Гравитационная система ориентации

Гравитационная система ориентации [c.246]

Гравитационная система ориентации относится к пассивным системам и поэтому не требует для своего функционирования затрат энергии или массы, запасенных на борту КА. Ее функционирование основано на использовании гравитационного момента, который возникает в случае, [c.246]

Спутники должны иметь систему угловой стабилизации. При создании доплеровской навигационной системы Транзит предпочтение было отдано применению гравитационной системы ОРИЕНТАЦИИ (ГСО) с магнитной системой успокоения как наиболее простой и надежной. Такого рода система впервые была испытана в 1963 г. на спутнике Транзит-5А . [c.200]

Возмущающие моменты возникают в результате целого ряда факторов. Приведем основные источники возмущающих моментов 1) аэродинамическое сопротивление 2) магнитное поле 3) давление солнечных лучей 4) гравитационные поля Земли и небесных тел 5) движение масс внутри КА 6) неравномерное вращение опорной системы координат (эллиптичность орбиты) 7) температурные деформации элементов конструкции системы ориентации и стабилизации 8) неточности в изготовлении системы ориентации и стабилизации и др. [c.17]

Пусть, например, длинный продолговатый спутник с большими одинаковыми массами на концах ( гантель ) движется по круговой орбите вокруг Земли в положении спицы в колесе . Повернем его с помощью системы ориентации в положение копья . Суммарная гравитационная сила, действующая на спутник, как вытекает из закона всемирного тяготения, теперь уменьшится, и спутник перейдет на эллиптическую орбиту, (Читатель убедится в сказанном, проделав вычисления, если, пренебрегая массой стержня гантели , примет его длину, скажем, равной 27 , а высоту первоначальной орбиты—равной Я или 2 , где Я— радиус Земли.) [c.149]

К пассивным системам ориентации относятся гравитационная, инерционная, аэродинамическая и ряд других, т.е. таких, которые для своей работы не требуют затрат энергии, запасенной на борту КА. Они отличаются высокой экономичностью. Вместе с тем области их применения ограничены. [c.242]

Системы ориентации Враще- нием С реактивными соплами Гравитационная аэродинамическая, солнечным давлением Магнитная и электромагнитная [c.245]

Цель гравитационно-магнитной стабилизации спутника 1963 22А состояла в обеспечении постоянной направленности антенны к центру Земли в пределах 20° относительно местной вертикали. Эта цель была достигнута, так как система пришла в рабочее состояние в течение 10 сут. и обеспечила точность ориентации 10°. Для контроля работы системы стабилизации были использованы трехкомпонентные магнитометры и солнечные датчики, установленные на спутнике [21 ]. [c.51]

Гравитационное осаждение нескольких сфер равного радиуса. В [178] получены методом отражения и осредненные по всевозможным ориентациям частиц в пространстве соотношения между силой сопротивления F и скоростью осаждения U. Считалось, что расстояние I между центрами наиболее удаленных в системе сфер значительно больше их радиуса а. Во всех рассмотренных случаях для силы сопротивления справедлива формула (2.9.1), где Л — поправочный коэффициент, зависящий от конфигурации системы частиц. Пиже приведены значения поправочного коэффициента для некоторых характерных случаев расположения частиц. [c.90]

В лазерных центрирующих измерительных системах широк ) применяют для горизонтальной ориентации луча отвесные гравитационно-чувствительные зеркала (рис. 65). Маятник таких устройств работает в диапазоне 10, ошибка смещения плоскости от вертикального положения порядка 1,5". [c.98]

Пассивная система ориентации и стабилизации — это система, которая не требует на борту КА источника энергии для своей работы. Для создания управляющих моментов она использует физические свойства средьд, окружающей КА (гравитационное или магнитное поле, солнечное давление, аэродинамическое сопротивление), или свойство свободно вращающегося твердого тела сохранять неподвижной в инерциальном пространстве ось вращения. В пассивных системах не только ориентация, но и стабилизация КА, например демпфирование собственных колебаний, достигается без использования активных управляющих устройств. [c.6]

