safety assessment report for soyuz propulsion and control sy

8/8/2019 Safety Assessment Report for Soyuz Propulsion and Control Sy

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A ST P 20202A PR IL 30 , 1974

APOLLO SOYUZ TEST PROJECT

SAFETY ASSESSMENT REPORT FORSOYUZ PROPULS ION AND CONTROL SYSTEMS

USA - USSR


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/~.. J l J .l . . c , 1 I . : ' - - .I 7/.AG;~ ( ~-~Ut- r'S/S_ I-rr- G ";(:;::l Z... .__O R I G I N A L U S A R. Lavroff H.E.~ 8mith c. 8. Lunney / f~- ... ~- ~.1J ('_/' . . . . . - ,/ /.d'~ ,,~ b/L~~~ ~~: :I- - 7 1 " - -I/. - " 'O P I - 1 n 1 H A l l C C C P "t. Legostayev K. Bushuyev -O. Babkov I E. 8afonova

0# T R J \ , ' . ~ S L A T I o r ~ W O R K I N G G R O U PR E I S S U E N O . C O U N T R Y P R E P A R E D V E R I F I E i J C H A I R M A N D I R E C T O Rf 'f n E P E B O A P Y H O B O A I - 1 T E l l b A I - 1 P E H T O PP E , f l , A K l l l - 1 l - 1C T P A H A 1 - 1 c n O l l H I - 1 T E l l b C B E P I - 1 1 1 P A 5 0 Y E I 1 r p y n n b l

ASTP 20202

r rn.e APOLLO/SOYUZ"AnOJIJIOH-COI03"

TEST PROJECT3KC nE PHMEHT A JIbH hlH nO JIE T

S A F E T Y A S S E S S M E N T R E P O R T F O R S O Y U ZP R O P U L S I O N A N D C O N T R O L S Y S T E M S

3ArJIABJttEO~ET ITO OUEHKE BEXOITACHOCTM CHC~IOPHEHTAUHH H YITPABnEHHH nBH~HHEM

K OP AB JI H " C OI 03 "

SCALEMACUlTAB DOC. NO.N~,l \OKYMEHTA.

OF 54H3

SHEET 1J IHCT

---_-_-------------_----_- -------------------


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A ST P 20 20 2

C ON T EN TS

Section Page

C ON T EN TS 36lI S'1 O F FI GU RE S

LIS'1 OF A B BR EV I A T I ONS 791.0 IN T E OD U C T I ON

2.0 T H E P U R P O S E A N D C O N S T I T U E N T S O F T H E A T T I T U D EA N D T R A N S L A T I O N C O N T R O L O F T H E S O Y U Z S P A C E C R A F T 1 0

2. 1 C O M M A N D S E N S O R S 11 '2. 1. 1 I n f r a r e d V e r t i c a l S e n s o r 1 12. 1.2 Ionic Sensor 1 1~---------~--2.1.3 ~.Yn_~g!!~QI 1 2 .2.1.4 gl~Q_~l!g!!! 1 22.1.5 !!!!~gIg!ing_~~!~IQ!!!gt~I 132.1.6 ~ e ~ s 2 r _ U ~ i ~ 2 f _ A ~ g ~ 1 ! r _ R ! t ~ s _ 132.2 C O N V E R T E R S A N D S W I T C H I N G L O G I C I N S T R U M E N T S

142.2. 1

14152.2.2

2.2.3

2.2.5

151 51 6

2.2.4

3


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Secticn

2.3

2.3 . 1

2.3.2

2.3.32.3.42.42.4. 12.4.22.4.2.12.4.2.22.4.2.32.52.62.73 .0

3.13. 1. 13.1.23 . 1.33.1.4

ASTP 20202

V I S U A L O R I E N T A T I O N I N S T R U M E N T A N D H A N DC O N T R O L L E R S!h~ Bigh~ ODtrol ~n~b_(Bo~a~i~n~l_H~n~~!tt.ISll..u

CO SM ONA Ui C ONTROL P ANEL

C omb in ed electr on ic instr ument.--------------------~-----------D O C K I N G A N D O R I E N T A T I O N E N G I N E SDESC ENi VEH I CLE O RI ENTA TI ON ENGINESM A I N AND B A CK U;? C O R R E C T I V E E N G I N E S'O PE RA TI ONAL M ODES OF TH E C O NTROL SYST EM ( S O U D )

AU TC ~A TI C C CNTB OL MO DES

4

P A G E

16

1 6

17181 91 9192 12 12 22 22 2242 52 5

2 62 62 6282 9


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ASTP 20202

Section P A G E

3.1.5

3.2~ a f k ~ p _ C 2 r r ef ~ i y e _ ~ n g i ~ e~ 1 S ~ D ~ )MANUAL C CNTECL MCDES

2930

3.2. 1 303 1313 23 233

3. 2.23.2.33 . 2 . 43 . 2 . 53 . 2 . 6

~ i ~ g l e : A ~ i ~ ~ u ~ Q r i e D t 2 t i o ~M a n u a l D o c k i n g C o n t r o l- - - - - - - - - - -M a n u a l S t a b i l i z a t i o n- - - - - - -- -- -

3 . 3 O P E R A T I O N A L M O D E S I N D O C K E DC O N F I G U R A T I O N 3 3

4 . 0 S A F E T Y A S S E S S M E N T O F T H E C O N T R O L S Y S T E M 34

5


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ASTP 20202

LIST ,OF FIGURES

Figure P A G E1 Block diagram of the attitude and t r a n s l a t i o n

con troI system. 352 Control k n o b s ( r o t a t i o n a l a n d t r a n s l a t i o n a l

hand ccntrcllers). 36Screen of sighting device (feriscopereticule) 3 7

4 Coml"and-signal d e v i c e s . 385 D i s p l a y w i n d o w s o f c o m m a n d s i g n a lsystem (KSU).

8 Program monitoring display.

394 9505152

6 Instrument panel.7 Elec troluminescen t i n d i c a t o r .

9 Digital dis~lay unit.10 G a s a n d f u e l f e e d s y s t e m s c h e m a t i c s o f t h e a p p r o a c h

11 critical commands unit.5354

and orientation engines (SIO).

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L I S T ' O F A B B R E V I A T I O N S

A S T P 2 0 2 0 2

B V D P O T h e c o n t r o l a s s e m b l y o f t h e d o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e sB D U S T h e s e n s o r u n i t o f a n g u l a r r a t e sB K I D I o n i c s e n s o r s s w i t c h i n g u n i tB S T h e s t a b i l i z a t i o n a s s e m b l y

_ 1 .

