Может ли шарнирный постоянный магнит работать как маломощный кубсат-магнитоторкер? Проблемы?

Обычные магнитоторкеры для кубсатов представляют собой электромагниты, которые создают крутящий момент в магнитном поле Земли, и почти вся потребляемая ими мощность просто нагревает медь через я 2 р потери. Постоянный магнит, который был соединен с каким-то карданным механизмом , который мог направлять его в самых разных направлениях внутри куба, в принципе, мог бы делать то же самое, используя лишь небольшую часть мощности.

Есть много проблем с дизайном, связанных с магнитной конструкцией, которая максимизирует эффект при снижении веса. Возможно, потребуется предусмотреть безопасное стояночное положение, чтобы спутник не был «магнитно-активным» снаружи, пока он не будет полностью развернут и готов к работе — немного похоже на те магнитные основания , которые используются в механических мастерских. Реалистичная конструкция может потребовать некоторого конечного крутящего момента в сочленении просто из-за сил между магнитом и его фиксатором «безопасного положения» или других ферромагнитных материалов, которые могут быть значительно больше, чем крутящий момент, связанный с магнитным полем Земли.

  1. Звучит здорово, но реалистично ли это с точки зрения функциональности кубсата с низким U?
  2. Существуют ли правила использования постоянных магнитов внутри кубсатов — нормативные или от отдельных провайдеров запуска — которые могут стать «нарушителем условий сделки»?

ниже: пример Магнитной базы (повернутой) отсюда . Магнитоторкер с постоянными магнитами (PM) не выглядел бы так и не был бы таким тяжелым. Это просто пример концепции объекта PM с положением, подобным «выключенному».

введите описание изображения здесь

Ответы (1)

RAX и RAX-2 и, возможно, другие кубсаты, запущенные Мичиганским университетом (сейчас не могу вспомнить), использовали фиксированные неодимовые магниты на своей оси Z+. Гистерезис был добавлен, чтобы сбросить любой остаточный импульс после выброса P-Pod. Затем в миссиях RAX магниты использовались для ориентации спутника вертикально над полюсами, где проводились научные миссии.

В последнее время я не следил внимательно за индустрией малых спутников, но я полагаю, что это вполне выполнимо, но со своими рисками. Кубсаты часто строят из алюминия. Хотя могут использоваться и другие ферромагнитные материалы, а также токовые петли в электронике, я думаю, что правильно выбранный серводвигатель может решить большинство проблем. Самый большой риск, на мой взгляд, связан с вибрацией при запуске. Движущиеся части, как правило, имеют более высокий риск.

Да, есть правила относительно магнитов (и почти всего остального) на вторичных полезных нагрузках. Основная полезная нагрузка обычно сопряжена с во много раз большим риском, поэтому они контролируют почти все, что касается вторичной полезной нагрузки. Поставщик запуска также будет иметь право голоса. Это почти всегда от случая к случаю. Наибольший риск, вероятно, представляют любые другие вторичные полезные нагрузки на борту. Например, считалось , что M-Cubed (еще один спутник, запущенный в Мичигане) застрял на другом кубе, используя пассивное магнитное управление, что привело к потере обеих миссий.

Отказ от ответственности: я работал над миссиями, упомянутыми здесь, а также над некоторыми другими.

«Первые американские миссии CubeSat, эффективно демонстрирующие рандеву на орбите!» Эти ребята умеют сохранять оптимизм :p
Это действительно полезная информация и отличная помощь для меня, чтобы начать читать! Как вы думаете, вы могли бы получить какое-то значение магнитного момента одного из этих постоянных магнитов по сравнению с каким-то типичным магнетоторкером? Являются ли они примерно одинаковыми ориентировочными значениями, или одно явно намного сильнее другого? Спасибо!
@uhoh: в то время как постоянный магнит, скорее всего, будет соответствовать лучшей напряженности поля на вложенную массу / объем (если только магнитному крутящему моменту не разрешено чрезмерное потребление тока - и где он возьмет для этого мощность?), Определенная проблема - это колебание. Магнитная стрелка колеблется взад и вперед, прежде чем остановиться и указать на север из-за трения. В космосе нет трения, чтобы погасить колебания. Для рассеивания энергии колебаний необходимо использовать некоторые другие средства.
это МОЖЕТ быть выполнено пассивно, например, с помощью очень маленького магнита, подвешенного в контейнере с жидкостью; энергия вращения будет рассеиваться при вращении магнита в жидкости. Но это больше головной боли (например, ваш магнит в жидкости может продолжать ориентироваться на постоянные магниты, а не на север)
@СФ. это активно продвигается . Представьте, что куб прозрачен. Если куб поворачивается вправо, PM вращается внутри куба так, что он всегда указывает примерно на восток примерно на 90° вправо, создавая постоянный крутящий момент влево. Когда он достигает остановки, он внезапно переворачивается вертикально. Нет (почти) углового момента и одновременно нет крутящего момента. Он остановлен. Если в любом случае есть крошечный остаточный угловой момент или смещение, он слегка наклоняется относительно поля Земли и настраивает его. «D» ПИД-регулятора для (активного) демпфирования.
@Uhoh Google «cubesat magnetorquer» для кучи публикаций о крутящих моментах размером с cubesat. ознакомьтесь со страницей публикаций MXL для получения информации о выборе пассивных магнитов: explore.engin.umich.edu/blog/?page_id=10
Кроме того, вы можете погуглить «M-Cubed-2 magnetorquer», чтобы найти изображения крутящего момента, используемого в следующей миссии.
@ЭндрюВ. Хорошо, там довольно много глубоких дискуссий для изучения - очень хорошо задокументированные усилия - спасибо! Я вижу, что риски постоянного магнита реальны, и какая-то безотказная парковка магнита в полностью зашунтированном положении будет абсолютно необходима.
@SF FYI D означает дифференциал.
@СФ. Ой! Прошло довольно много времени. (в) Эндрю В. правильно - спасибо! Буква «D» в PID предназначена для дифференциала и ничего больше. « Болотный газ с метеозонда застрял в тепловом кармане и отразил свет Венеры » и на мгновение отвлек меня.
Если мы говорим о классическом управлении технологическим процессом, то PID означает Proportional-Integral- Derivative.
Привет, @AndrewW, рад видеть здесь других MXLers. Я был уверен, что не могу быть единственным. Да здравствует РАКС! Вы не знаете, есть ли здесь еще кто-нибудь?
Привет @KnudsenNumber, я был в лаборатории от RAX до MC2 и всего, что между ними. Я понятия не имею, кто еще активен здесь, на space.stackexchange. (Я не смог найти способ написать вам в личку...)
говоря о рисках, которые одна полезная нагрузка может представлять для другой, я только что спросил , повлияло ли выделение газа на один спутник на другой спутник в том же обтекателе? Документированные примеры?
Может ли шарнирный постоянный магнит работать как маломощный кубсат-магнитоторкер? Проблемы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v