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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR MODIFYING AND CONTROLLING TRAJECTORIES OF SPACECRAFTS DURING SPACE OR AIR NAVIGATION AND TO MODIFY TRAJECTORIES OF INERT BODIES MOVING IN SPACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/030748
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system and method for modifying and controlling trajectories of spacecrafts during space or air navigation and to modify trajectories of inert bodies moving in space. According to the invention, it is possible to controllably modify the trajectory of controlled, remote-controlled or autonomous spacecrafts moving in space; the trajectory of rockets, missiles and other types of controlled or remote-controlled devices executing an air trajectory from the moment of launching until the moment when they reach their target regardless of the location thereof. This technique involves providing an angular moment to the object or making use of its own angular moment with the purpose of changing the trajectory by applying a force couple perpendicular to said angular moment, the radius thereof being determined by the relationship of the intensities of the angular moment and the force couple.

Inventors:
DORADO GONZALEZ MANUEL (ES)
PEREZ FERNANDEZ JOSE LUIS (ES)
MORALES FURIO MIGUEL (ES)
Application Number:
PCT/ES2001/000376
Publication Date:
April 18, 2002
Filing Date:
October 09, 2001
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Assignee:
CENITA S A (ES)
DORADO GONZALEZ MANUEL (ES)
PEREZ FERNANDEZ JOSE LUIS (ES)
MORALES FURIO MIGUEL (ES)
International Classes:
B64G1/24; B64G1/28; B64G1/26; (IPC1-7): B64G1/24; F42B15/01
Foreign References:
US3866025A1975-02-11
US4288051A1981-09-08
EP0937644A21999-08-25
US5335179A1994-08-02
US5222023A1993-06-22
US5315158A1994-05-24
Attorney, Agent or Firm:
CENITA, S.A. (12-2º Madrid, ES)
CENITA, S.A. (12-2º Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Un sistema para modificar y controlar la trayec toria de un ingenio que se desplaza por el espacio, ca racterizado porque comprende : a) primeros medios capaces de proporcionar momentos angulares al ingenio en la dirección del eje de desplaza miento y en las dos direcciones perpendiculares a la an terior; y b) segundos medios capaces de proporcionar pares de fuerzas de distinta intensidad y duración, cuyas resul tantes sean perpendiculares a las direcciones definidas en a).
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ingenio es tripulado.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ingenio es teledirigido.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ingenio es autónomo.
5. Un método para modificar y controlar la trayecto ria de un ingenio que se desplaza por el espacio, carac terizado porque se llevan a cabo las operaciones de : 1) proporcionar un momento angular adecuado en la dirección de la trayectoria que se desea cambiar; 2) una vez estabilizado el momento angular, pro porcionar un par de fuerzas con componente perpendicular al momento angular, con el fin de que dicho ingenio co mience una modificación de su trayectoria; y 3) interrumpir dicha operación 2), a partir de cu yo momento dicho ingenio seguirá una trayectoria rectilí nea definida por la dirección de su velocidad.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, ca racterizado porque el radio de variación de la trayecto ria puede controlarse en cada instante actuando sobre tres parámetros, a saber, la velocidad de desplazamiento de la nave, dicho momento angular y dicho par de fuer zas.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, ca racterizado porque dicho ingenio es tripulado.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, ca racterizado porque dicho ingenio es teledirigido.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, ca racterizado porque dicho ingenio es autónomo.
10. Un método para modificar la trayectoria de un cuerpo inerte que se desplace por el espacio, caracteri zado por : 1) aprovechar la rotación natural del cuerpo alrededor de uno o más ejes; 2) proporcionar, simultáneamente, un par de fuer zas con componente perpendicular al momento angular, a partir de cuyo instante se iniciará una modificación de la trayectoria de dicho cuerpo inerte; y 3) interrumpir dicha operación 2), a partir de cu yo instante el citado cuerpo inerte seguirá una trayecto ria rectilínea definida por la dirección de su velocidad.
11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el radio de variación de la trayec toria estará determinado en cada instante por la veloci dad de desplazamiento de dicho cuerpo inerte, por su propio momento angular y por dicho par de fuerzas.
12. Un sistema para modificar y controlar la trayec toria de cohetes, misiles u otros tipos de ingenios diri gidos o teledirigidos que ejecuten una trayectoria aérea desde su lanzamiento hasta que alcanzan su objetivo ca racterizado por : a) primeros medios capaces de proporcionar momentos angulares al ingenio en la dirección del eje que deter mina la dirección de desplazamiento ; y b) segundos medios capaces de proporcionar un par de fuerzas de distinta intensidad y duración cuya resultante sea perpendicular a la dirección de desplazamiento.
13. Un método para modificar y controlar la trayec toria de cohetes, misiles u otros tipos de ingenios dirigidos o teledirigidos que ejecuten una trayectoria aérea desde su lanzamiento hasta que alcanzan su objetivo caracterizado porque se llevan a cabo operaciones de : 1) proporcionar el momento angular adecuado en la dirección de la trayectoria que se desea cambiar ; 2) una vez estabilizado el momento angular, pro porcionar un par de fuerzas con componente perpendicular al momento angular, con lo que el ingenio iniciará una modificación de su trayectoria ; y 3) interrumpir dicha segunda operación 2), a par tir de cuyo momento el citado ingenio seguirá una trayec toria rectilínea definida por la dirección de su veloci dad.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el radio de variación de la trayec toria puede controlarse en cada instante actuando sobre tres parámetros, a saber, la velocidad de desplazamiento del ingenio, dicho momento angular y dicho par de fuer zas.
Description:
"Un sistema y un método para modificar y controlar tra- yectorias de ingenios en navegación espacial o aerea, y para modificar trayectorias de cuerpos inertes que se desplazan por el espacio" Objeto de la invención La presente invención está relacionada con una téc- nica que permite modificar de forma controlada : (1) la trayectoria de ingenios y, en especial, de satélites u otro tipo de vehiculos espaciales, dirigidos, teledirigi- dos o autónomos, que se desplacen por el espacio, (2) la trayectoria de cuerpos inertes que se desplacen por el espacio, y (3) la trayectoria de cohetes, misiles u otros tipos de dispositivos dirigidos o teledirigidos que eje- cuten una trayectoria aérea desde que se produce su lan- zamiento hasta que alcanzan su objetivo, independiente- mente de donde se hallen las localizaciones de estos.