B T s I T h e d i g i t a l d i s p l a y u n i tD O O r i e n t a t i o n e n g i n e s (1 k g )D K D B a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n eD P O D o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e s ( 1 0 k g )I D I o n i c s e n s o rI K V I n f r a r e d v e r t i c a l s e n s o rI K P P r o g r a m m o n i t o r i n g d i s p l a yI R O M a n u a l p u l s e o r i e n t a t i o nI U I n t e g r a t i n g a c c e l e r o m e t e rK R o l LT P i t c hR Y a wK S U C o m m a n d s i g n a l d e v i c eK E I C o m b i n e d e l e c t r o n i c i n s t r u m e n tK L P S w i t c h i n g - l o g i c i n s t r u m e n tP V U P r o g r a m t i m i n g d e v i c eP D I n s t r u m e n t p a n e lP K C o s m o n a u t C o n t r o l P a n e lR O M a n u a l o r i e n t a t i o nR U L L e f t c o n t r o l k n o b ( t r a n s l a t i o n h a n d c o n t r o l l e r )

7


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~~-----~--- -------------

A S T P 2 0 2 0 2

R U P R i g h t c o n t r o l k n o b ( r o t a t i o n a l h a n d c o n t r o l l e r )S O S ~ n ' ~ e n s o r5 1 0 D o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e s y s t e mS K D M a i n c o r r e c t i v e e n g i n eS K D U M a i n a n d b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e s y s t e m ( S K D a n d D K D )S O U D A t t i t u d e a n d m o t i o n c o n t r o l s y s t e mS U S C o n t r o l s y s t e m f o r d e s c e n tT E S h a d e g a u g eU R D C o n t r o l t h r u s t e rE L S E l e c t r o l u m i n e s c e n t I n d i c a t o r

8


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A S T P 2 0 2 0 2

, I N T R O D U C T I O N1 . 0 T h i s r e p o r t g i v e s a b r i e f d e s c r i p t i o n o f t h e a t t i t u d e a n d

t r a n s l a t i o n c o n t r o l s y s t e m o f t h e S o y u z s p a c e c r a f t a n d i t sa s s o c i a t e d i n s t r u m e n t s . T h e f o l l o w i n g a r e r e p r e s e n t e d :1 . A b l o c k d i a g r a m o f t h e s y s t e m .2 . I n t e r f a c e s i n s i d e t h e s y s t e m .3 . A t t i t u d e a n d t r a n s l a t i o n c o n t r o l s y s t e m m o d e s .T h e o b j e c t i v e o f t h i s r e p o r t i s t o p r o v i d e t h e n e c e s s a r y i n -f o r m a t i o n o n t h e a d e q u a c y o f t h e c o n t r o l s y s t e m d e s i g n t o a s s u r ei t s f l i g h t s a f e t y .

9


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A S T P 2 0 2 0 2

2 . 0 T H E P U R P O S E A N D C O N S T I T U E N T S O F T H E A T T I T U D E A N D T R A N S L A T I O NC O N T R O L S Y S T E M O F T H E S O Y U Z S P A C E C R A F TT h e a t t i t u d e a n d t r a n s l a t i o n c o n t r o l s y s t e m ( S O U D ) i s d e s i g n e dt o p e r f o r m t h e f o 1 1 o w i n g f u n c t i onsr1 . T h e m o d e s o f a t t i t u d e m a n e u v e r i n g a n d a t t i t u d e h o l d o f t h e

_ S o y u z s p a c e c r a f t .2 . T h e s t a b i l i z a t i o n o f t h e s p a c e c r a f t w h e n u s i n g t h e m a i n a n d

b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e s y s t e m ( S K D U ) .3 . C o n t r o l d u r i n g d o c k i n g .T h e S O U D h a r d w a r e c o n s i s t s o f c o r . m a n d . s e n s o r s , c o n v e r t e r s , s w i t c h i n gl o g i c i n s t r u m e n t s , a t t i t u d e r e f e r e n c e d i s p l a y s , a n d c o n t r o l k n o b s( h a n d c o n t r o l l e r s ) , t h e d o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e s y s t e m ,a n d t h e m a i n a n d b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e s y s t e m . T h e b l o c kd i a g r a m o f t h e S O U D o f t h e S o y u z s p a c e c r a f t i s g i v e n i n F i g u r e 1 .C o mm a n d s e n s o r s p r o v i d e i n p u t i n f o r m a t i o n o n a t t i t u d e a n d a n g u l a rr a t e i n a u t o m a t i c m o d e s . T h e o u t p u t s i g n a l s o f t h e s e i n s t r u m e n t sa r e s e n t t o t h e c o n t r o l a s s e m b l y o f t h e d o c k i n ~ a n d o r i e n t a t i o ne n g i n e s ( B V D P O ) . I n t h i s a s s e m b l y t h e s i g n a l s f r o m s e n s o r s a r es u m m e d a n d a r e c o n v e r t e d i n t o t h e c o m m a n d s t o t h e d o c k i n g a n do r i e n t a t i o n e n g i n e s ( S I O ) . A t t i t u d e c o n t r o l o f t h e s p a c e c r a f ti s p r o v i d e d b y t h e o p e r a t i o n o f t h e S 1 0 c o n t r o l t h r u s t e r s .I n m a n u a l c o n t r o l m o d e s , t h e i n f o r m a t i o n o n t h e s p a c e c r a f t a n g u l a rp o s i t i o n i s p r o v i d e d t o t h e c r e w t h r o u g h t h e v i s u a l m o n i t o r i n ge q u i p m e n t , a n d t h e c r e w g e n e r a t e s s i g n a l s v i a t h e r o t a t i o n a la n d t r a n s l a t i o n a l c o n t r o l l e r s ( k n o b s ) t o t h e S I O c o n t r o l t h r u s t e r s .

10


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A S T P 2 0 2 0 2

2 . 1 C O M M A N D S E N S O R S2 . 1 . 1 I n f r a r e d V e r t i c a l S e n s o r

T h e i n f r a r e d v e r t i c a l s e n s o r ( I K V ) i s a n o p t i c a l e l e c t r o n i ci n s t r u m e n t , w h i c h m e a s u r e s t h e a n g u l a r m i s a l i g n m e n t o f t h es p a c e c r a f t - O Y C 4 a x i s a n d t h e l o c a l v e r t i c a l .T h e I K V u s e s t h e e a r t h ' s a n d e a r t h a t m o s p h e r e ' s i n f r a r e d r a d i a t i o na n d c o n v e r t s i t i n t o c o m m a n d s i g n a l s a l o n g t h e p i t c h a n dr o l l c h a n n e l s .T h e c r e w v i s u a l l y c h e c k s a t t i t u d e b y m e a n s o f o p t i c a l d e v i c e s a n di f n e c e s s a r y s w i t c h e s o n t h e m o d e o f m a n u a l o r i e n t a t i o n f r o m t h e P Ka n d p e r f o r m s o r b i t a l a t t i t u d e m a n u a l l y .

