Роль контрольных карт

13-MA'RUZA

2 SOAT

MAVZU: Sun'iy yo'ldoshlarning navigasiya uskunalari. Sun'iy yo'ldoshlarning massa markazining harakatini boshqaruvi. Sun'iy yo'ldoshlarning massa markaziga nisbatan harakatni boshqarishni ta'minlash uchun uskunalar.

Reja:

1. Sun'iy yo'ldoshlarning navigatsiya uskunalari;

2. Massalarning kosmik markazining harakatini boshqaruvchi ijroiya organlari;

3. Yo'ldoshlar massasi markaziga nisbatan harakatni boshqarishni ta'minlash uchun uskunalar

Kalit so'zlar: KK (kosmik kemasi), uskunalar, sun'iy yo'ldoshlar, masofadan turib zondlash, orbit, yulduz, datchiklar, uskunalar.

1. Kosmik kemaning navigatsiya uskunalari

Navigatsiya o'lchovlari muammosini hal qilish uchun (inertial koordinatalar tizimidagi kosmik kemaning koordinatalarini aniqlash masalasi) navigatsion "ballar" (koordinatalari ma'lum bo'lgan nuqtalar) talab qilinadi. Navigatsion belgilar quyidagilar bo'lishi mumkin: navigatsiya sun'iy yo'ldoshlari; astro nishonlari (yulduzlar); er usti ob'ektlari. Zamonaviy kosmik kemalarda ikki turdagi navigatsiya qurilmalari qo'llaniladi: sun'iy yo'ldosh navigatsiya uskunalari; koordinatalarni yulduzlar bo'yicha aniqlash uchun uskunalar.

Sun'iy yo'ldosh navigatsiya uskunalari

O'z ichiga oladi: bilan radio signallarni qabul qilish uchun antenna

navigatsiya sun'iy yo'ldoshlari; qabul qilingan signallarni qayta ishlash va geosentrik koordinatalar tizimidagi massa harakat markazining joriy koordinatalarini hisoblash uchun elektron birlik. Bunday uskunaning umumiy o'lchamlari, vazni va quvvat sarfi nisbatan kichik bo'lib, deyarli barcha Yerga yaqin kosmik qurilmalarda o'rnatiladi.

Yulduzlar bo'yicha koordinatalarni aniqlash uchun uskunalar

Ushbu uskuna YMZ (yerni masofadan zondlash) kosmik kemasining massa markazining joriy koordinatalarini (tovush chiqarish zonasiga aniq havola) va geliosentrik va sayyoralararo traektoriyalar bo'ylab harakatlanadigan kosmik qurilmalarda yuqori aniqlikda aniqlash uchun juda muhimdir.

Sayyoralararo yoki geliosentrik traektoriyalarda geotsentrik koordinatalar tizimini endi inersial deb hisoblash mumkin emas, chunki u Quyosh atrofida Yer orbitasida harakat qiladi. Geliosentrik koordinatalar tizimini inersial deb hisoblash mumkin.

Yulduzlarni geliyotsentrik koordinatalar tizimidagi an'anaviy sobit nuqtalar deb hisoblash mumkin. Uch yoki undan ortiq yulduzlarga nisbatan kosmik kemaning o'rnini aniqlagan holda, geliosentrik koordinatalar tizimidagi koordinatalarni hisoblash mumkin.

Shunga ko'ra, ko'rib chiqilayotgan uskunalar tarkibiga yulduzlar datchiklari va massa holati markazining joriy koordinatalarini hisoblash uchun elektron birliklar kiradi. 1-rasmda kosmik kemaning yulduzlardan koordinatalarini aniqlash uchun uskunaning asosiy tarkibiy qismlari ko'rsatilgan diagramma ko'rsatilgan.

Rasm 1. Astronavigatsiya uskunasining soddalashtirilgan diagrammasi.

1-rasmda quyidagi belgilar ko'rsatilgan: X_quyoshY_quyoshZ_quyosh - geliosentrik koordinatalar tizimi; X_qY_qZ_q - kosmik kemaning massa markazi bilan qattiq bog'langan koordinata tizimi; X_дY_дZ_д - yulduz sensorining fokal tekisligi bilan qattiq bog'langan koordinatalar tizimi.

