Almaz | Système de contrôle

1. Généralités

Les stations orbitales militaires Almaz étant destinées à l'observation de la Terre, elles devaient être capables de s'orienter dans sa direction à tout instant et avec une grande précision. Les stations civiles DOS avaient moins de contraintes en termes d'orientation. Le TsKBM a donc dû développer un système de contrôle performant afin de remplir cet objectif. La construction du système de contrôle a été sous-traitée à l'usine radio de Kiev (KRZ) [11].

Le système de contrôle des stations Almaz est analogique, car les technologies de l'époque ne permettaient pas aux systèmes numériques de remplir ses fonctions. Il est constitué :

- d'un sous-système d'orientation,
- d'un sous-système de stabilisation,
- d'un sous-système de contrôle des mouvements,
- d'un sous-système de navigation,
- d'un boîtier de commande.

2. Les capteurs

Afin de renseigner le boîtier de commande KPS (Командно-программная система) sur la position de la station, celle-ci est équipée d'un certain nombre de capteurs [5] :

- les gyroscopes d'orientation (GPO),
- les détecteurs infrarouges de verticale locale (IKV), de type 76K6 ou 218K [9],
- les capteurs de vitesse angulaire (IUS),
- les capteurs d'orientation solaire (DSO), de type 191K ou 190K1 [9].

Fig. 2.1 : Des capteurs sous la station Almaz.
Crédit : Novosti Kosmonavtiki / Igor MARININE.

Ces capteurs sont tous fournis par le TsKB Gueofizika de Moscou (aujourd'hui appelé NPP Gueofizika-Cosmos) [9]. L'équipage dispose également du sextant R1-P (11V027) et du capteur stellaire AI-3R (11V028), fournis par l'usine Arsenal de Kiev [10].

3. Contrôle de l'orientation

Les stations Almaz étant destinées exclusivement à l'observation de la Terre, elles doivent être constamment orientées en direction de celle-ci. Etant donné la masse de l'ensemble Almaz-Soyouz (environ 25 tonnes), un contrôle de l'orientation assuré uniquement grâce aux moteurs a été jugé trop coûteux en ergols, d'autant plus que les vaisseaux de ravitaillement n'existaient pas encore. Le choix s'est donc porté sur un contrôle gyroscopique de l'orientation, les moteurs étant en secours.

L'orientation gyroscopique permet de ne consommer qu'environ 10g d'ergols par jour. A titre de comparaison, une station DOS non équipée de ce type de technologie consomme entre 500g et 700g d'ergols par jour [5].

3.1. Actionneurs gyroscopiques

Le contrôle de l'orientation des stations Almaz est assuré par un actionneur gyroscopique (technologie qui sera appelée « gyrodines » en Union soviétique). Ce système, baptisé EMSS (11M019, Электромеханическая Система Стабилизации) et fourni par le VNIIEM, est constitué d'un volant d'inertie sphérique ChDM (Шаровой Двигатель-Маховик), d'une part, et d'un volant d'inertie annulaire, d'autre part [5].

Le volant d'inertie sphérique, d'une masse de 100kg (230kg avec les systèmes support [8]) et d'un diamètre de 64cm, permet de stabiliser la station selon les trois axes. Il est placé en suspension électromagnétique. Trois moteurs électriques asynchrones [6] lui permettent de tourner à 800tr/min selon les trois axes, fournissant un moment cinétique de 250N.m.s et un couple de 3N.m [8].

Fig. 3.1.1 : Schéma du ChDM.
1 - Bobinage tachymétrique. 2 - Electroaimant. 3 - Capteur inductif. 4 - Bobinage statorique. 5 - Rotor sphérique.
Crédit : VNIIEM.

Le volant est en fer, et il est recouvert d'une couche de cuivre et de nickel pour éviter la corrosion [6]. Il est muni de six bobinages placés deux par deux dans les trois directions. Le ChDM permet une stabilisation de la station selon les trois axes avec une précision de 1 à 2°/min [5].

Fig. 3.1.2 : Le ChDM.
Crédit : VNIIEM.

Le volant d'inertie annulaire, qui délivre un moment cinétique de 1000N.m.s et un couple de 200N.m [8], permet de modifier l'orientation de la station Almaz selon un seul axe, en l'occurrence le roulis (axe X). L'orientation peut varier dans une plage de 80° avec une vitesse de 1°/s [5].

Fig. 3.1.3 : Essais du ChDM et du volant d'inertie annulaire.
Crédit : VNIIEM.

Il a un diamètre de 2,7m, une masse de 70kg (140kg avec les systèmes de contrôle) [8] et tourne à la vitesse de 80tr/min. Il peut fournir un moment cinétique maximal de 1000N.m.s [7], et consomme 2000W. Les convertisseurs électriques qui permettent de l'alimenter ont une masse de 32kg [8].

3.2. Moteurs

Afin de désaturer les actionneurs gyroscopiques, il est parfois nécessaire d'utiliser les moteurs de stabilisation DZhS et DMS. Ceux-ci sont décrits dans la section « Motorisation ».

Bibliographie

[4] Активные электромагнитные подшипники, document du VNIIEM
[5] TOUMANOV, A., SOUKHANOV, E., Система управления ракетно-космического комплекса "Алмаз"
[6] Document du VNIIEM, via Christian LARDIER
[7] CHEREMETIEVSKI, N., Электрооборудование для космических аппаратов и ракет
[8] AVERBOUKH, V., Космическая прецизионная электромеханика
[9] DOUBENSKOV, O., MAÏOROV, E., Оптическая аппаратура ОПС "Алмаз"
[10] EVTIEÏEV, I., Опережая время, p. 337
[11] POLIATCHENKO, V., TOUMANOV, A., Управляемый "Алмаз", Авиация и Космонавтика №08-1993


Dernière mise à jour : 26 avril 2015