Коммутационный узел поворотных переключателей для ионной системы обеспечения продвижения

Коммутационный узел поворотных переключателей для ионной системы обеспечения продвижения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение в целом относится к устройству и способу оптимизации работы упорядоченной совокупности ионных двигателей.

Обеспечение продвижения за счет ионов в общем случае включает в себя использование ионизированного газа, ускоряемого посредством электрического воздействия при прохождении через заряженные решетки для развития тяги. Частицы, получившие ускорение в результате электрического воздействия, могут развивать очень высокие скорости. Обычно в этом случае используется инертный газ, такой как ксенон. Главным преимуществом ионных систем обеспечения продвижения по сравнению с обычными химическими системами обеспечения продвижения является их очень высокая эффективность. Например, при использовании одного и того же количества топлива ионная система обеспечения продвижения обеспечивает возможность развития конечной скорости, превосходящей в десять раз скорость, которой можно достичь с использованием химической системы обеспечения продвижения. Хотя ионные системы обеспечения продвижения являются эффективным средством, однако они развивают очень малую тягу по сравнению с химическими системами обеспечения продвижения. Это обстоятельство приводит к сужению области применения средств обеспечения продвижения за счет ионов. Однако средства, обеспечивающие продвижение за счет ионов, хорошо подходят для использования в космосе, в котором малые значения тяги часто являются приемлемыми, а топливная эффективность является критическим показателем. Ионные системы обеспечения продвижения используются во многих космических летательных аппаратах, включая спутники, а также исследовательские транспортные средства.

Например, в настоящий момент средства обеспечения продвижения за счет ионов обычно используются в космических летательных аппаратах, таких как спутники связи, для сохранения своего местоположения и других функций. Ионные двигатели используют электрическую энергию, генерируемую солнечной батареей спутника, для подачи энергии к горючему для обеспечения необходимого продвижения. В ионном двигателе обычного спутника тяга создается за счет ускорения положительных ионов при прохождении через последовательность решетчатых электродов на одном конце тяговой камеры. Электроды, обычно известные под названием узел извлечения ионов, создают тысячи небольших пучков тяги. При этом посредством внешнего нейтрализатора, производящего эмиссию электронов, обеспечивается предотвращение обратного электрического притягивания этих пучков к двигателю. Устройство управления питанием, или силовой контроллер, служит для обеспечения электрического управления и питания с целью приведения ионного двигателя в действие, включая управление эмиссионными токами в разрядном катоде и катоде нейтрализатора.

Известно использование ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) для обеспечения тяги с целью сохранения местоположения спутников и изменения их орбит. В ионной системе обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) используется электричество от Солнца и рабочий газ для обеспечения продвижения посредством ускорения заряженных ионов. В традиционном спутнике используются четыре ионных двигателя (две пары) и четыре отдельных обрабатывающих блока питания (PPU), так что обеспечивается возможность одновременного включения всех четырех двигателей. Это приводит к значительному увеличению массы, необходимой для приведения в действие используемой упорядоченной совокупности ионных двигателей.

В патенте US 6,948,305 раскрыта ионная система обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS), содержащая обрабатывающую систему питания, имеющую уменьшенную массу. Известная обрабатывающая система обеспечивала возможность подачи питания одним обрабатывающим блоком питания на множество ионных двигателей, содержащихся в упорядоченной совокупности, посредством устройств подачи питания с регулировкой по напряжению, которые являются общими для определенных элементов этих ионных двигателей (устройства подачи питания с регулировкой по току имеют отдельные выходы для обеспечения подачи необходимых управляющих токов на аноды, устройства поддержания работы и нагреватели). Преимуществом такого подхода являются меньшая масса устройств подачи питания с регулировкой по напряжению и значительное уменьшение общей массы всего оборудования.

