УСТРОЙСТВА СОЗДАНИЯ ТЯГИ, СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ
TRACTION CONTROL DEVICES, SYSTEMS AND METHODS

Область техники и уровень техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к двигательным системам для транспортных средств, а в частности, к системам тяги с электрическим приводом для транспортных средств.
[0002] Некоторые двигательные системы для транспортных средств содержат двигатели с электрическим приводом. Электропитание для двигателей малой тяги подают от одного или двух контроллеров электропитания. Для расположенных в космосе транспортных средств контроллеры электропитания могут подавать электропитание к двигателям малой тяги для поддержания неизменного относительного положения и смены орбиты.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Объект настоящего изобретения был разработан в ответ на настоящий уровень техники. Дополнительно, объект был разработан в ответ на увеличенный спрос на системы электрической тяги для электрических спутников, полностью зависящих от электрического двигателя малой тяги. Для спутников с одной двигательной системой требуются улучшенные схемы резервирования. Соответственно, объект настоящего изобретения был разработан для создания двигательных устройств, систем и способов для улучшения технологий предыдущего уровня техники. Например, объект настоящего изобретения в некоторых вариантах реализации обеспечивает двигательную систему и способ, увеличивающие резервирование по сравнению с известными системами тяги с электрическим приводом. Более конкретно, в некоторых вариантах реализации в настоящем описании описана система тяги, улучшающая надежность посредством увеличения резервирования, и улучшающая характеристики операций смены орбиты.
[0004] В соответствии с одним вариантом реализации система тяги для транспортного средства содержит по меньшей мере три контроллера электропитания, по меньшей мере четыре электрических переключателя, каждый из которых выполнен с возможностью получения электропитания по меньшей мере от одного из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания, и по меньшей мере три двигателя малой тяги, каждый из которых выполнен с возможностью получения электропитания по меньшей мере от одного из указанных меньшей мере трех электрических переключателей. По меньшей мере четыре электрических переключателя выполнены с возможностью переключения подачи электропитания от любого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания к любому из указанных меньшей мере трех двигателей малой тяги.
[0005] В некоторых вариантах реализации системы тяги переключатели выполнены с возможностью обеспечения возможности одновременной подачи электропитания по меньшей мере от трех контроллеров электропитания к указанным меньшей мере трем двигателям малой тяги. Каждый контроллер электропитания подает электропитание к соответствующему одному из указанных меньшей мере трех двигателей малой тяги.
[0006] В соответствии с некоторыми вариантами реализации системы тяги один из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания является резервированным контроллером электропитания. В первом режиме работы системы тяги первый из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания подает электропитание к первому из указанных меньшей мере трех двигателей малой тяги, второй из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания подает электропитание ко второму из указанных меньшей мере трех двигателей малой тяги, а резервированный контроллер электропитания не подает электропитание к первому и второму двигателям малой тяги. Во втором режиме работы системы тяги один из первого и второго контроллеров электропитания не подает электропитание к первому и второму двигателям малой тяги, соответственно, а резервированный контроллер электропитания подает электропитание к одному из первого и второго контроллеров электропитания.
[0007] В конкретных вариантах реализации системы тяги каждый контроллер электропитания содержит первый выход электропитания и второй выход электропитания. Каждый электрический переключатель содержит первый вход электропитания, второй вход электропитания и по меньшей мере один из первого выхода электропитания и второго выхода электропитания. Первый выход электропитания первого из контроллеров электропитания электрически присоединен к первому входу электропитания первого из электрических переключателей, а второй выход электропитания первого из контроллеров электропитания электрически присоединен к первому входу электропитания второго из электрических переключателей. Первый выход электропитания второго из контроллеров электропитания электрически присоединен к первому входу электропитания третьего из электрических переключателей, а второй выход электропитания второго из контроллеров электропитания электрически присоединен ко второму входу электропитания четвертого из электрических переключателей. Первый выход электропитания третьего из контроллеров электропитания электрически присоединен ко второму входу электропитания третьего из электрических переключателей, а второй выход электропитания третьего из контроллеров электропитания электрически присоединен ко второму входу электропитания второго из электрических переключателей.
[0008] В соответствии с одним вариантом реализации системы тяги первый выход электропитания второго из электрических переключателей электрически присоединен к первому входу электропитания четвертого из электрических переключателей. Также, первый выход электропитания третьего из электрических переключателей электрически присоединен ко второму входу электропитания первого из электрических переключателей. Дополнительно, первый выход электропитания первого из электрических переключателей электрически присоединен к первому из двигателей малой тяги, а второй выход электропитания первого из электрических переключателей электрически присоединен ко второму из двигателей малой тяги. Дополнительно, первый выход электропитания четвертого из электрических переключателей электрически присоединен к третьему из двигателей малой тяги, а второй выход электропитания четвертого из электрических переключателей электрически присоединен к четвертому из двигателей малой тяги.
[0009] В варианте реализации системы тяги первый из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания первого из электрических переключателей к первому выходу электропитания первого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания первого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания первого из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от первого входа электропитания первого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания первого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания первого из электрических переключателей к первому выходу электропитания первого из электрических переключателей. Дополнительно, второй из электрических переключатели выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания второго из электрических переключателей к первому выходу электропитания второго из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от второго входа электропитания второго из электрических переключателей к первому выходу электропитания второго из электрических переключателей. Также, третий из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания третьего из электрических переключателей к первому выходу электропитания третьего из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от второго входа электропитания третьего из электрических переключателей к первому выходу электропитания третьего из электрических переключателей. Дополнительно, четвертый из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания четвертого из электрических переключателей к первому выходу электропитания четвертого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания четвертого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания четвертого из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от первого входа электропитания из четвертого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания четвертого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания четвертого из электрических переключателей к первому выходу электропитания четвертого из электрических переключателей.
[0010] Еще в одном варианте реализации системы тяги переключатели выполнены таким образом, чтобы обеспечивать подачу электропитания первыми выходами электропитания первого, второго и третьего контроллеров электропитания только к первому и второму двигателям малой тяги, и подачу электропитания вторыми выходами электропитания первого, второго и третьего контроллеров электропитания только к третьему и четвертому двигателям малой тяги.
[0011] В соответствии с некоторыми вариантами реализации система тяги содержит четыре контроллера электропитания и четыре двигателя малой тяги. По меньшей мере четыре электрических переключателя могут быть выполнены с возможностью переключения подачи электропитания от любого из четырех контроллеров электропитания к любому из четырех двигателей малой тяги. Переключатели могут быть выполнены с возможностью обеспечения одновременной подачи электропитания от четырех контроллеров электропитания к четырем двигателям малой тяги, причем каждый контроллер электропитания подает электропитание к соответствующему одному из четырех двигателей малой тяги. В варианте реализации каждый контроллер электропитания содержит первый выход электропитания, каждый электрический переключатель содержит первый вход электропитания, второй вход электропитания, первый выход электропитания и второй выход электропитания, первый выход электропитания первого из контроллеров электропитания электрически присоединен к первому входу электропитания первого из электрических переключателей, первый выход электропитания второго из контроллеров электропитания электрически присоединен ко второму входу электропитания первого из электрических переключателей, первый выход электропитания третьего из контроллеров электропитания электрически присоединен к первому входу электропитания второго из электрических переключателей, а первый выход электропитания четвертого из контроллеров электропитания электрически присоединен ко второму входу электропитания второго из электрических переключателей.
[0012] В одном варианте реализации системы тяги первый выход электропитания первого из электрических переключателей электрически присоединен к первому входу электропитания третьего из электрических переключателей, второй выход электропитания первого из электрических переключателей электрически присоединен к первому входу электропитания четвертого из электрических переключателей, первый выход электропитания второго из электрических переключатели электрически присоединен ко второму входу электропитания третьего из электрических переключателей, второй выход электропитания второго из электрических переключателей электрически присоединен ко второму входу электропитания четвертого из электрических переключателей, первый выход электропитания третьего из электрических переключателей электрически присоединен к первому из двигателей малой тяги, а второй выход электропитания третьего из электрических переключателей электрически присоединен ко второму из двигателей малой тяги, а первый выход электропитания четвертого из электрических переключателей электрически присоединен к третьему из двигателей малой тяги, а второй выход электропитания четвертого из электрических переключателей электрически присоединен к четвертому из двигателей малой тяги.
[0013] В соответствии с вариантом реализации системы тяги первый из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания первого из электрических переключателей к первому выходу электропитания первого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания первого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания первого из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от первого входа электропитания первого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания первого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания первого из электрических переключателей к первому выходу электропитания первого из электрических переключателей. Дополнительно, второй из электрических переключатели выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания второго из электрических переключателей к первому выходу электропитания второго из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания второго из электрических переключателей ко второму выходу электропитания второго из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от первого входа электропитания второго из электрических переключателей ко второму выходу электропитания второго из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания второго из электрических переключателей к первому выходу электропитания второго из электрических переключателей. Также, третий из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания третьего из электрических переключателей к первому выходу электропитания третьего из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания третьего из электрических переключателей ко второму выходу электропитания третьего из электрических переключателей, или (ii) направления электропитания от первого входа электропитания третьего из электрических переключателей ко второму выходу электропитания третьего из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания третьего из электрических переключателей к первому выходу электропитания третьего из электрических переключателей. Дополнительно, четвертый из электрических переключателей выполнен с возможностью приведения в действие для (i) направления электропитания от первого входа электропитания четвертого из электрических переключателей к первому выходу электропитания четвертого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания четвертого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания четвертого из электрических переключателей, или (и) направления электропитания от первого входа электропитания четвертого из электрических переключателей ко второму выходу электропитания четвертого из электрических переключателей и направления электропитания от второго входа электропитания четвертого из электрических переключателей к первому выходу электропитания четвертого из электрических переключателей.
[0014] В некоторых вариантах реализации системы тяги каждый из трех двигателей малой тяги является ионным двигателем. Каждый из трех двигателей малой тяги может быть выполнен с возможностью максимального выхода тяги. По меньшей мере четыре электрических переключателя могут быть выполнены с возможностью обеспечения подачи электропитания каждым из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания только к одному из указанных меньшей мере трех двигателей малой тяги в отдельный момент времени.
[0015] В соответствии с еще одним вариантом реализации система тяги для транспортного средства содержит по меньшей мере три контроллера электропитания, по меньшей мере четыре электрических переключателя, выполненных с возможностью приема электропитания через по меньшей мере один из контроллеров электропитания, и по меньшей мере четыре двигателя малой тяги, каждый из которых выполнен с возможностью приема электропитания через один из электрических переключателей. Система тяги также содержит контроллер системы, функционально присоединенный к электрическим переключателям и двигателям малой тяги для управления подачей электропитания от контроллеров электропитания к двигателям малой тяги, причем в первом режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для неодновременной подачи электропитания к каждому из четырех двигателей малой тяги от менее чем трех контроллеров электропитания, а во втором режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для одновременной подачи электропитания к каждому из трех из четырех двигателей малой тяги от соответствующего одного из трех контроллеров электропитания. Как описано в настоящем описании, подача электропитания к двигателям малой тяги от контроллеров в этом варианте реализации и аналогичных вариантах реализации, означает потребление двигателями малой тяги малой тяги электропитания, полученного от контроллеров для генерации тяги.
[0016] В соответствии с некоторыми вариантами реализации системы тяги в третьем режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для неодновременной подачи электропитания к каждому из четырех двигателей малой тяги от менее чем трех контроллеров электропитания, причем один из контроллеров электропитания, подающий электропитание к двигателям малой тяги в третьем режиме, не подает электропитание к двигателям малой тяги в первом режиме.
[0017] В одном варианте реализации системы тяги транспортное средство включает спутник, а система дополнительно включает спутник.
[0018] В соответствии с еще одним вариантом реализации система тяги транспортного средства содержит по меньшей мере четыре контроллера электропитания, по меньшей мере четыре электрических переключателя, выполненных с возможностью приема электропитания через по меньшей мере один из контроллеров электропитания, и по меньшей мере четыре двигателя малой тяги, каждый из которых выполнен с возможностью приема электропитания через один из электрических переключателей. Система тяги также содержит контроллер системы, функционально присоединенный к электрическим переключателям и двигателям малой тяги для управления подачей электропитания от контроллеров электропитания к двигателям малой тяги, причем в первом режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для неодновременной подачи электропитания к каждому из четырех двигателей малой тяги от менее чем четырех контроллеров электропитания, а во втором режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для одновременной подачи электропитания к каждому из четырех двигателей малой тяги от соответствующего одного из четырех контроллеров электропитания.
[0019] В соответствии с одним вариантом реализации системы тяги в третьем режиме контроллер системы управляет электрическими переключателями и двигателями малой тяги малой тяги для неодновременной подачи электропитания к каждому из четырех двигателей малой тяги от выделенного одного из четырех контроллеров электропитания.
[0020] Еще в одном варианте реализации способ для создания тяги для транспортного средства включает подачу электропитания по меньшей мере от первого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания, и направление электропитания по меньшей мере от первого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания к любому из указанных меньшей мере четырех двигателей малой тяги через по меньшей мере три электрических переключателя.
[0021] В некоторых вариантах реализации способа по меньшей мере второй из трех контроллеров электропитания не подает электропитание, а способ дополнительно включает блокирование подачи электропитания по меньшей мере от первого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания, подачу электропитания по меньшей мере от второго из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания и направление электропитания по меньшей мере от второго из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания к любому из указанных меньшей мере четырех двигателей малой тяги через по меньшей мере три электрических переключателя.
[0022] В соответствии с частными вариантами реализации способ дополнительно включает подачу электропитания от каждого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания и одновременное направление электропитания по меньшей мере от трех контроллеров электропитания к каждому из соответствующих трех из указанных меньшей мере четырех двигателей малой тяги. Транспортное средство может являться спутником. Может быть обеспечена подача электропитания от каждого из указанных меньшей мере трех контроллеров электропитания, и одновременное направление электропитания по меньшей мере от трех контроллеров электропитания к соответствующему одному из каждого из трех из указанных меньшей мере четырех двигателей малой тяги для одновременной генерации тяги во время операций смены орбиты спутника. Как описано в этом варианте реализации, направление электропитания к двигателям малой тяги означает потребление электропитания двигателями малой тяги малой тяги для генерации тяги.
[0023] Описанные характерные элементы, конструкции, преимущества и/или характеристики объекта настоящего изобретения могут быть сочетаемы любым подходящим образом в одном или большем количестве вариантов реализации и/или вариантов осуществления. В следующем описании предоставлены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания вариантов реализации объекта настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что объект настоящего изобретения может быть реализован без одного или большего количества конкретных характерных элементов, деталей, компонентов, материалов и/или способов частного варианта реализации или вариантов реализации. В других примерах дополнительные характерные элементы и преимущества могут быть обнаружены в частных вариантах реализации и/или вариантах осуществления, которые могут содержаться не во всех вариантах реализации или вариантах осуществления. Дополнительно, в некоторых примерах, известные конструкции, материалы или операции не изображены или описаны подробно во избежание затруднения понимания объектов настоящего изобретения. Характерные элементы и преимущества объекта настоящего изобретения будут более понятны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения, или могут быть понятны из реализации объекта в соответствии со следующим описанием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0024] Для лучшего понимания преимуществ объекта более подробное описание объекта, кратко описанного ранее, будет дополнено ссылками на частные варианты реализации, изображенные на прилагаемых чертежах. Следует понимать, что эти чертежи изображают только типичные варианты реализации объекта и, следовательно, не ограничивают его объем, объект будет более подробно и детально описан и раскрыт путем использования чертежей, на которых:
[0025] На ФИГ. 1 представлена блок-схема транспортного средства с системой тяги в соответствии с одним вариантом реализации;
[0026] На ФИГ. 2 представлена блок-схема системы тяги с переключателем первого типа в соответствии с одним вариантом реализации;
[0027] На ФИГ. 3 представлена блок-схема системы тяги с переключателем второго типа в соответствии с одним вариантом реализации;
[0028] На ФИГ. 4 представлена блок-схема системы тяги в первой конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации;
[0029] На ФИГ. 5 представлена блок-схема системы тяги по ФИГ. 4 во второй конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации;
[0030] На ФИГ. 6 представлена блок-схема системы тяги по ФИГ. 4 в третьей конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации;
[0031] На ФИГ. 7 представлена блок-схема системы тяги в первой конфигурации в соответствии с еще одним вариантом реализации;
[0032] На ФИГ. 8 представлена блок-схема системы тяги по ФИГ. 7 во второй конфигурации в соответствии с одним вариантом реализации; и
[0033] На ФИГ. 9 представлена функциональная схема способа создания тяги в соответствии с одним вариантом реализации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0034] Использованные в описании словосочетания «один вариант реализации», «вариант реализации» или подобные словосочетания означают, что конкретный элемент, конструкция или характеристика, описанная в сочетании с вариантом реализации, включена по меньшей мере в один вариант реализации настоящего изобретения. Фразы «в одном варианте реализации», «в варианте реализации» и подобные фразы в этом описании могут относиться к одному варианту реализации, однако это необязательно. Аналогично, использование термина «вариант реализации» означает вариант реализации, содержащий конкретный элемент, конструкцию или характеристику, описанную в сочетании с одним или большим количеством вариантов реализации настоящего изобретения, однако при отсутствии явного указания обратного вариант реализации может соответствовать одному или большему количеству вариантов реализации.
[0035] Как показано на ФИГ. 1, один вариант реализации транспортного средства 10 содержит систему 100 тяги. Транспортное средство 10 может являться любым из различных транспортных средств, приводимых в движение тягой, таким как летательный аппарат, космический аппарат, автомобиль, плавучее средство и т.п. В одном варианте реализации транспортное средство 10 является спутником, приводимым в движение в космосе посредством системы 100 тяги. Система 100 тяги содержит контроллеры 110 электропитания, переключатели 120 и двигатели 130. Управление контроллерами 110 электропитания и переключателями 120 осуществляется контроллером 140 системы. В целом контроллер 140 системы обеспечивает подачу электропитания контроллерами 110 электропитания к переключателям 120, обеспечивает направление переключателями полученного электропитания от контроллеров электропитания к двигателям малой тяги 130, и обеспечивает включение двигателей малой тяги 130 для потребления электропитания и генерации тяги. Контроллер 140 системы может управлять контроллерами 110 электропитания, переключателями 120 и двигателями малой тяги малой тяги 130 в соответствии с одним или большим количеством режимов в соответствии со следующим более подробным описанием.
[0036] Как показано на ФИГ. 2, один вариант реализации системы 200 тяги содержит первый и второй входы 220, 230 электропитания, соответственно, переключатель 240 и первый и второй выходы 250, 260 тяги, соответственно. В целом система 200 тяги выполнена с возможностью избирательной подачи электропитания от одного или большего количества контроллеров электропитания к одному или большему количеству двигателей малой тяги, или другим переключателям через переключатель 240. Первый вход 220 электропитания соответствует электропитанию, подаваемому первым контроллером электропитания, а второй вход 230 электропитания соответствует электропитанию, подаваемому вторым контроллером электропитания. Аналогично, первый выход 250 тяги соответствует электропитанию, передаваемому к первому двигателю, а второй выход 260 тяги соответствует электропитанию, передаваемому ко второму двигателю.
[0037] Работа переключателя 240 изображена в общих чертах. В одном варианте реализации переключатель 240 выполнен с возможностью избирательной работы в двух режимах работы и переключения между ними. В первом, или нормальном, режимом работы переключатель 240 выводит первый вход 220 электропитания в качестве первого выхода 250 тяги через первую электрическую цепь 270А, образованную переключателем, и отдельно выводит второй вход 230 электропитания в качестве второго выхода 260 тяги через отдельную вторую электрическую цепь 270B, образованную переключателем. В отличие от этого, во втором режиме работы, или режиме работы с перекрестным соединением, переключатель 240 выводит первый вход 220 электропитания в качестве второго выхода 260 тяги через третью электрическую цепь 280А, образованную переключателем, и отдельно выводит второй вход 230 электропитания в качестве первого выхода 250 тяги через отдельную четвертую электрическую цепь 280B, образованную переключателем.
[0038] Со ссылкой на ФИГ. 3, в соответствии с еще одним вариантом реализации система 210 тяги содержит переключатель 290. Аналогично системе 200 тяги по ФИГ. 2, система 210 тяги по ФИГ. 3 содержит первый и второй входы 220, 230 электропитания, соответственно. Однако система 210 тяги содержит только первый выход 250 тяги и не содержит второго выхода 260 тяги. В целом система 210 тяги выполнена с возможностью избирательной подачи электропитания от одного или большего количества контроллеров электропитания к одному двигателю, или одному другому переключателю через переключатель 290. Другими словами, переключатель 290 содержит два входа электропитания и один выход электропитания. В одном варианте реализации переключатель 290 содержит второй порт выхода электропитания, заглушенный для исключения передачи электропитания портом.
[0039] Работа переключателя 290 изображена в общих чертах. В одном варианте реализации переключатель 290 выполнен с возможностью избирательной работы в двух режимах работы и переключения между ними. В первом, или нормальном, режимом работы переключатель 290 выводит первый вход 220 электропитания в качестве первого выхода 250 тяги через первую электрическую цепь 270А, образованную переключателем. В отличие от этого, во втором режиме работы, или режиме работы с перекрестным соединением, переключатель 290 выводит второй вход 230 электропитания в качестве первого выхода 250 тяги через четвертую электрическую цепь 280B, образованную переключателем.
[0040] В соответствии с некоторыми вариантами реализации переключатели 240, 290 могут быть избирательно переключены между первым и вторым режимами на основании неисправности одного или большего количества первых и вторых контроллеров электропитания и/или неисправности одного или большего количества первых и вторых двигателей малой тяги. Например, в случае выведения одного двигателя малой тяги из строя и предпочтительной подаче электропитания от первого контроллера электропитания для любой из различных целей, переключатели 240, 290 могут быть переключены из первого режима во второй режим. Аналогично, согласно еще одному примеру, в случае необходимости работы первого двигателя малой тяги и выведении первого контроллера электропитания из строя, переключатели 240, 290 могут быть переключены из первого режима во второй режим.
[0041] Переключатели 240, 290 могут являться любыми из различных физических переключателей для направления электропитания между соединителями электропитания и двигателями малой тяги малой тяги. В соответствии со следующим более подробным описанием напряжение и ток электропитания, направленного переключателями 240, 290 являются высокими и достаточными для питания двигателя малой тяги с электрическим приводом для транспортного средства. Соответственно, напряжение и ток электропитания, направленного переключателем 240, 290 значительно превышают напряжение и ток электрических связей, направляемых через компьютерные аппаратные переключатели. Например, в одном варианте реализации ток электропитания, направляемого переключателями 240, 290, составляет десятки и сотни ампер (например, приблизительно 30 ампер), а ток электрических связей в компьютерных средах составляет десятые и сотые ампера. Аналогично, в соответствии с некоторыми вариантами реализации напряжение электропитания, направляемого переключателями 240, 290 может достигать 1,000 вольт, и даже больше в некоторых случаях. Следовательно, переключатели 240, 290 отличаются от компьютерных переключателей для направления сигналов электрической связи в пределах вычислительной среды.
[0042] В соответствии с некоторыми вариантами реализации переключатели 240, 290 являются поворотными переключателями, такими как описанные в патентных заявках США №13/683,688, поданной 21 ноября, 2012 г., и 14/258,954, поданной 22 апреля, 2014 г., которые включены в настоящее описание посредством ссылки. В целом поворотный переключатель содержит узел вала, выполненный с возможностью поворота для переключения между первым и вторым режимами работы.
[0043] Как показано на ФИГ. 4, в соответствии с одним вариантом реализации система 300 тяги содержит первый, второй и третий контроллеры 310А-С электропитания, первый и второй переключатели 240А-В, третий и четвертый переключатели 290А-В, и первый, второй, третий и четвертый двигатели 350A-D, соответственно. Первый, второй и третий контроллеры 310А-С электропитания, соответственно, электрически присоединены к первому и второму переключателям 240А-В, и третьему и четвертому переключателям 290А-В посредством электропроводов, как указано непрерывными линиями, проходящими между этими компонентами на ФИГ. 4. Аналогично, первый и второй переключатели 240А-В, и третий и четвертый переключатели 290А-В, соответственно, электрически присоединены к первому, второму, третьему четвертому двигателям малой тяги 350A-D посредством электропроводов, как указано непрерывными линиями, проходящими между этими компонентами на ФИГ. 4.
[0044] Использованные на всех фигурах 4-8 непрерывные линии, проходящие между компонентами, отображают электропроводы и направление передачи электропитания через электропроводы. Электропроводы могут являться одним или несколькими электрическими кабелями/цепями в некоторых вариантах реализации. В соответствии с одним вариантом реализации каждый электропровод между компонентами содержит несколько цепей (например, 9 цепей), выполненными с возможностью одновременного переключения для передачи электропитания через электропровод. В целом электропроводы между компонентами передают электропитание между компонентами.
[0045] Электропроводы электрически присоединены к каждому компоненту через один или большее количество входных и/или выходных контактных элементов. Контактные элементы способствуют электрическому соединению между компонентами и электропроводом, и передаче электропитания между компонентами. Например, первый контроллер 310А электропитания содержит первый выходной контактный элемент 320А и второй выходной контактный элемент 322А, второй контроллер 310B электропитания содержит первый выходной контактный элемент 320B и второй выходной контактный элемент 322B, а третий контроллер 310С электропитания содержит первый выходной контактный элемент 320С и второй выходной контактный элемент 322С. Также, в качестве примера, первый переключатель 240А содержит первый входной контактный элемент 340А, второй входной контактный элемент 342А, первый выходной контактный элемент 344А и второй выходной контактный элемент 346А, второй переключатель 240B содержит первый входной контактный элемент 340B, второй входной контактный элемент 342B, первый выходной контактный элемент 344B и второй выходной контактный элемент 346B, третий переключатель 290А содержит первый входной контактный элемент 340С, второй входной контактный элемент 342С и первый выходной контактный элемент 344С, а четвертый переключатель 290B содержит первый входной контактный элемент 340D, второй входной контактный элемент 342D и первый выходной контактный элемент 344D. Также, первый двигатель 350А содержит первый входной контактный элемент 352А, второй двигатель 350B содержит первый входной контактный элемент 352B, третий двигатель 350С содержит первый входной контактный элемент 352С, а четвертый двигатель 350D содержит первый входной контактный элемент 352D.
[0046] Что касается соединения между контроллерами электропитания и переключателями, хотя другие конфигурации возможны в соответствии с настоящим изобретением, в изображенной конфигурации системы 300 тяги первый выходной контактный элемент 320А первого контроллера 310А электропитания электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340А первого переключателя 240А, а второй выходной контактный элемент 322А первого контроллера электропитания электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340С третьего переключателя 290А. Дополнительно, первый выходной контактный элемент 320B второго контроллера 310B электропитания электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340D четвертого переключателя 290B, а второй выходной контактный элемент 322B второго контроллера электропитания электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342B второго переключателя 240B. Кроме того, первый выходной контактный элемент 320С третьего контроллера 310С электропитания электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342D четвертого переключателя 290B, а второй выходной контактный элемент 322С третьего контроллера электропитания электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342С третьего переключателя 290А.
[0047] Что касается соединения между переключателями и двигателями малой тяги малой тяги, хотя другие конфигурации возможны в соответствии с настоящим изобретением, в изображенной конфигурации системы 300 тяги первый выходной контактный элемент 344А первого переключателя 240А электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352А первого двигателя малой тяги 350А, а второй выходной контактный элемент 346А первого переключателя электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352B второго двигателя малой тяги 350B. Также, первый выходной контактный элемент 344B второго переключателя 240B электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352С третьего двигателя малой тяги 350С, а второй выходной контактный элемент 346B второго переключателя электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352D четвертого двигателя малой тяги 350D. Кроме того, первый выходной контактный элемент 344С третьего переключателя 290А электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340B второго переключателя 240B, а первый выходной контактный элемент 344D четвертого переключателя 290B электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342А первого переключателя 240А.
[0048] В некоторых вариантах реализации каждый первый, второй и третий контроллер 310А-С электропитания присоединен к источнику электропитания, такому как батарея (например, батарея на солнечной энергии), или содержит его. Каждый контроллер 310А-С электропитания управляет подачей электропитания от источника электропитания к выходным контактным элементам соответствующего контроллера. Дополнительно, при нахождении во включенном или «подключенном к источнику электропитания» состоянии каждый контроллер 310А-С электропитания выполнен с возможностью одновременной подачи электропитания к своим выходным контактным элементам. Другими словами, при нахождении во включенном состоянии каждый контроллер 310А-С электропитания подает электропитание к своим выходным контактным элементам одновременно таким образом, чтобы обеспечивать одновременное нахождение обоих выходных контактных элементов одного контроллера электропитания в подключенном к источнику электропитания состоянии. Однако один двигатель одновременно потребляет электропитание только от одного из выходных контактных элементов контроллера электропитания в зависимости от избирательной работы двигателя малой тяги. В некоторых вариантах реализации контроллер системы управляет работой переключателей и двигателей малой тяги для определения того, какие двигателей малой тяги получают электропитание от каких выходных контактных элементов каких контроллеров электропитания. Управление и активирование первого, второго и третьего контроллеров 310А-С электропитания может осуществляться независимо друг от друга через контроллер системы таким образом, чтобы каждый контроллер электропитания являлся резервированным относительно других контроллеров электропитания.
[0049] Первый и второй переключатели 240А, 240B системы 300 тяги выполнены аналогично переключателю 240 по ФИГ. 2. Третий и четвертый переключатели 290А, 290B системы 300 тяги выполнены аналогично переключателю 290 по ФИГ. 3.
[0050] Каждый первый, второй, третий и четвертый двигатель 350A-D может являться любым из множества известных в данной области техники двигателей малой тяги. Например, в соответствии с одним вариантом реализации каждый двигатель 350A-D содержит ионную двигательную систему известную в данной области техники, такую как ионные двигательные системы, использующие двигатели с сеткой, ионные двигательные системы, использующие двигатели на эффекте Холла, и т.п. Например, в соответствии с некоторыми вариантами реализации каждый их двигателей малой тяги 350A-D может являться ксенон (или другой ионизируемый газ) ионной двигательной системой для обеспечения тяги для поддержания неизменного относительного положения и изменения орбит спутников. Обычно, первый, второй, третий и четвертый двигатели 350A-D используют электропитание от одного или всех из первого, второго и третьего контроллеров 310А-С электропитания для образования силы посредством нагревания и ускорения заряженных ионов из газа. В некоторых вариантах реализации каждый из двигателей малой тяги 350A-D содержит устройство извлечения ионов, корпус, образующий камеру ионизации, источник электронов газового разряда и электродную систему, расположенные внутри камеры, генератор магнитного поля, также расположенный внутри камеры, и нейтрализатор, расположенный рядом с устройством извлечения ионов.