2 . 1 . 2 I o n i c S e n s o rT h e I o n i c s e n s o r ( I D ) i s a n e l e c t r o n i c d e v i c e , w h i c h m e a s u r e s t h em i s a l i g n m e n t o f t h e S o y u z s p a c e c r a f t O X C 4 a x i s f r o m t h e o r b i t a lv e l o c i t y v e c t o r . T h e I D u s e s t h e i n c i d e n t i o n f l o w o n t h es p a c e c r a f t a n d c o n v e r t s i t i n t o c o m m a n d s i g n a l s a l o n g t h ep i t c h a n d y a w c h a n n e l s . T h r e e i o n i c s e n s o r s a r e i n s t a l l e d i n t h es p a c e c r a f t : t w o a l o n g + X C 4 a x i s a n d o n e a l o n g - X C 4 a x i s .T h e s e l e c t i o n o f a n i o n i c s e n s o r a n d i t s c o n t r o l s w i t c h i n g a r ea c c o m p l i s h e d b y a c o m m a n d f r o m t h e g r o u n d o r c o s m o n a u t c o n t r o lp a n e l ( P K ) .T h e s e n s o r s e l e c t e d i s t e s t e d i n t h a t S O U D m o d e u s i n g i o n i c s e n s o r s .T h e t e s t r e s u l t s e i t h e r c o n f i r m t h e s e l e c t e d s e n s o r ' s o p e r a t i o n a lr e a d i n e s s o r p r o v i d e f o r a u t o m a t i c s w i t c h i n g t o t h e o t h e r s e n s o r .D u r i n g t h e f l i g h t i n t h e d o c k e d c o n f i g u r a t i o n t h e i o n i c s e n s o r s a r en o t u s e d f o r c o n t r o l .

1 1


13/63

2.1. 3

2.1.4

A S T P 2 0 2 0 2

S u n S e n s o rt h e s u n s e n s o r ( S O ) i s a n o p t i c a l - e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t , p r o d u c i n gs i g n a l o f t h e s o l a r a t t i t u d e m i s a l i g n m e n t o f t h e s p a c e c r a f t + O Y C 4a x i s . T h e c e n t r a l z o n e o f t h e s e n s o r g e n e r a t e s a s i g n a l i n d i c a t i n gt h a t t h e s u n i s w i t h i n 6 o f t h e s e n s o r 1 i n e - o f - s i g h t a x i s . T h ec r e w m o n i t o r s t h e a t t i t u d e b y m e a n s o f t h e s h a d e g a u g e I f t h es e n s o r f a i l s , s o l a r o r i e n t a t i o n i s p e r f o r m e d m a n u a l l y .G y r o S y s t e mT h e g y r o s y s t e m c o n s i s t s o f t w o f r e e g y r o s , e a c h g y r o w i t h t w og i m b a l s . B o t h g y r o s a r e u s e d s i m u l t a n e o u s l y . T h e g y r o s y s t e mp r o v i d e s f o r s e l e c t e d i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d o f t h e s p a c e c r a f ta n d p e r f o r m s a t t i t u d e m a n e u v e r s a b o u t t h e r o l l a n d y a w a x e s f r o m0 t o 3 6 0 . A t t i t u d e c h a n g e m a n e u v e r s a r e p e r f o r m e d c o n s e c u t i v e l ya b o u t t h e r o l l a n d y a w a x e s .

T h e m a x i m u m a l l o w a b l e a n g u l a r d e v i a t i o n o f t h e s p a c e c r a f t r e l a t i v et h e r e f e r e n c e v a l u e a b o u t a n y a x i s ( i n c l u d i n g t h e p i t c h a x i s ) i s S o .

D u r i n g g y r o s y s t e m o p e r a t i o n , a t t i t u d e r a t e s i g n a l s s u p p l i e d b y t h ea n g u l a r r a t e s e n s o r u n i t ( B D U S ) a r e u s e d . T h e g y r o s y s t e m d o e sn o t c o n t a i n a d d i t i o n a l a n g u l a r r a t e s e n s o r s . I f t h e a n g u l a rd e f l e c t i o n w i t h g y r o s y s t e m o p e r a t i o n e x c e e d s t S o , a n " e m e r g e n c y "s i g n a l i s g e n e r a t e d w h i c h a u t o m a t i c a l l y d i s a b l e s t h e S O U D . G y r os y s t e m f u n c t i o n s a r e d u p l i c a t e d b y t h e r a t e g y r o s i n t h e a n g u l a rr a t e i n t e g r a t i o n m o d e ( s e e 2 . 1 . 6 ) .

1 2


14/63

2 . 1 . 5

2 . 1 . 6

A S T P 2 0 2 0 2

I n t e g r a t i n g A c c e l e r o m e t e rT h e i n t e g r a t i n g a c c e l e r o m e t e r m e a s u r e s t h e v e l o c i t y i n c r e m e n tp r o j e c t i o n o n t o t h e - X C 4 a x i s . I t i s u s e d w i t h m a i n a n d b a c k u pc o r r e c t i v e e n g i n e s y s t e m ( S K D U ) o p e r a t i o n . T h e p r e s e t v e l o c i t yi n c r e m e n t ( s e t t i n g s ) i s f e d i n t o t h e i n t e g r a t i n g a c c e l e r o m e t e rp r i o r t o t h e e n g i n e f i r i n g . U p o n a c h i e v i n g t h e p r e s e t i n c r e m e n t a lv e l o c i t y , t h e e n g i n e i s a u t o m a t i c a l l y s h u t o f f .T h e i n t e g r a t i n g a c c e l e r o m e t e r i s t r i p l e d a n d w o r k s b y v o t i n g . T h ei n c r e m e n t a l v e l o c i t i e s a r e d i s p l a y e d o n t h e d i g i t a l d i s p l a yu n i t ( B T s I ) .S e n s o r U n i t o f A n g u l a r R a t e sT h e a n g u l a r r a t e s e n s o r u n i t ( B D U S ) i s a n e l e c t r o n i c g y r o s c o p i ci n s t r u m e n t , w h i c h c o n t a i n s t h r e e r a t e g y r o s a n d f o r m s t h e s i g n a l s ,p r o p o r t i o n a l t o t h e p r o j e c t i o n s o f t h e s p a c e c r a f t a n g u l a r r a t ev e c t o r o n t h e O X C 4 ' O Y C 4 ' a n d O Z C 4 a x e s . O n c o m m a n d f r o m t h ec o s m o n a u t c o n t r o l p a n e l ( P K ) , t h e B D U S c a n b e s w i t c h e d i n t o am o d e w h i c h , i n a d d i t i o n t o t h e r a t e s i g n a l s , a l s o f o r m s s i g n a l sp r o p o r t i o n a l t o t h e i n t e g r a l o f t h e r e s p e c t i v e a n g u l ~ r r a t e s .I n t h i s m o d e , t h e B O U S p r o v i d e s t h e i n e r t i a l o r o r b i t a l a t t i t u d eh o l d o f t h e s p a c e c r a f t a n d m a k e s i t p o s s i b l e t o i m p l e m e n t p r o g r a m m e dm a n e u v e r s a b o u t t h e r o l l , p i t c h , a n d y a w a x e s . A l s o , i t g e n e r a t e sa n " e m e r g e n c y " s i g n a l i f t h e m a g n i t u d e o f t h e a n g u l a r d e v i a t i o no f t h e s p a c e c r a f t f r o m t h e r e f e r e n c e d i r e c t i o n i n a ~ y o f t h e t h r e ea x e s e x c e e d s 6 . I n t h i s c a s e , t h e s u b s e q u e n t a c t i v i t y i sd e f i n e d i n S e c t i o n 3 . 1 . 2 .

