DE3214382C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Ent­ laden eines zu einem Lageregelungssystem eines Satelliten gehörenden Reaktionsschwungrades, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Das Entladen eines überschüssigen im Reaktionsschwungrad ge­ speicherten Drehimpulses wird normalerweise dadurch ausgeführt, daß ein Drehimpuls, welcher dem über­ schüssigen Drehimpuls äquivalent ist, dem Satelliten mittels einer Schubdüse oder ähnl. Einrichtungen mit­ geteilt wird.

Dieser Stand der Technik (s. auch die US-PS 40 10 921) zum Entladen eines Schwungrades ist in Fig. 1 näher dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Sensor 1 für die Feststellung der Lage des Satelliten, einen Regelkreis 2, ein Reaktionsschwungrad 3 und einen Entlade­ kreis 4 für die Feststellung und Auslösung des Ent­ ladens, ausgehend von der Drehzahl des Reaktionsschwungrades 3. Mit 5 ist eine Korrektureinrichtung, z. B. ein magnetischer Drehmomenterzeuger oder eine Schubdüse bezeichnet, mit welcher ein Drehmoment zum Entladen erzeugt wird.

Mit dem Block 6 ist die Funktion der Bewegung des Satelliten bezeichnet. Die gestrichelten Pfeile zeigen die Richtung der Bewegung des Reaktionsschwungrades 3 und des Satelliten an, während die anderen Pfeile den Signal­ fluß in der Vorrichtung anzeigen.

Die Funktion der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist die folgende: Der Sensor 1 detektiert die Lage des Satelliten und produziert ein entsprechendes Signal für den Antrieb des Reaktionsschwungrades 3 unter der Kontrolle des Regelkreises 2. Mit der Drehzahl- bzw. Drehimpuls­ änderung des Reaktionsschwungrades 3 wird ein Drehmoment erzeugt, welches den Satelliten in die Richtung des Pfeiles A bewegt. Es wird mithin das Reaktionsschwungrad 3 aktiviert, um die Lage des Satelliten zu regeln, so wie es der Fest­ stellung des Sensors 1 entspricht.

Wenn nun die Drehzahl oder der Drehimpuls des Reaktionsschwung­ rades 3 von einem normalen Bereich abweicht, so ist es notwendig, dieses zu entladen bzw. die Drehzahl oder den Drehimpuls in den Normalbereich zurückzuführen.

Um dies auszuführen, bestimmt der Entladekreis 4, aus­ gehend von der Drehzahl des Reaktionsschwungrades 3, ob dieses ent­ laden werden muß oder nicht. Muß entladen werden, so wird durch die Korrektureinrichtung 5, etwa einen Dreh­ momenterzeuger oder Schubdüsen ein Drehmoment auf den Satelliten ausgeübt, um dem Reaktionsschwungrad 3 einen Drehimpuls in Richtung des Pfeiles B mitzuteilen, als Reaktion auf den durch das Drehmoment hervorgerufenen Drehimpuls des Satelliten, so daß die Drehzahl des Reaktionsschwungrades 3 bzw. dessen Drehimpuls auf den Normalbereich zurückgeführt wird.

Mit dieser bisher gebräuchlichen Methode des Entladens wird der Drehimpuls des Reaktionsschwungrades 3 in den Normalbereich zurückgeführt, nachdem dem Satelliten ein Drehimpuls mitgeteilt worden ist. Infolgedessen kann es vorkommen, daß dadurch der Satellit in seiner Lage gestört wird, so daß die Genauigkeit der Lageregelung nicht mehr ge­ geben ist bzw. während der Phase des Entladens die Mission des Satelliten unterbrochen werden muß.