El campo de aplicación se extiende a : (1) los secto- res de actividad en los que sea de interés el desarrollo de dispositivos con la finalidad de controlar trayecto- rias de cualesquiera tipos de ingenios espaciales y/o aé- reos, para dirigirlos, por control directo o a distan- cia, con precisión a un lugar determinado ; (2) los secto- res de actividad cuyo interés sea el estudio de los cuer- pos inertes que viajan por el espacio (meteoritos, aste- roides, cometas,...) y las posibilidades de actuar sobre ellos para modificar sus trayectorias.

Antecedentes de la técnica Según el conocimiento de la solicitante, no existen antecedentes sobre esta nueva técnica.

En la actualidad, los métodos para modificar trayec- torias de ingenios que se desplazan por el espacio se ba-

san en la utilizacion de propulsores. Para modificar trayectorias de ingenios que se desplazan por la atmós- fera, se utilizan dispositivos aerodinamicos (alerones) y también propulsores orientables.

Descripción de la invención La presente invención pone en práctica una técnica que permite modificar de forma controlada : (1) las tra- yectorias de ingenios espaciales tales como satélites u otro tipo de naves que se desplacen por el espacio, (2) la trayectoria de cuerpos inertes que se desplacen por el espacio, y (3) la trayectoria de cohetes, misiles u otros tipos de dispositivos dirigidos o teledirigidos que eje- cuten una trayectoria aérea desde que se produce su lan- zamiento hasta que alcanzan su objetivo, independiente- mente de donde se hallen las localizaciones de éstos.

En una primera realización preferida, el invento tiene como objetivo modificar y controlar la trayectoria de un ingenio espacial, particularmente de un satélite o una nave espacial que se desplace por el espacio, ya sea tripulado, teledirigido o autónomo. Para ello se la dota- rá de : (1) primeros medios capaces de proporcionar momentos angulares al ingenio en la dirección del eje de desplaza- miento y en las dos direcciones perpendiculares a la an- terior, y de (2) segundos medios capaces de proporcionar al inge- nio pares de fuerzas de distintas intensidades y duracio- nes de tiempo cuyas resultantes sean perpendiculares a las direcciones definidas anteriormente.

Los medios requeridos para la puesta en práctica del método de acuerdo con el invento pueden ser cuales- quiera existentes en la actualidad o que se desarrollen

en el futuro. Por ejemplo : para proporcionar el momento angular en la dirección del desplazamiento (primeros me- dios) se pueden incorporar dispositivos mecánicos, como volantes inerciales accionado por un motor; o dispositi- vos electromecánicos como toros rígidos dentro de los cuales se hace girar mercurio a la velocidad deseada me- diante un campo electromagnético externo. Para proporcio- nar pares de fuerzas perpendiculares a la dirección de desplazamiento (segundos me-dios) se pueden utilizar pro- pulsores basados en cualquier tipo de tecnología.

La técnica para modificar la trayectoria del inge- nio espacial es la siguiente : cuando se desee modificar la trayectoria en que se desplaza dicho ingenio, se acti- varán dichos primeros medios que proporcionan el momento angular adecuado en la dirección de la trayectoria que se desea cambiar y, una vez estabilizado el momento angu- lar, se activarán simultáneamente dichos segundos medios, que proporcionarán un par de fuerzas con componente per- pendicular al momento angular.

La trayectoria del ingenio o nave espacial cambiará en el instante en que dichos primeros y dichos segundos medios actúen simultáneamente y hasta que se desactive el funcionamiento de dichos segundos medios. Desde ese mo- mento, la nave seguirá una trayectoria rectilínea defini- da por la dirección de su velocidad.

El radio de la variación de la trayectoria puede controlarse en cada instante actuando sobre tres paráme- tros, a saber : la velocidad de desplazamiento de la nave, el momento angular y el par de fuerzas.

En una segunda realización preferida, el objetivo del sistema y del método de acuerdo con el presente in- vento es modificar la trayectoria de un cuerpo inerte que se desplace por el espacio.

La técnica para modificar la trayectoria de dicho cuerpo consiste en aprovechar la rotación natural del mismo alrededor de uno o-más ejes, proporcionándose, cuando se desee modificar la trayectoria del cuerpo, un par de fuerzas con componente perpendicular al momento angular. La trayectoria del cuerpo cambiará en el ins- tante en que actúe el par de fuerzas y hasta que éste se desactive. Desde ese momento, el cuerpo seguirá una tra- yectoria rectilínea definida por la dirección de su velo- cidad. El radio de la variación de la trayectoria estará determinado en cada instante por la velocidad de despla- zamiento del cuerpo, el momento angular propio del cuerpo y el par de fuerzas.

De acuerdo con una tercera realización preferida, el objeto del invento es modificar y controlar la trayecto- ria de cohetes, misiles u otros tipos de ingenios dirigi- dos o teledirigidos que ejecuten una trayectoria aérea desde que se produce su lanzamiento hasta que alcanzan su objetivo. Para ello se les dotará de : (1) primeros medios capaces de proporcionar momentos angulares a la nave en la dirección del eje que determina la dirección de desplazamiento, y (2) segundos medios capaces de proporcionar un par de fuerzas de distinta intensidad y duración, cuya resul- tante sea perpendicular a la dirección de desplazamiento.

Los medios requeridos para la ejecución práctica de esta tercera realización preferida pueden ser cualesquie- ra existentes en la actualidad o que se desarrollen en el futuro. Por ejemplo : para proporcionar el momento angular en la dirección del desplazamiento (primeros medios) se pueden incorporar dispositivos mecánicos, como un volante controlado por un motor, o se puede hacer que parte del fuselaje cilindrico rote controlado por un motor; también

se pueden utilizar dispositivos electromecánicos, como toros rígidos dentro de los cuales se hace girar mercu- rio a la velocidad deseada mediante un campo electromag- nético externo. Para proporcionar pares de fuerzas per- pendiculares a la dirección de desplazamiento (segundos medios) se pueden utilizar bien propulsores, basados en cualquier tipo de tecnologia, bien mecanismos aerodinámi- cos (alerones) o ambos simultáneamente.

En cuanto a la técnica para modificar la trayectoria del ingenio, es la siguiente : cuando se desee modificar la trayectoria del ingenio (cohete o misil) en desplaza- miento aéreo, se activarán dichos primeros medios para proporcionar el momento angular adecuado en la dirección de la trayectoria que se desea cambiar y, una vez estabi- lizado el momento angular, se activarán simultáneamente dichos segundos medios para proporcionar un par de fuer- zas con componente perpendicular al momento angular. La trayectoria del ingenio cambiará desde el instante en que dichos medios, primeros y segundo, actúen simultáneamente y hasta que se desactive el funcionamiento de dichos se- gundos medios. Des-de ese momento, el ingenio seguirá una trayectoria rectilínea definida por la dirección de su velocidad. El radio de la variación de la trayectoria puede controlarse en cada instante actuando sobre tres parámetros : la velocidad de desplazamiento de la nave, el momento angular y el par de fuerzas.