В тех случаях, когда угловым положением КА управляет активная система ориентащш и стабилизации, создаются управляющие моменты, которые на несколько порядков превышают значения составляющих вектора гравитационного момента. Поэтому при работающей активной системе ориентации и стабилизации, например газореактивной, незначительные гравитационные моменты не принимаются во внимание при оценке возмущений. Однако в условиях космического пространства, где нет какой-либо естественной демпфирующей среды, даже такие небольшие возмущающие моменты, как гравитационные, при отсутствии управляющих моментов приводят к достаточно большим угловым отклонениям КА от заданного положения ориентации. [c.20]

Пассивные системы, у которых восстанавливающие и демпфирующие моменты создаются только с помощью гравитационного поля, будем называть гравитационными системами еслц же, кроме того, используется магнитное поле, то - гравитационно-магнитными системами. Демпфирование собственных колебаний пассивной СГС относительно устойчивого положения происходит за счет рассеяния механической энергии в устройстве, соединяющем основное тело и стабилизатор, при их относительном движении. СреДи полностью пассивных гравитационных систем угловой ориентации спутников широко известны системы типа Вертистат , которые предназначались в основном для спутников связи и обзора земной поверхности [21,33,58,80]. [c.26]

Относительное перемещение магнита и алюминиевой трубки при колебаниях вспомогательных штанг в гравитационном поле вызывает движение вязкой жидкости, что приводит к рассеянию энергии. Процесс рассеяния энергии будет происходить длительное время, так как известно, что момент демпфера с вязким трением зависит от частоты колебаний системы относительно центра масс, а частота колебаний очень мала. Хотя tw-ретически такой демпфер легко осуществим, однако, возникшие трудности, связанные, в частности, с изменением коэффициента вязкости при колебаниях температуры в широких пределах, требовали проведения опытов, подтверждающих, что демпфер будет хорошо работать в реальных условиях космоса при чрезвычайно малых значениях скоростей и сил. Лет-но-к(шструкторские испытания, проведенные в США на гравитационно-ста-билизированных спутниках 0VL-5, OVL-10, OVL-86, подтвердили работоспособность демпферов с шариком в трубке, наполненной вязкой жидкостью, в условиях космического пространства. С помощью демпферов такой конструкции на гравитационных системах типа Вертистат была достигнута точность ориентации 2° [85]. [c.30]

В некоторых работах можно найти общие рассуждения о влиянии ограничений по угловой скорости изменения ориентации на демпфирование либрационных колебаний спутника с гравитационной системой стабилизации (см., например, [61, 62, 64, 89, 92], где этот вопрос рассматривается для случая беспорядочно вращающихся в начальный момент времени космических аппаратов). Демпфирование не сказывается существенным образом на параметрах возмущенного движения, исключая области параметров, которые приводят к условиям возникновения резонанса [171, но часто введение демпфирующего устройства настолько изменяет динамаку движения, что исследования общего характера могут дать лишь качественную картину явлений. Поэтому процесс демпфирования целесообразно анализировать применительно к конкретным системам. Действующие на космический аппарат возмущения вследствие различного рода явлений, в том числе влияние атмосферы, рассматриваются в работах [18, 72, 77]. [c.195]

Если спутник не обладает системой ориентации, то после вывода на орбиту он совершает сложное вращательне движение типа кувыркания под действием аэродинамических, гравитационных, магнитных, радиационных сил. Характер вращения спутника может постепенно изменяться. Например, цилиндрический спутник, получивший в момент отделения от ракеты-носителя вращение вокруг продольной оси, стремится с теченим времени начать вращаться вокруг поперечной оси, наподобие пропеллера. [c.146]

Основное назначение магнитных систем стабилизации (МСС) — стабилизация по МПЗ с целью однозначной ориентации КА, снабженных гравитационными системами, перед выпуском гравитационных щтанг, а также с целью создания на КА подходящих условий для проведения различных научных экспериментов и облегчения привязки результатов этих экспериментов к определенному направлению в пространстве. Особенно полезна стабилизация по МПЗ при исследовании геофизических явле- [c.124]

Найдем теперь гравитационный момент. Пусть Oxyz — система координат, жестко связанная с твердым телом ее оси направлены по главным центральным осям инерции тела (рис. 129). Ориентацию твердого тела относительно орбитальной системы координат будем определять при помощи углов Эйлера ip. Элементы aij матрицы перехода от системы координат Oxyz к системе OXYZ выражаются через углы Эйлера по формулам (3) п. 19. [c.247]

