專利名稱：液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)。
技術(shù)背景
目前，衛(wèi)星上普遍將姿態(tài)控制和電能獲取作為兩個獨立的分系統(tǒng)加以設(shè)計應(yīng)用。 姿態(tài)控制依靠剛性飛輪或陀螺作為執(zhí)行機構(gòu)，電能獲取依靠太陽電池陣。但是，對體積/重 量利用率要求越來越高的現(xiàn)代衛(wèi)星設(shè)計，獨立分系統(tǒng)相比復(fù)用結(jié)構(gòu)占用更多的資源，而剛 性飛輪和陀螺由于其回轉(zhuǎn)半徑的限制不得不高速旋轉(zhuǎn)，這對使用壽命和安全性都帶來不可 忽視的威脅。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的衛(wèi)星姿態(tài)控制機構(gòu)的姿態(tài)控制和電能依靠兩個獨立的 機構(gòu)獲取導(dǎo)致衛(wèi)星運行安全性低以及衛(wèi)星姿態(tài)控制機構(gòu)使用壽命短的問題，從而提供一種 液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)。
液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機 構(gòu)，它包括太陽能電池板，所述太陽能電池板鋪設(shè)在衛(wèi)星本體的滾動面、俯仰面和偏航面 上，形成太陽能電池陣；所述太陽能電池陣的中心法線與衛(wèi)星本體的轉(zhuǎn)動慣量軸線重合； 它還包括液體動量輪回路、流體驅(qū)動裝置和N個儲存罐，所述液體動量輪回路環(huán)繞分布在 太陽能電池陣的邊緣，且固定在衛(wèi)星本體的滾動面、俯仰面和偏航面上；所述液體動量輪回 路內(nèi)充入液體工質(zhì)流；N個儲存罐固定在衛(wèi)星本體上，且每個儲存罐的液體流出口均通過 一個流體驅(qū)動裝置與液體動量輪回路連通，所述N為大于或等于2的正整數(shù)。
本發(fā)明通過一體化復(fù)用執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)了衛(wèi)星姿態(tài)控制機構(gòu)的姿態(tài)控制和電能獲 取，減小了衛(wèi)星整體的體積/重量，增加功能密度。并且本發(fā)明利用流體靈活性實現(xiàn)衛(wèi)星姿 態(tài)的控制，并且能夠提高衛(wèi)星運行的安全性并和增加整星和姿態(tài)控制機構(gòu)的使用壽命，并 且具有節(jié)約能源的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的單軸控制的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明在衛(wèi)星本體的滾動面的工 作原理示意圖，其中標記\是衛(wèi)星本體滾動面的滾動軸；標記Yb是衛(wèi)星本體俯仰面的俯仰 軸，標記\是衛(wèi)星本體偏航面的偏航軸，標記V是液體工質(zhì)流的速度，標記b是太陽電池陣 正方形結(jié)構(gòu)邊長，標記Ii液體管路液體的回轉(zhuǎn)半徑。
具體實施方式
具體實施方式
一、結(jié)合圖1和圖2說明本具體實施方式
，液體動量輪回路結(jié)合太陽 電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，它包括太陽能電池板3，所述太陽能電池板3鋪設(shè)在衛(wèi)星本體1的滾動面、俯仰面和偏航面上，形成太陽能電池陣；所述太陽 能電池陣的中心法線與衛(wèi)星本體的轉(zhuǎn)動慣量軸線重合；它還包括液體動量輪回路2、流體 驅(qū)動裝置和N個儲存罐，所述液體動量輪回路2環(huán)繞分布在太陽能電池陣的邊緣，且固定在 衛(wèi)星本體1的滾動面、俯仰面和偏航面上；所述液體動量輪回路2內(nèi)充入液體工質(zhì)流；N個 儲存罐固定在衛(wèi)星本體1上，且每個儲存罐的液體流出口均通過一個流體驅(qū)動裝置與液體 動量輪回路2連通，所述N為大于或等于2的正整數(shù)。
本實施方式中在衛(wèi)星本體的滾動面、俯仰面和偏航面上安裝若干儲液器，通過增 減不同儲液器的液量實現(xiàn)整星質(zhì)量的重新分配，其原理是由于N個儲液罐分布于衛(wèi)星本 體內(nèi)的不同位置，且系統(tǒng)中總的液體量是一定的，當減少第N個儲液罐中液體的存儲量時， 回路和其他N-I個儲液罐的液體含量將增加，從而液體動量輪系統(tǒng)的質(zhì)量分布發(fā)生改變， 進而可以依所需控制相應(yīng)的儲液罐液量實現(xiàn)整星質(zhì)量的重新分配。
本發(fā)明一方面，太陽電池陣按照傳統(tǒng)方式進行電能的獲取；另一方面，驅(qū)動液體動 量輪回路中的液體工質(zhì)流沿太陽電池陣的邊緣循環(huán)流動，將產(chǎn)生指向)(b軸方向的角動量， 通過控制液體工質(zhì)流的速度變化，產(chǎn)生相應(yīng)的控制力矩，實現(xiàn)衛(wèi)星的姿態(tài)控制。從而實現(xiàn)結(jié) 構(gòu)復(fù)用和功能優(yōu)化。以下通過具體的仿真計算說明本發(fā)明的原理
1、計算液體動量輪的角動量
權(quán)利要求
1.液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)， 它包括太陽能電池板(3)，所述太陽能電池板C3)鋪設(shè)在衛(wèi)星本體(1)的滾動面、俯仰面和 偏航面上，形成太陽能電池陣；所述太陽能電池陣的中心法線與衛(wèi)星本體的轉(zhuǎn)動慣量軸線 重合；其特征是它還包括液體動量輪回路( 、流體驅(qū)動裝置和N個儲存罐，所述液體動量 輪回路( 環(huán)繞分布在太陽能電池陣的邊緣，且固定在衛(wèi)星本體(1)的滾動面、俯仰面和偏 航面上；所述液體動量輪回路O)內(nèi)充入液體工質(zhì)流；N個儲存罐固定在衛(wèi)星本體(1)上， 且每個儲存罐的液體流出口均通過一個流體驅(qū)動裝置與液體動量輪回路( 連通，所述N 為大于或等于2的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能 獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于它還包括輻射肋片，所述輻射肋片固定在液體動量輪 回路O)的外側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電 能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于流體驅(qū)動裝置為機械泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能 獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于液體工質(zhì)流為液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能 獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于液體工質(zhì)流為具有流動性的物質(zhì)。
全文摘要
液體動量輪回路結(jié)合太陽電池陣實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)，涉及一種衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取的一體化執(zhí)行機構(gòu)。它的太陽能電池板分別鋪設(shè)在衛(wèi)星本體的滾動面、俯仰面和偏航面上，形成太陽能電池陣；液體動量輪回路環(huán)繞分布在太陽能電池陣的外圍；液體動量輪回路內(nèi)充入液體工質(zhì)流；N個儲存罐固定在衛(wèi)星本體上，且每個儲存罐的液體流出口均通過一個流體驅(qū)動裝置與液體動量輪回路連通。本發(fā)明適用于衛(wèi)星姿態(tài)控制和電能獲取。
文檔編號B64G1/44GK102030112SQ20101054956
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者單曉微, 孫兆偉, 張世杰, 曹喜濱, 耿云海, 陳雪芹 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)