Развертываемая орбитальная система

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно развертываемым на орбите системам. Развертываемая орбитальная система состоит из космического корабля (1) и спутника (2). Оба снабжены стыковочными устройствами. Космический корабль и спутник имеют сверхпроводящие катушки (5) и (10), которые запитываются токами. Сверхпроводящие ключи (7) и (12) замыкаются с образованием сверхпроводящих контуров. В результате взаимодействия встречно направленных токов в сверхпроводящих катушках (5) и (10) появляется сила отталкивания и космический корабль (1) и спутник (2) отходят друг от друга на расстояние х0. В сверхпроводящих катушках (5) и (10) могут появляться дополнительные токи, взаимодействие которых приводит к возникновению силы притяжения между сверхпроводящими катушками (5) и (10), и космический корабль (1) и спутник (2) притягиваются для сохранения расстояния x0. Достигается повышение надежности системы. 1 ил.

 

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно развертываемым на орбите системам, состоящим из нескольких объектов.

Известно устройство для реализации способа стыковки космических аппаратов (RU 2430861, B64G 1/64, 10.10.2011), состоящее из двух космических аппаратов, один из которых пассивный, а другой активный, оснащенный двигателями, узлами стыковки, бортовой системой управления, служебными бортовыми системами, пассивный космический аппарат оснащен блоком выпуска устройства зацепления, состоящего из надувной мишени с высокопрочной сеткой, снабженной сигнальным маяком, прикрепленным силовым фалом к блоку выпуска, а активный космический аппарат снабжен лебедкой с намотанным на нее тросом, на конце которого прикреплена ракета с головкой самонаведения и щеткой с выдвижными крючками, а лебедка имеет устройства для разматывания и наматывания троса и регулирования его торможения, электрически связанные с бортовой системой управления. Трос активного космического аппарата выполнен с энергопоглощающими элементами по длине, например, в виде складок, скрепленных фиксирующим креплением, прочность которого на срез при раскрытии энергопоглощающего элемента меньше, чем прочность троса основного сечения на разрыв.

Необходимость использования троса для механической связи между космическими аппаратами и регулирования его натяжения составляет недостаток данного устройства, суть которого заключается в его низкой надежности эксплуатации. Существует вероятность повреждения троса микрометеоритом или частицами космического мусора. Колебания тросовых систем, как собственные, так и вынужденные, могут вызвать напряжения, приводящие к разрыву тросов.

Известна (Осипов В.Г., Шошунов Н.Л. Космические тросовые системы: история и перспективы // Земля и вселенная. 4/98. С. 24) итало-американская развертываемая орбитальная система, выбранная в качестве прототипа, которая использовалась при проведении эксперимента «TSS-1» в 1992 г. Эта система состояла из космического корабля "Атлантис" и привязного спутника, последний в начале был жестко прикреплен к космическому кораблю с помощью стыковочных устройств, а затем отводился от корабля и на определенном расстоянии фиксировался с помощью электропроводящего троса. Трос до расхождения спутника и корабля располагался на лебедке. Привязной спутник был предназначен для выполнения электродинамических и радиофизических исследований. Привязной спутник разрабатывала итальянская фирма "Aeritalia" (Alenia Spazio), а привязную систему - американская фирма "Martin Marietta". При необходимости изменить расстояние между спутником и космическим кораблем по электропроводящему тросу пропускался электрический ток от генератора, расположенного на космическом корабле.

Вследствие зажима троса в лебедке, его не удалось выпустить на требуемую величину, что определило низкую надежность эксплуатации тросовой системы.

Задача изобретения - повышение надежности эксплуатации развертываемой орбитальной системы за счет использования свойства сверхпроводящего контура сохранять величину магнитного потока, сцепленного с ним.

Технический результат достигается тем, что в развертываемой орбитальной системе, состоящей из корабля и спутника, снабженных стыковочными устройствами для жесткой сцепки космического корабля и спутника, на корпусах космического корабля и спутника жестко установлены параллельно друг другу сверхпроводящие катушки, токовводы которых зашунтированы нормально разомкнутыми сверхпроводящими ключами, подсоединенными к источникам питания.

Заявляемая развертываемая орбитальная система поясняется на чертеже, где космический корабль 1 состыкован со спутником 2 с помощью стыковочных устройств 3. На корпусе 4 космического корабля 1 расположена сверхпроводящая катушка 5, токовводы 6 которой зашунтированы сверхпроводящим ключом 7, например, либо сверхпроводящим тепловым ключом (Уилсон М. Сверхпроводящие магниты. - М.: Мир, 1985. - С. 323-326), либо сверхпроводящим механическим ключом (Глебов И.А., Шахтарин В.Н., Антонов Ю.Ф. Проблема ввода тока в сверхпроводниковые устройства. - Л.: Наука, 1985. - С. 37). Сверхпроводящий ключ 7 нормально замкнут. К токовводам 6 подключен источник питания 8.

На корпусе 9 спутника 2 расположена сверхпроводящая катушка 10, токовводы 11 которой зашунтированы сверхпроводящим ключом 12. Сверхпроводящий ключ 12 нормально замкнут.К токовводам 11 подключен источник питания 13.

