Solar array orienteringssystem

Ett solarrayorienteringssystem (SOSB)  är en mekanism utformad för att rikta solpaneler mot solen. Styrningen utförs genom att vrida och sedan bibehålla den erforderliga orienteringen i rymdfarkostkroppens utrymme med hjälp av SUD (motion control system) och rotera solpanelerna med elektromekaniska drivenheter i förhållande till rymdfarkostkroppen.

Analys av patent och vetenskaplig och teknisk dokumentation (NTD) gör att vi kan klassificera SOSB enligt följande.

Enligt metoden för att generera signaler för solpanelernas avvikelse från riktningen till solen:

Efter typ av orientering SB:

Enligt antalet frihetsgrader (rotationsaxlar) UPBS:

Beroende på typen av anslutning av roterande solpaneler med rymdfarkostkroppen:

Enligt arten av det ömsesidiga inflytandet från SOSB-kretsen med rymdfarkostens styrkrets och ytterligare funktioner hos SOSB:

Enligt metoderna för interaktion mellan solpaneler och yttre fält ( solstrålning , aerodynamiskt flöde av förtärnad gas, gravitations- , magnetfält , etc.):

Om användningen av solpaneler som en mottagande antenn, till exempel, modulerad laserstrålning, följt av utvinning av användbar information från den modulerade ström som genereras av FP av solpaneler när de bestrålas med laserstrålning.

Enligt metoderna för att fastställa fel i UPBS och byta till en backup-set (USSR-ansökan nr 32275460).

I designutvecklingen av UE-solbatterier hos ryska och utländska företag har det funnits en tendens att tillhandahålla en obegränsad rotationsvinkel för solbatterier med överföring av el, kommando, TM-information genom ett block av strömavtagare, som har ett antal fördelar jämfört med flexibel kabelkommunikation med begränsad rotationsvinkel. Den problematiska frågan är frågan om kodutbyte över MCO genom en roterande strömavtagare.

Under de senaste åren har publikationer dykt upp om den modulära principen att konstruera UE. Det vill säga det mekaniska blocket, det strömuppsamlande blocket, det elektroniska blocket görs i separata block och monteras under monteringen av rymdfarkosten. Denna synpunkt uttrycks till exempel av specialister från Electromechanical Plant Production Association i Omsk, Applied Mechanics NPO i Krasnoyarsk-26 och S.A. Lavochkin NPO . Strömsamlarenheten utför överföring av el, styrkommandon, TMI genom elastiska släpringar som rullar som kullager. Fördelen med ringströmavtagare i jämförelse med strömavtagare av glidande typ är mindre värmegenerering vid kraftöverföring.

Analysen av vetenskaplig och teknisk information visar att för en geostationär rymdfarkost är den mest rationella den enaxliga orienteringen av SB, vilket ger en genomsnittlig daglig SB-effektivitet som skiljer sig från idealet med högst 8 ... SC, det vill säga, UPBS, måste innehålla roterande strömuppsamlande ringanordningar (TCD) som tillhandahåller elektrisk anslutning mellan roterande solpaneler och SC-kroppen. Resultaten av jämförelsen gör det möjligt att rekommendera SOSB för användning på geostationära rymdfarkoster, vars analoga är utvecklingen [3] . I den rekommenderade varianten av SOSB, vars blockschema visas i fig. 1.3.7.1 ( http://docme.ru/UO5 ), för att generera styrsignaler för rotation av solpaneler i förhållande till rymdfarkostkroppen, information används på avvikelsen av normalen till panelplanet från riktningen mot solen, såväl som den aktuella vinkelpositionen för solpanelerna i förhållande till rymdfarkostens kropp. I detta fall kan den enaxliga orienteringen av solpaneler utföras enligt följande. I SINS bestäms riktningsvektorn till solen (VNS) i det koordinatsystem som är associerat med rymdfarkosten, och den orbitala vinkelhastigheten beräknas. Vidare utförs styrningen av solpaneler till solen genom att generera en styrsignal som är proportionell mot denna hastighet vid frekvensomriktarens ingång, och korrigering av styrsignalen för vinkelhastigheten baserat på resultaten av att mäta missanpassningen mellan solpanelerna och riktningen till solen. Det ovan beskrivna styralternativet möjliggör styrning av solpaneler till solen med en noggrannhet på 0,5 ... 0,7 grader.

