DISPOSITIVO ELECTROMAGNETICO DE GENERACION DE UNA FUERZA Y DE UN PAR CON EL FIN DEL POSICIONAMIENTO DE UN CUERPO.

Dispositivo de actuación, que comprende primeros medios electromagnéticos (ME-H),

instalados en al menos un primer cuerpo (H) y que definen un primer momento magnético así como un campo magnético, y al menos segundos medios electromagnéticos (ME-F), instalados en al menos un segundo cuerpo (F), distante respecto al primer cuerpo (H), y que definen un segundo momento magnético apropiado para interaccionar con dicho campo magnético, caracterizado porque i) los primeros medios electromagnéticos (ME-H) están dispuestos para hacer girar en el tiempo la dirección del primer momento magnético en rotación alrededor de un eje de rotación (Z) y a una velocidad de rotación (?) elegidos, de manera que se crea un campo magnético que gira a la misma velocidad (?), ii) los segundos medios electromagnéticos (ME-F) están dispuestos para hacer variar en el tiempo la dirección y la intensidad del segundo momento magnético de modo sincrónico con respecto a la rotación del primer momento magnético y según una ley de variación calculada mediante una demodulación sincrónica del segundo momento magnético de modo que se inducen una fuerza y un par deseados al nivel de dicho segundo cuerpo (F), y porque comprende iii) medios de cálculo (MC) dispuestos para determinar dicha ley de variación en función al menos de la fuerza y del par deseados que deben inducirse al nivel de dicho segundo cuerpo (F)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2005/050275.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS,92200 NEUILLY-SUR-SEINE.

Inventor/es: DARGENT, THIERRY, MAINI,MASSIMILIANO,C/O RES. PARC DE VAUGRENIER.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 10 de Marzo de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64G1/10M
  • B64G1/24 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64G ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos o métodos para obtener materiales de fuentes extraterrestres E21C 51/00). › B64G 1/00 Vehículos espaciales. › Aparatos de guiado o control, p. ej. para control de la actitud (grupos propulsores a chorro F02K; navegación o instrumentos de navegación, ver las clases apropiadas, p. ej. G01C; pilotos automáticos G05D 1/00).
  • B64G1/32 B64G 1/00 […] › que utilizan el campo magnético terrestre.
  • G05D1/08D

Clasificación PCT:

  • B64G1/24 B64G 1/00 […] › Aparatos de guiado o control, p. ej. para control de la actitud (grupos propulsores a chorro F02K; navegación o instrumentos de navegación, ver las clases apropiadas, p. ej. G01C; pilotos automáticos G05D 1/00).
  • B64G1/36 B64G 1/00 […] › que utilizan sensores, p. ej. sensores solares, sensores de horizonte.
  • G05D1/08 FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 1/00 Control de la posición, del rumbo, de la altitud o de la actitud de vehículos terrestres, acuáticos, aéreos o espaciales, p. ej. piloto automático (sistemas de radionavegación o sistemas análogos que utilizan otras ondas G01S). › Control de la actitud, es decir, eliminación o reducción de los efectos del balanceo, cabeceo o guiñada.

Clasificación antigua:

  • B64G1/24 B64G 1/00 […] › Aparatos de guiado o control, p. ej. para control de la actitud (grupos propulsores a chorro F02K; navegación o instrumentos de navegación, ver las clases apropiadas, p. ej. G01C; pilotos automáticos G05D 1/00).
  • B64G1/36 B64G 1/00 […] › que utilizan sensores, p. ej. sensores solares, sensores de horizonte.
  • G05D1/08 G05D 1/00 […] › Control de la actitud, es decir, eliminación o reducción de los efectos del balanceo, cabeceo o guiñada.
DISPOSITIVO ELECTROMAGNETICO DE GENERACION DE UNA FUERZA Y DE UN PAR CON EL FIN DEL POSICIONAMIENTO DE UN CUERPO.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo electromagnético de generación de una fuerza y de un par con el fin del posicionamiento de un cuerpo.

La invención se refiere a los dispositivos encargados de generar una fuerza y un par al nivel de un cuerpo, por medio de una interacción electromagnética que implica un campo magnético generado para ello (y no un campo magnético existente, como por ejemplo el campo magnético terrestre), con el fin del posicionamiento fino de este cuerpo.

