Планшет для выбора объектов наблюдения с орбитального космического аппарата

Планшет для выбора объектов наблюдения с орбитального космического аппарата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области космической техники и может быть использовано для определения и выбора объектов наблюдения с борта орбитального космического аппарата (КА), движущегося по околокруговой орбите.

Известны карты земной поверхности (Вотяков А.А. Теоретическая география-3. Карты плоской земли. - М.: София, 2002) и карты звездного неба (Карта звездного неба с зодиакальными созвездиями. - М.: ДИ ЭМ БИ, 2004), которые можно использовать для определения и выбора геофизических и астрономических объектов для наблюдений, выполняемых с КА. Недостатком карт является то, что на них отсутствует графическая информация об орбите КА.

Наиболее близким из аналогов, принятым за прототип, является планшет для выбора наземного объекта наблюдения с орбитального космического аппарата (патент РФ №2324898 от 26.01.2006. МПК G01C 21/24, B64G 1/22 - прототип), содержащий гибкую ленту с картой земной поверхности, установленную над ней полупрозрачную пластину с изображением двух половин витка орбиты космического аппарата, выполненных с совмещением восходящего узла орбиты, начинающего первую половину витка орбиты, и нисходящего узла орбиты, начинающего вторую половину витка орбиты, и устройство обеспечения перемещения ленты с картой вдоль пластины с изображением витка орбиты из двух разнесенных и скрепленных параллельно между собой валов, при этом карта нанесена на ленту с совмещением точек начала и конца экватора карты, а лента выполнена замкнутой кольцом и натянутой на валы с возможностью ее кругового перемещения вдоль линии экватора карт, причем расстояние между осями валов и размер пластины с изображением витка орбиты вдоль направления экватора выполнены равными значению (L-d)/2, где L - длина экватора карты; d - абсолютное значение межвиткового расстояния, измеренное в линейных единицах по экватору карты, а радиус валов выполнен равным значению d/(2π).

При пользовании планшетом перемещают ленту с картой вдоль пластины, поочередно совмещают точку восходящего и нисходящего узла орбиты с точками экватора карты, соответствующими значениям долготы восходящего и нисходящего узлов рассматриваемого витка. Нанесенные на пластину линии орбиты показывают на карте трассу рассматриваемого витка, что позволяет определить и выбрать объекты земной поверхности для наблюдения с КА.

Планшет, принятый за прототип, имеет недостаток - размер планшета достаточно велик и может создавать трудности при его оперативном использовании (например, на борту пилотируемого КА).

Задачей, стоящей перед предлагаемым устройством, является улучшение эргономических характеристик планшета для выбора наземных объектов наблюдения с орбитального КА за счет уменьшения размеров планшета.

Технический результат достигается тем, что в планшете для выбора наземных объектов наблюдения с орбитального космического аппарата, включающем гибкую ленту с картой земной поверхности, установленную над ней полупрозрачную пластину с изображением половины витка орбиты космического аппарата между восходящим и нисходящим узлами орбиты и устройство обеспечения перемещения ленты вдоль пластины с двумя разнесенными и скрепленными параллельно между собой валами, при этом лента натянута на валы с возможностью ее перемещения вдоль линии экватора, дополнительно карта земной поверхности выполнена разделенной по линии экватора на две части, и на ленте последовательно размещены часть карты с изображением северного полушария и часть карты с изображением южного полушария, при этом линия экватора части карты с изображением северного полушария продолжает линию экватора части карты с изображением южного полушария, причем в устройство обеспечения перемещения ленты вдоль пластины введены технологические валы, размещенные параллельно между первым и вторым валами, при этом лента натянута на вышеупомянутые валы и вновь введенные технологические валы, а размер ленты и пластины вдоль направления, перпендикулярного экватору, равен длине линии широт части карты, отображающей одно из полушарий.

На фиг.1 приведена иллюстрация схемы размещения на ленте частей карты, отображающих северное и южное полушария. На фиг.2, 3 представлены возможные схемы реализации предлагаемого планшета.

