'

И.М. Сидоров

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

О ВОЗМОЖНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ МАНЕВРОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРОСОВЫХ СИСТЕМ И.М. Сидоров Институт космических исследований РАН Январь 2002


Слайд 1

2 Рассматривается динамика движения на околоземной орбите тросовой системы, которая называется пращей. Праща - это два блока со съемными контейнерами, связанные длинным тросом. Система вращается, относительно центра масс, в плоскости орбиты. На концевых блоках должны быть установлены электродвигатели, с помощью которых можно подтягивать или отпускать трос.


Слайд 2

3 Рассмотрена принципиальная возможность решения следующих задач: Прямое преобразование энергии, аккумулированной на борту космического объекта, а именно тросовой системы, в механическую энергию движения по орбите. Это позволяет изменять орбиту космического объекта, не используя реактивного способа движения. В качестве источника энергии предлагается использовать электрический аккумулятор или двигатель, с помощью которого получается электрическая энергия на борту космического аппарата. Эта же схема позволяет реализовать и обратный процесс, т.е. преобразование механической энергии движения объекта в электрическую энергию. Способ передачи механической энергии с одного космического объекта на другой. Возможность использования механической энергии движения естественных небесных тел, в частности Луны. При выполнении космическим объектом гравитационного маневра вблизи Луны механическая энергия объекта может увеличиться. Эту прибавку можно преобразовать в электрическую энергию на борту КА или использовать для изменения параметров орбиты КА.


Слайд 3

4 Этапы решения комплексной проблемы Автоматическая установка строительных конструкций с помощью управляемой платформы Разработка алгоритмов управления свободно летающей модели в окрестности орбитальной космической станции Предложения по созданию высокоточной трехосной гравитационной стабилизации КА на основе использования тросовых систем Разработка новых систем управления посадкой подводного спасательного аппарата на комингс-площадку затонувшей подводной лодки О применении тросовых систем для реализации транспортных потоков в космическом пространстве путем обмена грузов в пунктах контакта О возможности выполнения циклически повторяющихся гравитационных маневров с использованием торосовых систем


Слайд 4

5 Принципиальная схема управления угловой ориентацией КА с помощью тросовой системы


Слайд 5

6 2. Схема груза в процессе натяжения троса Схема развертывания троса


Слайд 6

7 -600 600 1000 -1000 Траектория движения груза в процессе колебания Перемещение груза и его точки подвеса Траектория перемещения точки подвеса в процессе управления


Слайд 7

8 Vc Va ? Маятниковая система


Слайд 8

9 Схема движения пращи


Слайд 9

10 z П1 СТ1 П2 Схема вывода груза на геостационарную орбиту


Слайд 10

11 Уравнения движения пращи  mj x??j = -mj ?1 xj /R3j + ?j F(dL) (x2 – x1)/Lu   mj y??j = -mj ?1 yj /R3j + ?j F(dL) (y2 – y1)/Lu j = 1,2 (1)   xj, yj - координаты двух тел; ?j = 1, если j = 1, ?j = -1, если j = 2; R – радиус Земли, ?1 = 398606 км3/с2; mj – масса концевых блоков;   Rj = ? x2j + y2j, Lu =? (x1 – x2)2 + (y1 – y2)2;   Натяжение троса: F(dL) = dL Em Sh /L0; Em – модуль упругости материала троса; Sh – площадь сечения троса; dL – удлинение троса; dL = Lu - L0. L0 – длина троса в ненатянутом состоянии. Полная механическая энергия - Qs   Qs= Q1 + Q2 + Qp   Q1=m1(?1/R-?1/R1+v12/2); Q2=m2(?1/R-?1/R2+v22/2); (2)   Qp = Em Sh( L0 ln(Lu /2)-Lu)/m1 ; vj2 = x?j2 + y?j2, j = 1,2   В (2) Q1, Q2 определяют механическую энергию концевых блоков пращи. Qp – энергия продольных колебаний растяжимого троса. Основные уравнения


Слайд 11

12  Основные уравнения (продолжение) Координаты движения центра масс пращи   xc=(kmx2+x1)/(1+km),yc =(kmy2+y1)/(1+km); km=m2/m1   Текущая высота центра масс пращи при орбитальном движении   H=?xc2 + yc2 – R.   Если электродвигатель на одном или сразу двух концевых блоках начинает подтягивать или отпускать трос на интервале времени (0<t<T), то его длина L0(t) в свободном состоянии   L0(t) = L0 – l(t)   Для реализации этой операции требуется затрата энергии Т ?1Q = ? dl(t)/dt F(t)dt (3)  


Слайд 12

13   Законы управления длиной троса       Таблица


Слайд 13

14 Схема контакта блока А2 с пращей А


Слайд 14

15 ?1 ?2 V1 V2 Схема передачи импульса скорости


Слайд 15

16 Динамика стыковки груза с концевым блоком (КБ) КБ КБ Груз К


Слайд 16

17 Орбита станции: Hs = 400 км; Vkr = 7673 м/с Орбита пращи: Ha = 3200 км Hp = 700 км Va = 5806 м/с Vп = 8104 м/с Вес пращи 50 т; вес блока G1 = 10 т Перелетная орбита G1: Ha(G) = 550 км HП(G) = 390 км Q(1) 11 = 90000 квтч Va(G) = 7544 м/с VП(G) = 7723 м/с Скорость вращения пращи станции Vks = VП - VП(G) = 50 м/с Скорость вращения пращи П V(1) KП = VП - Va(G) = 560 м/с После контакта параметры орбиты пращи: H(1) П = 675 км; V(1) П - V(1) KП /6 = 8011 м/с H(1) a = 2865 км; V(1) a = 6111 м/с Первый перелет блока G


Слайд 17

18 Перелетная орбита: Hs = 2855 км; Hp = 300 км; Q(2) 11 = 101000 квтч; Va = 6021 м/с; Vп = 8328 м/с Скорость вращения пращи П VKП(2) = Va(1) - Va = 90 м/с Скорость вращения пращи на станции VП - Vk = 655 м/с ?Q = Q(2) 21 - Q(1) 11 = 110000 квтч; Эволюция орбиты пращи: Ha 3200 ? 2865 кг HП 700 ?744 км ? 0.165 ? 0.13 Второй перелет блока G


Слайд 18

19 - - - ' ' ' 1.2 2.4 3.6 -1.2 -2.4 -3.6 1.4 2.4 3.6 -1.2 -2.4 -3.6 · ' · · · -4.4 · · · · · · · · · · · · · · · ' ' L(0) 0 ' ' 95 ч 194 ч ' ' 256 ч ' 300 ч ' ' 375 ч ' 510 ч L Кп 1 L 105 км 105 км 105 км 105 км 105 км 105 км 105 км 105 км ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 105 км 105 км 105 км 105 км 105 км Кп 1 Кп 1 Кп 0 ' ' Пример гравитационного маневра пращи А3


Слайд 19

20 Показано, что применение тросовых систем открывает возможность использования практически бесконечного источника энергии, а именно, механической энергии движения планет Солнечной системы.


×

HTML:





Ссылка: