RU2817509C2 - Stand for simulating mutual movement of small spacecraft - Google Patents

Abstract

FIELD: cosmonautics.

SUBSTANCE: invention relates to benches for simulating and testing mutual motion of small spacecraft and can be used in laboratory conditions for testing algorithms for controlling movement of the centre of mass of small spacecraft. Device includes aerodynamic table, which is installed on pedestal, and tabletop is made of at least two segments with formation of surface of working zone of aerodynamic table. Under the table segments there are distribution boxes, the number of which corresponds to the number of tabletop segments. Distribution boxes are connected to air supply elements, which are connected to power supply and control unit.

EFFECT: uniform distribution of air flow, provision of accuracy of simulation of mutual movement of small spacecrafts.

10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области космических исследований, в частности, к стендам для моделирования и испытания взаимного движения малых космических аппаратов (далее - МКА) и может быть использовано в лабораторных условиях для отработки алгоритмов управления движением центра масс МКА, в том числе микроспутников, а также моделей космических аппаратов, имеющих габариты МКА, для решения задач автономной навигации, управления бортовыми двигательными установками, работы систем ориентации и стабилизации, а так же для изучения алгоритмов управления движением группы МКА, предназначенных для проведения пространственных исследований околоземного пространства и перспективных технологических экспериментов на орбите. The invention relates to the field of space research, in particular, to stands for modeling and testing the mutual motion of small spacecraft (hereinafter referred to as small spacecraft) and can be used in laboratory conditions to test algorithms for controlling the movement of the center of mass of small spacecraft, including microsatellites, as well as models spacecraft having the dimensions of a small spacecraft, to solve problems of autonomous navigation, control of onboard propulsion systems, operation of orientation and stabilization systems, as well as to study algorithms for controlling the movement of a group of small spacecraft intended for conducting spatial studies of near-Earth space and promising technological experiments in orbit.

Стенд также может быть использован для демонстрации взаимного движения МКА для научных, популяризаторских и образовательных целей, а также для развлекательных целей.The stand can also be used to demonstrate the mutual movement of small spacecraft for scientific, popularization and educational purposes, as well as for entertainment purposes.

Учитывая, что объектом моделирования по настоящему изобретению является малый космический аппарат, под указанное определение подпадают также мини- и микроспутники (например, формата CubeSat), а также модели космических аппаратов, имеющие соответствующие габариты, сопоставимые с габаритами МКА.Considering that the object of modeling according to the present invention is a small spacecraft, mini- and microsatellites (for example, CubeSat format), as well as models of spacecraft having appropriate dimensions comparable to the dimensions of a small spacecraft, also fall under this definition.

Известен стенд для испытаний взаимного движения малых космических аппаратов, включающий сферический аэродинамический подвес, состоящий из двух сфер, вложенных одна в другую, между которыми имеется воздушная прослойка, систему подачи воздуха, установленную под пьедестал, на котором располагается подвес и макет спутника, расположенный в сфере подвеса [1]. A known stand for testing the mutual motion of small spacecraft, including a spherical aerodynamic suspension, consisting of two spheres nested one inside the other, between which there is an air gap, an air supply system installed under the pedestal on which the suspension is located and a mock-up of the satellite located in the sphere suspension [1].