На фиг.1, 2, 3 обозначено:

1 - лента;

2 - часть карты с изображением северного полушария;

3 - часть карты с изображением южного полушария;

4 - линия экватора части карты с изображением северного полушария;

5 - линия экватора части карты с изображением южного полушария;

6 - начальная точка линии экватора части карты с изображением северного полушария;

7 - конечная точка линии экватора части карты с изображением северного полушария;

8 - начальная точка линии экватора части карты с изображением южного полушария;

9 - конечная точка линии экватора части карты с изображением южного полушария;

10 - полупрозрачная пластина;

11 - линия орбиты;

12 - точка восходящего узла орбиты;

13 - точка нисходящего узла орбиты;

14 - первый и второй валы;

15 - технологические валы;

16 - элемент конструкции, соединяющий оси валов;

17 - элемент конструкции, фиксирующий положение пластины над валами.

Карта земной поверхности выполнена разделенной по линии экватора на две части: на одной части карты изображено северное полушарие земной поверхности, на другой части карты изображено южное полушарие земной поверхности. На гибкой ленте 1 последовательно размещены часть карты с изображением северного полушария 2 и часть карты с изображением южного полушария 3.

На фиг.1 представлен пример возможного размещения на ленте 1 двух частей карты с изображениями южного и северного полушарий, 2 и 3. В представленном примере на каждой части карты 2 и 3 размещено изображение соответствующего полушария с длиной непрерывного изображения полушария вдоль линии долгот, выраженной в градусах, равной 360°÷180°=540°. В этом случае карта с изображением каждого полушария содержит изображение одного полного полушария (например, изображение в интервале долгот «0°÷360°») и изображение половины полушария (например, в интервале долгот «0°÷180°» или в интервале долгот «-180°÷360°»-которые продолжают одно другое. А именно, изображение в интервале долгот «0°÷360°» продолжается изображением в интервале долгот «0°÷180°», образуя суммарно непрерывное изображение в интервале долгот «0°÷540°». Изображение в интервале долгот «-180°÷0°» продолжается изображением в интервале долгот «0°÷360°», образуя суммарно непрерывное изображение в интервале долгот «-180°÷360°». В качестве примера на фиг.1 представлен случай, когда часть карты с изображением северного полушария 2 содержит изображение северного полушария в интервале долгот «0°÷540°», а часть карты с изображением южного полушария 3 содержит изображение южного полушария в интервале долгот «-180°÷360°».

Линия экватора части карты с изображением северного полушария 4 и линия экватора части карты с изображением южного полушария 5 продолжают одна другую (лежат на одной линии, являющейся линией размещения экваторов двух частей карты). При этом, например, конечная точка линии экватора части карты с изображением северного полушария 7 совмещена с конечной точкой линии экватора части карты с изображением южного полушария 9.

Над лентой 1 установлена полупрозрачная пластина 10.

На пластине 10 размещена линия орбиты 11 между соседними восходящим узлом орбиты 12 и нисходящим узлом орбиты 13.

Планшет содержит устройство обеспечения перемещения ленты 1 вдоль пластины 10, которое содержит установленные параллельно первый и второй валы 14 и технологические валы 15, установленные параллельно между первым и вторым валами 14. Лента 1 натянута на валы 14, 15 с возможностью ее перемещения вдоль линий экваторов карт 4, 5.

Размер пластины 10 вдоль линий экваторов карт 4, 5 равен длине проекции линии орбиты 11 на экватор и вычисляется по формуле

где L - длина линии экватора в интервале долгот «0°÷360°», измеренная в линейных единицах; d - абсолютное значение межвиткового расстояния, измеренное в линейных единицах вдоль линии экватора.

Размер ленты 1 и пластины 10 вдоль направления, перпендикулярного экватору, равен длине S линии широт части карты, отображающей одно полушарие.

Устройство обеспечения перемещения ленты 1 вдоль пластины 10 может содержать элемент конструкции, соединяющий оси валов, 16 и элемент конструкции, фиксирующий положение пластины над валами, 17.

Элемент конструкции, соединяющий оси валов, 16, обеспечивает соединение осей валов 14, 15 между собой и фиксирует относительное расстояние между осями валов 14, 15.

Элемент конструкции, фиксирующий положение пластины над валами, 17, обеспечивает фиксацию положения пластины 10 над валами 14.

На фиг.2 представлена реализация устройства обеспечения перемещения ленты 1 вдоль пластины 10, в которой на валы 14, 15 натянута лента 1, выполненная замкнутой. На фиг.3 представлена реализация устройства обеспечения перемещения ленты 1 вдоль пластины 10, в которой на валы 14, 15 натянута лента 1, концы которой закреплены на технологических валах 15.

