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휠과 휠축으로 구성된 반작용휠이 김벌축을 중심으로 회전하는 김벌에 연결된 제어모멘트자이로스코프; 상기 김벌축과의 수직 평면상에 설치된 제1반작용휠; 및 상기 제1반작용휠과 동일 평면상에 설치되며 상기 제1반작용휠과 직각을 이루는 제2반작용휠을 구비하는 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동장치
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제1항에 기재된 단일방향 고출력 토크 구동장치를 이용하여 일 방향으로만 토크를 발생시키는 단일방향 고출력 토크 구동방법에 있어서, 토크를 생성시키고자 하는 방향에 따라 기준 김벌각()을 초기화하는 기준 김벌각 초기화 단계; 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠의 회전이 정지된 상태에서, 김벌각이 토크를 생성시키고자 하는 방향에 따라 결정되는 제1설정각이 되도록 상기 김벌을 회전시키는 김벌각 조정 단계; 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠의 회전각속도가 최대회전각속도가 될 때까지 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠을 최대회전가속도로 가속시키고, 동시에 상기 제1반작용휠 및 상기 제2반작용휠을 각각 제1가속도 및 제2가속도로 가속시키는 토크생성 초기단계; 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠의 회전각속도를 최대회전각속도로 유지한 상태에서 김벌각이 제2설정각이 될 때까지 김벌을 일 방향의 최대각속도로 회전시키며, 상기 제1반작용휠 및 상기 제2반작용휠 중 하나는 제3가속도로 가속시키며 나머지 하나는 가속시키지 않는 최대출력토크 생성단계; 및 상기 김벌각(σ)이 상기 제2설정각에 도달한 경우, 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠을 상기 최대출력토크 생성단계에서 회전하던 방향과 반대 방향의 최대회전가속도로 감속시켜 정지시키고, 상기 제1반작용휠 및 상기 제2반작용휠을 각각 제4가속도 및 제5가속도로 가속시키는 토크생성 종료단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동방법
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제2항에 있어서, 상기 제어모멘트자이로스코프, 상기 제1반작용휠 및 상기 제2반작용휠이 각각 Z축, X축 및 Y축 방향에 설치되어 있을 때, 토크를 생성시키고자 하는 방향이 +Y, -Y, +X 및 -X일 경우, 상기 기준 김벌각의 각도는 각각 0°, 180°, 270° 및 90°인 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동방법
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제3항에 있어서, 상기 제1설정각(σ1) 및 상기 제2설정각(σ2)은 수학식 및 을 각각 만족하며, 는 김벌의 회전각속도의 최대값으로 수학식 을 만족하고, 는 상기 제1반작용휠 또는 상기 제2반작용휠의 관성모멘트, 는 상기 제1반작용휠 또는 상기 제2반작용휠의 회전가속도의 최대값, Tmax는 사용자가 결정하는 토크의 최대값, 는 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠의 관성모멘트, 그리고 는 상기 김벌의 회전각속도의 최대값이며, 는 상기 제어모멘트자이로스코프를 구성하는 반작용휠의 최대회전각속도로서 수학식 을 만족하는 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동방법
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제4항에 있어서, 토크를 생성시키고자 하는 방향이 +Y 또는 -Y인 경우, 상기 최대출력토크 생성단계에서는 상기 제1반작용휠은 제3가속도로 가속시키며 상기 제2반작용휠은 가속시키지 않으며, 상기 제1가속도() 및 상기 제2가속도()는 각각 및 이고, 상기 제3가속도()는, 이며, 상기 제4가속도() 및 상기 제5가속도()는 각각 및 인 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동방법
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제4항에 있어서, 토크를 생성시키고자 하는 방향이 +X 또는 -X인 경우, 상기 최대출력토크 생성단계에서는 상기 제2반작용휠은 제3가속도로 가속시키며 상기 제1반작용휠은 가속시키지 않으며, 상기 제1가속도() 및 상기 제2가속도()는 각각 및 이고, 상기 제3가속도()는, 이며, 상기 제4가속도() 및 상기 제5가속도()는 각각 및 인 것을 특징으로 하는 단일방향 고출력 토크 구동방법
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