Наноракета для наноспутников?

[Salo]

[chameleon]

А возможно ли повесить ориентацию наноракеты на два-три датчика малых магнитных полей?  :roll:
Один - компас, ищет север.
Второй - местную вертикаль.
Третий - контрольный.

[Андрей Суворов]

А возможно ли повесить ориентацию наноракеты на два-три датчика малых магнитных полей?  :roll:
Один - компас, ищет север.
Второй - местную вертикаль.
Третий - контрольный.

трёхосный магнитометр может определить направление магнитной силовой линии. Вокруг этого направления он может свободно вращаться. Ни местную вертикаль, ни север он определить не в состоянии, а только их линейную комбинацию.
Электронный магнитный компас работоспособен потому, что мы примерно знаем положение горизонтальной плоскости.
К тому же, реально в полевых условиях такой малогабаритный магнитометр даёт ошибку градуса в три, что для целей выведения совершенно неприемлемо.

[zeaman]

А возможно ли повесить ориентацию наноракеты на два-три датчика малых магнитных полей?  :roll:
Один - компас, ищет север.
Второй - местную вертикаль.
Третий - контрольный.

трёхосный магнитометр может определить направление магнитной силовой линии. Вокруг этого направления он может свободно вращаться. Ни местную вертикаль, ни север он определить не в состоянии, а только их линейную комбинацию.
Электронный магнитный компас работоспособен потому, что мы примерно знаем положение горизонтальной плоскости.
К тому же, реально в полевых условиях такой малогабаритный магнитометр даёт ошибку градуса в три, что для целей выведения совершенно неприемлемо.

Я как-то пробовал использовать магнитометр на демпфированном  карданном подвесе для ориентации одного автономного устроиства. Чтобы система знала ориентацию в те моменты, когда GPSвременно недоступен. Дело было в стране очень близкой к экватору, и там магнитное поле Земли весьма сильное - так что  точность была нормальная: 1 градус. (Но идея не прошла из-за того что на поверхности Земли, особенно вокруг зданий магнитные линии весьма искривлены..)

[chameleon]

трёхосный магнитометр может определить направление магнитной силовой линии. Вокруг этого направления он может свободно вращаться.

Мда, я не совсем правильно выразился. Просто те же японцы эти трёхосные магнитометры для электронных компасов делают в одном корпусе размерами 3х1,5х5 мм. Заявляют погрешность менее градуса.
А вертикальная составляющая геомагнитного поля, от которой я и предположил смотреть местную вертикаль, требует второго, одноосного, магнитометра. Вроде бы, поссмотреть изменение именно этой компоненты для разных высот и широт можно. А значит, можно и посмотреть отклонение от вертикали.

[Artemkad]

трёхосный магнитометр может определить направление магнитной силовой линии. Вокруг этого направления он может свободно вращаться.

Мда, я не совсем правильно выразился. Просто те же японцы эти трёхосные магнитометры для электронных компасов делают в одном корпусе размерами 3х1,5х5 мм. Заявляют погрешность менее градуса.

Менее градуса определение вектора. Но сам вектор еще хорошо болтается в зависимости от местности и иногда даже смотрит в землю...

[chameleon]

Но сам вектор еще хорошо болтается в зависимости от местности и иногда даже смотрит в землю.

Неужто архисложно посмотреть данные под конкретную местность  :? ?

Зато схема ориентации получается меньше схемы звёздной ориентации, и проще, чем ИК и гироскопы.

[Андрей Суворов]

трёхосный магнитометр может определить направление магнитной силовой линии. Вокруг этого направления он может свободно вращаться.

Мда, я не совсем правильно выразился. Просто те же японцы эти трёхосные магнитометры для электронных компасов делают в одном корпусе размерами 3х1,5х5 мм. Заявляют погрешность менее градуса.
А вертикальная составляющая геомагнитного поля, от которой я и предположил смотреть местную вертикаль, требует второго, одноосного, магнитометра. Вроде бы, поссмотреть изменение именно этой компоненты для разных высот и широт можно. А значит, можно и посмотреть отклонение от вертикали.

Ещё раз. В летящей ракете ни горизонтали, ни вертикали нет. Трёхосный магнитометр может получить положение силовой линии. Это не горизонталь и не вертикаль, но некое специфическое положение вектора. Угол поворота относительно этого вектора магнитометром определить нельзя.
Нету у магнитного поля ни "горизонтальной", ни "вертикальной" компонент, если только мы не привязаны к поверхности. Определять вертикальную составляющую с помощью дополнительного магнитометра - это всё равно, что определять азимут с помощью отвеса и транспортира. Угол может быть любым.
Нужен ещё какой-то источник ориентации, например, солнечный датчик. или инерциалка. Но это вес и габариты.