1 3


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A S T P 2 0 2 0 2

T w o a D U S s y s t e m s a r e i n s t a l l e d i n t h e s p a c e c r a f t ; o n e i n t h ei n s t r u m e n t m o d u l e a n d t h e o t h e r i n t h e o r b i t a l m o d u l e . D u r i n gS O U D o p e r a t i o n , o n e a D U S i s o p e r a t i o n a l a n d t h e o t h e r i s p o w e r e do f f a n d o n s t a n d b y . I t t a k e s l e s s t h a n 1 m i n u t e f o r t h e a D U S t ob e c o m e o p e r a t i o n a l . S w i t c h o v e r o f t h e s e t s i sp e r f o r m e d b y a c o m m a n d f r o m t h e g r o u n d o r f r o m t h e P K . B O U Sm a l f u n c t i o n i n g i s i d e n t i f i e d b y t h e l o s s o f s p a c e c r a f t a t t i t u d eh o l d a n d a " e m e r g e n c y " l i g h t o n t h e P K . T h e " e m e r g e n c y " s i g n a li s a l s o t e l e m e t e r e d t o t h e g r o u n d s t a t i o n .

2 . 2 C O N V E R T E R S A N D S W I T C H I N G L O G I C I N S T R U M E N T S2 . 2 . 1 C o n t r o l A s s e m b l y o f t h e D o c k i n g a n d O r i e n t a t i o n E n g i n e s

T h e c o n t r o l a s s e m b l y o f t h e d o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e ( B V O P O )i s a n e l e c t r o n i c d e v i c e , l o c a t e d i n t h e i n s t r u m e n t m o d u l e , w h i c hp e r f o r m s t h e s u m m a t i o n o f t h e s i g n a l s o f c o m m a n d s e n s o r s , a m p l i f i e st h e m , a n d c o n v e r t s t h e m i n t o c o m m a n d s w h i c h f i r e t h e S I D c o n t r o lt h r u s t e r s .T h e B V D P O a l s o s w i t c h e s t h e s i g n a l s f r o m c o m m a n d s e n s o r s a n d t h eh a n d c o n t r o l l e r s a n d f o r m s t h e p u l s e t r a i n c o m m a n d s . F o r e a c ho f t h e X , Y , Z c o n t r o l a x e s i n B V D P O t h e r e a r e t h r e e i d e n t i c a le l e c t r o n i c u n i t s w h i c h g e n e r a t e " s w i t c h - o n " c O l 1 1 l l a n d so f S I Dt h r u s t e r s b y v o t i n g . T h e s e t h r e e u n i t s a r e p o w e r e d b y t h r e e i n -d e p e n d e n t b u s e s t h r o u g h s e p a r a t e c i r c u i t b r e a k e r s , s w i t c h i n g o f ft h e c o r r e s p o n d i n g b u s i n c a s e o f a c u r r e n t o v e r l o a d .T h e f i r i n g o f a n y D O t h r u s t e r s ( 1 k g . ) i l l u m i n a t e s t h e l i g h t" D O t h r u s t e r s " o n t h e e l e c t r o l u m i n e s c e n t i n d i c a t o r ( E L S ) ( f i g 7 ) f o r

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A S T P 2 0 2 0 2

t h e t i m e o f f i r i n g . ' F i r i n g o f a n y D P O t h r u s t e r s i l l u m i n a t e s t h e' l i g h t " D P O t h r u s t e r s " o n t h e E L S f o r t h e t i m e o f f i r i n g .M i n i m u m p u l s e s f o r d e f l e c t i o n o f t h e R U P a r e g e n e r a t e d b y as e p a r a t e d e v i c e i n t h e B V D P O . T h i s d e v i c e i s t r i p l e d a n do p e r a t e s b y v o t i n g . T h i s d e v i c e i s p o w e r e d f r o m t h e s a m e b u s e st h a t a r e u s e d f o r t h e a b o v e m e n t i o n e d p r i m a r y e l e c t r o n i c u n i t so f t h e B V D P O .

2 . 2 . 2 S t a b i l i z a t i o n A s s e m b l y

T h e s t a b i l i z a t i o n a s s e m b l y ( B S ) i s a n e l e c t r o n i c d e v i c e , l o c a t e di n t h e i n s t r u m e n t m o d u l e o f t h e s p a c e c r a f t , w h i c h s u m s t h e s i g n a l sf r o m t h e g y r o s y s t e m a n d f r o m t h e B D U S , a m p l i f i e s t h e m a n d f o r m sc o n t r o l c o m m a n d s t o t h e d r i v e r s o f t h e b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e ( D K D ) .T h e f u n c t i o n o f t h e D K D d r i v e r s 1 s t o p r o v i d e l i n e a r c o n t r o l o fs p e c i a l t h r u s t e r s l o c a t e d n e a r t h e S K D U a n d g e n e r a t i n g t h e s p a c e -c r a f t s t a b i l i z a t i o n c o n t r o l t o r q u e s .

2 . 2 . 3 I o n i c S e n s o r s S w i t c h i n g U n i tT h e i o n i c s e n s o r s s w i t o h i n g u n i t ( B K I D ) a n a l y z e s t h e c o n d i t i o no f t h e a c t i v e i o n i c s e n s o r i n c o n t r o l a n d i f f a i l u r ~ s o c c u r , s w i t c h e st o t h e b a c k u p 1 0 .

2 . 2 . 4 P r o g r a m T i m i n g D e v i c eT o p e r f o r m a n y S O U D m o d e ( f o r e x a m p l e , o r i e n t a t i o n , a t t i t u d e c h a n g em a n e u v e r , o r b i t c o r r e c t i o n ) , i t i s n e c e s s a r y t o f o l l o w a p a r t i c u l a ro p e r a t i o n s e q u e n c e ( o n a n d o f f s w i t c h i n g o f e q u i p m e n t , p r e p a r a t o r yo p e r a t i o n s s u c h a s w a r m u p o r g y r o r u n u p , i n i t i a l i z a t i o n o f a t t i t u d ec h a n g e m a n e u v e r s , S K D U o n a n d o f f s w i t c h i n g , e t c . ) . A l l o f t h e s e

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A S T P 2 0 2 0 2

2 . 2 . 5

o p e r a t i o n s c a n b e a c c o m p l i s h e d f r o m t h e P K , i f d e s i r e d ; h o w e v e r ,t o r e d u c e t h e c o s m o n a u t ' s w o r k l o a d , i t i s p o s s i b l e t o p e r f o r ma p a r t i c u l a r s e t o f s u c h s e q u e n c e s ( " f i x e d p r o g r a m s " ) o n c o m m a n df r o m t h e P K o r t h e g r o u n d . T h e s e f u n c t i o n s a r e p e r f o r m e d b y t h ep r o g r a m t i m i r i g d e v i c e ( P V U ) .T h e P V U i s r e d u n d a n t i n s u c h a w a y t h a t a s i n g l e f a i l u r e o f a n ye l e m e n t d o e s n o t c a u s e a n y m a l f u n c t i o n . T h e c r e w i s a l s o a b l e t os w i t c h o f f t h e P V U b y i s s u i n g a c o m m a n d t h r o u g h t h e c o m m a n ds i g n a l d e v i c e ( K S U ) a n d i s s u e a l l t ~ e n e e s s a r y c o m m a n d s m a n u a l l y .S w i t c h i n g L o g i c I n s t r u m e n tT h e s w i t c h i n g l o g i c i n s t r u m e n t ( K L P ) p r o c e s s e s t h e c o m m a n d s , w h i c he n t e r t h r o u g h a r a d i o c o m m u n i c a t i o n l i n e , f r o m t h e P V U , a n d t h e P Ka n d d i s t r i b u t e s t h e m t o t h e a p p r o p r i a t e e q u i p m e n t . T h e K L P i sr e d u n d a n t i n s u c h a w a y t h a t a s i n g l e f a i l u r e o f a n y e l e m e n td o e s n o t c a u s e a n y m a l f u n c t i o n .