Недостатком этого стенда являются сложность и недостаточно высокая точность испытаний. Кроме того, основной недостаток стендов только с аэродинамическим подвесом - это отсутствие поступательных степеней свободы, что необходимо при стыковке, управлении относительным движением спутников в групповом полете, а также тестирования средств посадки, манипуляторов и тросовых систем. The disadvantage of this stand is the complexity and insufficiently high accuracy of the tests. In addition, the main disadvantage of stands with only an aerodynamic suspension is the lack of translational degrees of freedom, which is necessary when docking, controlling the relative motion of satellites in a group flight, as well as testing landing aids, manipulators and cable systems.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является стенд для испытаний взаимного движения малых космических аппаратов, включающий аэродинамический стол, состоящий из столешницы с перфорацией в рабочей зоне, промышленный вентилятор с блоком управления и системой трубопроводов. Аэродинамический стол представляет собой плоское металлическое основание с отверстиями, через которые поступает воздух, нагнетаемый промышленным вентилятором по системе воздуховодов, за счет чего создается воздушная подушка между поверхностью стола и дискообразной платформой, на которую устанавливается макет системы управления. К нижней части поверхности стола крепится камера статического давления, в которую с помощью промышленного вентилятора нагнетается воздух. Она является частью системы воздуховодов и служит для создания избыточного давления под поверхностью стола. Рабочая поверхность стола соединяется с камерой статического давления по средствам переходного фланца. Фланец содержит уплотнение, препятствующее утечке воздуха. Для предотвращения передачи вибраций на стол выходящий из промышленного вентилятора воздух подается в гибкий воздуховод, который потом соединяется с воздуховодом переменного сечения [2].The closest technical solution to the claimed one is a stand for testing the mutual motion of small spacecraft, including an aerodynamic table consisting of a tabletop with perforations in the working area, an industrial fan with a control unit and a piping system. The aerodynamic table is a flat metal base with holes through which air flows, pumped by an industrial fan through an air duct system, thereby creating an air cushion between the table surface and the disk-shaped platform on which the control system model is installed. A static pressure chamber is attached to the bottom of the table surface, into which air is pumped using an industrial fan. It is part of the air duct system and serves to create excess pressure under the surface of the table. The working surface of the table is connected to the static pressure chamber via an adapter flange. The flange contains a seal that prevents air leakage. To prevent the transmission of vibrations to the table, the air coming out of the industrial fan is supplied to a flexible air duct, which is then connected to an air duct of variable cross-section [2].

Прежде чем, говорить о недостатках, следует отметить, что задача стенда - обеспечить свободное движение исследуемых объектов в горизонтальной плоскости с минимальным трением. Давление воздуха позволяет удерживать на воздушной подушке груз - один или несколько макетов подвижных объектов. Чем равномернее распределён поток воздуха, тем лучше стенд способен имитировать свободное движение без трения в горизонтальной плоскости, что влияет на точность результатов моделирования. Конструкция прототипа не обеспечивает равномерный поток воздуха через отверстия по всей поверхности стола, что является причиной неточности моделирования.Before talking about the shortcomings, it should be noted that the task of the stand is to ensure the free movement of the objects under study in a horizontal plane with minimal friction. Air pressure allows you to hold a load on an air cushion - one or more models of moving objects. The more uniformly the air flow is distributed, the better the stand is able to simulate free movement without friction in the horizontal plane, which affects the accuracy of the simulation results. The prototype design does not provide uniform air flow through the holes across the entire surface of the table, which is the reason for the inaccuracy of the simulation.

Задачей настоящего изобретение является создания стенда, обеспечивающего точность моделирования взаимного движения малых космических аппаратов. Предлагаемый стенд имитирует свободное движение без трения в горизонтальной плоскости одного или нескольких макетов малогабаритных подвижных объектов, например, малых космических аппаратов, массой до 10 кг каждый благодаря предложенному изобретению. The objective of the present invention is to create a stand that provides accurate modeling of the mutual motion of small spacecraft. The proposed stand simulates free movement without friction in the horizontal plane of one or several models of small-sized moving objects, for example, small spacecraft, weighing up to 10 kg each thanks to the proposed invention.

Технический результат при использовании изобретения заключается в равномерности распределения потока воздуха. The technical result when using the invention is the uniform distribution of air flow.

Согласно изобретению стенд для моделирования взаимного движения малых космических аппаратов, содержащий аэродинамический стол со столешницей с перфорацией, систему воздуховодов, связанную с блоком электропитания и управления, а также систему независимых измерений, выполнен с постаментом на котором установлен аэродинамический стол, столешница которого содержит по меньшей мере два сегмента с образованием поверхности рабочей зоны. Под сегментами столешницы расположены распределительные короба. Под каждым сегментом столешницы расположено 6 коробов. Распределительные короба соединены с элементами подачи воздуха, которые соединены с блоком электропитания и управления.According to the invention, a stand for simulating the mutual motion of small spacecraft, containing an aerodynamic table with a perforated table top, an air duct system connected to a power supply and control unit, as well as a system of independent measurements, is made with a pedestal on which an aerodynamic table is installed, the table top of which contains at least two segments to form the surface of the working area. Distribution boxes are located under the tabletop segments. There are 6 boxes under each tabletop segment. Distribution boxes are connected to air supply elements, which are connected to the power supply and control unit.

В частном случае выполнения постамент включает опоры, настил и ограждение. Настил расположен ниже уровня поверхности аэродинамического стола. Блок электропитания и управления расположен в пределах постамента. Стенд включает систему независимых измерений: вычислительный модуль и, как минимум, одну видеокамеру, установленную на уровне выше уровня столешницы таким образом, что обеспечивается охват всей поверхности аэродинамического стола, и соединенную с вычислительным модулем. Аэродинамический стол содержит опоры и систему обеспечения жесткости, на которой установлена столешница. Стенд снабжен талевой системой. Сегменты аэродинамического стола выполнены из материалов, имеющих малый вес, выбраны из группы: алюминий, сплавы алюминия, легкие стали, композитные материалы, пластик, их комбинации. Перфорация столешницы имеет отверстия диаметром 1 мм и шагом 20 мм друг от друга. Опоры аэродинамического стола выполнены с возможностью регулирования уровня для установки стола в горизонтальное положение.In a particular case, the pedestal includes supports, flooring and fencing. The flooring is located below the surface level of the aerodynamic table. The power supply and control unit is located within the pedestal. The stand includes a system of independent measurements: a computing module and at least one video camera installed at a level above the table top in such a way that the entire surface of the aerodynamic table is covered, and connected to the computing module. The aerodynamic table contains supports and a rigidity system on which the table top is mounted. The stand is equipped with a tackle system. The aerodynamic table segments are made of lightweight materials selected from the group: aluminum, aluminum alloys, light steels, composite materials, plastic, and combinations thereof. The perforation of the tabletop has holes with a diameter of 1 mm and a pitch of 20 mm from each other. The supports of the aerodynamic table are made with the ability to adjust the level to install the table in a horizontal position.

Суть изобретения поясняется следующими материалами. The essence of the invention is illustrated by the following materials.

На фиг. 1 показан общий вид стенда; In fig. 1 shows a general view of the stand;

На фиг.2 показан вид стенда сбоку.Figure 2 shows a side view of the stand.

На фиг. 3 показано расположение распределительных коробов и их связь с элементами подачи воздуха -воздуходувками. In fig. Figure 3 shows the location of the distribution boxes and their connection with the air supply elements - blowers.

Далее со ссылками на фиг 1-3 дано подробное описание изобретения. Below, with reference to FIGS. 1-3, a detailed description of the invention is given.

Стенд для моделирования взаимного движения малых космических аппаратов (МКА) представляет собой постамент 1 на опорах 2 с настилом 3 и ограждением, 4 на котором неподвижно размещен на опорах 5 аэродинамический стол со столешницей 6, элементами подачи воздуха -воздуходувками 7 и в пределах постамента (по меньшей мере, частично) расположен блок электропитания и управления 8.The stand for simulating the mutual motion of small spacecraft (SSV) is a pedestal 1 on supports 2 with a flooring 3 and a fence, 4 on which an aerodynamic table with a table top 6, air supply elements - blowers 7 and within the pedestal (at at least partially) the power supply and control unit 8 is located.

Столешница аэродинамического стола 6 выполнена из отдельных перфорированных прямоугольных сегментов 9, соединенных между собой с образованием поверхности, образующей рабочую зону аэродинамического стола. На фиг. 1 условно показана столешница из двух сегментов 9, однако их количество может быть и большим. Предпочтительно, чтобы столешница 6 была образована из четного количества прямоугольных сегментов аэродинамического стола, преимущественно из следующих значений: 4, 8, 12, 16, 20 и 24. Оптимальный размер сегмента определен опытным путем и составляет 600 * 600 мм. The table top of the aerodynamic table 6 is made of separate perforated rectangular segments 9, interconnected to form a surface that forms the working area of the aerodynamic table. In fig. Figure 1 conventionally shows a tabletop made of two segments 9, but their number can be greater. It is preferable that the tabletop 6 be formed from an even number of rectangular segments of the aerodynamic table, preferably from the following values: 4, 8, 12, 16, 20 and 24. The optimal segment size was determined experimentally and is 600 * 600 mm.

Экспериментальным путем также установлено, что для равномерного распределения потока воздуха размер перфорации столешницы (соответственно, и отдельных сегментов) предпочтительно составляет в диаметре 1 мм, а отверстия расположены на расстоянии 20 мм друг от друга, при этом может быть допущена незначительная погрешность. It has also been established experimentally that for uniform distribution of air flow, the size of the perforation of the table top (and, accordingly, individual segments) is preferably 1 mm in diameter, and the holes are located at a distance of 20 mm from each other, while a slight error may be allowed.

Предпочтительно, чтобы сегменты аэродинамического стола были выполнены из материалов, имеющих малый вес, например, выбранных из группы: алюминий, сплавы алюминия, легкие стали, композитные материалы, пластик, их комбинации. Использование легких материалов облегчает монтаж стола, а также снижает нагрузку на элементы несущей конструкции стола, предотвращая ее деформацию под весом сегментов.It is preferable that the aerodynamic table segments are made of lightweight materials, for example, selected from the group: aluminum, aluminum alloys, light steels, composite materials, plastic, and combinations thereof. The use of lightweight materials facilitates the installation of the table and also reduces the load on the elements of the supporting structure of the table, preventing its deformation under the weight of the segments.

Новым в предлагаемом стенде является то, что под столешницей 6, для распределения воздуха в перфорацию рабочей зоны соответствующего сегмента 9 столешницы, расположены распределительные короба 10, под каждым из двух сегментов столешницы расположены 6 распределительных коробов 10 (на фиг. 3 показаны три из шести), причем распределительные короба 10 соединены с элементами подачи воздуха 7 (преимущественно, воздуходувками), которые кабелями соединены с блоком электропитания и управления 8. Благодаря чему обеспечивается распределение воздуха в перфорацию рабочей зоны соответствующего сегмента 9 столешницы с возможностью подачи в каждый распределительный короб 10 индивидуального (соответствующего ему) потока воздуха. В этом случае каждый элемент подачи воздуха 7 обеспечивает воздухом малую часть рабочей зоны стола, тем самым в этой области достигается равномерный воздушный поток. Имеется возможность менять производительность отдельных элементов подачи воздуха, что также обеспечивает повышенную равномерность подачи воздуха по поверхности стола.What is new in the proposed stand is that under the tabletop 6, to distribute air into the perforation of the working area of the corresponding tabletop segment 9, distribution boxes 10 are located, under each of the two tabletop segments there are 6 distribution boxes 10 (Fig. 3 shows three of the six) , and the distribution boxes 10 are connected to the air supply elements 7 (mainly blowers), which are connected by cables to the power supply and control unit 8. This ensures the distribution of air into the perforation of the working area of the corresponding segment 9 of the tabletop with the possibility of supplying individual distribution boxes 10 ( corresponding) air flow. In this case, each air supply element 7 provides air to a small part of the working area of the table, thereby achieving a uniform air flow in this area. It is possible to change the performance of individual air supply elements, which also ensures increased uniformity of air supply across the table surface.

Стенд имеет также систему независимых измерений, включающую вычислительный модуль 12 и, как минимум, одну видеокамеру 13, установленную на уровне выше уровня столешницы таким образом, что обеспечивается охват всей поверхности аэродинамического стола, и соединенную с вычислительным модулем 12. The stand also has an independent measurement system, including a computing module 12 and at least one video camera 13, installed at a level above the table top in such a way that the entire surface of the aerodynamic table is covered, and connected to the computing module 12.

Очевидно, что вычислительный модуль 12 должен иметь характеристики (производительность, память, и т.п.), достаточные для обработки информации с системы независимых измерений (целесообразно - в реальном масштабе времени). Также очевидно, что он может быть выполнен на основе промышленного компьютера, персонального компьютера, ноутбука, одноплатного компьютера, микропроцессорного модуля или вычислительного шкафа, а также их комбинаций. Целесообразно располагать вычислительный модуль 12 рядом с блоком электропитания и управления 8, соединяя их посредством односторонних и/или двусторонних связей, однако это не означает, что вычислительный модуль не может быть расположен в ином месте.Obviously, the computing module 12 must have characteristics (performance, memory, etc.) sufficient to process information from a system of independent measurements (preferably in real time). It is also obvious that it can be based on an industrial computer, a personal computer, a laptop, a single board computer, a microprocessor module or a computer cabinet, as well as combinations thereof. It is advisable to locate the computing module 12 next to the power supply and control unit 8, connecting them through one-way and/or bidirectional connections, but this does not mean that the computing module cannot be located in a different location.