Breve descripción de los dibujos A continuación se describirá la técnica objeto de la patente haciendo referencia a los dibujos que se adjun- tan, en los que :

la fig. 1 presenta en forma esquemática un satélite o nave espacial que incorpora el sistema de acuerdo con el invento; la fig. 2 representa, esquemáticamente, un cuerpo celeste que se desplaza por el espacio y al que son apli- ca-bles el sistema y el método de acuerdo con el invento; y la fig. 3 es una ilustración esquemática de un vehí- culo ; tal como un misil o cohete, que incorpora el sis- tema y el método de acuerdo con el invento.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas De acuerdo con una primera realización preferida y haciendo referencia a la Fig. 1, en ella se ilustra un paralelepipedo, marcado en la figura con el número de re- ferencia 11, que representa el ingenio espacial que in- corpora el objeto del presente invento, en este caso, una nave o satélite. Los discos 12 (primeros medios) propor- cionan el momento angular en la dirección deseada. Los propulsores 13 (segundos medios), situados por parejas y simétricamente en todas las caras del paralelepipedo, proporcionan los pares de fuerzas.

La técnica para controlar la trayectoria de un inge- nio espacial, tal como un satélite o una nave espacial, consiste en activar dichos primeros medios para propor- cionar un momento angular en la dirección de desplaza- miento del satélite o nave haciendo rotar, en este caso, uno, dos o los tres discos 12, según convenga, cada uno con una velocidad adecuada. Por otra parte, mediante la activación de dichos segundos medios, en el presente caso activado los propulsores 13, se proporcionarán los pares de fuerzas, haciendo funcionar simultáneamente dos de ellos situados en caras paralelas y no enfrentados, en

la fig. 1, de forma que las fuerzas que proporcionen ten- gan la misma dirección, distinto sentido y, por no estar sus puntos de aplicacion sobre la misma recta, no se anulen y proporcionen un par. A partir del momento en que ambos medios primeros y segundos funcionen simultánea- mente y durante el tiempo de aplicación del par, la nave describirá una trayectoria curvilinea cuyo radio estara determinado por la relación entre el momento angular y el par de fuerzas.

En el instante en que dejen de actuar dichos segun- dos medios, es decir, cuando se interrumpa la aplicación de dicho par de fuerzas, la nave seguia una trayectoria rectilínea correspondiente a la tangente de la trayecto- ria curvilínea en dicho instante.

Se describirá a continuación una segunda realización preferida del presente invento, haciendo referencia para ello a la fig. 2 de los dibujos, en la que se representa un meteorito que se desplaza en la dirección del eje 21 con un giro representado por 22. Los pares de fuerzas 23 constituyen el otro elemento necesario para la puesta en práctica del invento.

En el presente caso, la técnica para modificar la trayectoria de dicho meteorito u otro cuerpo inerte que se desplaza por el espacio en una dirección 21, consiste en proporcionar un par de fuerzas 23 perpendicular al mo- mento angular 22 que, por su naturaleza, tendrá el cuer- po.

Por último, y haciendo ahora referencia a la fig. 3 de los dibujos, en ella se representa esquemáticamente un misil o cohete 31 que incorpora una tercera realización preferida del invento.

Para dirigir la trayectoria de dicho cohete o misil 31, se le proporciona un momento angular en la dirección

de la trayectoria mediante la rotación de parte del fu- selaje o de una pieza cilindrica 32 acoplada al mismo y capaz de girar alrededor de su eje de simetría. Según la nueva dirección a la que se le quiera orienta, se pro- porcionará un par de fuerzas haciendo actuar los propul- sores 33 por pares no situados en la misma sección circu- lar y de forma que sus chorros actúen en la misma direc- ción y sentidos contrarios. Mediante el control de la in- tensidad del momento angular y de los pares de fuerzas, se determina la trayectoria del cohete.

Como podrán comprobar los expertos en la técnica, en lo que antecede se han descrito un sistema y un método en los que se pueden realizar modificaciones y alteracio- nes sin por ello apartarse del espíritu ni del alcance del presente invento, según queda definido en las reivin- dicaciones adjuntas.