ПОВОРОТНОЕ ПЕРИСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО НАВЕДЕНИЯ ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ ПРИБОРА НАБЛЮДЕНИЯ НА КОСМИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ ПРИ ПРОЛЕТЕ НА БОЛЬШИХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЯХ

Полезная модель относится к космической технике, а более конкретно к области наблюдения и фиксирования полета космических объектов, и может быть использована при выполнении задачи регистрации и фотосъемки приближающегося космического объекта (КО) к малому космическому аппарату (МКА) орбитальной инспекции (ОИ) (наблюдателю). Примерами могут служить сближения с целью определение типа космического объекта, выявления его технических характеристик и определения технического состояния.
Аналогов патентуемого устройства не обнаружено.
Технический результат заключается в создании устройства для повышения уровня эффективности применения комплекса целевой аппаратуры (КЦА) спутников орбитальной инспекции за счет увеличения диапазона слежения по допустимым угловым скоростям космических объектов, тем самым увеличивая периодичность съемок КО, наблюдаемых при больших угловых скоростях, для получения оптических изображений этих объектов с высоким качеством на минимально возможном расстоянии.
Указанный технический результат достигается поворотным перископическим устройством наведения линии визирования прибора наблюдения КЦА МКА на космический объект при пролете на больших угловых скоростях, характеризующимся наличием кольцевидного неподвижного основания с размещенными на нем червячным сервоприводом и контактной группой привода крышки-зеркала и кольцевидной подвижной части с находящимся на ней зубчатым элементом, обеспечивающим сектор поворота оптической оси устройства, крышкой-зеркалом, с тыльной стороны имеющей отражающую поверхность, и приводом крышки-зеркала.
Технический результат от использования созданного технического решения заключается также в том, что угловая скорость компенсации МКА-КО не зависит от технических возможностей системы ориентации и стабилизации МКА.
Патентуемое техническое решение поясняется рисунками.
На фиг.1 - ППУ (вид спереди, включая тыльную сторону крышки-зеркала с отражающей поверхностью)
на фиг.2 - ППУ (вид сзади, включая внешнюю сторону крышки-зеркала)
на фиг.3 - схема расположения осей визирной системы координат (ВСК) относительно МКА и сектор поворота оптической оси ППУ.
На фиг.1, 2, 3 приняты обозначения:
1 - Крышка-зеркало
2 - Привод крышки-зеркала
3 - Контактная группа привода крышки-зеркала
4 - Неподвижное основание
5 - Отражающая поверхность
6 - Червячный сервопривод
7 - Подвижная часть основания
8 - Сектор поворота оптической оси ППУ
9 - МКА
Пример конкретного исполнения:
Поворотное перископическое устройство наведения линии визирования прибора наблюдения на космический объект при пролете на больших угловых скоростях (фиг.1, 2) имеет кольцевидное неподвижное основание 4 с размещенными на нем червячным сервоприводом 6, а так же контактной группой привода крышки-зеркала 3, и из кольцевидной подвижной части основания 7 с находящимися на ней зубчатым элементом, обеспечивающим сектор поворота оптической оси устройства 8, крышки-зеркала 1, с тыльной стороны имеющей отражающую поверхность 5, и ее приводом 2. Устройство выполнено с возможностью фиксации своей неподвижной частью над блендой объектива прибора наблюдения, размещенного на МКА 9.
Работа устройства:
В дежурном режиме полета МКА ППУ находится в положении «парковка», данное положение обуславливается тем, что подвижная и неподвижная части контактной группы привода крышки-зеркала 3 совмещены в одной точке и имеют между собой гальваническую связь. В период выполнения построения МКА рабочей ориентации, привод крышки-зеркала 2 в положении «парковка» осуществляет открытие крышки-зеркала 1 в наклонное положение (45 градусов к плоскости объектива). Далее червячный сервопривод 6 ППУ разворачивает подвижную часть основания 7 ППУ в крайнее положение к расчетному времени навстречу приближающегося КО. В точке минимального расстояния до КО, а также на участках его подлета и отлета, ППУ производит слежение путем программно-заданного разворота с установленной скоростью. По окончании съемки на участке перехода МКА в дежурную ориентацию червячный сервопривод 6 ППУ перемещает подвижную часть 7 в положение «парковки», а затем привод крышки-зеркала 2 осуществляет закрытие крышки-зеркала 1 (до исходного положения). Рабочий цикл считается завершенным после перевода ППУ в режим блокировки.