2 . 3 V I S U A L O R I E N T A T I O N I N S T R U M E N T S A N D H A N D C O N T R O L L E R S2 . 3 . 1 T h e R i g h t C o n t r o l K n o b ( R o t a t i o n a l H a n d C o n t r o l l e r )

T h e r i g h t c o n t r o l k n o b ( R U P ) m a k e s i t p o s s i b l e f o r c r e w t o p e r f o r ma t t i t u d e m a n e u v e r s a r o u n d a n y a x i s o f t h e s p a c e c r a f t i n a p r o -p o r t i o n a l r a t e c o m m a n d m o d e a n d i n a p u l s e m o d e . T h e R U P h a s t h r e ed e g r e e s o f f r e e d o m ( F i g u r e 2 ) , c o r r e s p o n d i n g t o t h e " r o l l " , " y a w " ,a n d " p i t c h " ( K , R , T) c o n t r o l c h a n n e l s . T h e c o n t r o l s t i c k g r i pi s r e t u r n e d b y s p r i n g s t o t h e n e u t r a l p o s i t i o n . T h i s p o s i t i o n i sf i x e d . T h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e o u t p u t s i g n a l o f t h e s t i c k a l o n ge a c h a x i s i s p i e c e w i s e - l i n e a r . T h e f o r c e o n t h e s t i c k i s e x p r e s s e db y t h e s a m e r e l a t i o n s h i p . A t t h e b r e a k p o i n t o f t h e o u t p u t c u r v e ,

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2 . 3 . 2

A S T P 2 0 2 0 2

t h e f o r c e n e c e s s a r y t o d e f l e c t t h e s t i c k i n c r e a s e s , a c t i n g a s a" s o f t d e t e n t " . F u r t h e r m o r e , a t f u l l d i s p l a c e m e n t o f t h e s t i c ka l o n g e a c h a x i s t h e r e a r e c o n t a c t s . I n t h e p u l s e c o n t r o l m o d e t h ec l o s i n g o f t h e e n d c o n t a c t s g e n e r a t e s a s i n g l e S I O t h r u s t e r p u l s eo f a f i x e d t i m e i n t e r v a l .T h e s i g n a l , f r o m t h e s t i c k i n t h e " s o f t d e t e n t " p o s i t i o n , c o r r e s p o n d st o a r a t e c o m m a n d o f 0 . 5 d e g r e e s / s e c o n d i n t h e p i t c h a n d r o l l a x e s ,a n d 1 d e g r e e s / s e c o n d i n t h e y a w a x i s . T h e r a t e a c h i e v e d b y t h es p a c e c r a f t w i t h h a r d d e t e n t p o s i t i o n o f t h e s t i c k i s 3 d e g r e e s /s e c o n d i n a l l t h r e e c o n t r o l c h a n n e l s . P o w e r t o t h e R U P i s a p p l i e db y c a l l i n g t h e m a n u a l o r i e n t a t i o n c o n t r o l m o d e o n t h e P K .T h e R i g h t C o n t r o l k n o b ( R U P ) c a n ~ b e u s e d i n t w o o p e r a t i o n a l m o d e s -f o r o r i e n t a t i o n a n d f o r m a n u a l a p p r o a c h . I n t h e m o d e o f m a n u a la p p r o a c h , i n c o n t r a s t t o F i g u r e 2 , t h e r o l l a n d y a w c h a n n e l s a r ei n t e r c h a n g e d d u e t o t h e 9 0 r o t a t i o n o f t h e p e r i s c o p e h e a d . T h i sR U P s w i t c h i n g i s a u t o m a t i c w i t h o n a n d o f f s w i t c h i n g o f t h e S a U D" m a n u a l a p p r o a c h " m o d e .I n t h e m o d e s w h e n t h e R U P i s n o t u s e d , i t i s p o w e r e d d o w n a n d d o e sn o t g e n e r a t e a n y s i g n a l s t o t h e c o n t r o l s y s t e m .T h e L e f t C o n t r o l K n o b ( T r a n s l a t i o n a l H a n d C o n t r o l l e r )T h e l e f t c o n t r o l k n o b ( R U L ) c o n t r o l s t h e t r a n s l a t i o n o f t h es p a c e c r a f t ' s c e n t e r o f m a s s . I t p e r m i t s t h e c r e w t o p e r f o r mt r a n s l a t i o n s o f t h e s p a c e c r a f t a l o n g t h e Y C 4 a n d Z C 4 a x e s . T h et o g g l e s w i t c h o n t h e R U L c o m m a n d s t h r u s t e r s o n a n d o f f t o p r o v i d et r a n s l a t i o n a l o n g t h e X C 4 a x i s . R U L c o n t a c t s c l o s e a t t h e e n d o f

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R U L t r a v e l . I n t h e m o d e s w h e n t h e R U L i s n o t u s e d , i t i s p o w e r e dd o w n a n d d o e s n o t g e n e r a t e a n y s i g n a l s t o t h e c o n t r o l s y s t e m .