Работа с планшетом осуществляется следующим образом.

Полагаем, что витки орбиты отсчитываются (начинаются) от восходящих узлов орбиты.

Вращением валов 14, 15 перемещают ленту 1 относительно пластины 10 до совмещения точки линии экватора части карты с изображением северного полушария 4, долгота которой равна значению долготы восходящего узла рассматриваемого витка орбиты, с точкой восходящего узла орбиты 12. Линия орбиты 11 покажет на части карты с изображением северного полушария 2 трассу первой половины рассматриваемого витка орбиты (сплошная линия 11 на фиг.1).

Вращением валов 14, 15 перемещают ленту 1 относительно пластины 10 до совмещения точки линии экватора части карты с изображением южного полушария 5, долгота которой равна значению долготы восходящего узла витка, следующего за рассматриваемым витком орбиты КА, с точкой восходящего узла орбиты 12. Линия орбиты 11 покажет на части карты с изображением южного полушария 3 трассу второй половины рассматриваемого витка орбиты (пунктирная линия 11 на фиг.1).

Таким образом, линия орбиты 11 покажет на двух частях карты с изображениями северного и южного полушарий 2 и 3 обе части трассы рассматриваемого витка орбиты КА.

В рассмотренном примере изображений полушарий интервалы долгот изображений полушарий выбраны таким образом, чтобы при обоих вышеописанных построениях трасс половин витков орбиты пользователь мог непосредственно использовать значения долгот восходящих узлов витков орбиты, задаваемые в интервале «0°÷360°».

В общем случае, изображения северного и южного полушарий могут быть выполнены в любых интервалах долгот, охватывающих полное полушарие, т.е. расстояние между крайними точками интервала долгот равно или более 360°. Например, минимальное изображение каждого полушария может быть выполнено в одном из двух интервалов долгот: «0°÷360°» или «-180°÷180°», соответствующих двум общепринятым шкалам отсчета долгот. Представленные в примере на фиг.1 изображения полушарий, каждое из которых содержит изображение одного с половиной полного полушария, может рассматриваться как максимальное имеющее смысл изображение полушарий: использование более больших изображений полушарий не придает никаких новых возможностей планшету, при этом усложняя планшет за счет удлинения ленты.

Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.

Размер планшета в направлении, перпендикулярном экватору, характеризуется размером в данном направлении ленты и пластины с изображением орбиты. В планшете-прототипе этот размер определяется длиной линии широт карты земной поверхности, равной значению 2*S. В предлагаемом планшете размер ленты 1 и пластины 10 в направлении, перпендикулярном экватору, равен значению S, т.е. в два раза меньше, чем в планшете-прототипе. Таким образом, предлагаемое устройство улучшает эргономические характеристики планшета для выбора наземных объектов наблюдения с орбитального КА за счет уменьшения размера планшета по отношению к планшету-прототипу в два раза.

Технический результат достигается за счет предложенного раздельного размещения изображений северного и южного полушарий на гибкой ленте 1, а также за счет введения в устройство обеспечения перемещения ленты 1 вдоль пластины 10 технологических валов 15, на которые натянута лента 1, и предложенных размеров ленты 1 и пластины 10.

Планшет для выбора объектов наблюдения с орбитального космического аппарата, включающий гибкую ленту с картой земной поверхности, установленную над ней полупрозрачную пластину с изображением половины витка орбиты космического аппарата между восходящим и нисходящим узлами орбиты и устройство обеспечения перемещения ленты вдоль пластины с двумя разнесенными и скрепленными параллельно между собой валами, при этом лента натянута на валы с возможностью ее перемещения вдоль линии экватора, отличающийся тем, что карта земной поверхности выполнена разделенной по линии экватора на две части и на ленте последовательно размещены часть карты с изображением северного полушария и часть карты с изображением южного полушария, при этом линия экватора части карты с изображением северного полушария является продолжением линии экватора части карты с изображением южного полушария, причем в устройство обеспечения перемещения ленты вдоль пластины введены технологические валы, размещенные параллельно между первым и вторым валами, при этом лента натянута на вышеупомянутые валы и вновь введенные технологические валы, а размер ленты и пластины вдоль направления, перпендикулярного экватору, равен длине линии широт части карты, отображающей одно из полушарий.