Sistema de orientación de paneles solares

Un sistema de orientación de paneles solares (SOSB)  es un mecanismo diseñado para apuntar los paneles solares hacia el Sol. El guiado se realiza girando y luego manteniendo la orientación requerida en el espacio del cuerpo de la nave espacial por medio del SUD (sistema de control de movimiento) y girando los paneles solares con accionamientos electromecánicos en relación con el cuerpo de la nave espacial.

El análisis de patentes y documentación científica y técnica (NTD) nos permite clasificar los SOSB de la siguiente manera.

Según el método de generación de señales para la desviación de los paneles solares de la dirección al Sol:

Por tipo de orientación SB:

Según el número de grados de libertad (ejes de giro) UPBS:

Según el tipo de conexión de los paneles solares rotativos con el cuerpo de la nave espacial:

Según la naturaleza de la influencia mutua del circuito SOSB con el circuito de control de la nave espacial y las funciones adicionales del SOSB:

Según los métodos de interacción de los paneles solares con campos externos ( radiación solar , flujo aerodinámico de gas enrarecido, campos gravitatorios , magnéticos , etc.):

Sobre el uso de paneles solares como antena receptora, por ejemplo, radiación láser modulada, seguido de la extracción de información útil de la corriente modulada generada por la FP de los paneles solares cuando son irradiados con radiación láser.

De acuerdo con los métodos para determinar fallas en el UPBS y cambiar a un conjunto de respaldo (solicitud de la URSS No. 32275460).

En los desarrollos de diseño de baterías solares UE de empresas rusas y extranjeras, ha habido una tendencia a proporcionar un ángulo ilimitado de rotación de baterías solares con la transmisión de electricidad, comando, información TM a través de un bloque de colectores de corriente, que tiene un número de ventajas en comparación con la comunicación por cable flexible con un ángulo de rotación limitado. El tema problemático es el tema del intercambio de códigos sobre el MCO a través de un colector de corriente giratorio.

En los últimos años han aparecido publicaciones sobre el principio modular de construcción de UE. Es decir, el bloque mecánico, el bloque colector de corriente, el bloque electrónico se fabrican en bloques separados y se ensamblan durante el montaje de la nave espacial. Este punto de vista es expresado, por ejemplo, por especialistas de la Asociación de Producción de Plantas Electromecánicas en Omsk, la NPO de Mecánica Aplicada en Krasnoyarsk-26 y la NPO S.A. Lavochkin . La unidad colectora de corriente realiza la transmisión de electricidad, comandos de control, TMI a través de anillos deslizantes elásticos que giran como rodamientos de bolas. La ventaja de los colectores de corriente de anillo en comparación con los colectores de corriente de tipo deslizante es la menor generación de calor durante la transmisión de potencia.

El análisis de la información científico-técnica muestra que para una nave espacial geoestacionaria, lo más racional es la orientación uniaxial de la SB, que proporciona una eficiencia promedio diaria de SB que difiere de la ideal en no más de 8 ... SC, es decir, UPBS, debe contener dispositivos de anillo colector de corriente giratorio (TCD) que proporcionan conexión eléctrica entre los paneles solares giratorios y el cuerpo del SC. Los resultados de la comparación permiten recomendar SOSB para uso en naves espaciales geoestacionarias, cuyo análogo es el desarrollo [3] . En la variante recomendada del SOSB, cuyo diagrama de bloques se muestra en la Fig. 1.3.7.1 ( http://docme.ru/UO5 ), para generar señales de control para la rotación de los paneles solares en relación con el cuerpo de la nave espacial, información se utiliza en la desviación de la normal al plano del panel desde la dirección del Sol, así como en la posición angular actual de los paneles solares en relación con el cuerpo de la nave espacial. En este caso, la orientación uniaxial de los paneles solares se puede realizar de la siguiente manera. En SINS, el vector de dirección al Sol (VNS) se determina en el sistema de coordenadas asociado con la nave espacial y se calcula la velocidad angular orbital. Además, la orientación de los paneles solares hacia el Sol se realiza generando una señal de control proporcional a esta velocidad en la entrada del variador y corrigiendo la señal de control de la velocidad angular en función de los resultados de medir el desajuste entre los paneles solares y la dirección al Sol. La opción de control descrita anteriormente permite guiar los paneles solares hacia el Sol con una precisión de 0,5 ... 0,7 grados.