2 . 3 . 3 S i g h t i n g D e v i c e ( P e r i s c o p e )T h e s i g h t i n g d e v i c e i s a n o p t i c a l d e v i c e , a r r a n g e d i n t h e d e s c e n tv e h i c l e , f o r v i e w i n g t h e e a r t h a n d / o r f o r v i e w i n g t h e o t h e r s p a c e -c r a f t d u r i n g d o c k i n g . T h e s i g h t i n g d e v i c e h a s c e n t r a l a n d p e r -i p h e r a l f i e l d s o f v i s i o n . T h e c e n t r a l f i e l d p r o v i d e s a v i e w i n t h ed i r e c t i o n o f t h e o p t i c a l a x i s o f t h e i n s t r u m e n t w i t h a f i e l d o fv i e w o f 7 . S o . T h e p e r i p h e r a l f i e l d m a k e s i t p o s s i b l e t o v i e wo b j e c t s , a r r a n g e d i n a z o n e f r o m 7 1 t o 8 4 f r o m t h e a x i s o f t h ei n s t r u m e n t . T h e i m a g e s o f t h e c e n t r a l a n d p e r i p h e r a l o p t i c a l s y s t e m sa r e p r o j e c t e d o n t o a c o m m o n s c r e e n ( F i g u r e 3 ) . T h e s i g h t i n g d e v i c ei s e q u i p p e d w i t h a r o t a r y p e r i s c o p i c a l h e a d . D u r i n g t h e d o c k i n g o ft h e s p a c e c r a f t i t i s p o s s i b l e t o r o t a t e t h e c e n t r a l o p t i c a l s y s t e mt h r o u g h a n a n g l e o f 9 0 s o t h a t t h e l i n e - o f - s i g h t a x i s w o u l dc o i n c i d e w i t h t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e s p a c e c r a f t . T h i sr o t a t i o n i s p e r f o r m e d b y c o m m a n d f r o m t h e K S U . W i t h t h e s i g h t i n gd e v i c e , t h e c r e w c a n o r i e n t t h e s p a c e c r a f t - O Y C 4 a x i s a l o n g t h el o c a l v e r t i c a l , a n d t h e O X C 4 a x i s a l o n g t h e d e s i r e d c o u r s e a n g l e .O r i e n t a t i o n t o t h e l o c a l v e r t i c a l i s p e r f o r m e d w h i l e o b s e r v i n g t h el o c a l h o r i z o n i n t h e p e r i p h e r a l f i e l d o f v i e w . D u r i n g t h e o r i e n t a t i o no f t h e s p a c e c r a f t a l o n g t h e l o c a l v e r t i c a l t h e h o r i z o n i s s y m m e t r i cr e l a t i v e t o t h e c e n t e r o f t h e s c r e e n . C o u r s e o r i e n t a t i o n i s p e r f o r m e db y a v i e w i n g t h e m o v e m e n t o f t h e e a r t h ' s l a n d m a r k s o n t h e s c r e e no f t h e s i g b t i n g d e v i c e . A r e t i c u l e o n t h e s c r e e n o f t h e c e n t r a lf i e l d o f s i g h t m a k e s i t p o s s i b l e t o m o n i t o r a c o u r s e a n g l e , a n d

1 8


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A S T P 2 0 2 0 2

a l s o t o d e t e r m i n e a n g u l a r d i m e n s i o n s a n d t h e r e l a t i v e l o c a t i o no f t h e o t h e r s p a c e c r a f t .

2 . 3 . 4 S h a d e G a u g eS h a d e g a u g e s ( T I ) a r e l o c a t e d o u t s i d e t h e d e s c e n t v e h i c l e a t t h er i g h t a n d l e f t w i n d o w s . T h e T I m a k e s i t p o s s i b l e f o r a c o s m o n a u tt o p e r f o r m a r o u g h v i s u a l c h e c k o f t h e o r i e n t a t i o n o f t h e s p a c e -c r a f t w i t h r e s p e c t t o t h e s u n . T h e g a u g e i s a t r a n s l u s c e n t s c r e e nw i t h a r o d m o u n t e d i n t h e c e n t e r o f t h e s c r e e n . W i t h t h e s p a c e -c r a f t o r i e n t e d t o w a r d t h e s u n , t h e s h a d o w o f t h e r o d i s m i n i m a l .A c i r c l e i s d r a w n o n t h e s c r e e n c o n c e n t r i c w i t h t h e r o d m o u n t i n gp o i n t . W h e n t h e s h a d o w o f t h e r o d f a l l s w i t h i n t h e d r c l e , . t h es p a c e c r a f t + O Y C 4 a x i s i s a i m e d a t t h e s u n w i t h i n l O .

2 . 4 C O S M O N A U T C O N T R O L P A N E LT h e c o s m o n a u t c o n t r o l p a n e l s ( P K ) a r e u s e d f o r t h e d i s p l a y o fi n f o r m a t i o n a n d f o r c o n t r o l o f t h e s p a c e c r a f t s y s t e m s . D u r i n gt h e o p e r a t i o n o f t h e a t t i t u d e a n d t r a n s l a t i o n c o n t r o l s y s t e m , t h ec o n s o l e s o f t h e t w o c o m m a n d - s i g n a l d e v i c e s ( K S U ) a n d t h e i n s t r u m e n tp a n e l ( P O ) o f t h e d e s c e n t v e h i c l e a r e u s e d . T h e c o n t r o l p a n e l sc o n t a i n c o m m a n d i n s t r u m e n t a t i o n , d i s p l a y s o f i n f o r m a t i o n , w a r n i n gd i s p l a y s , a n d c o m m u n i c a t i o n c o n t r o l s .

2 . 4 . 1 C o m m a n d S i g n a l D e v i c e sT h e c o m m a n d s i g n a l d e v i c e s ( K S U ) a r e i n t e n d e d f o r t h e c o n t r o l o fs p a c e c r a f t s y s t e m s a n d u n i t s , t h e c o n f i r m i n g t h e e x e c u t i o n o fc o m m a n d s , a n d m o n i t o r i n g t h e c o n d i t i o n o f u n i t s a n d s y s t e m s .T h e K S U c o n s i s t s o f a l e f t a n d a r i g h t c o m m a n d s i g n a l d e v i c e

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A S T P 2 0 2 0 2

( s e e F i g u r e s 4 ~ n d 5 ) . S w i t c h i n g o n o f t h e l e f t K S U p a n e l , t h er i g h t K S U p a n e l , o r o f b o t h s i m u l t a n e o u s l y , a n d a l s o t h e i r s w i t c h i n go f f i s d o n e f r o m t h e i n s t r u m e n t p a n e l ( F i g u r e 1 1 ) . O n t h ep a n e l o f t h e K S U a r e :1 . S i x t e e n k e y s f o r t h e s e l e c t i o n o f s y s t e m s o r m o d e s w i t h a s s o -

c i a t e d t i t l e s .2 . A d i s p l a y w i t h 1 6 e l e c t r o l u m i n e s c e n t w i n d o w s .3 . T w e n t y - f o u r n u m b e r e d c o m m a n d k e y s f o r o n a n d o f f s w i t c h i n g .T h e s e l e c t i o n o f a p p r o p r i a t e S O U D m a t r i c e s i n t h e d i s p l a y w i n d o w s :O r i e n t a t i o n M o d e s , P r e p . f o r D e s c e n t O r i e n t a t i o n , S e t t i n g s , P r o g r a m s ,R e s e r v e S y s t e m , C o m b i n e d E l e c t r o n i c I n s t r u m e n t ( K E ! ) , i s p e r f o r m e db y d e p r e s s i n g t h e a p p r o p r i a t e k e y s . T h e s e l e c t i o n o f t h e R e s e r v eS y s t e m M o d e ( f u e l s y s t e m s f o r t h e S I O a n d S K D U ) c a n b e s w i t c h e do n 0 n 1 y a f t e r o v e r r i d i n g t h e i n t e r l o c k o n t h e P D . A f t e r t h e i n d i c a t ec o m m a n d s a p p e a r i n t h e f r o n t w i n d o w p a n e l o f t h e d i s p l a y s , t h e r e -q u i r e d f u n c t i o n i s s w i t c h e d o n b y d e p r e s s i n g t h e " O N " k e yl o c a t e d b e s i d e t h e m . T h e e x e c u t i o n o f t h e c o m m a n d i s c o n f i r m e d b yt h e i l l u m i n a t i o n o f a n e l e c t r o l u m i n e s c e n t i n d i c a t o r . T h e d i s p l a yi n d i c a t e s e x e c u t i o n o f a c o m m a n d r e g a r d l e s s o f j t s s o u r c e ( f r o m t h eg r o u n d t h r o u g h t h e r a d i o c o m m u n i c a t i o n l i n k , f r o m t h e P K t h r o u g ht h e K S U , a n d t h e P V U ) . F o r t h e s w i t c h i n g o f f o f au n i t , t h e a p p r o p r i a t e IIO F F II k e y i s d e p r e s s e d . T h e s e l e c t i o n k e y so f a s y s t e m o r m o d e , a s w e l l a s t h e " O N " a n d " O F F " s w i t c h i n g k e y s ,h a v e m e c h a n i c a l i n t e r l o c k s , w h i c h p r e v e n t s i m u l t a n e o u s d e p r e s s i n go f m o r e t h a n o n e k e y .