[chameleon]

Нету у магнитного поля ни "горизонтальной", ни "вертикальной" компонент, если только мы не привязаны к

чему-то, что можем считать вертикалью и горизонталью, в-общем. Пусть поверхности.
В любом случае, напряжённость ГМП от высоты и точки поверхности меняется по какому-то закону. В произвольной точке оно может быть любым. Но для известных точек и направлений - почему нельзя знать этот вектор? А зная этот вектор - определять ориентацию в пространстве.

Нужен ещё какой-то источник ориентации, например, солнечный датчик. или инерциалка. Но это вес и габариты.

Спорить не буду.

[Андрей Суворов]

Нету у магнитного поля ни "горизонтальной", ни "вертикальной" компонент, если только мы не привязаны к

чему-то, что можем считать вертикалью и горизонталью, в-общем. Пусть поверхности.
В любом случае, напряжённость ГМП от высоты и точки поверхности меняется по какому-то закону.

Изменением именно НАПРЯЖЁННОСТИ магнитного поля на длине трассы выведения можно смело пренебречь. Я уж молчу об изменении напряжённости на длине корпуса ракеты - это всё, что мы можем использовать для ориентации при выведении.

В произвольной точке оно может быть любым. Но для известных точек и направлений - почему нельзя знать этот вектор? А зная этот вектор - определять ориентацию в пространстве.

Мы можем определить ровно один угол - между направлением магнитной силовой линии и продольной осью ракеты. Пока ракета стоит на Земле и знает, что такое "вертикаль", можно определить все нужные углы, но, как только тяга превысила массу, у нас остался ровно один угол.
А, вот, если у нас ещё и направление на центр Солнца есть, и мы знаем угол между направлением на Солнце и направлением магнитной силовой линии, то у нас получается три угла, а, значит, их можно пересчитать в тангаж, рыскание и вращение. Главное, чтобы направление МПЗ и на Солнце отстояли на достаточно большой угол (лучше всего - 90 градусов, но необязательно)

[chameleon]

Изменением именно НАПРЯЖЁННОСТИ магнитного поля на длине трассы выведения можно смело пренебречь.

Пренебрегать при их измерении ими никак нельзя. :twisted:

Мы можем определить ровно один угол - между направлением магнитной силовой линии и продольной осью ракеты. Пока ракета стоит на Земле и знает, что такое "вертикаль", можно определить все нужные углы, но, как только тяга превысила массу, у нас остался ровно один угол.

Ставим два магнитометра. Плоскость одного - перпендикулярна оси ракеты, плоскость второго - перпендикулярна первой. Условно Г. На старте - ракета вертикальна. Первый показывает вертикальную, второй - горизонтальную компоненты. Силовая линия условно не показана.
Условно считаем в пределах 100 км по высоте и по всей длине активного участка соотношение неизменным. (на деле оно оба параметра меняются, но учитываемо)
При изменении тангажа ракеты изменяются и результаты измерений... Зная это соотношение по маршруту, можно определить угол тангажа. Итого те же два вектора, что и в случае с солнечным датчиком.

А, вот, если у нас ещё и направление на центр Солнца есть, и мы знаем угол между направлением на Солнце и направлением магнитной силовой линии, то у нас получается три угла, а, значит, их можно пересчитать в тангаж, рыскание и вращение. Главное, чтобы направление МПЗ и на Солнце отстояли на достаточно большой угол (лучше всего - 90 градусов, но необязательно)

Три угла. Между осью ракеты, силовой линией и солнечным направлением, так?
А 90 градусов между ними - это направление утром на восток. Ну, как в вашем посте начала темы.

[RadioactiveRainbow]

Пренебрегать при их измерении ими никак нельзя.  

Принебрегать придется, потому что на протяжении АУТ относительное изменение напряженности сопоставимо с погрешностью средств измерения (если не меньше), так что мы это изменение просто не сможем измерить.

Ищите иные способы поиска местной вертикали.
Я раньше предлагал и готов предложить еще раз - визуально, по ИК диску планеты.

При изменении тангажа ракеты изменяются и результаты измерений...

А при изменении тангажа и крена? Или тангажа и рыскнаия? Или крена и рыскания? Или всех трех сразу?