En cierto número de campos se utiliza un sistema de cuerpos distantes y no relacionados para efectuar tareas complementarias y/o compartidas que requieren un control fino de sus posiciones y orientaciones relativas. La distancia que separa los dos cuerpos varía generalmente de una aplicación a otra, al igual que la precisión del control.

Se entiende en el presente documento por "sistema de cuerpos" un conjunto de al menos dos cuerpos de los que deben controlarse de manera fina determinadas posiciones y orientaciones relativas. En aplicaciones espaciales, los "cuerpos" son por ejemplo satélites o sondas, normalmente destinados a volar en formación (más o menos próxima) para cumplir una misión, tal como por ejemplo una misión de observación por radar "mediante síntesis de apertura" o una misión de interferometría óptica. Entre los cuerpos pertenecientes a una formación, se denomina "núcleo" (hub) a aquél que presenta un papel "central" con respecto a un determinado criterio y se denomina "volante" (flyer) a todos los demás cuerpos de la formación.

Con el fin de controlar los posiciones y orientaciones de los cuerpos, se equipan con medios de propulsión (o accionadores), tales como por ejemplo microtoberas químicas (de gas frío) o iónicas, o incluso eléctricas (tales como las toberas FEEP (para "Field Electrical Effect Propulsion", propulsión por efecto de campo eléctrico) en las que se aplica una alta tensión a moléculas de cesio o de indio para conferirles velocidades muy grandes).

El inconveniente de estas técnicas reside en el hecho de que inducen limitaciones importantes, tales como una vida útil reducida y un volumen y un peso importantes (por ejemplo en el caso de uso de ergol) y/o una disposición restrictiva (por ejemplo debido al efecto del chorro de propulsión y/o a la contaminación y/o a la linealidad requerida del control de fuerza y/o al nivel de ruido y/o a una dinámica débil).

Para intentar remediar este inconveniente, se ha propuesto, concretamente en el documento de patente US 6,634,603, utilizar dispositivos de actuación que comprenden accionadores electromagnéticos encargados de generar, de manera controlada, fuerzas que supuestamente permiten un posicionamiento preciso de cuerpos en los que están equipados. Desafortunadamente, estas fuerzas inducen pares no deseados que deben anularse por medio de dispositivos dedicados, tales como ruedas de reacción, que complican los cuerpos y aumentan el peso, el volumen y el coste.

Dado que ningún dispositivo de actuación conocido aporta una entera satisfacción, la invención tiene como objetivo, por tanto, mejorar la situación.

Propone para ello un dispositivo de actuación que comprende primeros medios electromagnéticos instalados en al menos un primer cuerpo y que pueden definir un primer momento magnético así como un campo magnético, y al menos segundos medios electromagnéticos, instalados en al menos un segundo cuerpo, distante respecto al primer cuerpo, y que pueden definir un segundo momento magnético apropiado para interaccionar con el campo magnético.

Este dispositivo se caracteriza porque:

- los primeros medios electromagnéticos están dispuestos para hacer girar en el tiempo la dirección del primer momento magnético en rotación alrededor de un eje de rotación y a una velocidad de rotación elegidos, de manera que se crea un campo magnético que gira a la misma velocidad,
- los segundos medios electromagnéticos están dispuestos para hacer variar en el tiempo la dirección y la intensidad del segundo momento magnético de modo sincrónico con respecto a la rotación del primer momento magnético y según una ley de variación calculada mediante una demodulación sincrónica del segundo momento magnético de modo que se inducen una fuerza y un par deseados al nivel de dicho segundo cuerpo,
- este dispositivo comprende además medios de cálculo dispuestos para determinar dicha ley de variación en función al menos de la fuerza y del par deseados, que deben inducirse al nivel de dicho segundo cuerpo.

Por ejemplo, la dirección del primer momento magnético es perpendicular a dicho eje de rotación.