Посредством применения ППУ, зафиксированного над блендой объектива таким образом, чтобы ось визирования ППУ, преломляемая на 90 градусов, совпадала с осью устройства регистрации (прибор наблюдения). Червячный сервопривод позволяет поворачивать подвижную часть основания 7 с максимально допустимой для него угловой скоростью, тем самым поворачивая ось визирования ППУ. Отражающая поверхность 5, расположенная с тыльной стороны крышки-зеркала 1, зафиксирована приводом крышки-зеркала 2 под наклоном 45° к плоскости объектива и преломляет ось визирования на 90°, поворачивая получаемое изображение на 180° с сохранением качества, получаемого изображения.
В целях предотвращения разбалансировки, привод крышки-зеркала и червячный привод ППУ расположены противоположно друг другу относительно оси устройства.
Допущения, принятые для объяснения принципов работы применительно к ВСК МКА (фиг.3):
штатное направление оптической оси камеры - X;
направление оптической оси, преломленной на 90° ППУ - -Z.
Массив программной ориентации (МПО) содержит интервально-временную последовательность кватернионов программной ориентации ВСК относительно инерционной системы координат (ИСК) (вторая экваториальная система координат - ЭСК-2) и закону их изменения (угловые скорости и ускорения). Он формируется с помощью специального программного обеспечения (СПО) центра управления полетами (ЦУП).
Вычислительная машина (ВМ) МКА осуществляет штатное управление силовым гироскопическим комплексом (СГК), по данным, заданным в МПО. При этом участок орбиты КО, назначенный для съемки, установлен в плоскость Z-0-Y, направление наведения - ось -Z ВСК.
В указанной плоскости слева и справа от направления -Z располагается сектор сканирования ППУ (поворот вокруг оси X ВСК).
Поворот осуществляется с помощью привода ППУ по алгоритму ВМ с использованием МПО с учетом сигналов обратной связи об угловом положении привода.
При этом сервопривод крышки-зеркала находится в прецизионном положении в наклоне 45°.
Таким образом, управление ориентацией оптической оси во время реализации режима съемки разделено на два одновременно работающих канала управления (СГК и ППУ).
Управление по каналу СГК:
наведение МКА осью -Z на середину участка съемки орбиты КО;
поворот вокруг оптической оси (направление -Z) для совмещения участка съемки с плоскостью Z-0-Y;
поддержание заданной в МПО ориентации МКА на интервале участка съемки.
Управление по каналу ППУ (управление программным поворотом ППУ):
поворот ППУ в плоскости Z-0-Y в точку начала съемки;
отработка и отслеживание сервоприводом ППУ рассчитанного по МПО направления на КО и скорости поворота на интервале съемки в плоскости Z-0-Y (возможно движение в двух направлениях относительно -Z);
возврат ППУ в исходное положение.
В этом режиме МПО формируется с учетом управления ориентацией с использованием разных исполнительных устройств (ориентация КА средствами СГК и поворота ППУ вокруг оси X в секторе сканирования). МПО разделен на две части в соответствии с вышеизложенными задачами по каналам управления.
Для увеличения частоты возможных событий фотосъемки целесообразно увеличивать скорость компенсации путем применения поворота оптической оси с использованием заявленного поворотного перископического устройства. Такой поворот, по сравнению с другими способами, является наиболее динамичным, энергоэффективным и вносящим наименьший паразитный механический момент в условия работы системы слежения, что является положительным для МКА.
Данное устройство применимо к малым космическим аппаратам, в случае с которыми поворот съемочной аппаратуры, приводил бы к недопустимому для СГК возмущающему моменту за счет своих габаритов и массы.
Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих полезную модель, не является сложным и может быть выполнено по известным технологиям.