[Андрей Суворов]

Ставим два магнитометра. Плоскость одного - перпендикулярна оси ракеты, плоскость второго - перпендикулярна первой. Условно Г. На старте - ракета вертикальна. Первый показывает вертикальную, второй - горизонтальную компоненты. Силовая линия условно не показана.
Условно считаем в пределах 100 км по высоте и по всей длине активного участка соотношение неизменным. (на деле оно оба параметра меняются, но учитываемо)
При изменении тангажа ракеты изменяются и результаты измерений... Зная это соотношение по маршруту, можно определить угол тангажа. Итого те же два вектора, что и в случае с солнечным датчиком.

Третий раз. Любое количество магнитометров никак не изменяют выходной сигнал, если вращаются вокруг оси, совпадающей с текущим положением магнитной силовой линии. Когда ракета стоит на земле, она не может свободно вращаться вокруг этой силовой линии, а, как только взлетела - может. И будет.

Для любого количества магнитометров существует бесконечное число линейных комбинаций углов тангажа, рыскания и вращения таких, что сигнал на выходах всех магнитометров одинаков.

Если вы изменяете ТОЛЬКО угол тангажа, или ТОЛЬКО угол рыскания, или ТОЛЬКО угол вращения, то, конечно, на выходах магнитометров будут изменения. Но, если все три угла изменяются одновременно так, что угол между осями чувствительности магнитометров и магнитной силовой линией остаётся постоянным, то они этого не заметят.

[hcube]

Ну так использовать магнитометр и солнечный датчик - две оси зафиксируют положение с хорошей точностью.

Магнитометр кстати еще на всякие магнитные аномалии реагирует.

[чайник17]

Для любого количества магнитометров существует бесконечное число линейных комбинаций углов тангажа, рыскания и вращения таких, что сигнал на выходах всех магнитометров одинаков.

В целом всё правильно, но почему "линейных"?

[Андрей Суворов]

Ну так использовать магнитометр и солнечный датчик - две оси зафиксируют положение с хорошей точностью.

Выше я об этом и пишу!

Магнитометр кстати еще на всякие магнитные аномалии реагирует.

Строго говоря, это только усложнение БЦВМ, если речь идёт о стационарных (особенно, природных) магнитных аномалиях. А искусственные на высоте уже 20 км никакой роли играть не будут.

[chameleon]

Третий раз

Ладно, уговорили.

Но

ТОЛЬКО угол тангажа, или ТОЛЬКО угол рыскания, или ТОЛЬКО угол вращения

Я подозревал ранее, что ракета - в нормальном полёте - не идёт по траектории типа "пьяная спираль". И что вращение в каждый конкретный момент времени идёт по ОДНОЙ оси. По-моему, это не столь сложное условие при выведении. Особенно при задуманной простоте.

Магнитометр кстати еще на всякие магнитные аномалии реагирует

Стартовые площадки на магнитных аномалиях не строят. :shock:

[RadioactiveRainbow]

Я подозревал ранее, что ракета - в нормальном полёте - не идёт по траектории типа "пьяная спираль". И что вращение в каждый конкретный момент времени идёт по ОДНОЙ оси. По-моему, это не столь сложное условие при выведении. Особенно при задуманной простоте.

Вы же систему ориентации делаете. Она должна выдавать положение РН независимо от её траектории.
А ну как пьяная ворона в стабилизатор впилится и придаст ракете некую угловую скорость - вся ваша "картина мира" поплывет и развалится.
А должгна быть она абсолютно устойчива - вам по ней отклонения ракеты (и случайные и расчетные) корректировать и компенсировать.

[поверхностный]

Мне нравится дополнительный (к компасу) датчик в виде пирометра, смотрящего вбок. Ракета закручивается вокруг продольной оси. Датчик определяет момент, когда крен равен нулю. Можно, хотя и не обязательно, контролировать вращение гироскопом.

[Андрей Суворов]

Третий раз

Я подозревал ранее, что ракета - в нормальном полёте - не идёт по траектории типа "пьяная спираль".

Именно по ней она и идёт - вопрос лишь в амплитуде этих колебаний. Что же до периода - период колебаний по угловым переменным - порядка секунды, период колебаний центра масс относительно программной траектории - порядка десятка секунд. А случайные возмущения отклоняют ракету в случайных направлениях, задача системы управления - их парировать.

И что вращение в каждый конкретный момент времени идёт по ОДНОЙ оси. По-моему, это не столь сложное условие при выведении.

Это невыполнимое условие. Мы не можем приказать порыву ветра дуть или не дуть. Мы не можем приказать замкам стартового стола расстегнуться с большей синхронностью, чем это обусловлено скоростью звука в материале. Программный разворот необходим только по тангажу, но система управления должна парировать любую комбинацию возмущений в пределах технического задания.