la fotoconvertoarele bateriilor solare. Când PC-ul este expus la radiații de la Soare (adică atunci când deviația normalului față de planul panoului solar este mai mică de 60 de grade), rețelele solare sunt rotite în direcția opusă rotației corpului navei spațiale. în timpul învârtirii și în absența iluminării PC-ului (nu există curent de la PC), rețelele solare sunt rotite în direcția , care coincide cu direcția de răsucire a corpului navei spațiale.

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 Miroshnichenko L. A., Raevsky V. A. et al. Sistemul de orientare și stabilizare a televiziunii prin satelit „Ecran” // Izv. Academia de Științe a URSS. Cibernetică tehnică. - M .: Nauka, 1977.- Nr. 4.-p. 18-27.
  2. ↑ 1 2 Gaushus E. V., Zybin Yu. N., Legostaev V. P. Navigație autonomă și control al stației orbitale Salyut-7 // Cercetare spațială. - M .: Nauka, 1986.- T.XXIV, numărul 6.- p.844-864.
  3. ↑ 1 2 3 4 Platformă spațială unificată. Notă explicativă partea 18. Sistem de orientare baterie solară: Proiect SLII.374 173.004 PZ-1.17; 230GK 0000-OPZ-1.17 / SKBP PO Uzina Electromecanica Omsk; RSC Energia poartă numele academicianului S.P. Korolev. — Omsk; Kaliningrad, regiunea Moscova — 1990.
  4. ↑ Branets V.N., Shmyglevsky I.P. Introducere în teoria sistemelor de navigație inerțială strapdown. — M.: Nauka, 1992.
  5. ↑ 1 2 Modi V. D., Srivastava S. K. Mișcarea unghiulară și controlul atitudinii prin satelit în prezența momentelor externe // Ser. 184.
  6. ↑ Vasiliev L. A. Determinarea presiunii ușoare pe nave spațiale. - M .: Mashinostroenie, 1985.
  7. ↑ Chernyavsky G. M., Bartenev V. A., Malyshev V. A. Controlul orbitei unui satelit staționar. - M .: Mashinostroenie, 1984.
  8. ↑ 1 2 Stație geofizică orbitală OGO // Sat. Control automat al navelor spațiale. — M.: Nauka, 1968.- p. 94-109.
  9. ↑ Becker K. Un sistem de orientare pe două niveluri pentru un satelit de televiziune și difuzare // Sat. Orientarea și stabilizarea sateliților. - M .: Nauka, 1978.- V.2.
  10. ↑ Stoma S. A., Averbukh V. Ya., Kurilovich V. P., Miroshnik O. M. Sistem autonom de orientare electromecanică pentru bateriile solare ale sateliților Pământului artificial // Inginerie electrică. - M., nr. 9.- 1991.- str. 41-46; Ser.62, Explorarea spatiului: RJ.- VINITI. - 1992.- Nr 4.- Rezumat 4.62.137.
  11. ↑ Andronov I.M., Weinberg D.M., Sistemul de control al poziției prin satelit Meteor // Sat. Management în spațiu. — M.: Nauka, 1975.- Vol.1.
  12. ↑ Reducerea influenței interferențelor elastice prin introducerea unui filtru spiralat în canalele de măsurare // Astronautica și dinamica rachetelor.- VINITI.- 1985.- Nr. 11.- p. douăzeci.
  13. ↑ 1 2 Tkachenko V. A. Stabilizarea poziției unghiulare a unei nave spațiale cu panouri solare elastice de către un controler dinamic // Cercetare spațială. - M .: Nauka, 1984.- T.XXII, numărul 4.
  14. ↑ Cercetări privind crearea de sisteme unificate avansate de control al mișcării și navigației pentru nave spațiale în scopuri științifice și economice naționale, module astrofizice, de mediu, de comunicații cu zbor autonom, nave de transport și de marfă, module pentru funcționarea ca parte a unei stații orbitale: Raport științific și tehnic la etapa 1 a lucrării de cercetare „Perfecțiunea” (Secțiunea 10 din R&D „Cosmos-2”) / RSC Energia numită după academicianul S.P. Korolev; Şef V. N. Branets. - P 31486-033. — Kaliningrad, regiunea Moscova. - 1992. - Responsabil. interpreți V. N. Platonov, L. I. Komarova, A. F. Bragazin și alții.
  15. ↑ Bad Yu. N., Rutkovsky V. Yu., Sukhanov V. M. Identificarea parametrilor modelului modal-fizic al unei nave spațiale deformabile // Izv. A FUGIT. Automatizare si telemecanica. — M.: Nauka, 1992.- Nr. 7.- p. 19-25.
  16. ↑ Metoda de amortizare piezoelectrică și controlul activ al vibrațiilor // Ser.41, Rachete: RJ.- VINITI.- 1985.- Nr. 12.- Rezumat 12.41.260.
  17. ↑ Aplicarea dispozitivelor ceramice piezoelectrice de control pe nave spațiale mari elastice // Ser.41, Rocketry: RJ.- VINITI.- 1985.- Nr. 12.- Rezumat 12.41.261.