El dispositivo de actuación según la invención puede comprender otras características complementarias que pueden tomarse por separado y/o en combinación, y concretamente:

- Los primeros medios electromagnéticos pueden encargarse de suministrar el primer momento magnético según una intensidad y una dirección constantes. En este caso, los medios de variación del primer momento magnético se encargan de ordenar al primer cuerpo que gire alrededor del eje de rotación de manera que haga girar dicha dirección.
- Los medios de cálculo pueden encargarse de determinar la ley de variación en función además de un vector que define la posición relativa del segundo cuerpo con respecto al primer cuerpo.
- La ley de variación define las variaciones temporales de la dirección y de la intensidad del segundo momento magnético.
- Los segundos medios electromagnéticos pueden comprender los medios de variación del segundo momento magnético. En este caso, los segundos medios electromagnéticos pueden ser fijos con respecto al segundo cuerpo.
- Los medios electromagnéticos primeros y segundos pueden estar dispuestos en forma de al menos una bobina alimentada con corriente, o de al menos un imán.
- La intensidad del primer momento magnético es preferiblemente grande frente a la intensidad del segundo momento magnético.
- Los medios de cálculo pueden estar dispuestos para determinar la ley de variación en función, además, del campo magnético local al nivel de dicho segundo cuerpo. Pueden proporcionarse tales medidas, por ejemplo, mediante un magnetómetro instalado en el segundo cuerpo.

La invención también propone un sistema constituido por al menos un primer cuerpo y por al menos un segundo cuerpo que comprenden de modo distribuido un dispositivo de actuación del tipo presentado anteriormente.

En una aplicación en el campo espacial, los cuerpos primero(s) y segundo(s) de un sistema de este tipo pueden ser satélites o sondas, por ejemplo destinados a volar en formación próxima.

Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes con el examen de la siguiente descripción detallada, y de los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 ilustra de modo esquemático un ejemplo de realización de un sistema según la invención en una aplicación en el campo espacial,

- la figura 2 ilustra de modo esquemático y funcional ejemplos de realización de un "núcleo" y de un "volante" que pertenecen a un dispositivo de actuación según la invención,

- las figuras 3A a 3C son diagramas que ilustran un ejemplo de evolución temporal de las tres componentes Mx, My y Mz de un momento magnético generado por el "núcleo",

- las figuras 4A a 4C son diagramas que ilustran un ejemplo de evolución temporal de las tres componentes Bx, By y Bz del campo magnético B visto localmente por el "volante",

- las figuras 5A a 5C son diagramas que ilustran un ejemplo de evolución temporal de las tres componentes mx, my y mz del momento magnético generado por el "volante" con el fin de producir, mediante interacción con el campo magnético local B, la fuerza y el par deseados,

- la figura 6A es un diagrama que ilustra de modo superpuesto las evoluciones temporales del par deseado (Gs), del par instantáneo producido (Gp) y del par medio (Gm) obtenido calculando la media del par instantáneo producido (Gp) durante un periodo de rotación del campo B, y

- la figura 6B es un diagrama que ilustra de modo superpuesto las evoluciones temporales de la fuerza deseada (Fs), de la fuerza instantánea producida...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de actuación, que comprende primeros medios electromagnéticos (ME-H), instalados en al menos un primer cuerpo (H) y que definen un primer momento magnético así como un campo magnético, y al menos segundos medios electromagnéticos (ME-F), instalados en al menos un segundo cuerpo (F), distante respecto al primer cuerpo (H), y que definen un segundo momento magnético apropiado para interaccionar con dicho campo magnético, caracterizado porque i) los primeros medios electromagnéticos (ME-H) están dispuestos para hacer girar en el tiempo la dirección del primer momento magnético en rotación alrededor de un eje de rotación (Z) y a una velocidad de rotación (?) elegidos, de manera que se crea un campo magnético que gira a la misma velocidad (?), ii) los segundos medios electromagnéticos (ME-F) están dispuestos para hacer variar en el tiempo la dirección y la intensidad del segundo momento magnético de modo sincrónico con respecto a la rotación del primer momento magnético y según una ley de variación calculada mediante una demodulación sincrónica del segundo momento magnético de modo que se inducen una fuerza y un par deseados al nivel de dicho segundo cuerpo (F), y porque comprende iii) medios de cálculo (MC) dispuestos para determinar dicha ley de variación en función al menos de la fuerza y del par deseados que deben inducirse al nivel de dicho segundo cuerpo (F).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la dirección del primer momento magnético es perpendicular a dicho eje de rotación (Z).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos primeros medios electromagnéticos (ME-H) están dispuestos para suministrar dicho primer momento magnético según una intensidad y una dirección constantes, y porque están dispuestos medios de variación del primer momento magnético para ordenar a dicho primer cuerpo (H) que gire alrededor de dicho eje de rotación (Z) de modo que haga girar dicha dirección.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos medios de cálculo (MC) están dispuestos para determinar dicha ley de variación en función además de un vector que define la posición relativa del segundo cuerpo (F) con respecto al primer cuerpo (H).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha ley de variación es una ley que define las variaciones temporales de la dirección y la intensidad de dicho segundo momento magnético.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos segundos medios electromagnéticos (ME-F) comprenden dichos medios de variación del segundo momento magnético.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos segundos medios electromagnéticos (ME-F) son fijos con respecto a dicho segundo cuerpo (F).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dichos segundos medios electromagnéticos (ME-F) están dispuestos en forma de al menos una bobina alimentada con corriente o de al menos un imán.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dichos primeros medios electromagnéticos (ME-H) están dispuestos en forma de al menos una bobina alimentada con corriente o de al menos un imán.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la intensidad de dicho primer momento magnético es grande frente a la intensidad de dicho segundo momento magnético.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dichos medios de cálculo están dispuestos para determinar dicha ley de variación en función, además, del campo magnético local al nivel de dicho segundo cuerpo.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende un magnetómetro (MG) instalado en dicho segundo cuerpo (F) y dispuesto para alimentar dichos medios de cálculo (MC) con mediciones del campo magnético local.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos medios de cálculo (MC) están instalados en dicho segundo cuerpo (F).