[0051] В базовом режиме работы ионной системы ионизируемый газ подают в камеру через клапан, а первичные электроны вводят в газ из источника электронов. Напряжение возникновение разряда, подаваемое к электродной системе, ускоряет эти электроды до столкновения с атомами газа для образования плазмы. Генератор магнитного поля обычно содержит кольцевые постоянные магниты и выполнен с возможностью образования линий магнитной индукции рядом с корпусом. Линии магнитной индукции направляют электроны вдоль удлиненным путям и таким образом усиливают образование плазмы. Устройство извлечения ионов содержит экранную сетку, ускоряющую сетку и замедляющую сетку. Электропитание от одного или большего количества контроллеров 320А-С электропитания применяют к сеткам для обеспечения извлечения устройством извлечения ионов пучка ионов из плазмы и его ускорения по направлению от двигателя малой тяги. Пучок ионов образует силу, воздействующую на ионный двигатель и космический аппарат, к которому он прикреплен. В заключение, нейтрализатор вводит поток электронов рядом с пучком ионов для смещения потенциальных эффектов ослабления заряда пучком ионов. Первый, второй, третий и четвертый двигатели 350A-D выполнены с возможностью работы независимо друг от друга таким образом, чтобы каждый двигатель являлся резервированным относительно других двигателей малой тяги.
[0052] Хотя двигатели 350A-D изображенного варианта реализации описаны как ионные двигательные системы, в других вариантах реализации могут быть использованы другие типы электрических двигательных систем, или даже химических двигательных систем. Аналогично, несмотря на то, что в изображенных вариантах реализации электрические устройства, получающие электропитание от контроллеров электропитания являются двигателями малой тяги малой тяги, в других вариантах реализации электрические устройства могут являться любым из различных других электрических устройств. Кроме того, хотя система изображенного варианта реализации содержит три контроллера электропитания, четыре переключателя и четыре двигатели, в других вариантах реализации система может содержать больше чем три контроллера электропитания, больше чем четыре переключателя и/или больше чем четыре двигателя малой тяги.
[0053] Система 300 тяги, как показано на ФИГ. 4, сконфигурирована в первом рабочем режиме. В первом рабочем режиме каждый из первого и второго переключателей 240А-В и третьего и четвертого переключателей 290А-В сконфигурирован в нормальном режиме работы. В нормальном режиме работы, как указано прерывистыми линиями, первые входные контактные элементы 340A-D первого, второго, третьего и четвертого переключателей электрически присоединены к первым выходным контактным элементам 344A-D первого, второго, третьего и четвертого переключателей 240А, 240B, 290А, 290B, соответственно, во вторые входные контактные элементы 342А-В первого и второго переключателей электрически присоединены ко вторым выходным контактным элементам 346А-В первого и второго переключателей, соответственно.
[0054] При конфигурации системы 300 тяги в первый рабочий режим, как показано с использованием направляющих линий, электропитание от первого выходного контактного элемента 320А первого контроллера 310А электропитания направляют к первому двигателю 350А для питания первого двигателя малой тяги 350А, электропитание от первого выходного контактного элемента 320B второго контроллера 310B электропитания направляют ко второму двигателю 350B, электропитание от второго выходного контактного элемента 322А первого контроллера электропитания направляют к третьему двигателю 350С, а электропитание от второго выходного контактного элемента 322B второго контроллера электропитания направляют к четвертому двигателю 350D. Кроме того, в первом рабочем режиме первый и второй выходные контактные элементы 320С, 322С третьего контроллера 310С электропитания электрически изолированы от двигателей малой тяги. Таким образом, третий контроллер 310С электропитания может считаться недействующим, или резервированным, контроллером, так как третий контроллер электропитания не используется для подачи электропитания к любому из двигателей малой тяги.
[0055] Как показано на ФИГ. 5, система 300 тяги может быть сконфигурирована во второй рабочий режим. Во втором рабочем режиме один или оба из первого и второго переключателей 240А-В сконфигурированы в рабочий режим с перекрестным соединением. Как обозначено прерывистыми линиями, в рабочем режиме с перекрестным соединением первые входные контактные элементы 340А-В первого и второго переключателей 240А-В электрически присоединены ко вторым выходным контактным элементам 346А-В первого и второго переключателей, соответственно, а вторые входные контактные элементы 342А-В первого и второго переключателей электрически присоединены к первым выходным контактным элементам 344А-В первого и второго переключателей, соответственно.
[0056] При конфигурации системы 300 тяги во второй рабочий режим, электропитание от первого выходного контактного элемента 320А первого контроллера 310А электропитания направляют ко второму двигателю 350B для питания второго двигателя малой тяги, электропитание от первого выходного контактного элемента 320B второго контроллера 310B электропитания направляют к первому двигателю 350А, электропитание от второго выходного контактного элемента 322А первого контроллера электропитания направляют к четвертому двигателю 350D, а электропитание от второго выходного контактного элемента 322B второго контроллера электропитания направляют к третьему двигателю 350С. Хотя первый и второй переключатели 240А-В изображены в рабочем режиме с перекрестным соединением, в некоторых вариантах реализации только один из первого и второго переключателей находится в рабочем режиме с перекрестным соединением.
[0057] В первом и втором рабочих режимы система 300 тяги выполнена с возможностью одновременного питания не более чем двух из четырех двигателей малой тяги 350A-D. При необходимости одновременного питания трех двигателей малой тяги 350A-D, например, для изменения орбит спутника, или в случае неисправности одного или обоих из первого и второго контроллеров 310А-В электропитания, или в случае необходимости уменьшения использования первого и/или второго контроллеров электропитания, система 300 тяги выполнена с возможностью перехода в третий рабочий режим, как показано на ФИГ. 6. В третьем рабочем режиме один или оба из третьего и четвертого переключателей 290А-В сконфигурированы в режим работы с перекрестным соединением. Как обозначено прерывистыми линиями, в режиме работы с перекрестным соединением вторые входные контактные элементы 342C-D третьего и четвертого переключателей 290А-В электрически присоединены к первым выходным контактным элементам 344C-D третьего и четвертого переключателей, соответственно.
[0058] При конфигурации системы 300 тяги в третий рабочий режим электропитание от первого выходного контактного элемента 320С третьего контроллера 310С электропитания направляют к четвертому переключателю 290B, а от четвертого переключателя направляют к первому или второму двигателю 350А-В, в зависимости от конфигурации первого переключателя 240А. Аналогично, в третьем рабочем режиме электропитание от второго выходного контактного элемента 322С третьего контроллера 310С электропитания направляют к третьему переключателю 290А, а от третьего переключателя направляют к третьему или четвертому двигателю 350C-D, в зависимости от конфигурации второго переключателя 240B. Хотя оба из третьего и четвертого переключателей 290А-В изображены в режиме работы с перекрестным соединением, в некоторых вариантах реализации только один из третьего и четвертого переключателей находится в режиме работы с перекрестным соединением
[0059] В соответствии с предшествующим описанием система 300 тяги выполнена с возможностью переключения между первым, вторым и третьим рабочими режимами, в зависимости от состояния и/или требуемой производительности системы тяги. Например, система 300 тяги выполнена с возможностью работы в первом или втором рабочем режиме при необходимости обеспечении тяги для операций поддержания неизменного относительного положения спутника. Как описано ранее, в первом или втором рабочем режиме один или два из двигателей малой тяги выполнены с возможностью одновременного питания для предоставления требуемой тяги для операций поддержания неизменного относительного положения. Затем, при необходимости операции изменения орбиты система 300 тяги может быть переведена в третий рабочий режим, обеспечивающий возможность одновременного питания до трех двигателей малой тяги. При одновременном обеспечении тяги более чем двумя двигателями малой тяги малой тяги, операции смены орбиты могут быть осуществлены быстрее и более эффективно, чем двумя или меньшим количеством двигателей малой тяги. Дополнительно, в случае неисправности (например, отказ или уменьшение производительности) одного или обоих из первого и второго контроллеров 310А-В электропитания, система 300 тяги выполнена с возможностью работы в третьем рабочем режиме для обеспечения возможности эффективной замены неисправного контроллера (контроллеров) электропитания третьим контроллером 310С электропитания.