2 0


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A S T P 2 0 2 0 2

2 . 4 . 2 T h e I n s t r u m e n t P a n e lT h e i n s t r u m e n t p a n e l ( P O ) o f t h e d e s c e n t v e h i c l e i s i n t e n d e d t op r o v i d e t h e c r e w w i t h t h e i n f o r m a t i o n o n t h e o p e r a t i o n o f t h e s p a c e -c r a f t p r i m a r y s y s t e m s . T h e i n s t r u m e n t p a n e l ( P O , s e e F i g u r e 6 )i s c o m p o s e d o f : t h e p r o g r a m m o n i t o r i n g i n d i c a t o r ( I K P ) , t h ed i g i t a l d i s p l a y u n i t ( B T s I ), c o m b i n e d e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t ( K E I ) ,t h e e l c t r o l u m i n es c en t i n d i c a t o r ( E L S ) , ( F i g u r e 7 ) , a n d t h ec r i t i c a l c o m m a n d u n i t ( F i g u r e 1 1 ) .

2 . 4 . 2 . 1 C o m b i n e d E l e c t r o n i c I n s t r u m e n tT h e c o m b i n e d e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t ( K E I ) i s u s e d f o r t h e m o n i t o r i n go f t h e S O U D a n a l o g p a r a m e t e r s a n d o f o t h e r s p a c e c r a f t s y s t e m s .I n m a n u a l c o n t r o l s y s t e m o p e r a t i o n t h e K E I f u n c t i o n s i n t w o m o d e s .I n t h e t e l e v i s i o n m o d e ~ t h e i n s t r u m e n t m a k e s i t p o s s i b l e t o o b s e r v ea n o t h e r s p a c e c r a f t d u r i n g r e n d e z v o u s a n d d o c k i n g . I n a n " u n r a s t e r e d "m o d e o f t h e i n s t r u m e n t ( C R T ) , t h e K E I d i s p l a y s t h e s i g n a l s o f t h ei o n i c s e n s o r . T h e p o s i t i o n o f t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e s p a c e -c r a f t r e l a t i v e t o t h e d i r e c t i o n o f t h e i n c i d e n t i o n i c f l o w i s d e -p i c t e d a s a l u m i n o u s s p o t o n t h e f a c e . T h e d e f l e c t i o n o f t h e s p o tf r o m t h e c e n t e r o f t h e s c r e e n i s p r o p o r t i o n a l t o t h e d i s p l a c e m e n ta n g l e . T h e d i s p l a c e m e n t o f t h e s p o t a l o n g a v e r t i c a l a x i s c o r -r e s p o n d s t o a n a n g u l a r d e v i a t i o n w i t h r e s p e c t t o t h e p i t c h c h a n n e l .D i s p l a c em e n t a l o n g t h e a b s c i s s a c o r r es p o n d s t o d e v i a t i o n w i t hr e s p e c t t o t h e y a w c h a n n e l . A d i s p l a c e m e n t a t t h e e d g e o f t h es c r e e n c o r r e s p o n d s t o O X C 4 d e v i a t i o n f r o m t h e d i r e c t i o n o f t h e i n -c i d e n t i o n i c f l o w o f 9. T h e K E I c a n a l s o m o n i t o r p r e s s u r e i nt h e S I O .

2 1


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2 . 4 . 2 . 2

2 . 4 . 2 . 3

A S T P 2 0 2 0 2

P r o g r a m M o n i t o r i n g D i s p l a yT h e p r o g r a m m o n i t o r i n g d i s p l a y ( I K P , s e e F i g u r e 8 ) , m o n i t o r s t h ep r o g r e s s o f a p r o g r a m c a l l e d f o r b y t h e o n b o a r d p r o g r a m - t i m es y s t e m ( P V U ) .I K P m a k e s i t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e c o n t e n t o f t h e m o n i t o r e dp r o g r a m , e l a p s e d p r o g r a m t i m e i n a m o n i t o r e d p r o g r a m o n a t i m es c a l e , a n d t h e t i m e o f c o m m a n d e x e c u t i o n i n d i c a t e d b y e x t i n g u i s h i n go f l i g h t i n d i c e s .D i g i t a l D i s p l a y U n i tT h e d i g i t a l d i s p l a y u n i t ( B T s I , F i g u r e 9 ) s e r v e s f o r t h e m a n u a li n p u t a n d t h e m o n i t o r i n g o f a u t o m a t i c s e t t i n g s i n t o t h e S O U D ,f o r m o n i t o r i n g t h e r e m a i n i n g p r o p e l l a n t o f t h e S K D U , a n d t h es p a c e c r a f t i n c r e m e n t a l v e l o c i t y d u e t o t h r u s t i n g .T h e B T s I i s a s y s t e m o f e l e c t r o m e c h a n i c a l c o u n t e r e n a b l i n g t h ec o s m o n a u t t o m o n i t o r a n d i n t r o d u c e a n g u l a r s e t t i n g s ( a x ' a y , c iz )a n d a v e l o c i t y i n c r e m e n t v a l u e ( l l i m p u l s e l l ) . T h e r e g i s t e rI I R E S O U R C E I I i n d i c a t e s t h e a m o u n t o f r e m a i n i n g S K D U p r o p e l l a n t a t ag i v e n m o m e n t . I n p u t o f a u t o m a t i c s e t t i n g s i s m o n i t o r e d t h r o u g ~ " t h ed i g i t a l d a t a o f t h e B T s I .O n t h e B T s I , t h e r e i s a l i g h t I I D K D I Iw h i c h l i g h t s u p w h e n t h e D K Di s s el e c t e d .