Для связи видеокамер с вычислительным модулем может быть использован как проводной, так и беспроводный (например, посредством Wi-Fi) каналы связи, а также их комбинация. To connect video cameras with the computing module, both wired and wireless (for example, via Wi-Fi) communication channels, as well as a combination of both, can be used.

Стенд также может быть снабжен талевой системой 14, предназначенной преимущественно для монтажа конструктивных узлов аэродинамического стола и приподнимания узлов аэродинамического стола при обслуживании элементов подачи воздуха, а также, в некоторых случаях - образующей верхнюю часть стенда, для установки на ее элементах видеокамеры или видеокамер системы независимых наблюдений. Соответственно, как минимум, одна видеокамера системы независимых наблюдений установлена на элементах талевой системы и/или дополнительном кронштейне, возвышающемся над уровнем столешницы.The stand can also be equipped with a traveling system 14, intended primarily for mounting structural units of the aerodynamic table and lifting the assemblies of the aerodynamic table when servicing the air supply elements, and also, in some cases, forming the upper part of the stand, for installing a video camera or video cameras of a system of independent systems on its elements observations. Accordingly, at least one video camera of the independent observation system is installed on the elements of the traveling system and/or an additional bracket rising above the level of the tabletop.

Стенд в вариантах выполнения может быть снабжен, по меньшей мере, одной круглой платформой для установки на ней МКА, с возможностью ее приподнимания под действием воздуха и скольжения над поверхностью аэродинамического стола, а также идентификационными метками, расположенными на МКА, движение которых моделируется.In embodiments, the stand can be equipped with at least one round platform for installing a small spacecraft on it, with the ability to lift it under the influence of air and slide over the surface of the aerodynamic table, as well as identification marks located on the small spacecraft, the movement of which is simulated.

Опоры 2 постамента и опоры 5 аэродинамического стола выполнены с возможностью регулирования по высоте в заданных пределах. Благодаря регулировке удается выровнять средний уровень стола с миллиметровой точностью, что также влияет на точность моделирования. The supports 2 of the pedestal and the supports 5 of the aerodynamic table are made with the ability to adjust the height within specified limits. Thanks to the adjustment, it is possible to level the middle level of the table with millimeter precision, which also affects the accuracy of the modeling.

Конструктивные узлы стенда (как составляющие аэродинамического стола, так и постамента) выполнены сборно-разборными.The structural components of the stand (both components of the aerodynamic table and the pedestal) are made collapsible.

Монтаж стенда осуществляют следующим образом.The stand is installed as follows.

Осуществляют установку постамента 1, в т.ч. опор 2, настила 3 из отдельных элементов и ограждения 4. Устанавливают блок электропитания и управления 8, таким образом, чтобы он, по меньшей мере, частично находился в габаритах постамента 1, подсоединяют к нему кабели для связи с элементами подачи воздуха (воздуходувками) 7. Installation of pedestal 1 is carried out, incl. supports 2, flooring 3 from individual elements and fencing 4. Install the power supply and control unit 8 so that it is at least partially within the dimensions of the pedestal 1, connect cables to it for communication with air supply elements (blowers) 7 .

На настил постамента 1 устанавливают опоры 5 аэродинамического стола и монтируют на них систему обеспечения жесткости 15 (например, в виде рамной конструкции), монтируют элементы подачи воздуха (воздуходувки) 7, и соединяют их по воздуху с распределительными коробами 10 и электрическими кабелями для связи с блоком электропитания и управления 8, после чего монтируют столешницу 6, собранную из отдельных сегментов 9, подсоединяя при этом распределительные короба к перфорации сегментов 9.The supports 5 of the aerodynamic table are installed on the flooring of the pedestal 1 and a rigidity system 15 is mounted on them (for example, in the form of a frame structure), air supply elements (blowers) 7 are mounted, and they are connected by air to distribution boxes 10 and electrical cables for communication with power supply and control unit 8, after which a tabletop 6 assembled from individual segments 9 is mounted, while connecting the distribution boxes to the perforations of the segments 9.