[0060] В некоторых вариантах реализации двигатели системы 300 тяги сгруппированы с образованием отдельных групп, соответствующих конкретным участкам на транспортном средстве 10. Например, первый и второй двигатели 350А-В могут быть сгруппированы на конкретном участке, например, северной стороне, транспортного средства 10. А третий и четвертый двигатели 350C-D могут быть сгруппированы на другом участке, например, южной стороне, транспортного средства 10. Для упрощения процесса управления, система 300 тяги сконфигурирована таким образом, чтобы вне зависимости от режима работы переключателей всегда обеспечивать направление электропитания от любого из первых выходных контактных элементов 320А-С контроллеров электропитания 310А-С к одному или обоим из двигателей малой тяги в определенной группе двигателей малой тяги, такой как, например, первый и второй двигатели 350А-В на северной стороне транспортного средства 10, всегда обеспечивать направление электропитания от любого из вторых выходных контактных элементов 322А-С контроллеров электропитания к одному или обоим из двигателей малой тяги в другой определенной группе двигателей малой тяги, такой как, например, третий и четвертый двигатели 350C-D на южной стороне транспортного средства 10.
[0061] Со ссылкой на ФИГ. 7, в соответствии с одним вариантом реализации показана система 400 тяги, аналогичная системе 300 тяги. Система 400 тяги содержит некоторые характерные элементы, аналогичные характерным элементам системы 300 тяги. Например, система тяги 400 содержит первый, второй и третий контроллеры 310А-С электропитания, первый и второй переключатели 240А-В, и первый, второй, третий и четвертый двигатели 350A-D. Однако в отличие от системы 300 тяги, система 400 тяги содержит четвертый контроллер 310D электропитания. Дополнительно, вместо третьего и четвертого переключателей 290А-В, система 400 тяги содержит третий и четвертый переключатели 240C-D. Третий и четвертый переключатели 240C-D аналогичны первому и второму переключателям 240А-В тем, что третий и четвертый переключатели содержат два выходных контактного элемента 344А-В, 346А-В, соответственно, вместо одного выходного контактного элемента. Другими словами, третий и четвертый переключатели 240С, 240D системы 300 тяги выполнены аналогично переключателю 240 по ФИГ. 2.
[0062] Первый, второй, третий и четвертый контроллеры 310A-D электропитания соответственно электрически присоединены к третьему и четвертому переключателям 240C-D посредством электропроводов, как обозначено непрерывными линиями, проходящими между этими компонентами. Аналогично, третий и четвертый переключатели 240C-D соответственно электрически присоединены к первому и второму переключателям 240А-В посредством электропроводов, как обозначено непрерывными линиями, проходящими между этими компонентами. Первый и второй переключатели 240А-В соответственно электрически присоединены к первому, второму, третьему и четвертому двигателям малой тяги 350A-D посредством электропроводов, как обозначено непрерывными линиями, проходящими между этими компонентами. Аналогично системе 300 тяги, электропроводы системы 400 тяги электрически присоединены к каждому компоненту через один или большее количество входных и/или выходных контактных элементов.
[0063] Относительно взаимосоединения между контроллерами электропитания и переключателями, хотя в соответствии с настоящим изобретением возможны другие конфигурации, в изображенной конфигурации системы 400 тяги, первый выходной контактный элемент 320А первого контроллера 310А электропитания электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340С третьего переключателя 240С, а второй выходной контактный элемент 322А первого контроллера электропитания заглушен или неактивен (например, электрически не присоединен ни к одному переключателю или двигателю). Дополнительно, первый выходной контактный элемент 320B второго контроллера 310B электропитания электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342D четвертого переключателя 240D, а второй выходной контактный элемент 322B второго контроллера электропитания является неактивным. Кроме того, первый выходной контактный элемент 320С третьего контроллера 310С электропитания электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342С третьего переключателя 240С, а второй выходной контактный элемент 322С третьего контроллера электропитания является неактивным. Аналогично, первый выходной контактный элемент 320D четвертого контроллера 310D электропитания электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340D четвертого переключателя 240D, а второй выходной контактный элемент 322D четвертого контроллера электропитания является неактивным. Соответственно, в изображенном варианте реализации каждый из вторых выходных контактных элементов контроллеров электропитания является неактивным таким образом, чтобы обеспечивать предоставление одного активного выходного контактного элемента для подачи электропитания каждым контроллером электропитания. В альтернативном варианте реализации по меньшей мере один или все из контроллеров электропитания могут использовать второй выходной контактный элемент в качестве одного активного выходного контактного элемента и переводить первый выходной контактный элемент в неактивное состояние.
[0064] Относительно взаимосоединения между переключателями и двигателями малой тяги малой тяги, хотя другие конфигурации возможны в соответствии с настоящим изобретением, в изображенной конфигурации системы 400 тяги первый выходной контактный элемент 344С третьего переключателя 240С электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340А первого переключателя 240А, а второй выходной контактный элемент 346С третьего переключателя 240С электрически присоединен непосредственно к первому входному контактному элементу 340B второго переключателя 240B. Однако первый выходной контактный элемент 344D четвертого переключателя 240D электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342А первого переключателя 240А, а второй выходной контактный элемент 346D четвертого переключателя 240D электрически присоединен непосредственно ко второму входному контактному элементу 342B второго переключателя 240B. Аналогично системе 300 тяги, первый выходной контактный элемент 344А первого переключателя 240А электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352А первого двигателя малой тяги 350А, а второй выходной контактный элемент 346А первого переключателя электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352B второго двигателя малой тяги 350B. Также, первый выходной контактный элемент 344B второго переключателя 240B электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352С третьего двигателя малой тяги 350С, а второй выходной контактный элемент 346B второго переключателя электрически присоединен непосредственно к входному контактному элементу 352D четвертого двигателя малой тяги 350D.
[0065] Система 400 тяги, как показано на ФИГ. 7, сконфигурирована в первый рабочий режим. В первом рабочем режиме, каждый из первого, второго, третьего и четвертого переключателей 240A-D сконфигурирован в нормальный режим работы. В нормальном режиме работы, как обозначено прерывистыми линиями, первые входные контактные элементы 340A-D переключателей 240A-D электрически присоединены к первым выходным контактным элементам 344A-D переключателей, соответственно, а вторые входные контактный элемент 342A-D переключателей электрически присоединены ко вторым выходным контактным элементам 346A-D переключателей, соответственно.
[0066] При конфигурации системы 400 тяги в первый рабочий режим, как показано с использованием направляющих линий, электропитание от первого выходного контактного элемента 320А первого контроллера 310А электропитания направляют к первому двигателю 350А для питания первого двигателя малой тяги 350А, электропитание от первого выходного контактного элемента 320B второго контроллера 310B электропитания направляют к четвертому двигателю 350D, электропитание от первого выходного контактного элемента 320С третьего контроллера 310С электропитания направляют к третьему двигателю 350С, а электропитание от первого выходного контактного элемента 320D четвертого контроллера электропитания направляют ко второму двигателю 350B.