Кроме того, известно оснащение спутника двумя резервными подсистемами, каждая из которых содержит один обрабатывающий блок питания, соединенный проводами с двумя ионными двигателями. Эти две подсистемы выполнены полностью независимыми, но обе из них могут оказаться неработоспособными, если, например, в одной подсистеме вышел из строя двигатель, а в другой подсистеме вышел из строя обрабатывающий блок питания. Для устранения этого недостатка между ионными двигателями и обрабатывающим блоком питания был дополнительно выполнен релейный блок ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS Relay Unit (XRU)). Этот релейный блок XRU ионной системы обеспечивал возможность использования ионных двигателей и обрабатывающего блока питания других резервных подсистем. В результате обеспечивалась возможность запуска любым обрабатывающим блоком питания любого из четырех ионных двигателей. Добавление релейного блока XRU ионной системы обусловливало появление многочисленных неисправностей в обрабатывающем блоке питания и двигателях при сохранении работоспособной подсистемы. Для сохранения управления космическим летательным аппаратом прежде всего нужно было обеспечить тягу от одного двигателя. Каждый релейный блок XRU ионной системы был выполнен состоящим из группы реле, управляемой схемой управляющей цепи реле. Ионные двигатели и обрабатывающий блок питания были соединены проводами для обеспечения максимального резервирования.

Для выполнения коммутационной функции в конструкции известного релейного блока XRU ионной системы использовалось до тридцати шести реле. Этот релейный блок XRU ионной системы имел большие габариты, а тридцать шесть коммутационных элементов должны были работать вместе для обеспечения переключений отдельных восемнадцати схем. Известным релейным блоком XRU ионной системы нельзя было выполнить изолирование какой-либо пары двигателей с использованием реле.

Существует необходимость в более надежных средствах для реализации коммутационной функции, при этом такие средства должны быть значительно легче, иметь меньший корпус, стоить меньше известного релейного блока XRU ионной системы и обеспечивать возможность изоляции любой пары двигателей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыта решетчатая ионная система обеспечения продвижения, имеющая два устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), два коммутационных узла поворотных переключателей (RSA) и четыре ионных двигателя. Запуск каждого из четырех ионных двигателей может быть осуществлен любым устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) посредством надлежащего конфигурирования коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) и устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Другим способом обеспечения этого является то, что указанная система обеспечивает возможность запуска любого двигателя посредством любого устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Это будет выполнено на станции только тогда, когда за один период времени осуществляется запуск одного двигателя. Однако, если для правильной работы спутника необходим запуск двух двигателей в одно и то же время, раскрытая система обеспечивает возможность осуществления запуска любым из двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) любых двух из указанных четырех ионных двигателей посредством использования одной корпусной детали, выполненной с возможностью перемещения, например, полого вала, выполненного с возможностью поворота (т.е. барабана). Система может выбирать, запуск каких двух двигателей необходимо осуществить, и затем решить, какими устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона осуществить запуск конкретного двигателя посредством надлежащего конфигурирования коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) и устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Одно устройство управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) в конкретный момент времени может обеспечивать работу только одного двигателя. Так что всякий раз, когда в одно и то же время необходимо осуществить запуск двух двигателей, должны быть использованы оба устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС).

В соответствии с одним вариантом реализации изобретения раскрытая выше коммутационная функциональность реализуется системой, в которой используются коммутационные поворотные переключатели (или переключатели иных типов, как описано далее) вместо реле для выбора того, какой ионный двигатель запускается конкретным устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Использование специальных высоконадежных коммутационных поворотных переключателей (RSA) высокого напряжения между указанными устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и ионными двигателями обеспечивает возможность запуска любым из двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) на спутнике любого из четырех двигателей. В соответствии с различными вариантами реализации изобретения в каждом коммутационном поворотном переключателе (RSA) используется один общий коммутационный элемент, т.е. один ротор, для осуществления переключений всех восемнадцати схем. Либо во всех из них происходит переключение, либо во всех из них не происходит переключения, благодаря чему обеспечивается повышение надежности коммутации. Кроме того, каждый коммутационный поворотный переключатель (RSA) может быть выполнен имеющим компактную конструкцию посредством использования хорошо себя зарекомендовавших надежных узлов, содержащих ротор и щетки. Кроме того, такая концепция поворотных переключателей обеспечивает возможность изоляции любой пары двигателей для увеличения операционной или рабочей гибкости. Наличие пары коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) обуславливает появление многочисленных неисправностей как в устройствах управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), так и ионных двигателях. Для сохранения управления космическим летательным аппаратом прежде всего нужно обеспечить тягу от одного ионного двигателя.