14. Sistema (S) constituido por al menos un primer cuerpo (H) y por al menos un segundo cuerpo (F), caracterizado porque comprende un dispositivo de actuación según una de las reivindicaciones anteriores.

15. Sistema según la reivindicación 14, caracterizado porque dichos cuerpos primero(s) (H) y segundo(s) (F) son satélites o sondas destinados a volar en formación.


 

Patentes similares o relacionadas:

Sistema de posicionamiento para satélite artificial geoestacionario, del 18 de Marzo de 2020, de Sky Perfect JSAT Corporation: Sistema de medición de posición para un satélite artificial geoestacionario , comprendiendo el sistema: dos o más antenas, que incluyen, como […]

Procedimiento de estabilización térmica de un satélite de comunicación, del 30 de Octubre de 2019, de Worldvu Satellites Limited: Un procedimiento para cambiar el balance térmico de un satélite de comunicación en órbita alrededor de la Tierra , donde el satélite tiene una pluralidad […]

Imagen de 'Dispositivo de aerofrenado de satélite'Dispositivo de aerofrenado de satélite, del 30 de Octubre de 2019, de CENTRE NATIONAL D'ETUDES SPATIALES (C.N.E.S.): Dispositivo de aerofrenado de satélite que comprende un velamen desplegable, caracterizado por que el velamen, una vez desplegado, es una estructura tridimensional […]

Dispositivo para desplazar o retirar satélites artificiales, del 23 de Octubre de 2019, de D-Orbit SpA: Dispositivo para acoplarse a un satélite espacial (20', 20") antes del lanzamiento para retirar dicho satélite del espacio o desplazar […]

Procedimiento de evitación de una zona prohibida por un satélite, del 23 de Octubre de 2019, de CENTRE NATIONAL D'ETUDES SPATIALES: Procedimiento de cálculo de maniobras de actitud de un satélite que comprende por lo menos un instrumento que apunta según un eje de puntería, […]

Imagen de 'Diseño eficiente de mantenimiento de estaciones para sistemas…'Diseño eficiente de mantenimiento de estaciones para sistemas de combustible mixto en respuesta a la falla de un propulsor eléctrico, del 31 de Julio de 2019, de THE BOEING COMPANY: Un aparato que comprende: un satélite ; y un controlador de órbita configurado para controlar las maniobras de mantenimiento de la estación del satélite , […]

Sistema satelital autónomo de evitación de desechos orbitales, del 15 de Mayo de 2019, de Briskman, Robert: Un sistema satelital que puede evitar de forma autónoma una colisión con desechos orbitales , que incluye un satélite , […]

Interceptación de desechos espaciales, del 17 de Abril de 2019, de Airbus Defence and Space Limited: Un vehículo para interceptar un objeto diana que está orbitando en el espacio, que comprende: una parte de lanzamiento para conducir el vehículo a […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .