Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 46
Очень хотелось бы увидеть в KSP электромагнитную систему стабилизации. Для сканеров поверхности самое то!
Гравитационная тоже будет кстати на планетах без магнитного поля.
Гравитационная тоже будет кстати на планетах без магнитного поля.
Читая статьи на космическую тематику, часто вспоминаю замечательный сборник задач «Смотри в корень» Петра Маковецкого:
n-t.ru/ri/mk/sk018.htm
И про гравитационную стабилизацию там тоже было: n-t.ru/ri/mk/sk035.htm
Вы находитесь на орбите спутника Земли, и вам предстоит приземление. Известно, что для этого надо сделать: развернуть корабль с помощью двигателей ориентации так, чтобы сопла тормозных двигателей были направлены вперед по линии вашего полета, и затем включить тормозные двигатели. И вдруг вы обнаруживаете, что двигатели ориентации вышли из строя. Как быть? Сумеете ли вы развернуть корабль без двигателей?
n-t.ru/ri/mk/sk018.htm
И про гравитационную стабилизацию там тоже было: n-t.ru/ri/mk/sk035.htm
чем точнее ориентация, тем мощнее должны быть двигатели.
Что бы от малейшего манёвра аппарат сразу начинало крутить?
предполагается, что посетители geektimes немножко владеют вопросом или могут самостоятельно его изучить.
1. речь об ориентации, а не манёврах. но и при манёврах кроме мощности есть ещё такой показатель как время включения.
2. при ориентации и стабилизации двигателями аппарат не может замереть в одной точке, он колеблется как маятник от одной границы чувствительности датчика ориентации до другой. двигатель срабатывает в момент выхода за границу. поскольку аппарат чего-то весит он возвращается в зону чувствительности не сразу. чем слабее двигатель тем больше выход за пределы чувствительности — и тем менее точна ориентация.
конечно проще заминусовать чем почитать теорию и исправить
1. речь об ориентации, а не манёврах. но и при манёврах кроме мощности есть ещё такой показатель как время включения.
2. при ориентации и стабилизации двигателями аппарат не может замереть в одной точке, он колеблется как маятник от одной границы чувствительности датчика ориентации до другой. двигатель срабатывает в момент выхода за границу. поскольку аппарат чего-то весит он возвращается в зону чувствительности не сразу. чем слабее двигатель тем больше выход за пределы чувствительности — и тем менее точна ориентация.
конечно проще заминусовать чем почитать теорию и исправить
Во-первых, хотя время возвращения в заданный диапазон зависит от момента инерции аппарата и мощности двигателя — сам по себе момент инерции этим самым двигателем и создавался на прошлой же итерации! Поэтому мощность в отношении сокращается — и «время возвращения» оказывается (в отсутствии внешних сил) константой, зависящей лишь от скорости реакции системы.
Во-вторых, вы забываете, что сами по себе пределы чувствительности тоже зависят от мощности двигателя. С мощным двигателем вы просто не сможете «попасть» в нужные пределы.
В итоге, мощность двигателя определяется лишь внешними воздействиями, которые необходимо компенсировать — и желательна как можно меньше, для большей точности.
Во-вторых, вы забываете, что сами по себе пределы чувствительности тоже зависят от мощности двигателя. С мощным двигателем вы просто не сможете «попасть» в нужные пределы.
В итоге, мощность двигателя определяется лишь внешними воздействиями, которые необходимо компенсировать — и желательна как можно меньше, для большей точности.
момент создаётся одинаковый у сильного и слабого, и компенсируется один и тот же. только слабым за 10 секунд, а сильным за 1 секунду. за это время он и выходит из зоны.
реальные аппараты проектировали?
реальные аппараты проектировали?
Как же он создаст одинаковый момент с разной-то мощностью?
PS а вы?
PS а вы?
ну два раза же написано про время включения. ну и что что мощный, если работает доли секунды.
тут скорее не про момент, а про суммарный импульс. он тяга на время.
ну нельзя же так. ещё смеёмся что выпускники планет не знают.
приходилось
смотрите формулу. могу ещё картинки прислать.
тут скорее не про момент, а про суммарный импульс. он тяга на время.
ну нельзя же так. ещё смеёмся что выпускники планет не знают.
приходилось
смотрите формулу. могу ещё картинки прислать.
При чем тут суммарный импульс? Импульс — это про поступательную составляющую движения, а мы, кажется, про вращение говорили.
И правда, что же смеяться про выпускников, когда инженеры не знают, чем импульс от момента импульса отличается…
А если серьезно, то почему вы включение двигателя завязываете на датчик положения, а выключение у вас происходит само собой? Выключать двигатель должен такой же датчик.
И какая разница, сколько времени он работает? Ничего не мешает использовать менее мощный — который будет работать столько же времени.
По поводу формулы и картинок — обязательно пришлите! Особенно интересует вывод формулы. Потому что я ей сейчас просто не верю.
И правда, что же смеяться про выпускников, когда инженеры не знают, чем импульс от момента импульса отличается…
ну два раза же написано про время включения. ну и что что мощный, если работает доли секунды.У вас есть двигатель, который мгновенно включается и выключается, да еще и без переходных процессов, к тому же столь точен, что ему не требуется обратная связь от датчиков ориентации? До чего техника дошла…
А если серьезно, то почему вы включение двигателя завязываете на датчик положения, а выключение у вас происходит само собой? Выключать двигатель должен такой же датчик.
И какая разница, сколько времени он работает? Ничего не мешает использовать менее мощный — который будет работать столько же времени.
По поводу формулы и картинок — обязательно пришлите! Особенно интересует вывод формулы. Потому что я ей сейчас просто не верю.
А если серьезно, то почему вы включение двигателя завязываете на датчик положения, а выключение у вас происходит само собой? Выключать двигатель должен такой же датчик.
Он и выключает. Как только угол отклонения возвращается в допустимые пределы.
И какая разница, сколько времени он работает? Ничего не мешает использовать менее мощный — который будет работать столько же времени.
Так, давайте по простому. Пусть у вас слабый двигатель придает угловое ускорение e а сильный — E.
(E>e, на всякий случай)
Пусть вы отклоняетесь от положения равновесия с угловой скоростью w. Как только вы зарегистрировали отклонение, двигатель начинает работу. Пусть для простоты наш датчик абсолютно точный.
для слабого: f=f0+wt-et^2 /2
для сильного: f=f0+wt-Et^2 /2
Пусть мы хотим вернуться в начальную точку f0. То есть хотим, чтобы fконечное=f0. Время, которое на это понадобится:
wt=et^2 /2 => t1=2w/e
аналогично t2=2w/E
Из того, что e<E следует, что t2<t1. А теперь вспоминаем что у нас есть слагаемое w*t. И пока мы «дуем», мы продолжаем дальше.тклоняться от положения равновесия => точность ориентации хуже.
Вот к примеру график f(t) для ускорений E=2e для t=0..2*w/e. Видно, что для слабого двигателя отклонение гораздо больше => точность ориентации хуже. Что и требовалось. За более подробным идите в пост paul_155/
… а теперь вспоминаем, что w — не константа, а зависит от e.
w = et0/2, поскольку половину времени двигатель работал на увеличением w — и является единственной причиной того w, которое мы будем компенсировать на следующей итерации колебаний.
В итоге получаем t1 = t0 — абсолютно бесполезное для вычисления времени равенство, которое означает лишь тот факт, что вращение никогда не стабилизируется.
Очень надеюсь, что реальные спутники вот так никто не делает.
w = et0/2, поскольку половину времени двигатель работал на увеличением w — и является единственной причиной того w, которое мы будем компенсировать на следующей итерации колебаний.
В итоге получаем t1 = t0 — абсолютно бесполезное для вычисления времени равенство, которое означает лишь тот факт, что вращение никогда не стабилизируется.
Очень надеюсь, что реальные спутники вот так никто не делает.
попробую крайний раз.
отдельный двигатель создаёт только импульс тяги, больше ничего.
импульс тяги характеризуется тягой и временем работы двигателя.
пара двигателей, размещенных на удалении(плече) L и направленных противоположно, создадут момент.
момент характеризуется угловым ускорением. выше тяга выше ускорение.
пусть наш аппарат вращается с угловой скоростью w. одинаковой для аппарата с сильным и слабым двигателем. при достижении угла требуемого положения нам w нужно превратить в -w и отправить аппарат в обратное вращение.
слабый двигатель создаст слабое ускорение и затратит больше времени на переход от w к -w.
w = et^2 /2
при этом аппарат успеет повернуться на угол больше чем у сильного двигателя. в итоге размах колебаний у слабого двигателя будет больше, т.е. точность меньше.
факт, что вращение никогда не стабилизируется, исходит из того, что в космосе нет опоры.
отдельный двигатель создаёт только импульс тяги, больше ничего.
импульс тяги характеризуется тягой и временем работы двигателя.
пара двигателей, размещенных на удалении(плече) L и направленных противоположно, создадут момент.
момент характеризуется угловым ускорением. выше тяга выше ускорение.
пусть наш аппарат вращается с угловой скоростью w. одинаковой для аппарата с сильным и слабым двигателем. при достижении угла требуемого положения нам w нужно превратить в -w и отправить аппарат в обратное вращение.
слабый двигатель создаст слабое ускорение и затратит больше времени на переход от w к -w.
w = et^2 /2
при этом аппарат успеет повернуться на угол больше чем у сильного двигателя. в итоге размах колебаний у слабого двигателя будет больше, т.е. точность меньше.
факт, что вращение никогда не стабилизируется, исходит из того, что в космосе нет опоры.
Начальная w не зависит от e! Это возмущение! Мне казалось, это очевидно
Начальная — конечно же, нет! А вот та, с которой происходят колебания — могла бы и зависеть, если бы ее не зафиксировали намеренно.
Это то да, но мы рассмотрели для наглядности только реакцию системы на возмущение. Потому как дальше, мне кажется, должны включаться уже какие-то другие процессы управления, или наша система так и будет колебаться со скоростью возмущения w. Я только показал, что точность ориентации для сильного двигателя больше, ввиду того что он быстрее гасит внешние возмущения.