[0067] Как показано на ФИГ. 8, система 400 тяги может быть сконфигурирована во второй рабочий режим. Во втором рабочем режиме по меньшей мере один из первого, второго, третьего и четвертого переключателей 240A-D сконфигурирован в режим работы с перекрестным соединением. Как обозначено прерывистыми линиями, в рабочем режиме с перекрестным соединением первые входные контактные элементы 340A-D переключателей 240A-D электрически присоединены ко вторым выходным контактным элементам 346A-D переключателей, соответственно, а вторые входные контактные элементы 342A-D переключателей электрически присоединены к первым выходным контактным элементам 344A-D переключателей, соответственно.
[0068] При конфигурации системы 400 тяги во второй рабочий режим и нахождении всех переключателей в режиме работы с перекрестным соединением, электропитание от первого выходного контактного элемента 320А первого контроллера 310А электропитания направляют к четвертому двигателю 350D для питания четвертого двигателя малой тяги, электропитание от первого выходного контактного элемента 320B второго контроллера 310B электропитания направляют к первому двигателю 350А, электропитание от первого выходного контактного элемента 320С третьего контроллера 310С электропитания направляют ко второму двигателю 350B, а электропитание от первого выходного контактного элемента 320D четвертого контроллера 310D электропитания направляют к третьему двигателю 350С.
[0069] Несмотря на то, что на ФИГ. 8 все переключатели 240A-D изображены в режиме работы с перекрестным соединением, в некоторых вариантах реализации во втором рабочем режиме системы 400 тяги в режиме работы с перекрестным соединением находятся меньше, чем все переключатели. В общем, любой один или большее количество переключателей 240A-D выполнено с возможностью работы в режиме работы с перекрестным соединением таким образом, чтобы обеспечивать возможность подачи электропитания любым из контроллеров 310A-D электропитания к любому из двигателей малой тяги 350A-D.
[0070] В соответствии с предыдущим описанием система 400 тяги выполнена с возможностью переключения между первым и вторым рабочим режимом, в зависимости от состояния и/или требуемой производительности системы тяги. Например, система 400 тяги выполнена с возможностью работы в первом или втором рабочем режиме при необходимости обеспечении тяги для операций поддержания неизменного относительного положения спутника. Как описано ранее, в первом или втором рабочем режиме может быть обеспечено одновременное питание любого одного, двух или даже трех из двигателей малой тяги посредством любого одного, двух, или трех из контроллеров электропитания для обеспечения требуемой тяги операций поддержания неизменного относительного положения. Затем, при необходимости операции смены орбиты каждым из четырех контроллеров электропитания системы 400 тяги одновременно управляют для подачи электропитания к соответствующему одному из четырех двигателей малой тяги, обеспечивая возможность одновременного питания четырех из двигателей малой тяги. При одновременном предоставлении тяги четырьмя двигателями малой тяги малой тяги, операции смены орбиты могут быть осуществлены быстрее и более эффективно, чем с тремя или меньшим количеством двигателей малой тяги. Дополнительно, при неисправности одного, двух или трех из четырех контроллеров электропитания системы 400, любой исправный контроллер (контроллеры) электропитания может быть использован для подачи электропитания к любому из двигателей малой тяги для эффективного замещения неисправного контроллера (контроллеров) электропитания.
[0071] В соответствии с одним вариантом реализации два из четырех контроллеров электропитания системы 400 тяги выполнены с возможностью функционирования в качестве недействующих резервированный контроллеров электропитания, в то время как другие два контроллера электропитания функционируют в качестве подключенных к источнику электропитания контроллеров электропитания. В таком варианте реализации два подключенных к источнику электропитания контроллера электропитания подают электропитание ко всем двигателям малой тяги через частую подачу импульсов переключателей. Недействующие резервированные контроллеры электропитания остаются недействующими за исключением случаев, при которых неисправность одного или обоих подключенных к источнику электропитания контроллеров электропитания требует активации одного или обоих недействующих резервированных контроллеров электропитания для замещения неисправного контроллера электропитания, или за исключением случаем, при которых операция смены орбиты требует активации одного или большего количества недействующих резервированных контроллеров электропитания для одновременного питания более чем двух двигателей малой тяги. Альтернативно, при необходимости менее частой подачи импульсов переключателей в одном варианте реализации каждый из четырех контроллеров электропитания является подключенным к источнику электропитания контроллером электропитания, подающим электропитание к определенному одному из четырех двигателей малой тяги. Соответственно, в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящая система позволяет использовать недействующие резервированные контроллеры электропитания и гибкость в распределении времени для улучшения надежности. Дополнительно, система сконфигурирована для способствования продолжительным периодам неиспользования (например, до 20 лет), обычно ассоциируемым с применениями в спутниках. Также, простота командной структуры для питания двигателей малой тяги уменьшает время, затрачиваемое на повторное обучение после продолжительного периода неиспользования, что уменьшает ошибки, возникающие от нечастого использования или необученного персонала.
[0072] Как показано на ФИГ. 9, один вариант реализации способа 500 для образования тяги для транспортного средства включает обеспечение по меньшей мере трех контроллеров электропитания, по меньшей мере трех электрических переключателей и по меньшей мере четырех двигателей малой тяги на этапе 510. Способ 500 дополнительно включает подачу электропитания по меньшей мере от первого из трех контроллеров электропитания на этапе 520. Подача электропитания может включать обеспечение электропитания для питания выходного контактного элемента первого контроллера электропитания. Способ 500 включает направление электропитания от первого контроллера электропитания к любому из четырех двигателей малой тяги через три электрических переключателя на этапе 530. В ответ на получение электропитания двигатели преобразуют электропитание в тягу для перемещения транспортного средства. На этапе 540 способ 500 определяет необходимость резервированного контроллера электропитания. В качестве примера резервированный контроллер электропитания может быть необходим при неисправности контроллера электропитания, подающего электропитание. При необходимости резервированного контроллера электропитания на этапе 540, способ 500 продолжается остановкой подачи электропитания от первого контроллера электропитания (если подача электропитания уже не была остановлена), подачей электропитания от второго из контроллеров электропитания, который до этого не подавал электропитание, и направлением электропитания от второго контроллера электропитания к любому из четырех двигателей малой тяги через три электрических переключателя на этапе 550. Этап 550 может дополнительно или альтернативно включать перенаправление подачи электропитания от исправного контроллера электропитания к двигателю, который до этого получал электропитание от в настоящий момент неисправного контроллера электропитания. При отсутствии необходимости в резервированном контроллере электропитания на этапе 540, способ 500 продолжается этапом 560.
[0073] На 560, способ 500 определяет необходимость операции смены орбиты. При необходимости операции смены орбиты на этапе 560, способ 500 обеспечивает подачу электропитания от каждого из трех контроллеров электропитания и одновременно направление электропитания от трех контроллеров электропитания к соответствующим двигателям малой тяги из четырех двигателей малой тяги на этапе 570 и завершается. Одновременная подача электропитания к трем или большему количеству двигателей малой тяги приводит к одновременному обеспечению тяги тремя или большим количеством двигателей малой тяги, в результате чего обеспечивается увеличение общей тяги, доступной для операции смены орбиты по сравнению с двумя или меньшим количеством двигателей малой тяги. При отсутствии необходимости операции смены орбиты на этапе 560, способ 500 завершается.