Развертывания орбитальной системы осуществляется следующим образом. Срабатывают стыковочные устройства 3 и космический корабль 1 и спутник 2 расстыковываются. Сверхпроводящие катушки 5 и 10 запитываются от источников питания 8 и 13 токами, величины которых определяются в ходе наземных испытаний следующим образом: удаляют сверхпроводящие катушки 5 и 10 друг от друга на расстояние (х0), на котором предполагается работа расстыкованных космического корабля 1 и спутника 2 в космосе, путем замыкания сверхпроводящего ключа 12 переводят сверхпроводящую катушку 10 в режим «сохранения магнитного потока» (Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. - Т. III. - Ч. 1. - С. 269-270). В этом этапе ток в сверхпроводящей катушке 10 и магнитный поток, сцепленный с ней, отсутствуют. Далее запитывают током сверхпроводящую катушку 5 космического корабля 1, замыкают сверхпроводящий ключ 7 и сверхпроводящая катушка 5 переходит в режим «сохранения магнитного потока». Затем принудительно сближают космический корабль 1 и спутник 2, для сохранения величин магнитных потоков, сцепленных со сверхпроводящими катушками 5 и 10, ток в сверхпроводящей катушке 5 начинает изменяться, а в сверхпроводящей катушке 10 ток появляется, создавая собственный магнитный поток, компенсирующий магнитный поток взаимоиндукции, обусловленный током в катушке 5. Состыковывают космический корабль 1 и спутник 2 с помощью стыковочных узлов 3 и измеряют величины токов в сверхпроводящих катушках 5 и 10. При измерении используется косвенный метод (Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника / К.К. Ким, Г.Н. Анисимов, Б.Я. Литвинов. - Спб.: Питер, 2006. - С. 93), согласно которому вначале измеряются магнитный поток или магнитная индукция сверхпроводящих катушек 5 и 10 (Фремке А.В. Электрические измерения. Л.: Энергия, 1973. - С. 261-273), а затем с использованием, например, закона Био-Савара-Лапласа, выполняют расчет значений токов в сверхпроводящих катушках 5 и 10.

В космосе операция развертывания орбитальной системы продолжается следующим образом. Сверхпроводящие ключи 7 и 12 замыкаются с образованием сверхпроводящих контуров, состоящих из сверхпроводящих катушек 5 и 10 и сверхпроводящих ключей 7 и 12. В результате взаимодействия встречно направленных токов в сверхпроводящих катушках 5 и 10 появляется сила отталкивания и космический корабль 1 и спутник 2 отходят друг от друга на расстояние x0. Если космический корабль 1 и спутник 2 по инерции продолжают удаляться друг от друга, потоки взаимоиндукции, сцепляющиеся со сверхпроводящими катушками 5 и 10 начинают уменьшаться. Для того, чтобы величины полных потоков, сцепленных с сверхпроводящими катушками 5 и 10, остались неизменными в силу условий режима «сохранения магнитного потока» в сверхпроводящих катушках 5 и 10 появляются дополнительные токи, взаимодействие которых приводит возникновению силы притяжения между сверхпроводящими катушками 5 и 10 и космический корабль 1 и спутник 2 возвращаются на отметку x0.

Если по каким-либо причинам космический корабль 1 и спутник 2 сближаются на расстояние менее х0 наблюдается обратная картина, т.е. эксплуатация развертываемой орбитальной системы характеризуется свойством автоматической стабилизации взаимного расположения космического корабля 1 и спутника 2.

При боковом смещении космического корабля 1 и спутника 2 из-за условий «сохранения магнитного потока» возникает боковая сила, возвращающая космический корабль 1 и спутник 2 в первоначальное положение.

При необходимости изменить величину хо изменяются токи в сверхпроводящих катушках 4 и 8, работающих в режиме «сохранения магнитного потока», или только в одной из них. Это можно осуществить по принципу топологического генератора (Глебов И.А., Шахтарин В.Н., Антонов Ю.Ф. Проблема ввода тока в сверхпроводниковые устройства. - Л.: Наука, 1985. - С. 21-22).

Бесконтактное удержание космического корабля 1 и спутника 2 на заданном расстоянии х0 без использования троса исключает вероятность повреждения последнего микрометеоритом или частицами космического мусора, а отсутствие необходимости регулирования натяжения троса характеризует высокую надежность эксплуатации заявляемой развертываемой орбитальной системы.

Развертываемая орбитальная система, состоящая из космического корабля и спутника, снабженных стыковочными устройствами для жесткой сцепки космического корабля и спутника, отличающаяся тем, что на корпусах космического корабля и спутника жестко установлены параллельно друг другу сверхпроводящие катушки, токовводы которых зашунтированы нормально разомкнутыми сверхпроводящими ключами, подсоединенными к источникам питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к активирующим устройствам механизмов удержания подвижных или отделяемых элементов конструкций космических аппаратов (КА). Сущность изобретения заключается в том, что инициирующий и исполнительный элементы конструкции инициирующего устройства объединены в один и выполнены в виде разрезного кольца, сегменты которого соединены проволокой из материала с высоким значением удельного электрического сопротивления, а корпус полностью защищает инициирующий и исполнительный элементы от внешних механических воздействий.
Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано для навигации КА в дальнем космосе. Способ включает сканирование лазерным лучом заданной области пространства путём отражения луча от зеркала на поворотной платформе, установленной в электромеханическом подвесе.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к стыковочным узлам. Устройство стягивания периферийного стыковочного механизма содержит барабан намотки тросов и электропривод, имеющий редуктор.