В соответствии с одним вариантом реализации изобретения каждый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) имеет восемнадцать контактных колец с тремя щетками на контактное кольцо. В соответствии с альтернативным вариантом реализации изобретения коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) имеет четыре щетки на контактное кольцо, благодаря чему достигается уменьшение количества необходимых контактных колец до девяти. Меньшее количество колец в альтернативном варианте реализации изобретения позволяет обеспечить меньшие габариты и массу коммутационного узла поворотных переключателей. В обоих вариантах реализации изобретения с поворотными переключателями каждый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) содержит узел поворотного электрического контактного кольца с сегментированными токосъемными контактными кольцами и расположенными вокруг щетками, которые замыкают и размыкают электрические соединения в одно и то же время для обоих устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и обоих двигателей, прямо соединенных с коммутационным узлом поворотных переключателей (RSA). Все кольца коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) оказываются повернуты в одно и то же время, так что не возможны смещенные состояния в отношении возможности соединения. Роторы коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) приводятся в действие шаговым двигателями с резервными обмотками. Коммутационные узлы поворотных переключателей (RSA) выполнены с возможностью работы при высоком напряжении в условиях разрежения или при наземных испытаниях.

Хотя в вариантах реализации изобретения, подробно описанных далее, используются коммутационные поворотные переключатели (RSA), могут быть использованы переключатели других типов, осуществляющие переключение одновременно, для переключений тех отдельных схем, которые прямо соединяют устройства подачи питания с парами двигателей, обеспечивающих продвижение за счет ионов. Такие альтернативные коммутационные системы могут содержать контакты наподобие пластинчатых пружин, которые размыкаются или замыкаются посредством поворотных контактных рычагов или контактных пластин, выполненных с возможностью линейного перемещения, при этом пары пружин приводятся в контакт для образования многополюсного переключателя. Другие концепции конструкций с пластинчатыми пружинами включают использование поворотных качающихся рычагов и винтов для линейного сочленения и расчленения электрического соединителя. Хотя последние указанные альтернативные коммутационные системы не требуют приобретения узлов, содержащих щетки, полученные спеканием, и вал, полученный формованием, такие системы имеют крупный корпус, большой вес и большие крутящие моменты.

Согласно одной особенности раскрытого в настоящем документе объекта изобретения предложена ионная система обеспечения продвижения, содержащая первое и второе устройства управления питанием, первый и второй ионные двигатели и коммутационный узел переключателей (RSA), имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, в которой, когда первое и второе устройства управления питанием включены, первый и второй ионные двигатели получают питание от первого и второго устройств управления питанием соответственно через первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от второго и первого устройств управления питанием соответственно через этот коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии. Коммутационный узел переключателей содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение. Коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда эта корпусная деталь находится в первом положении, и находится во втором коммутационном состоянии, когда эта корпусная деталь находится во втором положении. Кроме того, первый и второй ионные двигатели электрически изолированы от первого и второго устройств управления питанием посредством коммутационного узла переключателей, когда эта корпусная деталь находится в третьем положении. В одном варианте реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, а коммутационный узел переключателей, кроме того, содержит множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, и множество щеток, при этом соответствующая группа из трех или четырех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит проводящий контактный сегмент и непроводящий сегмент.

В соответствии с одним вариантом реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Шаговый двигатель в рабочем состоянии соединен прямо или косвенно с центральным валом для изменения своего углового положения. Коммутационный узел переключателей, кроме того, содержит множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток.

Указанная система, кроме того, содержит компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу шагового двигателя, обеспечения питания, необходимого шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Указанная компьютерная система также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемых первым или вторым устройством управления питанием для поддержания стабильной работы первого или второго ионного двигателя.

В соответствии с еще одной особенностью изобретения предложена ионная система обеспечения продвижения, которая содержит первое и второе устройства управления питанием, ионные двигатели с первого по четвертый и первый и второй коммутационные узлы переключателей, при этом первый коммутационный узел переключателей соединен прямо с первым и вторым устройствами управления питанием и первым и вторым ионными двигателями, а второй коммутационный узел переключателей соединен прямо с первым и вторым устройствами управления питанием и третьим и четвертым ионными двигателями. Каждый узел из первого и второго коммутационных узлов переключателей имеет первое и второе коммутационные состояния, которые могут быть выбраны для обеспечения возможности подачи питания любым устройством из первого и второго устройств управления питанием на любой ионный двигатель с первого по четвертый. Первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, а второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение.

В соответствии с еще одной особенностью изобретения предложен способ обеспечения подачи питания от управляющего устройства, выбранного из первого и второго устройств управления питанием, к ионному двигателю, выбранному из первого и второго ионных двигателей, на борту спутника, включающий этапы, на которых: (a) прямо электрически соединяют первый и второй ионные двигатели и первое и второе устройства управления питанием с коммутационным узлом переключателей, который содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение с первого положения, в котором выбранный первый или второй ионный двигатель не соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, на второе положение, в котором выбранный первый или второй ионный двигатель соединен с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, посредством указанных переключателей; (b) вызывают изменение корпусной деталью своего положения с первого положения на второе положение и (c) включают указанное управляющее устройство, выбранное из первого и второго устройств управления питанием, при нахождении корпусной детали во втором положении. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала.

Согласно еще одной особенности изобретения предложен способ обеспечения подачи питания от выбранного устройства управления питанием к выбранному ионному двигателю на борту спутника, включающий этапы, на которых: (a) осуществляют поворот узла, содержащего множество контактных дисков из первого углового положения во второе угловое положение при выключенном выбранном устройстве управления питанием, и (b) включают выбранное устройство управления питанием, когда узел вала находится во втором угловом положении.

Изобретение может включать в себя ионную систему обеспечения продвижения, которая может содержать первое и второе устройства управления питанием, первый и второй ионные двигатели и первый коммутационный узел переключателей, имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, причем когда включены первое и второе устройства управления питанием, указанные первый и второй ионные двигатели получают питание от указанных первого и второго устройств управления питанием соответственно через указанный первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от указанных второго и первого устройств управления питанием соответственно через указанный первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии, причем первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда первая корпусная деталь находится в первом положении и находится во втором коммутационном состоянии, когда первая корпусная деталь находится во втором положении. Первая корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Система может также включать в себя шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным центральным валом для изменения углового положения центрального вала. Система может также включать в себя компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу шагового двигателя, и обеспечения питания, необходимого шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Компьютерная система может быть также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемого первым или вторым устройством управления питанием, для поддержания стабильной работы указанного первого или второго ионного двигателя. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток, при этом соответствующая группа из трех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит проводящий контактный сегмент и непроводящий сегмент. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток, при этом соответствующая группа из четырех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит пару проводящих контактных сегментов и пару непроводящих сегментов. Первый и второй ионные двигатели могут быть электрически изолированы от указанных первого и второго устройств управления питанием посредством первого коммутационного узла переключателей, когда первая корпусная деталь находится в третьем положении. Первая корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым, вторым и третьим положениями являются соответственно первое, второе и третье положения центрального вала. Система может также включать в себя третий и четвертый ионные двигатели и второй коммутационный узел переключателей, имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, причем когда включены первое и второе устройства управления питанием, указанные третий и четвертый ионные двигатели получают питание от указанных первого и второго устройств управления питанием соответственно через второй коммутационный узел переключателей, когда второй коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от указанных второго и первого устройств управления питанием соответственно через второй коммутационный узел переключателей, когда второй коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии, причем второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение, при этом второй коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда вторая корпусная деталь находится в первом положении, и находится во втором коммутационном состоянии, когда вторая корпусная деталь находится во втором положении.

