液體回路閥門控制衛星姿態的裝置及方法，涉及控制衛星姿態的裝置及方法。它解決了現有飛輪式動量交換控制衛星姿態的裝置中由于軸承磨損嚴重、散熱和潤滑差導致控制衛星姿態的效果差的問題。其裝置：在衛星本體的三軸方向各安裝一組衛星姿態控制單元。其方法：通過回路控制閥或正、反向控制閥對流入正向回路和反向回路的流量進行控制，實現對衛星姿態的控制。本發明專利技術適用于對衛星姿態的控制。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種控制衛星姿態的裝置與方法。
技術介紹
目前，用 于衛星主動姿態控制的執行機構根據工作原理可分為質量排出式、動量交換式以及環境場式等。其中，動量交換式是利用衛星內部的動量發生裝置與衛星本體之間的角動量交換來實現姿態控制，具有無工質消耗、無污染以及對衛星質心運動不產生干擾等優點，以飛輪為典型代表的動量交換式姿態控制執行機構在微小衛星上得到廣泛應用，但是飛輪高速自轉以及工作壽命對陀螺支承要求很高。滾珠軸承是最常見的一種支承方式，但是由于滾珠與軸承架之間存在摩擦，特別是真空環境下無法進行良好的散熱和潤滑，使得滾珠軸承乃至整星的工作壽命很受影響。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有飛輪式動量交換控制衛星姿態的裝置中由于軸承磨損嚴重、 散熱和潤滑差導致控制衛星姿態的效果差的問題，從而提供一種液體回路閥門控制衛星姿態的裝置與方法。液體回路閥門控制衛星姿態的裝置，它包括三組衛星姿態控制單元，三組衛星姿態控制單元的中軸線分別與三維直角坐標系OXYZ中的OX軸、OY軸和OZ軸平行，所述三維直角坐標系OXYZ的原點是衛星本體的質心；三組衛星姿態控制單元的結構完全相同，每組衛星姿態控制單元均包括正向回路、反向回路、回路控制閥、電機和流體泵；正向回路和反向回路沿其所在衛星姿態控制單元的中軸線對稱布置；電機的輸出軸與流體泵的輸入軸連接，所述電機用于帶動流體泵工作；流體泵設置在正向回路和反向回路的共同進液口處，用于驅動正向回路、反向回路內的工質液體流流動；每組衛星姿態控制單元中的正向回路的進液口和反向回路的進液口同時通過回路控制閥與衛星本體上的儲液器的一個出液口連通；所述回路控制閥設置在該出液口處， 用于控制進入正向回路或反向回路的液體工質流的流量；每組衛星姿態控制單元中的正向回路的出液口和反向回路的出液口同時與衛星本體上的儲液器的一個進液口連通。基于上述裝置的液體回路閥門控制衛星姿態的方法，它的方法是采用電機驅動流體泵，使衛星本體上的儲液器與每組衛星姿態控制單元形成工質液體流回路；采用位于OX軸上的衛星姿態控制單元中的回路控制閥控制流入正向回路或反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OX軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OX軸方向的控制；采用位于OY軸上的衛星姿態控制單元中的回路控制閥控制流入正向回路或反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OY軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OY軸方向的控制； 采用位于OZ軸上的衛星姿態控制單元中的回路控制閥控制流入正向回路或反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OZ軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OZ軸方向的控制； 從而實現衛星姿態的三軸控制。液體工質流為具有流動性的物質。液體回路閥門控制衛星姿態的裝置，它包括三組衛星姿態控制單元，三組衛星姿態控制單元的中軸線分別與三維直角坐標系OXYZ中的OX軸、OY軸和OZ軸平行，所述三維直角坐標系OXYZ的原點是衛星本體的質心；三組衛星姿態控制單元的結構完全相同，每組衛星姿態控制單元均包括正向回路、反向回路、正向回路控制閥、反向回路控制閥、電機和流體泵；正向回路和反向回路沿其所在衛星姿態控制單元的中軸線對稱布置；正向控制閥設置在正向回路的進液口處，用于控制進入正向回路的液體工質流的流量；反向控制閥設置在反向回路的進液口處，用于控制進入反向回路的液體工質流的流量；電機的輸出軸與流體泵的輸入軸連接，所述電機用于帶動流體泵工作；流體泵設置在正向回路和反向回路的共同進液口處，用于驅動正向回路和反向回路內的工質液體流流動；每組衛星姿態控制單元中的正向回路的進液口和反向回路的進液口分別與衛星本體上的儲液器的一個出液口連通；每組衛星姿態控制單元中的正向回路的出液口和反向回路的出液口分別與衛星本體上的儲液器的一個進液口連通。