ВЕРОЯТНОСТЬ термодинамическая характеризуется чис-ло 1 способов, которыми может быть реализовано данное состояние системы ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ [—воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению их движения ближнего порядка — взаимодействие между соседними частицами, составляющими вещество гравитационное — взаимодействие между любыми телами, выражающееся в их взаимном притяжении с силой, зависящей от масс тел и расстояния между ними дальнего порядка — взаимодействие между далекими частицами, составляющими вещество звеньями полимерной молекулы при случайном сближении их в процессе теплового движения) обменное — специфическое взаимное влияние одинаковых частиц, входящих в состав квантовой системы, связанное со свойствами симметрии волновой функции системы относительно перестановки координат частиц, а также приводящих к согласованному движению частиц и изменению энергии системы пондемоторное токов — механическое взаимодействие электрических токов посредством создаваемых ими магнитных полей снин-орбитальное — взаимодействие частиц, входящих в состав квантовой системы, зависящее от велггчины и взаимной ориентации их орбитального и спинового моментов импульса, а также приводящих к тонкой структуре уровней энергии системы сннн-решеточ-ное — взаимодействие орбитального магнитного момента атома с кристаллическим полем спин-спиновое — взаимодействие частиц, входящих в состав квантовой системы, обусловленное наличием у частиц собственных магнитных моментов, а также приводящих к сверхтонкой структуре уровней энергии системы электромагнитное — взаимодействие частиц, обладающих электрическим зарядом или магнитным моментом, осуществляемое посредством электромагнитного поля] [c.226]

Рассмотрены принципы построения, основы проектирования, вопросы повышения точности и динамики систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА). В основном рассматриваются пассивные и комбинированные системы стабилизации посредством вращения, цри помощи давления солнечных лучей, а также гравитационные и газореактивные системы. При исследовании динамики учитываются упругость и тепловая деформация стабилизаторов, нелинейность характеристик датчиков и т.п. Уделено внимание способам и устройствам демпфирования колебаний пассивных систем стабилизации, вопросам управления и прогнозирования движения спутника, стабилизированного вращением (1-е изд., 1977 г.). [c.2]

Рассмотрим, каким образом возникает восстанавливающий момент у КА, состоящего из основного тела и прикрепленной к нему длинной штан-гй с грузом на конце. Предположим, что массы основного тела и груза равны между собой и соединены жестким невесомым стержнем, т.е. КА представляет собой гантель. Гантелеобразный КА движется в централыгом гравитационном поле планеты по круговой орбите с постоянной угловой скоростью таким образом, что одна масса расположена ближе к планете, чем другая. Так как масса, расположенная дальше от планеты, испытывает меньшее гравитационное притяжение и большее воздействие центробежных сил, чем масса, расположенная ближе к планете, то появляется момент, который стремится поставить гантель в вертикальное положение относительно орбитальной системы координат. В тех случаях, когда гантелеобразный аппарат располагается горизонтально или вертикально, восстанавливающий момент равен нулю. При любой другой ориентации восстанавливающий момент стремится развернуть КА в вертикальное положение. [c.25]

Из классических работ по небесной механике известно, что при движении твердого тела по круговой орбите существуют устойчивые положения относительного равновесия. Эти положения устойчивого равновесия соответствуют некоторым относительным ориентациям твердого тела (например, искусственного спутника), когда его главные центральные оси инерции совпадают с осями орбитальной системы координат (радиус-вектор центра масс, трансверсаль и бинормаль к орбите). Если искусственньш спутник Земли сориентировать около положения устойчивого (относительного) равновесия, то это положение может сохраняться сколь угодно долго. Моменты от центрального поля гравитационных сил будут в этом случае стабилизирующими моментами, и мы приходим к идее ориентации спутника без расходования энергии и рабочего тела. Для эллиптических орбит с малыми эксцентриситетами относительное устойчийое равновесие тела почти всегда переходит в устойчивое колебательное движение с малой амплитудой и периодом, равным периоду обращения по орбите. Эти колебания можно рассматривать как погрешности ориентации, которые могут быть рассчитаны и учтены. Это представляет весьма важную задачу современной механики (18. [c.12]

Стабилизация вращением. Для обеспечения неизменной ориентации" некоторой оси спутника в инерционном пространстве часто применяется система стабилизации, использующая гироскопические свойства вращающихся тел. Так, например, известно, что стационарное вращение спутника вокруг осей, соответствующих минимальному и максимальному моментам инерции, устойчиво. При наличии диссипативных моментов устойчивым остается лишь стационарное вращение вокруг оси, сбответ- твующей максимальному моменту инерции спутника. Внешние моменты, обусловленные гравитационным и магнитным полями Земли, сопротивлением атмосферы, световым давлением, приводят к нарушению ориентации стабилизированного вращением спутника. Для сохранения неизменной ориентации спутника на достаточно большом интервале времени влияние внешних моментов необходимо компенсировать с помощью специального активного устройства, которое включается, если отклонение оси вращения спутника от заданного направления превысит допустимую величину. [c.301]

Если подъемные сйлы, силы вязкости и инерции, действующие в потоке, соизмеримы, то такое течение называется вязкостно-инерционно-гравитационным. В этом случае влияние свободной конвекции на течение и теплообмен проявляется в виде зависимости полей скорости и температуры, а также теплоотдачи и сопротивления от числа Грасгофа (Ог) и ориентации системы в поле силы тяже- [c.315]

Система гравитационной стабилизации отрабатывалась, а потом использовалась на многих спутниках. Таковы Триад , Траак , GE0S-1, -2 , Эол , спутники серии ATS, Эксплорер-38 (четыре гравитационных полых стержня длиной 230 м, образующих две У-образные антенны радиотелескопа, и демпфирующий стержень длиной 96 м) и другие. Несколько стержней, которые могут выдвигаться и вдвигаться, позволяют стабилизировать спутник по трем осям, разворачивать его на 180° в новое устойчивое положение (экспериментальный спутник Додж ). На многих спутниках наряду с гравитационной используется магнитная ориентация [2.25]. [c.148]

Траектория сближения КА с планетой зависит от цели полета (попадание в планету или прямая посадка, пролет на заданном расстоянии ИЛИ гравитационный маневр для перевода КА на траекторию полета к другой планете, получение спутника планеты и др.) Движение КА вблизи планеты удобно описывать в планетоцентрической системе координат РхплУпл пл, у которой так называемая картинная плоскость РхаяУал перпендикулярна вектору ,2, а ось Ргпл направлена в сторону вектора =2 [31]. Ориентация осей Рх л и Рупл определяется единичными векторами [c.304]

Способ определения своего положения (и исполнительный орган) может строитьтся на использовании внешних воздействий в зависимости от гравитационных, магнитных полей, влияния атмосферы планеты и солнечного давления. В основу может быть заложен принцип гироприборов (гироскопические датчики положения, закрутка аппаратов или специальных роторов). Система может использовать в качестве исполнительных органов малые управляющие реактивные двигатели, работающие на сжатом газе. Информация об ориентации ИСЗ может поступать отдатчиков указанного типа или астродатчиков положения Солнца, планет и звезд. Каждый из принципов обеспечивает определенную точность ориентации, определяющую его использование. [c.190]

В механике космического полета задачей двух тел называют определение параметров движения материальной точки в гравитационном поле центрального тела. Для описания этого движения в абсолютной системе координат достаточно знать шесть параметров координаты и состав.чяющие скорости по осям системы координат. Их можно получить с помощью интегрирования дифференциальных уравнений. Однако невозмущенное кеплеровское движение более просто описывается уравнениями с помощью специально выбранных величин, Называемых элементами орбиты. При этом выражения, описывающие движение, приобретают вид конечных формул, а сами элементы остаются посгояннымн. Для замкнутых орбит ИСЗ эти элементы называют также эллиптическими элементами, К числу их относят следующие три элемента ориентации орбиты (рис. 2.11) [c.65]

Для формирования управления в инерциальной системе (рис, 4.26) используется информация от бортовых инерцнальных измерительных устройств, включающих акселерометры и гироскопические приборы. Кроме того, перед началом работы системы в нее вводится информация о начальных параметрах движения КА. В процессе наведения вектор фактической скорости определяется путем интегрирования составляющих вектора кажущегося ускорения измеряемых акселерометрами, с учетом составляющих расчетного гравитационного ускорения, а вектор положения КА вычисляется как интеграл от полученного таким образом вектора скорости. Новый вектор требуемой скорости вычисляется с того момента времени, который наступит после завершения цикла необходимых вычислений. Таким путем ориентация вектора тяги все время изменяется. Выключение двигателя производится в момент, когда Дитр=0. [c.224]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...