طراحي و آناليز چيدمان تراسترهاي گيمبالي براي كنترل وضعيت سه محوره يك ماهواره

Design and analysis of gimbal thrusters arrangement for three axis satellite attitude control

تراسترهايعكس‏العمليبه منظوركنترل وضعيت فضاپيماها بسيار مورد توجه قرار مي‏گيرد،‏ زيرا عليرغم پيچيدگي تحليل،‏ تقريباً مي‏توانند هر سطح گشتاوري را تامين كنند. در اين راستا كنترل مناسب يك فضاپيما با استفاده از تراسترها به چيدمان صحيح و كارآمد آن‏ها روي بدنه ماهواره بستگي دارد كه بهينه سازي مصرف سوخت و افزايش قابليت اطمينان دو موضوع مهم در طراحي چيدمان تراسترهامي‏باشد. براي توليد گشتاورهاي مختلف حول سه محور ماهواره و بالا بردن قابليت اطمينان به تعداد زيادي تراستر ثابت نياز است كه از نظر مصرف سوخت و محدوديت جرم و توان به صرفه نمي‏باشد. در اين مقاله به منظور حل اين مشكل ،‏ استفاده از تراسترهايگيمبالي پيشنهاد مي‌گردد. با استفاده از تراسترهايگيمبالي بوسيله عنصر متحرك دو محورهمي‏توان با دو،‏ سه و چهار تراستر كل فضاي كاري گشتاور حول سه محور را پوشش داد و كنترل وضعيت سه محوره يك فضاپيما را انجام داد. در اين مقاله پس از معرفي تراسترهايگيمبالي و بررسي ساختار آنها،‏ مزاياي آنها نسبت به تراسترهاي ثابت مورد بررسي قرار مي‏گيرد. سپس چيدمانهاي مختلف تراسترهايگيمبالي طراحي و پوشش فضاي كاري آنها مورد بررسي و آناليز قرار خواهد گرفت. در نهايت چيدمان مناسب از نظر پوشش فضاي كاري ،‏ جهت كنترل وضعيت سه محوره يك ماهواره انتخاب شده است.

Reaction thrusters using in spacecrafts attitude control will be highly regarded, because they can provide almost any torque level, despite complexity analysis. Also suitable control of satellite with thrusters depends on efficient and desired arrangement of thrusters on satellite body. Two important subject of arrangement design are fuel efficiency and increase reliability. System needs a large number of fixed thrusters to generate different torque level about three principal body axes and increase reliability, but this approach has not fuel efficiency. This problem is soluble with using gimbal thrusters. In gimbal thruster approach, by using two axis rotational elements, all of the workspace about three axes is covered with 2, 3 or 4 thrusters. In this paper after gimbal thrusters determination and structure description, their benefits than fixed thrusters is described. Then, different gimbal thrusters arrangement are designed and their workspace covering being analysis. Finally, desired arrangement with the best workspace covering and suitable reliability is selected for three axis attitude control.