Aus der US-PS 42 94 420 ist weiterhin ein Lageregelungssystem für Satelliten be­ kannt, welchem primär die Aufgabe zugrundeliegt, die satellitenfeste z-Achse während des Bahnumlaufes periodisch so auszulenken, daß sie immer auf den gleichen Punkt der Erdoberfläche zeigt, obwohl eine Bahn­ inklination gegenüber der Äquatorebene vorliegt. Diese Auslenkung wird durch das Aufbringen eines äußeren Momentes durch eine Schubdüse be­ wirkt. Um die dabei entstehenden Nutationsbewegungen zu minimieren, wird ein entsprechendes Signal als zusätzliches Steuersignal zur Rollregelung aufgeschaltet. Dabei werden die Drehzahlen zweier Schwungräder mit V-förmiger Anordnung der Drehachsen in der yz-Ebene gezielt geändert. Nach Abschluß des Lagebeeinflussungsmanövers sind die Drehzahlen der Schwungräder wieder auf den Wert vor dem Manöver zurückgebracht. Hierbei handelt es sich also nicht um einen Drehimpuls-Entladevorgang.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein Entladen des Reaktionsschwungrades möglich wird, ohne daß die Mission des Satelliten unterbrochen werden müßte bzw. Störungen in der Lage des Satelliten auftreten können. Das Reaktionsschwungrad soll also zum Zwecke der Drehimpulsentladung so an­ gesteuert werden, daß eine bleibende Drehzahländerung erreicht wird, wobei eine Lageänderung weitgehend zu vermeiden ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 2 näher erläutert, wobei die Zahlen 1 bis 6 dieselbe Bedeutung haben wie in Fig. 1. Der Unterschied zur Fig. 1 besteht darin, daß das Ausgangssignal des Entladekreises 4 sowohl der Korrektureinrichtung 5 als auch dem Reaktionsschwungrad 3 unmittel­ bar zugeführt wird.

Der Entladekreis 4 gibt ein Signal C an die Korrektur­ einrichtung 5 ab, damit diese ein Entladedrehmoment erzeugt. Zur selben Zeit wird ein Signal an das Reaktionsschwung­ rad 3 abgegeben, so daß ein Drehimpuls in diesem erzeugt wird, welcher dem durch das Entladedrehmoment erzeugten Drehimpuls äquivalent ist. Durch das Zuführen des Signals C vom Entladekreis 4 zum Reaktionsschwungrad 3 wird ein Drehmoment auf den Satelliten ausgeübt, welches verhindert, daß während des Entladens eines über­ schüssigen Drehimpulses des Reaktionsschwungrades 3 eine Lagestörung auftritt. Wenn somit ein elektrisches Signal, welches dem zu entladenen Drehimpuls entspricht, dem Reaktionsschwungrad 3 direkt zugeführt wird, dann entsteht durch dessen so hervor­ gerufene Drehimpulsänderung ein auf den Satelliten wirkendes Drehmoment, welches dem von der Korrektureinrichtung 5 auf den Satelliten ausgeübten Drehmoment entgegenwirkt, so daß zur selben Zeit und simultan mit dem Entladen des Reaktionsschwungrades 3 zwei Drehmomen­ te auf den Satelliten einwirken, welche sich gegen­ seitig aufheben. Daraus folgt, daß die Störungen in der Lage des Satelliten auf ein Minimum reduziert werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Entladen eines zu einem Lageregelungssystem eines Satel­ liten gehörenden Reaktionsschwungrades (3), das über einen Regler (2) von einem Lagesensor (1) angesteuert wird, mit einem den Abbau eines überschüssigen Drehimpulses des Reaktionsschwungrades (3) auslösenden Entladekreis (4), dessen Ausgangssignal einer Korrektureinrichtung ( 5) zugeführt wird, welche ein auf den Satelliten (6) wirkendes Drehmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Entladekreises (4) als Steuersignal zur Dreh­ zahländerung des Reaktionsschwungrades (3) diesem zugeführt wird und die hierdurch bewirkte Drehimpuls-Änderung des Reaktionsschwungrades (3) ein Drehmoment auf den Satelliten (6) ausübt, welches so groß wie das von der Korrektureinrichtung (5) erzeugte Drehmoment ist und diesem ent­ gegenwirkt.