Ett alternativ kan vara en variant av relästyrning av SB:ns rotation, vilket minimerar den skadliga effekten av det reaktiva vridmomentet från att ändra SB:ns rotationshastighet [1] . I denna version utförs solpanelernas orientering mot solen med en konstant stabiliserad hastighet (TRACKING-läge), vars värde är större än eller lika med, med hänsyn tagen till instabiliteten för att upprätthålla hastigheten med den elektriska drivningen av den maximala möjliga omloppsvinkelhastigheten för rymdfarkosten i GSO (spårningsvinkelhastigheten på 0,00422 grader/s stabiliseras med en noggrannhet på cirka 1%). Nollställning av det ackumulerade felet i solarrayernas orientering utförs genom omloppsrotation av rymdfarkosten med panelerna stoppade vid ett givet ögonblick (till exempel efter att ha roterat solpanelerna med ett varv). Den realiserbara noggrannheten för orienteringen av axeln som är associerad med SB-landningsplattan är inte sämre än 7 ... 8 grader med stabiliteten hos drivningsvinkelhastigheten på högst 1%.

För att säkerställa tvångsföring av panelerna till en förutbestämd position i förhållande till rymdfarkostens kropp (teknologiska lägen under marktester, initial sökning efter solen, nödsituationer, etc.), är det nödvändigt att tillhandahålla ett SÖK-läge med en vinkelhastighet för rotation av panelerna på 0,1 ... 0,2 grader / s. För att stoppa solpanelerna tillhandahålls ett STOP-kommando. Samtidigt kan rotationshastigheten för UPBS:s utgående axel under flygning inte vara reversibel, eftersom med en konstant orientering av rymdfarkosten i OSK, utförs rotationen av solarrayerna under hela perioden av aktiv existens åt ett håll. För den tidigare nämnda alternativa varianten av SOSB är var och en av styrsignalerna för den första och andra UPBS (Fig.1.3.7.1- http://docme.ru/UO5 ) en vektor, vars komponenter är reläkommandon för inställning motsvarande vinkelhastigheter för rotation av utgångsaxeln på UPBS i SPÅR- och SÖK-lägen.

För att öka tillförlitligheten är det nödvändigt att se till att information från temperatursensorer på solpaneler från STR och spänningssensorer från fotokonverterare från strömförsörjningssystemet tas med i listan över parametrar för användning i EMS, vilket gör det möjligt för att ge en grov orientering av solbatterier med en noggrannhet på cirka 30 ... 40 i upplysta delar av omloppsbanan grader.