Изобретение может включать в себя ионную систему обеспечения продвижения, которая может включать в себя первое и второе устройства управления питанием, ионные двигатели с первого по четвертый и первый и второй коммутационные узлы переключателей, причем первый коммутационный узел переключателей соединен прямо с указанными первым и вторым устройствами управления питанием и с указанными первым и вторым ионными двигателями, а второй коммутационный узел переключателей соединен прямо с указанными первым и вторым устройствами управления питанием и с указанными третьим и четвертым ионными двигателями, при этом каждый узел из первого и второго коммутационных узлов переключателей имеет первое и второе коммутационные состояния, которые могут быть выбраны для обеспечения возможности подачи питания любым устройством из указанных первого и второго устройств управления питанием на любой ионный двигатель с первого по четвертый, при этом первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, а второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение. Первая корпусная деталь может включать в себя первый центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а вторая корпусная деталь содержит второй центральный вал, выполненный с возможностью поворота. Система по п.12, также содержащая: первый шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным первым центральным валом для изменения углового положения указанного первого центрального вала; и второй шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным вторым центральным валом для изменения углового положения указанного второго центрального вала. Система может также включать в себя компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью выборочной передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу указанных первого или второго шагового двигателя, и обеспечения питания, необходимого указанному первому или второму шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Компьютерная система может быть также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемого первым или вторым устройством управления питанием, для поддержания стабильной работы указанного первого, второго, третьего или четвертого ионного двигателя. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя первое множество контактных дисков, прикрепленных к указанному первому центральному валу, и первое множество щеток, при этом соответствующая группа щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит по меньшей мере один проводящий контактный сегмент и по меньшей мере один непроводящий сегмент.

Изобретение может включать в себя способ обеспечения подачи питания от управляющего устройства, выбранного из первого и второго устройств управления питанием, к ионному двигателю, выбранному из первого и второго ионных двигателей, на борту спутника, согласно которому: (a) прямо соединяют первый и второй ионные двигатели и первое и второе устройства управления питанием с коммутационным узлом переключателей, который содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение с первого положения, в котором указанный ионный двигатель, выбранный из первого и второго ионных двигателей, не соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, на второе положение, в котором указанный ионный двигатель, выбранный из первого и второго ионных двигателей, соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, посредством указанных переключателей; (b) вызывают изменение корпусной деталью своего положения с указанного первого положения на указанное второе положение и (c) включают указанное управляющее устройство, выбранное из первого и второго устройств управления питанием, при нахождении корпусной детали во втором положении. Корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Этап (b) может включать в себя пошаговую работу шагового двигателя, соединенного в рабочем состоянии прямо или косвенно с корпусной деталью.

Изобретение может включать в себя способ обеспечения подачи питания от выбранного устройства управления питанием к выбранному ионному двигателю на борту спутника, согласно которому возможно следующее: (a) осуществляют поворот узла, содержащего множество контактных дисков из первого углового положения во второе угловое положение при выключенном указанном выбранном устройстве управления питанием, и (b) включают указанное выбранное устройство управления питанием, когда указанный узел находится в указанном втором угловом положении. Каждое устройство из указанных первого и второго устройств управления питанием может быть выполнено включающим в себя соответствующую шину подачи питания и соответствующий стабилитрон, прямо соединенный с указанной соответствующей нижней шиной подачи питания для обеспечения возможности получения на ней плавающего отрицательного потенциала относительно потенциала космического летательного аппарата, чтобы создавать потенциал, заставляющий поток электронов выравнивать ионный пучок. Каждый двигатель из указанных первого и второго двигателей может включать в себя соответствующий разрядный анод и соответствующий разрядный катод, а каждое устройство из указанных первого и второго устройств управления питанием содержит соответствующую шину подачи питания, обеспечивающую обращение устройства подачи питания для обеспечения разряда, устройства подачи питания для устройства поддержания разряда, устройства подачи питания для нагревателя обеспечения разряда и экранной решетки к разрядному источнику электронов, при этом устройство подачи питания обеспечения разряда соединено прямо или косвенно с соответствующим разрядным анодом для обеспечения подачи питания к топливу, а с соответствующим разрядным катодом для возбуждения главного пучка прямо или косвенно соединено устройство подачи питания для экрана.