А зачем вы это показывали? Что, с этим кто-то спорил?
Вы писали
И вообще весь спор, как я понял, был о том, можно ли обеспечить одинаковую точность слабым двигателем при большем времени работы. Ответ — нет, потому что максимальное отклонение от положения равновесия в результате внешнего воздействия будет зависеть от мощности двигателя.
В итоге, мощность двигателя определяется лишь внешними воздействиями, которые необходимо компенсировать — и желательна как можно меньше, для большей точности.
И вообще весь спор, как я понял, был о том, можно ли обеспечить одинаковую точность слабым двигателем при большем времени работы. Ответ — нет, потому что максимальное отклонение от положения равновесия в результате внешнего воздействия будет зависеть от мощности двигателя.
Совершенно верно. Сначала из общего множества всех двигателей мы выбираем те, которые в принципе способны решить задачу — загнать ориентацию спутника в допустимую область за приемлемое время — а потом начинаем искать на этом области оптимум, максимизируя точность.
Со вторым шагом возникла накладка — я уже написал, какая — но с тем фактом, что есть некоторое минимальное значение мощности, ниже которого двигатель просто не справится со своими обязанностями, я не спорил.
Со вторым шагом возникла накладка — я уже написал, какая — но с тем фактом, что есть некоторое минимальное значение мощности, ниже которого двигатель просто не справится со своими обязанностями, я не спорил.
P=I*omega2/2*L*delta Fi
delta Fi — зона чувствительности
delta Fi — зона чувствительности
Мне нужно повернуть аппарат по одной оси на 0.001 градус. Что проще?
1) Дувануть со всей дури, а потом такими же толчками пытаться исправить ситуацию.
2) Выпустить тихонечко мольку газа?
1) Дувануть со всей дури, а потом такими же толчками пытаться исправить ситуацию.
2) Выпустить тихонечко мольку газа?
PS разобрался. И правда двигатели должны быть мощнее — просто потому что точность поддержания ориентации ограничена вовсе не погрешностями и допусками самого двигателя.
про mDrive забыли
Что это — и как применять его для поддержания/изменения ориентации?
На сегодняшний день это крайне сомнительная технология.
Хотел написать «это мягко говоря», но с удивлением обнаружил, что не могу привести пруфлинка: английская вики по сабжу состоит из восхваления оного без единой ссылки на критические статьи, да и просто поиском ничего особенного не находится. Что-то здесь не то.
чтобы рассуждать о сомнительности надо ей обладать.
когда я 15 лет назад сказал научному руководителю: а давайте использовать для ориентации магнитное поле Земли. он тоже сказал, что это очень сомнительно.
рано или поздно способы создавать тягу без выброса массы должны изобрести. весь вопрос где брать столько энергии.
когда я 15 лет назад сказал научному руководителю: а давайте использовать для ориентации магнитное поле Земли. он тоже сказал, что это очень сомнительно.
рано или поздно способы создавать тягу без выброса массы должны изобрести. весь вопрос где брать столько энергии.
Чтобы рассуждать о технологии, надо иметь ее подробное описание. Все, что лично я знаю про EmDrive — это то, что там какая-то волна отражается, ну и «еще какие-то релятивисткие эффекты участвуют, если подсчитать, то тяга получается».
Когда я увижу формулу с выводом — тогда и перестану считать этот двигатель шарлатанством. Только формул почему-то никто не предоставил. Либо в России настолько непопулярны современные технологии — либо этих формул просто нет.
Когда я увижу формулу с выводом — тогда и перестану считать этот двигатель шарлатанством. Только формул почему-то никто не предоставил. Либо в России настолько непопулярны современные технологии — либо этих формул просто нет.
Стабилизация вращением
А почему нельзя поворачивать аппарат? И почему стабилизация только по одной оси?
Если я правильно понимаю принцип гироскопа, то в данном случае такое вращение стабилизирует как минимум по двум поперечным осям.
PS: Хотел еще написать о том, что используя гироскопический момент можно вращение совершать по осям, перпендикулярным к оси собственного вращения. Но тогда получится уже гибрид первого способа и второго.
Недостатки:
Стабилизация только по одной оси.
Нельзя поворачивать аппарат.
Вращение может мешать работе оборудования.
А почему нельзя поворачивать аппарат? И почему стабилизация только по одной оси?
Если я правильно понимаю принцип гироскопа, то в данном случае такое вращение стабилизирует как минимум по двум поперечным осям.
PS: Хотел еще написать о том, что используя гироскопический момент можно вращение совершать по осям, перпендикулярным к оси собственного вращения. Но тогда получится уже гибрид первого способа и второго.
в электромагнитной системе ещё нужны датчики магнитного поля и соленоидов обычно шесть, по два на ось: для создания момента.
Отличная статья, знал только про двигатели и маховики.
Вроде на наноспутники иногда ставят просто стержни с очень малым магнитным гистерезисом. При вращении в магнитном поле энергия будет тратиться на перемагничивание. За какое-то время (порядка месяца) удается погасить вращения вообще без каких-либо затрат.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как опереться на пустоту?