基于上述裝置的液體回路閥門控制衛星姿態的方法，它的方法是采用電機驅動流體泵，使衛星本體上的儲液器與每組衛星姿態控制單元形成工質液體流回路；采用位于OX軸上的衛星姿態控制單元中的正向回路控制閥和反向回路控制閥單獨或者共同作用，控制流入正向回路和反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OX軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OX軸方向的控制；采用位于OY軸上的衛星姿態控制單元中的正向回路控制閥和反向回路控制閥單獨或者共同作用，控制流入正向回路和反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OY軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OY軸方向的控制；采用位于OZ軸上的衛星姿態控制單元中的正向回路控制閥和反向回路控制閥單獨或者共同作用，控制流入正向回路中和反向回路中的工質液體流的流量，產生沿OZ軸方向的控制力矩，實現衛星姿態在OZ軸方向的控制；從而實現衛星姿態的三軸控制。有益效果本專利技術的液體回路閥門控制系統的管路沿衛星外圍安裝，具有較大的旋轉半徑，本專利技術利用流體本身靈活性的特點可以依靠很小的閥門電壓實現正、反向回路液體流量的分配，在功耗、重量和體積效率和靈活性方面均具有優勢。并且由于液體工質本身就對旋轉部件(泵)有潤滑和散熱作用，能夠減小磨損，且不受太空輻射影響，衛星姿態控制效果好。附圖說明圖1是本專利技術具體實施方式一的結構示意圖；圖2是本專利技術方法的原理示意圖； 圖3是本專利技術具體實施方式六的結構示意圖。具體實施 方式具體實施方式一、結合圖1說明本具體實施方式，液體回路閥門控制衛星姿態的裝置，它包括三組衛星姿態控制單元，三組衛星姿態控制單元的中軸線分別與三維直角坐標系OXYZ中的OX軸、OY軸和OZ軸平行，所述三維直角坐標系OXYZ的原點是衛星本體的質心；三組衛星姿態控制單元的結構完全相同，每組衛星姿態控制單元均包括正向回路1、 反向回路2、回路控制閥3、電機5和流體泵6 ；正向回路1和反向回路2沿其所在衛星姿態控制單元的中軸線對稱布置；電機5的輸出軸與流體泵6的輸入軸連接，所述電機5用于帶動流體泵6工作；流體泵6設置在正向回路1和反向回路2的共同進液口處，用于驅動正向回路1、反向回路2內的工質液體流流動；每組衛星姿態控制單元中的正向回路1的進液口和反向回路2的進液口同時通過回路控制閥3與衛星本體上的儲液器的一個出液口連通；所述回路控制閥3設置在該出液口處，用于控制進入正向回路1或反向回路2的液體工質流的流量；每組衛星姿態控制單元中的正向回路1的出液口和反向回路2的出液口同時與衛星本體上的儲液器的一個進液口連通。工作原理驅動總的液體工質流進入正向回路1、反向回路2中循環流動，將產生沿回路軸心線的角動量，通過控制回路控制閥3的運動調節正、反向回路的入口開度，從而使進入兩個回路的流量發生變化，產生相應的控制力矩，實現衛星的姿態控制。以下通過產生力矩的仿真對本專利技術的工作原理進行說明(1)計算相關表達式液體回路的角動量可表示為Hl = J1 Ω rJ2 Ω 2= (V1-V2) J/r= j/r= (2 n-l)VJ/r= (2xv/D-l)VJ/r其中J1J2分別為正、反向回路的液體轉動慣量，通常令J1 = J2 = J ； Ω ρ Ω2分別為正、反向回路液體工質繞回路軸線的轉動角速度；Vp V2分別為正、反向回路液體流速；r 為回路的回轉半徑；n為閥門開度；ν為液體工質的標稱流速；XV為正回路閥芯位移，有Xv =D η，且正、反向回路閥芯位移之和為閥口長度D。從而可以得到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．液體回路閥門控制衛星姿態的裝置，其特征是：它包括三組衛星姿態控制單元，三組衛星姿態控制單元的中軸線分別與三維直角坐標系ＯＸＹＺ中的ＯＸ軸、ＯＹ軸和ＯＺ軸平行，所述三維直角坐標系ＯＸＹＺ的原點是衛星本體的質心；三組衛星姿態控制單元的結構完全相同，每組衛星姿態控制單元均包括正向回路（１）、反向回路（２）、回路控制閥（３）、電機（５）和流體泵（６）；正向回路（１）和反向回路（２）沿其所在衛星姿態控制單元的中軸線對稱布置；電機（５）的輸出軸與流體泵（６）的輸入軸連接，所述電機（５）用于帶動流體泵（６）工作；流體泵（６）設置在正向回路（１）和反向回路（２）的共同進液口處，用于驅動正向回路（１）、反向回路（２）內的工質液體流流動；每組衛星姿態控制單元中的正向回路（１）的進液口和反向回路（２）的進液口同時通過回路控制閥（個進液口連通。３）與衛星本體上的儲液器的一個出液口連通；所述回路控制閥（３）設置在該出液口處，用于控制進入正向回路（１）或反向回路（２）的液體工質流的流量；每組衛星姿態控制單元中的正向回路（１）的出液口和反向回路（２）的出液口同時與衛星本體上的儲液器的一
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：耿云海，單曉微，陳雪芹，張世杰，曹喜濱，孫兆偉，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93
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