Последовательность монтажа аэродинамического стола и постамента в рамках данной полезной модели не существенна.The sequence of installation of the aerodynamic table and pedestal within this utility model is not significant.

Для монтажа и обслуживания стенда устанавливают талевую систему 14 (система кран-балок), состоящую из четырех основных колонн, рамы и двух поперечных балок, четырех талей грузоподъемностью до одной тонны и четырех петлевых строп. Талевая система 14, также, как и опоры 5 аэродинамического стола, выравниваются в горизонтальной плоскости с помощью микрометрических винтов. For installation and maintenance of the stand, a hoist system 14 (crane-beam system) is installed, consisting of four main columns, a frame and two transverse beams, four hoists with a lifting capacity of up to one ton and four loop slings. The traveling system 14, as well as the supports 5 of the aerodynamic table, are aligned in the horizontal plane using micrometric screws.

Устанавливают в верхней части стенда (например, на элементах талевой системы) по меньшей мере, одну видеокамеру 13 системы независимых наблюдений, и соединяют с вычислительным модулем 12; в свою очередь, вычислительный модуль 12 соединяют (при необходимости) с блоком электропитания и управления 8.At least one video camera 13 of an independent observation system is installed in the upper part of the stand (for example, on the elements of the traveling system) and connected to the computing module 12; in turn, the computing module 12 is connected (if necessary) to the power supply and control unit 8.

Таким образом, аэродинамический стол со столешницей 6 закреплен на системе обеспечения жесткости 15, установленной на опорах 5 аэродинамического стола (в одном из предпочтительных вариантах реализации количество опор равно 6) с системой выравнивания горизонтального уровня и огражден экраном 11, среди функций которого могут быть изоляция рабочей зоны от внешних воздействий и/или защита системы подачи воздуха. Также по периметру аэродинамического стола расположен постамент 1, имеющий собственные опоры 2, настил 3 из отдельных элементов и ограждение 4 и, по меньшей мере, частично в габаритах постамента размещен блок контроля и управления 8. Кроме того, на элементах конструкции стенда размещены видеокамеры 13 и вычислительный модуль 12.Thus, the aerodynamic table with a tabletop 6 is fixed to a rigidity system 15 installed on the supports 5 of the aerodynamic table (in one of the preferred embodiments, the number of supports is 6) with a horizontal leveling system and is enclosed by a screen 11, the functions of which may include insulating the working zones from external influences and/or protection of the air supply system. Also along the perimeter of the aerodynamic table there is a pedestal 1, which has its own supports 2, a flooring 3 made of separate elements and a fence 4, and, at least partially within the dimensions of the pedestal, a monitoring and control unit 8 is located. In addition, video cameras 13 and computing module 12.

Демонтаж стенда осуществляются в обратной последовательности.The stand is dismantled in the reverse order.

Работа стенда осуществляется следующим образом.The stand operates as follows.

Перед началом моделирования проверяют состояние соединительных кабелей и коммуникаций, а также состояние системы подачи воздуха 7, для чего посредством талевой системы 14 могут поднимать столешницу 6, а также понимать отдельные элементы настила 3 постамента 1.Before starting the simulation, the condition of the connecting cables and communications is checked, as well as the condition of the air supply system 7, for which, by means of the hoisting system 14, the tabletop 6 can be raised, as well as the individual elements of the flooring 3 of the pedestal 1.