Una alternativa puede ser una variante de control por relé de la rotación de la SB, minimizando el efecto nocivo del par reactivo al cambiar la velocidad de rotación de la SB [1] . En esta versión, la orientación de los paneles solares al Sol se realiza con una velocidad constante estabilizada (modo TRACKING), cuyo valor es mayor o igual, teniendo en cuenta la inestabilidad de mantener la velocidad por el accionamiento eléctrico de la velocidad angular orbital máxima posible de la nave espacial en la OSG (la velocidad angular de seguimiento de 0,00422 grados/s se estabiliza con una precisión de alrededor del 1%). La puesta a cero del error acumulado en la orientación de los paneles solares se realiza mediante la rotación orbital de la nave espacial con los paneles detenidos en un momento dado (por ejemplo, después de girar los paneles solares una revolución). La precisión realizable de la orientación del eje asociado con la plataforma de aterrizaje SB no es peor que 7 ... 8 grados con la estabilidad de la velocidad angular de accionamiento de no más del 1%.

Para garantizar el traslado forzado de los paneles a una posición predeterminada relativa al cuerpo de la nave espacial (modos tecnológicos durante las pruebas en tierra, búsqueda inicial del Sol, emergencias, etc.), es necesario proporcionar un modo de BÚSQUEDA con una velocidad angular de rotación de los paneles de 0,1 ... 0,2 grados / s. Para detener los paneles solares, se proporciona un comando de PARADA. Al mismo tiempo, la velocidad de rotación del eje de salida del UPBS en vuelo puede no ser reversible, ya que con una orientación constante de la nave espacial en el OSK, la rotación de los paneles solares se realiza durante todo el período de existencia activa. en una dirección. Para la variante alternativa del SOSB antes mencionada, cada una de las señales de control del primer y segundo UPBS (Fig.1.3.7.1- http://docme.ru/UO5 ) es un vector, cuyos componentes son comandos de relé para configurar las correspondientes velocidades angulares de rotación del eje de salida del UPBS en los modos TRACKING y SEARCH.

Para aumentar la confiabilidad, es necesario prever la inclusión en la lista de parámetros para usar en el EMS de información de sensores de temperatura en paneles solares del STR y sensores de voltaje de fotoconvertidores del sistema de suministro de energía, que hacen posible para proporcionar una orientación aproximada de las baterías solares con una precisión de aproximadamente 30 ... 40 en las partes iluminadas de la órbita.

Para reducir el efecto nocivo del par reactivo de un cambio en la velocidad de rotación de los paneles solares sobre la precisión de la orientación del cuerpo de la nave espacial, por ejemplo, al rastrear el Sol usando una ley de control de relé (UPBS implementa el encendido y detener la rotación de la SB), se puede proponer la siguiente secuencia de control. Se determina la desviación de la dirección al Sol de cada una de las SB, se comparan entre sí, se da un comando para la rotación de la SB con mayor desviación y un comando de STOP para la segunda matriz solar con una menor. desviación. Además, los comandos para detener uno de los paneles solares e iniciar la rotación de los otros paneles solares se emiten en el momento de tiempo correspondiente a la compensación máxima del cambio en el momento angular de un panel solar al cambiar el momento angular del otro panel solar. En un caso particular, con un conjunto casi instantáneo de velocidades de rotación, estos momentos de tiempo coinciden. En caso de un giro de emergencia de la nave espacial alrededor del plano normal a la órbita, se puede recomendar la siguiente secuencia de operaciones de control para maximizar la entrada de energía de los fotoconvertidores de las baterías solares. Cuando la PC está expuesta a la radiación del Sol (es decir, cuando la desviación de la normal al plano del panel solar es inferior a 60 grados), los paneles solares giran en la dirección opuesta a la rotación del cuerpo de la nave espacial. durante el giro, y en ausencia de iluminación de la PC (no hay corriente de la PC), los paneles solares giran en la dirección , coincidiendo con la dirección del giro del cuerpo de la nave espacial.

