Вы на НеОфициальном сайте факультета ЭиП

На нашем портале ежедневно выкладываются материалы способные помочь студентам. Курсовые, шпаргалки, ответы и еще куча всего что может понадобиться в учебе!
Главная Контакты Карта сайта
 
Где мы?
» » » Система управления ручной стыковкой космических аппаратов.

Реклама


Система управления ручной стыковкой космических аппаратов.

Просмотров: 5066 Автор: admin

Система управления ручной стыковкой космических аппаратов.

Это пример проекта фотонной системы управления другого типа. Она была разработана в качестве дублирующей штатную систему автоматической стыковки и получила название «Арс». Система включает передающее устройство, устанавливаемое на космической станции, к которой должна производиться стыковка и приемное устройство, размещенное на космическом корабле, который должен сблизиться и затем состыковаться со станцией. Передающее устройство состоит из двух рентгеновских передатчиков, каждый из которых создает изотопное поле рентгеновского излучения в полусфере, а оба передатчика в совокупности создают такое поле во всем пространстве вокруг станции. Со стороны сближающегося со станцией корабля она представляется точечным источником рентгеновского излучения, интенсивность которого (плотность потока фотонов) обратно пропорциональна квадрату расстояния до нее. Для формирования такого поля передатчики установлены с двух сторон станции и оси диаграмм их излучений соответственно направлены в противоположных направлениях. Идея системы состоит в том, что градиент этого поля может служить информацией для выполнения операций сближения и стыковки.

Приемное устройство предназначено для обнаружения станции и измерения расстояния до нее, скорости сближения и двух углов (крена и тангажа) ориентации корабля относительно станции.

Измерение расстояния (дальности) осуществляется подобно измерению высоты в системе «Кактус» по частоте квантов, регистрируемых сцинтилляционными детекторами Д1-Д4. При этом для того, чтобы исключить влияние естественного космического фона, также регистрируемого детекторами, предусмотрена его компенсация на входе измерителей частоты ИЧ-1-ИЧ4 путем подачи регулируемого напряжения с пульта оператора (на рис.12 не показана). Эта операция выполняется оператором до включения передатчиков на станции.

Скорость сближения определяется измерителем скорости ИС путем непрерывного дифференцирования сигнала по расстоянию. Углы крена и тангажа приближающегося корабля относительно направления на станцию измеряются с помощью статических угломеров, сконструированных на базе тех же радиометров, которые используются для измерения расстояния. На рис.12 заштрихованными экранами между детекторами приемников условно показаны эти угломеры. Принцип их действия состоит в том, что эти экраны, непрозрачные для рентгеновского излучения, по разному прикрывают сцинтилляторы детекторов от этого излучения в зависимости от угла его падения на приемник. При этом отношение выходных сигналов детекторов приемника является функцией этого угла. Чтобы не нарушать работу канала дальности, экраны устроены так, что суммарный сигнал с обоих детекторов не зависит от угла. Для того, чтобы с помощью приемников измерять углы в взаимоперпендикулярных плоскостях, они соответственно установлены в корабле в этих плоскостях.

Пульт оператора включает два измерительных прибора, показания которых выдаются на экране светящейся точкой в плоскости двух координат: на одном приборе – это расстояние (от 7000 м.) и скорость (в диапазоне ± 5 м/с), т.е. в виде фазовой плоскости, а на другом – это углы крена и тангажа (в диапазоне ± 200 ). Задача оператора, находящегося в корабле и управляющего процессом его стыковки со страницей, заключается в том, чтобы маневрирую кораблем, ввести эти точки на обоих приборах в начало изображенных на экранах систем координат. На фазовой плоскости «расстояние-скорость» нанесен сужающийся к началу координат коридор разрешенных фазовых траекторий сближения и стыковки. Измеритель дальности имеет три диапазона: свыше 2500 м, 2500-250 м и менее 250 м. Оператор в ходе стыковки должен переключить эти диапазоны по показанию прибора в соответствии с указанием на экране. Попадание светящихся точек на экранах обоих приборов в начало координат означает завершение операции стыковки.

Последовательность процесса проектирования системы «Арс» аналогична описанному выше для системы «Кактус». На этапе эскизного проекта прежде всего определялись требуемые для обеспечения заданной дальности квантовый выход передатчиков и эффективная площадь регистрации детекторов приемников. Как и для «Кактуса» задание предельного расстояния при заданных ограничениях инерционности и погрешности измерения однозначно определяет величину произведения этих двух параметров. Проведенные расчеты, а затем более детальное компьютерное моделирование процессов излучения, распространения и регистрации потоков квантов позволили выбрать оптимальные значения квантового выхода рентгеновских передатчиков и размеров сцинтилляторов для детекторов приемников, которые позволяют уложиться в заданные в ТЗ значения массы прежде всего приемного устройства и надежности всей системы. По этим данным были сформулированы частные ТЗ на разработку требуемой рентгеновской трубки, сцинтилляционных детекторов и некоторых других специальных компонентов передающего и приемного устройств.


Электрическая схема приемного устройства, реализующая его функциональную схему, показанную на рис.12, была выполнена на той же элементной базе, что и схема приемника системы «Кактус». При этом детекторы Д и измерители частоты ИЧ были заимствованы из приемника системы «Кактус». Однако поскольку в отличие от той системы в системе «Арс» требуется непрерывное измерение дальности с линейной шкалой, а частота квантов нелинейно зависит от расстояния в блоке измерения расстояния ИР введена схема линеаризации статической зависимости суммарной частоты от расстояния. Это осуществляется путем кусочно-линейной аппроксимации исходной характеристики, дополнительно сглаженной в точках излома высокочастотным сигналом от генератора импульсов.

Измерение скорости осуществляется блоком ИС путем дифференцирования текущего значения расстояния на усилителе постоянного тока с нелинейным фильтром на выходе, сглаживающем случайные большие выбросы без введения инерционности в измерение скорости.

Измерители углов крена и тангажа ИУ1, ИУ2 построены по одинаковой схеме определения разности сигналов от измерителей частоты соответствующей пары детекторов, затененных общим экраном. Конструкция экранов обеспечивает линейную зависимость величины этой разности от угла падения потока квантов на детекторы.

На этапе эскизного проектирования был собран макетный образец приемного устройства и проведены его испытания на специально созданном стенде. Стенд включает узкоколейную двухрельсовую трассу длиной  около  50  м,  по  которой  передвигается  с программируемой скоростью до 1 м/с тележка с установленной на ней поворотной раме с приемным устройством. В конце трассы установлен рентгеновский передатчик, расстояние до которого, скорость и углы измеряет передающее устройство. Стенд оборудован системой измерения этих параметров с пересчетом их по критериям подобия на значения, соответствующие натурным условиям в космосе во всех диапазонах, предусмотренных ТЗ. Проведенные на стенде экспериментальные исследования позволили подтвердить и уточнить результаты синтеза проектируемой системы «Арс».

В дальнейшем этот стенд использовался для проведения приемно-сдаточных и периодических испытаний штатных образцов системы, изготовленных по документации, разработанной на этапе технического проектирования.

 

Штатные образцы системы «Арс» прошли летно-конструкторские испытания (ЛКИ) на отечественных космических станциях и пилотируемых кораблях «Союз». Первые летные испытания выявили серьезную ошибку, допущенную при проектировании и экспериментальной наземной отработке рентгеновских передатчиков системы. В передатчиках было применено маслянное охлаждение. На орбите в условиях невесомости тепловой режим передатчиков оказался существенно отличным от земных условий в результате передатчики перегревались и перегорали. После доработки этот эффект был устранен и передатчики стали функционировать без замечаний практически без ограничения длительности работы во включенном состоянии. Система «Арс» при этом показала свою полную работоспособность при летных испытаниях на расстоянии до 3000 м и более.

Эта система стала в дальнейшем базовой для разработок систем, работающих на прямом фотонном излучении, другого назначения – для управления тесным строем морских кораблей, вертолетов, для охраны территорий и государственных границ, измерения двухфазных потоков жидкостей и др. [20].

В ходе создания все новых фотонных систем типа «Кактус», «Арс» и др. была отработана теория таких систем, методика их расчета, компьютерного и физического моделирования и экспериментального исследования. В результате по мере создания новых систем фотонной техники постепенно уменьшался объем научных исследований в пользу чисто инженерного проектирования.


Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 60 дней со дня публикации.

Популярные новости

Статистика сайта



Rambler's Top100



 
Copyright © НеОфициальный сайт факультета ЭиП