В процессе моделирования на столешнице 6 аэродинамического стола (состоящей из прямоугольных сегментов 9), смонтированной указанным выше образом, устанавливается, по крайней мере, одна платформа (не показана), выполненная в виде диска, для установки на нее исследуемого объекта - МКА. Целесообразно, чтобы количество таких платформ соответствовало количеству МКА. На верхних поверхностях исследуемых объектов (МКА) закреплены идентификационные метки, облегчающие восприятие и обработку положения МКА системой независимых измерений, состоящей из, по меньшей мере, одной камеры 13, связанной с вычислительным модулем 12 и закрепленной над столешницей 6 аэродинамического стола. During the modeling process, at least one platform (not shown), made in the form of a disk, is installed on the tabletop 6 of the aerodynamic table (consisting of rectangular segments 9), mounted in the manner indicated above, for installation of the object under study - small spacecraft - on it. It is advisable that the number of such platforms correspond to the number of small spacecraft. Identification marks are attached to the upper surfaces of the objects under study (SKA), facilitating the perception and processing of the position of the SKA by an independent measurement system consisting of at least one camera 13 connected to the computing module 12 and fixed above the tabletop 6 of the aerodynamic table.

Блок электропитания и управления 8 обеспечивает питанием и управляет каждым из элементов подачи воздуха (каждой воздуходувкой) независимо от других элементов. В экспериментальном образце блок электропитания и управления 8 обеспечивал питанием и независимым управлением 12 распределительных коробов, соответственно, было 12 прямоугольных сегментов. The power supply and control unit 8 provides power and controls each of the air supply elements (each blower) independently of the other elements. In the experimental sample, the power supply and control unit 8 provided power and independent control to 12 distribution boxes, respectively, there were 12 rectangular segments.

Элементы подачи воздуха (воздуходувки) 7 создают избыточное давление в распределительных коробах 10, в результате чего воздух через верхнюю перфорированную рабочую зону столешницы 6 проникает наружу. За счет выходящего потока воздуха создается подъемная сила, которая позволяет парить платформе в виде диска со стоящим на ней объектом исследования (МКА) на высоте 0,3-0,5 мм над рабочей зоной столешницы стенда, создавая эффект движения в двумерном пространстве без трения, имитируя тем самым движение МКА в безвоздушном пространстве. При этом видеокамера 13 независимой системы измерения, закрепленная над столешницей 6 аэродинамического стола отслеживает его ориентацию (с помощью идентификационной метки, расположенной на верхней поверхности объекта исследования) и положение на поверхности столешницы, и отслеживаемые данные передаются на вычислительный модуль 12 независимой системы измерения. В свою очередь, вычислительный модуль 12 может передавать или обмениваться информацией с блоком электропитания и управления 8, формируя необходимое управляющее воздействие на элементы подачи воздуха.The air supply elements (blowers) 7 create excess pressure in the distribution boxes 10, as a result of which air penetrates outside through the upper perforated working area of the table top 6. Due to the outgoing air flow, a lifting force is created, which allows the platform in the form of a disk with a research object standing on it to float at a height of 0.3-0.5 mm above the working area of the stand tabletop, creating the effect of movement in two-dimensional space without friction . thereby simulating the movement of small spacecraft in airless space. In this case, the video camera 13 of the independent measurement system, mounted above the tabletop 6 of the aerodynamic table, tracks its orientation (using an identification mark located on the upper surface of the object of study) and position on the surface of the tabletop, and the monitored data is transmitted to the computing module 12 of the independent measurement system. In turn, the computing module 12 can transmit or exchange information with the power supply and control unit 8, forming the necessary control action on the air supply elements.

Необходимо отметить, что МКА за счет собственных узлов и систем может обеспечивать изменение своего положения относительно платформы, имитируя эффект движения уже в трехмерном пространстве.It should be noted that the small spacecraft, due to its own components and systems, can ensure a change in its position relative to the platform, simulating the effect of movement already in three-dimensional space.

Таким образом благодаря тому, что сегменты 9 аэродинамического стола и распределительные короба 10 соединены с возможностью образования независимых подзон в рамках рабочей зоны столешницы аэродинамического стола и соединены с элементами подачи воздуха (воздуходувки) 7 повышается точность и надежность моделирования. Кроме того, предложенная конструкция стенда позволяет образовать несколько рабочих зон в разных частях одного и того же аэродинамического стола с обеспечением той же точности позиционирования и с сохранением (при необходимости) характеристик по равномерности воздушного потока. Стенд характеризуется мобильностью и облегчением обслуживания конструктивных элементов с сохранением точности моделирования, а также возможностью масштабирования стенда.Thus, due to the fact that the segments 9 of the aerodynamic table and the distribution boxes 10 are connected to form independent subzones within the working area of the table top of the aerodynamic table and are connected to the air supply elements (blowers) 7, the accuracy and reliability of the modeling increases. In addition, the proposed design of the stand allows the formation of several working zones in different parts of the same aerodynamic table, ensuring the same positioning accuracy and maintaining (if necessary) the characteristics of air flow uniformity. The stand is characterized by mobility and ease of maintenance of structural elements while maintaining modeling accuracy, as well as the ability to scale the stand.

Источники информации: Information sources:

1. Отчет о прикладных научных исследованиях и экспериментальных разработках, стр.7, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша, РАН, № госрегистрации 01.2.01 061756. 1. Report on applied scientific research and experimental development, p. 7, Institute of Applied Mathematics. M.V. Keldysh, RAS, state registration number 01.2.01 061756.

2. Отчет о прикладных научных исследованиях и экспериментальных разработках, стр.25, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша, РАН, № госрегистрации 01.2.01 061756.2. Report on applied scientific research and experimental development, p. 25, Institute of Applied Mathematics named after. M.V. Keldysh, RAS, state registration number 01.2.01 061756.

Claims (10)

1. Стенд для моделирования взаимного движения малых космических аппаратов, содержащий аэродинамический стол со столешницей, содержащей перфорацию, систему воздуховодов, связанную с блоком электропитания и управления, и систему независимых измерений, отличающийся тем, что столешница аэродинамического стола выполнена из по меньшей мере двух сегментов, под которыми расположены распределительные короба, причем распределительные короба соединены с элементами подачи воздуха, которые соединены с блоком электропитания и управления.1. A stand for simulating the mutual motion of small spacecraft, containing an aerodynamic table with a table top containing perforations, an air duct system connected to a power supply and control unit, and an independent measurement system, characterized in that the table top of the aerodynamic table is made of at least two segments, under which distribution boxes are located, and the distribution boxes are connected to air supply elements, which are connected to the power supply and control unit. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что постамент включает опоры, настил и ограждение. 2. The stand according to claim 1, characterized in that the pedestal includes supports, flooring and fencing. 3. Стенд по п.2, отличающийся тем, что настил расположен ниже уровня поверхности аэродинамического стола. 3. The stand according to claim 2, characterized in that the flooring is located below the surface level of the aerodynamic table. 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что блок электропитания и управления расположен в пределах постамента.4. The stand according to claim 1, characterized in that the power supply and control unit is located within the pedestal. 5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что содержит систему независимых измерений, включающую вычислительный модуль и, как минимум, одну видеокамеру, установленную на уровне выше уровня столешницы таким образом, что обеспечивается охват всей поверхности аэродинамического стола, и соединенную с вычислительным модулем. 5. The stand according to claim 1, characterized in that it contains an independent measurement system, including a computing module and at least one video camera installed at a level above the table top in such a way that the entire surface of the aerodynamic table is covered, and connected to the computing module . 6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что аэродинамический стол содержит опоры и систему обеспечения жесткости, на которой установлена столешница.6. The stand according to claim 1, characterized in that the aerodynamic table contains supports and a rigidity system on which the tabletop is installed. 7. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен талевой системой. 7. The stand according to claim 1, characterized in that it is equipped with a tackle system. 8. Стенд по п.1, отличающийся тем, что сегменты аэродинамического стола выполнены из материалов, имеющих малый вес, выбраны из группы: алюминий, сплавы алюминия, легкие стали, композитные материалы, пластик, их комбинации.8. The stand according to claim 1, characterized in that the segments of the aerodynamic table are made of lightweight materials selected from the group: aluminum, aluminum alloys, light steels, composite materials, plastic, and combinations thereof. 9. Стенд по п.1, отличающийся тем, что перфорация столешницы имеет отверстия диаметром 1 мм и шагом 20 мм друг от друга.9. The stand according to claim 1, characterized in that the perforation of the table top has holes with a diameter of 1 mm and a pitch of 20 mm from each other. 10. Стенд по п.1, отличающийся тем, что опоры аэродинамического стола выполнены с возможностью регулирования уровня для установки стола в горизонтальное положение.10. The stand according to claim 1, characterized in that the supports of the aerodynamic table are made with the ability to adjust the level to install the table in a horizontal position.