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 Miroshnichenko L. A., Raevsky V. A. et al. El sistema de orientación y estabilización del satélite de transmisión de televisión "Screen" // Izv. Academia de Ciencias de la URSS. Cibernética técnica. - M.: Nauka, 1977.- No. 4.-p. 18-27.
  2. ↑ 1 2 Gaushus E. V., Zybin Yu. N., Legostaev V. P. Navegación y control autónomos de la estación orbital Salyut-7 // Investigación espacial. - M.: Nauka, 1986.- T.XXIV, número 6.- p.844-864.
  3. ↑ 1 2 3 4 Plataforma espacial unificada. Nota aclaratoria parte 18. Sistema de orientación de baterías solares: Anteproyecto SLII.374 173.004 PZ-1.17; 230GK 0000-OPZ-1.17 / SKBP PO Omsk Planta electromecánica; RSC Energia lleva el nombre del académico S.P. Korolev. — Omsk; Kaliningrado, región de Moscú — 1990.
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  6. ↑ Vasiliev L. A. Determinación de la presión ligera sobre la nave espacial. - M.: Mashinostroenie, 1985.
  7. ↑ Chernyavsky G. M., Bartenev V. A., Malyshev V. A. Control de órbita de un satélite estacionario. - M.: Mashinostroenie, 1984.
  8. ↑ 1 2 Estación geofísica orbital OGO // Sat. Control automático de naves espaciales. — M.: Nauka, 1968.- p. 94-109.
  9. ↑ Becker K. Un sistema de orientación de dos niveles para un satélite de televisión y transmisión // Sat. Orientación y estabilización de satélites. - M.: Nauka, 1978.- V.2.
  10. ↑ Stoma S. A., Averbukh V. Ya., Kurilovich V. P., Miroshnik O. M. Sistema autónomo de orientación electromecánica para baterías solares de satélites terrestres artificiales // Ingeniería eléctrica. - M., N° 9.- 1991.- p. 41-46; Ser.62, Exploración espacial: RJ.- VINITI. - 1992.- N° 4.- Resumen 4.62.137.
  11. ↑ Andronov I.M., Weinberg D.M., Sistema de control de posición del satélite Meteor // Sat. Gestión en el espacio. — M.: Nauka, 1975.- Vol.1.
  12. ↑ Reducción de la influencia de la interferencia elástica mediante la introducción de un filtro espiral en los canales de medición // Astronautics and Rocket Dynamics.- VINITI.- 1985.- No. 11.- p. veinte.
  13. ↑ 1 2 Tkachenko V. A. Estabilización de la posición angular de una nave espacial con paneles solares elásticos mediante un controlador dinámico // Space Research. - M.: Nauka, 1984.- T.XXII, número 4.
  14. ↑ Investigación sobre la creación de sistemas avanzados de control unificado de movimiento y navegación para naves espaciales con fines científicos y económicos nacionales, módulos astrofísicos, medioambientales, de comunicación que vuelan de forma autónoma, buques de transporte y de carga, módulos para operar como parte de una estación orbital: Informe científico y técnico en la etapa 1 del trabajo de investigación "Perfección" (Sección 10 de I + D "Cosmos-2") / RSC Energia lleva el nombre del académico S.P. Korolev; Jefe V. N. Branets. - P 31486-033. — Kaliningrado, región de Moscú. - 1992. - Responsable. los artistas V. N. Platonov, L. I. Komarova, A. F. Bragazin y otros.
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