Изобретение относится к космической технике, в частности к стыковочным устройствам. Устройство стягивания стыковочных агрегатов космических аппаратов содержит механизмы защелок, штанги, а также привод.

Изобретение относится к космической технике, в частности к стыковочным устройствам космических аппаратов. Стыковочный механизм космического аппарата содержит подвижный корпус, связанный с основанием стыковочного механизма двухстепенным вращательным шарниром и боковым амортизатором с поступательными пружинными механизмами, тягами и электромагнитными тормозами и штангу с головкой, имеющей защелки.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к системе и способу стыковки космических кораблей. Система стыковки космических кораблей содержит активное стыковочное устройство и пассивное стыковочное устройство.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к болтам разрывным. Болт разрывной для соединения и последующего быстрого разъединения элементов конструкции по команде содержит силовой корпус, заряд и электродетонатор.

Изобретение относится к головному обтекателю (ГО) ракеты-носителя (РН), сжигаемому после отделения от РН на атмосферном участке траектории спуска ГО. ГО представляет собой трехслойную конструкцию из полимерных композиционных материалов в виде двухстворчатой оболочки переменной кривизны, содержащую внешний и внутренний несущие слои из материала, состоящего из связующего и углеродной ленты (МНС).

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована для сокращения районов падения отделяющихся частей ступеней ракет-носителей.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к переходным отсекам ракет-носителей и их ферм. Переходной отсек ракеты-носителя содержит корпус и помещенную внутри него проставку, снабженную средством крепления полезной нагрузки.

Изобретение относится к построению и преобразованию многоярусных спутниковых систем (СС) обзора околоземного пространства, имеющего вид сферического слоя, с заданными кратностью и периодичностью.

Изобретение относится к построению и преобразованию спутниковых систем (СС) обзора околоземного пространства, имеющего вид сферического слоя, с заданными кратностью и периодичностью.

Изобретение относится к построению многоярусных спутниковых систем (СС) непрерывного глобального обзора околоземного космического пространства с заданными кратностью и периодичностью.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к торможению спутников. Модульный космический аппарат (КА) выполнен в виде пакета последовательно установленных одноразмерных кубических модулей со служебной и целевой аппаратурой.

Изобретение относится к управлению движением группы (двух) космических аппаратов (КА) для удержания их в одной и той же узкой (по долготе) области в окрестности точки стояния.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к оборудованию для уборки космического мусора. Космический аппарат для уборки космического мусора состоит из негерметичного корпуса, маршевого жидкостного ракетного двигателя, системы ориентации и причаливания с двигательной установкой малой тяги, системы энергоснабжения и системы управления полетом.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к системам двойного запуска космических аппаратов и опорному узлу этой системы. Система двойного запуска характеризуется ее выполнением в виде трехъярусной фермы, включающей нижний, средний, верхний ярусы, отделенные друг от друга верхним и нижним поясами, содержащими соединенными поперечными стержнями опорные узлы.

Изобретение относится к конструкции и оборудованию малых спутников модульного типа (формата CubeSat) и их моделям, используемым в учебных целях. Спутник-конструктор (СК) содержит базовую модульную платформу для формирования узлов и систем СК, бортовую сеть, не менее одного центрального процессора (одноплатного компьютера), работающего на библиотеках высокого уровня, модуль управления и связанные с ним модуль УКВ-канала связи и модуль Wi-Fi канала связи, а также служебные системы, допускающие выбор и/или замену элементов.

Изобретение относится к архитектуре информационных спутниковых систем (СС). Каждый космический аппарат (КА) СС связан межспутниковыми радиолиниями (МРЛ) с четырьмя соседними КА и радиолинией с наземным комплексом управления.

Изобретение относится к архитектуре информационных спутниковых систем (СС). Каждый космический аппарат (КА) СС связан межспутниковыми радиолиниями (МРЛ) с четырьмя соседними КА и радиолинией с наземным комплексом управления.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно развертываемым на орбите системам. Развертываемая орбитальная система состоит из космического корабля и спутника. Оба снабжены стыковочными устройствами. Космический корабль и спутник имеют сверхпроводящие катушки и, которые запитываются токами. Сверхпроводящие ключи и замыкаются с образованием сверхпроводящих контуров. В результате взаимодействия встречно направленных токов в сверхпроводящих катушках и появляется сила отталкивания и космический корабль и спутник отходят друг от друга на расстояние х0. В сверхпроводящих катушках и могут появляться дополнительные токи, взаимодействие которых приводит к возникновению силы притяжения между сверхпроводящими катушками и, и космический корабль и спутник притягиваются для сохранения расстояния x0. Достигается повышение надежности системы. 1 ил.

Наверх