För att minska den skadliga effekten av det reaktiva vridmomentet från en förändring i solpanelernas rotationshastighet på noggrannheten i orienteringen av rymdskeppskroppen, till exempel när man spårar solen med hjälp av en reläkontrolllag (UPBS implementerar att slå på och stoppa rotationen av SB), kan följande styrsekvens föreslås. Avvikelsen från riktningen till solen för var och en av SBs bestäms, de jämförs med varandra, ett kommando ges för rotation av SB med en större avvikelse och ett STOP-kommando för den andra solpanelen med en mindre avvikelse. Dessutom utfärdas kommandona för att stoppa en av solpanelerna och starta rotationen av de andra solpanelerna vid tidpunkten som motsvarar den maximala kompensationen för förändringen i vinkelmomentet för en solpanel genom att ändra vinkelmomentet för annan solpanel. I ett särskilt fall, med en nästan omedelbar uppsättning rotationshastigheter, sammanfaller dessa tidpunkter. I händelse av en nödsnurr av rymdfarkosten runt normal till omloppsplanet, kan följande sekvens av kontrolloperationer rekommenderas för att maximera energitillförseln från fotoomvandlare av solbatterier. När PC:n utsätts för strålning från solen (det vill säga när avvikelsen av normalen till solpanelens plan är mindre än 60 grader), roteras solpanelerna i motsatt riktning mot rymdskeppkroppens rotation under spinning, och i frånvaro av PC-belysning (det finns ingen ström från PC:n), roteras solpanelerna i riktningen , vilket sammanfaller med riktningen för rymdfarkostkroppens vridning.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 Miroshnichenko L. A., Raevsky V. A. et al. Systemet för orientering och stabilisering av TV-sändningssatelliten "Screen" // Izv. USSR:s vetenskapsakademi. Teknisk cybernetik. - M .: Nauka, 1977.- Nr 4.-s. 18-27.
  2. ↑ 1 2 Gaushus E. V., Zybin Yu. N., Legostaev V. P. Autonom navigering och kontroll av omloppsstationen Salyut-7 // Space Research. - M .: Nauka, 1986.- T.XXIV, nummer 6.- s.844-864.
  3. ↑ 1 2 3 4 Unified rymdplattform. Förklarande anmärkning del 18. Solcellsbatteriorienteringssystem: Utkast till design SLII.374 173.004 PZ-1.17; 230GK 0000-OPZ-1.17 / SKBP PO Omsk elektromekanisk anläggning; RSC Energia uppkallad efter akademikern S.P. Korolev. — Omsk; Kaliningrad, Moskva-regionen — 1990.
  4. ↑ Branets V.N., Shmyglevsky I.P. Introduktion till teorin om strapdown tröghetsnavigeringssystem. — M.: Nauka, 1992.
  5. ↑ 1 2 Modi V. D., Srivastava S. K. Vinkelrörelse och satellitattitydkontroll i närvaro av yttre ögonblick // Ser. 184.
  6. ↑ Vasiliev L. A. Bestämning av lätt tryck på rymdfarkoster. - M .: Mashinostroenie, 1985.
  7. ↑ Chernyavsky G. M., Bartenev V. A., Malyshev V. A. Orbit-kontroll av en stationär satellit. - M .: Mashinostroenie, 1984.
  8. ↑ 1 2 Orbital geofysisk station OGO // lör. Automatisk kontroll av rymdfarkoster. — M.: Nauka, 1968.- sid. 94-109.
  9. ↑ Becker K. Ett orienteringssystem på två nivåer för en TV- och sändningssatellit // Lör. Orientering och stabilisering av satelliter. - M .: Nauka, 1978.- V.2.
  10. ↑ Stoma S. A., Averbukh V. Ya., Kurilovich V. P., Miroshnik O. M. Autonomt elektromekaniskt orienteringssystem för solbatterier för konstgjorda jordsatelliter // Elektroteknik. - M., nr 9.- 1991.- sid. 41-46; Ser.62, Utforskning av rymden: RJ.- VINITI. - 1992.- Nr 4.- Sammanfattning 4.62.137.
  11. ↑ Andronov I.M., Weinberg D.M., Meteor-satellitpositionskontrollsystem // lör. Ledning i rymden. — M.: Nauka, 1975.- Vol.1.
  12. ↑ Minska inverkan av elastisk interferens genom att införa ett spiralfilter i mätkanalerna // Astronautics and Rocket Dynamics.- VINITI.- 1985.- No. 11.- sid. tjugo.
  13. ↑ 1 2 Tkachenko V. A. Stabilisering av en rymdfarkosts vinkelposition med elastiska solpaneler med en dynamisk styrenhet // Space Research. - M .: Nauka, 1984.- T.XXII, nummer 4.
  14. ↑ Forskning om skapandet av avancerade enhetliga rörelse- och navigationskontrollsystem för rymdfarkoster för vetenskapliga och nationella ekonomiska ändamål, autonomt flygande astrofysiska, miljö-, kommunikationsmoduler, transport- och lastfartyg, moduler för drift som en del av en omloppsstation: Vetenskaplig och teknisk rapport på etapp 1 av forskningsarbetet "Perfection" (avsnitt 10 i R&D "Cosmos-2") / RSC Energia uppkallad efter akademikern S.P. Korolev; Chef V. N. Branets. - P 31486-033. — Kaliningrad, Moskvaregionen. - 1992. - Ansvarig. artister V. N. Platonov, L. I. Komarova, A. F. Bragazin och andra.
  15. ↑ Bad Yu. N., Rutkovsky V. Yu., Sukhanov V. M. Identifiering av parametrarna för den modal-fysiska modellen av en deformerbar rymdfarkost // Izv. RAN. Automation och telemekanik. — M.: Nauka, 1992.- Nr 7.- sid. 19-25.
  16. ↑ Metod för piezoelektrisk dämpning och aktiv vibrationskontroll // Ser.41, Rocketry: RJ.- VINITI.- 1985.- No. 12.- Abstract 12.41.260.
  17. ↑ Applicering av keramiska piezoelektriska styranordningar på stora elastiska rymdfarkoster // Ser.41, Rocketry: RJ.- VINITI.- 1985.- No. 12.- Abstract 12.41.261.