[0074] В предшествующем описании могут быть использованы определенные термины, такие как «верх», «низ», «верхний», «нижний», «горизонтальный», «вертикальный », «левый», «правый», «над», «под» и т.п.Там, где это применимо, эти термины использованы для обеспечения ясности описания относительных соотношений. Однако эти термины не означают абсолютные соотношения и/или ориентации. Например, относительно предмета «верхняя» поверхность может стать «нижней» поверхностью просто путем переворачивания предмета. Однако объект остается прежним. Дополнительно, термины «включающий», «содержащий», «имеющий» и их производные означают «содержащий, но не ограничивающийся», если явным образом не указано обратное. Перечисление элементов не означает, not что любой или все из этих элементов являются взаимоисключающими и/или взаимно включенными, если обратное не указано явным образом. Употребление единственного числа также означает «один или большее количество», если обратное не указано явным образом. Дополнительно, термин «множество» может быть определен как «по меньшей мере два»
[0075] Дополнительно, в данном описании случаи, в которых один элемент «присоединен» к другому элементу, могут включать прямое или непрямое соединение. Прямое соединение может быть определено как присоединение одного элемента к другому элементу и нахождение в контакте с ним. Непрямое соединение может быть определено как соединение между двумя элементами, не находящимися в непосредственном контакте друг с другом, однако содержащими один или большее количество дополнительных элементов между соединенными элементами. Дополнительно, в контексте настоящего описания, присоединение одного элемента к другому элементу может включать прямое соединение и непрямое соединение. Дополнительно, в контексте настоящего описания, «примыкает» необязательно означает наличие контакта. Например, один элемент может примыкать к другому элементу без контакта с указанным элементом
[0076] В контексте настоящего описания, фраза «по меньшей мере один из» при использовании с перечислением элементов означает, что различные сочетания одного или большего количества перечисленных элементов могут быть использованы и только, а также то, что может требоваться только один из элементов. Элемент может являться конкретным элементом, предметом или категорией. Другими словами, «по меньшей мере один из» означает, что может быть использовано любое сочетание элементов или количество элементов из перечисления, но не все элементы из перечисления могут являться необходимыми. Например, «по меньшей мере одно из элемента A, элемента B элемента C» может означать элемент A; элемент A и элемент B; элемент B; элемент A, элемент B и элемент C или элемент B и элемент C. В некоторых случаях «по меньшей мере одно из элемента А, элемента В и элемента С» может без ограничения означать, например, два элемента А, один элемент В и десять элементов С; четыре элемента В и семь элементов С или другие подходящие сочетания.
[0077] Если не указано обратное, термины «первый», «второй» и т.д. использованы в настоящем описании только в качестве указателей и не означают требования к порядку, положению или значимости элементов, к которым относятся термины. Кроме того, упоминание, например, «второго» элемента не требует или не подразумевает наличие, например, «первого» или предшествующего по номеру элемента, и/или, например, «третьего» или следующего по номеру элемента.
[0078] Функциональные схемы, содержащиеся в настоящем описании, обычно представлены в виде логических функциональных схем. То есть, изображенный порядок и обозначенные этапы, относятся к одному варианту реализации предложенного способа. Могут быть созданы другие этапы и способы с эквивалентной функцией, логике или результату одному или большему количеству этапов или их частей, изображенного способа. Дополнительно, использованный формат и символы представлены для объяснения логических этапов способа и не ограничивают объем способа. Хотя в функциональных схемах могут быть использованы различные типы указателей и линий, они не ограничивают объем соответствующего способа. Фактически, некоторые указатели или соединители могут быть использованы только для указания логической последовательности способа. Например, указатель может обозначать период ожидания или наблюдения неуказанной длительности между перечисленными этапами изображенного способа. Дополнительно, порядок осуществления конкретного способа может строго следовать или не следовать порядку соответствующий изображенных этапов.
[0079] Варианты реализации контроллера 140 системы могут быть осуществлены в форме полностью аппаратного варианта реализации, полностью программного варианта реализации (включая встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микропрограмму и т.д.) или варианта реализации, совмещающего программные и аппаратные аспекты, которые в общем могут быть именованы «схемой», «модулем» или «системой». Кроме того, варианты реализации могут быть реализованы в форме программного продукта, реализованного в одном или большем количестве компьютерочитаемых хранилищ, сохраняющих машиночитаемый код, читаемый компьютером код, и/или программный код, далее именованный кодом. Хранилища могут быть физическими, энергонезависимыми и/или непередающими. Хранилища могут не содержать сигналов. В частном варианте реализации хранилища используют только сигналы для доступа к коду.
[0080] Контроллер 140 системы может также быть реализован в виде аппаратной схемы, содержащей сверхбольшую интегральную схему или матрицу логических элементов, серийных полупроводников, таких как логические интегральные схемы, транзисторы и других дискретных компонентов. Контроллер 140 системы может быть также реализован в виде программируемых аппаратных устройств, таких как программируемые матрицы логических элементов, программируемых матричных логических элементов, программируемых логических устройств и т.п.
[0081] Контроллер 140 системы может также быть реализован в коде и/или программном обеспечении для исполнения различными типами процессоров. Идентифицированный модуль кода может, например, содержать один или большее количество физических или логических блоков исполняемого код, который может быть, например, организован как предмет, процедура или функция. Однако исполняемые программы идентифицированного модуля могут не быть физически расположены вместе, но содержать диспарные инструкции, хранящиеся в различных местах, которые при логическом объединении содержат модуль и достигают указанную цель модуля.
[0082] Фактически, модуль кода может являться одной инструкцией, или несколькими инструкциями, и даже может быть распределен между несколькими различными сегментами кода, между различными программами и между несколькими запоминающими устройствами. Аналогично, рабочие данные могут быть идентифицированы и изображены в настоящем описании внутри модулей, и могут быть реализованы в любой подходящей форме и организованы в пределах подходящего типа структуры данных. Рабочие данные могут быть собраны в качестве одного набора данных, или могут быть распределены между различными местами, включая несколько компьютерочитаемых устройств хранения. При реализации модуля или частей модуля в программном обеспечении, части программного обеспечения хранят на одном или большем количестве компьютерочитаемых устройств хранения.
[0083] Любое сочетание одного или большего количества компьютерочитаемых носителей может быть использовано контроллером 140 системы. Компьютерочитаемые носители могут являться компьютерочитаемыми носителями хранения. Компьютерочитаемые носители хранения могут являться устройством хранения, хранящим код. Устройство хранения может, не ограничиваясь этими вариантами, являться, например, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной, голографической, микромеханической или полупроводниковой системой, устройством или приспособлением, или любым другим сочетанием ранее перечисленного.
[0084] Более конкретные примеры (неограничивающий список) устройств хранения включает следующие: электрическое соединение, содержащее один или большее количество проводов, портативная компьютерная дискета, жесткий диск, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ или флэш-память), портативный компакт диск постоянной памяти (CD-ROM), устройство хранения на оптическом носителе, устройство хранения на магнитных носителях или любое подходящее сочетание перечисленного ранее. В контексте этого документа, компьютерочитаемые носители хранения может являться любой физическими средствами, выполненными с возможностью содержания или хранения программы для использования системой, устройством или приспособлением исполнения инструкций.
[0085] Код для реализации управления вариантами реализации может быть написан на любом сочетании одного или большего количества языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, такой как Python, Ruby, Java, Smalltalk, C++ и т.п., и обычных процедурных языков программирования, таких как язык программирования «C» и т.п., и/или машинные языки, такие как языки ассемблера. Код может быть выполнен с возможностью исполнения полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как независимый программный пакет, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере, или полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем случае удаленный компьютер может быть присоединен к компьютеру пользователя через любой тип сети, включая локальную сеть (LAN) или глобальную сеть (WAN), или соединение может быть осуществлено к внешнему компьютеру (например, через сеть Интернет с использованием поставщика услуг сети Интернет).
[0086] Настоящий объект может быть реализован в других конкретных формах без отклонения от его сущности или основополагающих характеристик. Описанные варианты реализации во всех отношениях следует воспринимать как иллюстративные, а не ограничивающие. Все изменения, находящиеся в пределах сущности и объема эквивалентов формулы изобретения, включены в их объем.