Другие особенности раскрыты и заявлены ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На ФИГ.1 показана блок-схема соединения одного устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) с одним двигателем посредством коммутационного узла поворотных переключателей (RSA).

На ФИГ.2 показан изометрический вид блока коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в соответствии с одним вариантом реализации изобретения. Некоторые компоненты блока коммутационного узла поворотных переключателей не показаны для наглядности.

На ФИГ.3 показан вид в разрезе узла вала и других компонентов блока коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в соответствии с одним вариантом реализации изобретения (шаговый двигатель 54 в разрезе не показан).

ФИГ.4-7 представляют собой схемы, показывающие некоторые (не все) режимы работы пары коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA), выполненных согласно ФИГ.1-3, включая нормальный режим (ФИГ.4), режим с изоляцией (ФИГ.5), нормальный режим с изоляцией (ФИГ.6) и перекрестный режим с изоляцией (ФИГ.7).

На ФИГ.8 показан вид в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего четыре щетки на кольцо и имеющего узел вала, отличающийся от узла вала, показанного на ФИГ.3.

На ФИГ.8A, 8B и 8C показаны виды в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей в нормальной конфигурации (ФИГ.8A), в открытой конфигурации (ФИГ.8B) и в перекрестной конфигурации (ФИГ.8C). Этот коммутационный узел поворотных переключателей имеет четыре щетки на кольцо и узел вала, выполненный так же, как узел вала, который показан на ФИГ.3.

ФИГ.9A и 9B представляют собой схемы, показывающие одну группу из девяти питающих соединений для коммутационного узла поворотных переключателей и нормальной конфигурации, частично показанного на ФИГ.8A.

На ФИГ.10 и 11 схематически изображены изометрические виды коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего две соосные группы контактных колец (например, девять контактных колец в каждой группе) с тремя щетками на контактное кольцо. На ФИГ.10 показан коммутационный узел поворотных переключателей в перекрестной конфигурации; на ФИГ.11 показан коммутационный узел поворотных переключателей в нормальной конфигурации.

ФИГ.12A и 12B представляют собой схемы, показывающие все питающие соединения в каждом коммутационном узле поворотных переключателей в соответствии с вариантом реализации, частично показанным на ФИГ.10 и 11.

Фиг.13 представляет собой блок-схему, показывающую основные компоненты ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) в соответствии с вариантами реализации изобретения, раскрытыми ниже.

Далее будет приведена ссылка на чертежи, при этом одинаковые элементы на различных чертежах имеют одни и те же позиционные обозначения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основная конструкция и функционирование ионного двигателя при использовании на спутниках хорошо известны и будут описаны в настоящем документе только кратко. Каждый ионный двигатель включает в себя узел извлечения ионов, корпус, образующий ионизационную камеру, разрядный источник электронов и систему электродов, размещенных в этой камере, генератор магнитного поля, также размещенный в этой камере, и нейтрализатор, размещенный рядом с узлом извлечения ионов. Ионный двигатель соединен прямо или косвенно с емкостью, содержащей ионизируемый газ (например, ксенон), и системой подачи питания.

В целом, при работе ионного двигателя ионизируемый газ этой емкости подают к указанной камере через клапан, а первичные электроны вводят в газ от источника электронов. К системе электродов прикладывают разрядное напряжение,