Yulduzli sensorlar yulduzgacha bo'lgan masofani va X_дY_дZ_д tizimidagi koordinatalarni aniqlashga qodir. Yulduz sensorlari kosmik kemaning tashqarisida o'rnatiladi, shunda yulduz potentsial ravishda sensorning ko'rish maydoniga tushadi. Hozirgi davr uchun geliosentrik koordinatalar tizimidagi yulduzlarning koordinatalari ma'lum. Shunga ko'ra, elektron birlikdagi yulduz sensorlaridan o'lchov ma'lumotlarini olgan holda, kosmik kemaning massa markazining geliosentrik koordinatalar tizimidagi pozitsiyasining koordinatalari hisoblab chiqilgan.

Yulduzli datchiklar, ishlab chiqaruvchiga qarab, tashqi tomondan bir-biridan farq qilishi mumkin. 2-rasmda yulduz datchiklarining tashqi ko'rinishiga misollar keltirilgan.

Rasm 2. Yulduz sensorining tashqi ko'rinishiga misolРис.

2. Sun'iy yo'ldoshlarning massa markazining harakatini boshqaruvi.

Agar parvoz paytida kosmik orbitaning parametrlarini o'zgartirish zarur bo'lsa, unda reaktiv dvigatellar unga o'rnatiladi. Shuningdek, kosmik kemada reaktiv dvigatellar uchun yonilg'i saqlanadigan baklar mavjud. Reaktiv dvigatellar bilan birgalikda yoqilg'ini saqlash va etkazib berish tizimi kosmik kemalarni harakatga keltiruvchi tizim deb ataladi.

Kosmik kemani harakatga keltirish tizimiga qo'yiladigan muhim talablar quyidagilardan iborat: ko'p marta yoqish va o'chirish imkoniyati; yoqilg'i tarkibiy qismlarini uzoq muddatli saqlash. Shu sababli, komponentlari kriyogen bo'lmagan va uzoq vaqt saqlash muddatiga ega bo'lgan "Asimmetrik dimetilgidrazin (yoqilg'i) - azot tetroksid (oksidlovchi)" yoqilg'isiga ega bo'lgan kimyoviy qo'zg'alish tizimlari kosmik kemalarda keng qo'llanilishini topdi. Kosmik kemaning massa markaziga nisbatan reaktiv dvigatellarni joylashtirishga qo'shimcha talab qo'yiladi: reaktiv dvigatellarning surish vektorining natijasi massa markazidan o'tishi kerak (massa markaziga nisbatan yon momentlardan qochish uchun).

Harakatlantiruvchi tizim tanklarining geometrik shakllari ko'proq sferik va torus tanlanadi. Yoqilg'i idishlarining joylashishi reaktiv dvigatellarning surish vektoriga nisbatan nosimmetrik tanlanadi. Reaktiv harakatlanish tizimining dvigatellari va yonilg'i rezervuarlari sxemasining namunasi 3-rasmda keltirilgan.

Rasm 3. Reaktiv harakatlanish tizimining kosmik kemada joylashishiga misol (1 - reaktiv dvigatel; 2 - oksidlovchi yoqilg'i baki; 3 - yonilg'i yoqilg'isi baki)

Ba'zi kosmik transport vazifalari uchun boshqa harakatlantiruvchi tizim turlari ham qo'llaniladi:

- porohni harakatga keltiruvchi tizim (birinchi navbatda, boshqariluvchi kosmik kemalar tormozlash va atmosferaning zich qatlamlariga kirish uchun ishlatilgan, chunki pastga tushadigan transport vositalarining yumshoq qo'nish dvigatellari sifatida);

- elektrojetli harakatlantiruvchi tizim (past tortish kuchi ta'sirida orbitalararo yoki sayyoralararo parvozlar uchun ishlatiladi, bir komponentli yoqilg'ining kam sarflanishiga ega).

3. Yo'ldoshlar massasi markaziga nisbatan harakatni boshqarishni ta'minlash uchun uskunalar

Maqsadli uskunalar va umuman kosmik kemaning fazoviy yo'nalishini boshqarish ham muhim vazifa (masalan, teleskopik kompleksning kuzatish ob'ektiga yo'nalishi). Kosmik kemaning fazoviy yo'nalishi nisbiy massa markazining bog'langan koordinata tizimining o'qlari burilish burchaklari bilan tavsiflanadi. 4-rasmda kosmik kemaning yerga yaqin orbitadagi burchak holatining asosiy parametrlari ko'rsatilgan.

Rasm 4. Kosmik kemaning yerga yaqin kosmosdagi burchak holatining parametrlari.

4-rasmda quyidagi belgilar ko'rsatilgan: O - kosmik vositalar massasi markazi; TRW - orbital koordinatalar tizimi (R o'qi - radiusli o'q, Yerning markazi va KKning massa markazi orqali o'tadi; T - ko'ndalang o'qi, KKning massa markazidan tangensial ravishda KK traektoriyasiga o'tadi; W - yon o'qi); XcYcZcO - ulangan kosmik apparatlar koordinatalari tizimi; φ - kosmik kemaning balandligi burchagi (kosmik kemaning W o'qi atrofida aylanish burchagi); ψ - kosmik kemaning yaw burchagi (kosmik kemaning R o'qi atrofida aylanish burchagi); γ - kosmik kemaning burilish burchagi (kosmik kemaning T o'qi atrofida aylanish burchagi). Kosmik kemaning massa markaziga nisbatan harakatni boshqarish φ, ψ, γ miqdorlari bilan tavsiflangan burchak holatini boshqarishdan iborat. Kosmik kemaning massa markaziga nisbatan harakatni boshqarishning ikkita kichik muammolari mavjud:

- parvoz paytida kosmik kemaning burchak holatini saqlab qolish muammosi (burchak holatini barqarorlashtirish muammosi);

- kosmik kemaning burchak holatini boshqariladigan o'zgartirish vazifasi (kerakli burchak holatiga yo'naltirish vazifasi).

Matematik jihatdan, kosmik kemaning burchak holatini boshqarish masalasini ifodalar tizimi yordamida ifodalash mumkin:

Bu erda t vaqtidagi rejalashtirilgan burchaklar

Bu erda t vaqtidagi haqiqiy (real) burchaklar

Massaning markaziga nisbatan kosmik harakatni boshqarish uchun bortdagi uskunalar quyidagi vazifalarni bajarishi kerak:

- kosmik kemaning hozirgi vaqtda burchak holatini o'lchash (o'lchash uskunalari);

- kosmik kemaning massa markaziga (aktuatorlarga) nisbatan burchak holatini boshqariladigan o'zgarishi (yoki barqarorlash muammosi bo'lgan taqdirda ushlab turish).

Nazorat savollari:

1. Sun'iy yo'ldosh navigatsiya uskunalari nimani o'z ichiga oladi?

2. Yulduzlarning koordinatalarini aniqlash uskunalari nimalarni o'z ichiga oladi?

3. Reaktiv dvigatellar bilan birgalikda yonilg'ini saqlash va etkazib berish tizimi qanday nomlanadi?

4. Nisbatan massa markazining bog'langan koordinata tizimining o'qlari burilish burchaklari nimaga xos?

5. KK massa markaziga nisbatan harakatni boshqarishning pastki muammolari.

Adabiyotlar:

1. Аверьянов А. П. ,Азаренко Л. Г. , Вокин Г. Г. ,Кащеев Н. А. , Мачнева Л. А., Чаплинский В. С. Введение в ракетно-космическую технику: учебное пособие. Т. 1. Общие сведения. Космодромы. Наземные Средства контроля и управления ракетами и космическими аппаратами. Ракеты. Год: 2018. Издательство: Инфра-Инженерия. Место издания: Москва|Вологда.ISBN: 978-5-9729-0195-1. Страниц: 381.Форматы: PDF

2. Каргин, Н. Т. Конструкция и проектирование изделий ракетно-космической техники. Ч. 1. Конструирование изделий ракетно-космической техники [Электронный ресурс] [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / В. В. Волоцуев, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. акад. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т), Н. Т. Каргин.— Самара : Изд-во СГАУ, 2012 .— 163 с. — Электрон. текстовые и граф. дан. (1 файл : 12,7 Мбайт).— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/230065