2 . 5 D O C K I N G A N D O R I E N T A T I O N E N G I N E S Y S T E MT h e d o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n e n g i n e s y s t e m ( S I O ) , u t i l i z e d d u r i n go r i e n t a t i o n a n d t r a n s l a t i o n o f t h e c e n t e r o f m a s s , i n c l u d e s t h ec o n t r o l t h r u s t e r s o p e r a t i n g o n h y d r o g e n p e r o x i d e . T h e r e a r e t w o

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s e t s o f t h r u s t e r s : o r i e n t a t i o n e n g i n e s ( D O ) w i t h 1 k g t h r u s t , a n dt h e d o c k i n g a n d o r i e n t a t i o n ' e n g i n e s ( O P O ) w i t h a 1 0 k g t h r u s t . T h el a t t e r a r e u t i l i z e d i n t h e h i g h t o r q u e m o d e s : s t a b i l i z a t i o n d u r i n go p e r a t i o n o f t h e m a i n c o r r e c t i v e e n g i n e ( S K O ) , f o r t h e t r a n s l a t i o no f t h e s p a c e c r a f t d u r i n g d o c k i n g , a n d a l s o i n o t h e r m o d e s o f c o n t r o l .D O a n d O P O a r e n o t u s e d s i m u l t a n e o u s l y . T h e r e a r e n o t h e r m a lc o n s t r a i n t s f o r S I O o p e r a t i o n .T h e p r e s s u r e a n d f u e l f e e d c o m p o n e n t s o f t h e 5 1 0 ( F i g u r e 1 0 ) s y s t e ma r e :1 . A p r e s s u r e f e e d s y s t e m ( p r i m a r y a n d b a c k u p )2 . A f u e l f e e d s y s t e m ( p r i m a r y a n d b a c k u p )3 . C o n t r o l t h r u s t e r s ( U R O )D u r i n g t h e p r e p a r a t i o n o f t h e S I O f o r o p e r a t i o n , t h e e l e c t r i c a l l yo p e r a t e d v a l v e s o f t h e g a s s u p p l y o f t h e p r e s s u r i z a t i o n ~ y s t e m a n dt h e e 1 e c t r i c a 1 1 j o p e r a t e d v a l v e o f a f u e l f e e d a r e o p e n e d . E l e c t r i c a l l yo p e r a t e d v a l v e s i n t h e m a i n s o f t h e p r e s s u r i z a t i o n a n d f u e l s y s t e m sh a v e b a c k u p p y r o t e c h n i c v a l v e s . G a s f r o m a s p h e r i c a l t a n k i ss u p p l i e d t o a p r e s s u r e r e g u l a t o r a n d p r e s s u r i z e s t h e f u e l . O nc o m m a n d o f t h e B V O P O , t h e e l e c t r i c a l l y o p e r a t e d v a l v e s o f t h e c o n t r o lt h r u s t e r s ( U R D ) f e e d f u e l i n t o t h e c o n t r o l t h r u s t e r s . A t t h e e n do f a n o r i e n t a t i o n m o d e , t h e e l e c t r i c a l l y o p e r a t e d g a s s u p p l y v a l v e o f t h ep r e s s u r i z a t i o n s y s t e m a D d t h e e l e c t r i c a l l y o p e r a t e d f u e l f e e d v a l v ea r e s h u t o f f . A f t e r d e p l e t i o n o f p r o p e l l a n t f r o m t h e p r i m a r y t a n k s ,s w i t c h o v e r t o a r e s e r v e f u e l t a n k i s p e r f o r m e d . T h e s w i t c h o v e r f r o mo f t h e f u e l t a n k s c a n b e c o m m a n d e d f r o me i t h e r t h e g r o u n d o r f r o m t h e P K . I t i s p o s s i b l e t o f e e d f r o m b o t h

2 3


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t a n k s s i m u l t a n e o u s l y . I n t h e c a s e o f a p r e s s u r e l e a k o f o n e o f t h ep r e s s u r i z a t i o n s y s t e m , f u e l p r e s s u r i z a t i o n i s p r o v i d e d b y t h e o t h e rs y s t e m . F o r t h i s c a s e , t h e p r e s s u r e c r o s s f e e d i s o p e n e d a n d t h ef a i l e d p r e s s u r i z a t i o n s y s t e m i s i s o l a t e d .W h e n s e l e c t i n g e n g i n e s D O a n d D P O t h e e l e c t r i c a l l y o p e r a t e d f u e lf e e d v a l v e f o r t h e c o r r e s p o n d i n g f u e l s y s t e m i s o p e n e d . T h e m a i n s ,c o n n e c t i n g t h e f u e l s y s t e m s , a r e n o r m a l l y o p e n e d . P y r o t e c h n i c v a l v e sa l l o w s e p a r a t e o p e r a t i o n o f t h e D P O o f f t h e m a i n f u e l s y s t e m a n d t h eD O o f f t h e b a c k u p s y s t e m . M a x i m u m w o r k i n g p r e s s u r e i n t h e f u e ls y s t e m i s 1 5 . 5 k g / c m 2 . T e s t p r e s s u r e i s 1 8 . 5 k g / c m 2 .U R D o p e r a t i o n i s t e 1 e m e t e r e d . F i r i n g s o f t h e U R D a r e d i s p l a y e d o na s i g n a l p a n e l i n t h e f o r m o f t h e s i g n a l s : ( "COnJIA no") a n d ( "COnJIA nnoG a s p r e s s u r e i n t h e p r e s s u r i z a t i o n s y s t e m , a n d t h e t e m p e r a t u r eo f t h e p r i m a r y e l e m e n t s o f t h e 5 1 0 a r e m o n i t o r e d o n t h e c o m b i n e de l e c t r o n i c i n s t r u m e n t ( K E I ) a n d b y t e l e m e t r y .I f a n y o f t h e t h r u s t e r s f a i l s - o n , i t i s n e c e s s a r y t o s w i t c h o v e rf r o m t h e D O s y s t e m ( 1 k g ) t o t h e D P O s y s t e m ( 1 0 k g ) o r v i c e v e r s ab y c o m m a n d f r o m t h e P K o r g r o u n d s t a t i o n .

2 . 6 D E S C E N T V E H I C L E O R I E N T A T I O N E N G I N E SI n t h e d e s c e n t v e h i c l e t h e r e i s a n a d d i t i o n a l s y s t e m o f o r i e n t a t i o nt h r u s t e r s , w h i c h o p e r a t e s o n t h e c o m m a n d s o f t h e d e s c e n t c o n t r o ls y s t e m ( S U S ) . T h e 5 W i ~ c h i n g o n o f t h e S I O S U S i s i n h i b i t e d u n t i lt h e c o m m a n d s t o s e p a r a t e t h e s p a c e c r a f t m o d u l e s i s g i v e n . D u r i n go r b i t a l f l i g h t o f t h e s p a c e c r a f t , t h e p r i m a r y S I O S U S p a r a m e t e r s a r em o n i t o r e d o n t h e c o m b i n e d e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t ( K E ! ) a n d b y t e l e m e t r y .

24


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2 . 7 M A I N A N D B A C K U P C O R R E C T I V E E N G I N E ST h e m a i n a n d b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e s y s t e m ( S K D U ) o f t h e S o y u zs p a c e c r a f t c o n s i s t s o f t w o e n g i n e s :

t h e s i n g l e c h a m b e r ( m a i n ) c o r r e c t i v e e n g i n e ( S K D ) ;t h e d u a l c h a m b e r ( b a c k u p ) c o r r e c t i v e e n g i n e ( D K D ) .

T h e s w i t c h i n g o f e i t h e r S K D U e n g i n e i s p e r f o r m e d b y t h e s p a c e c r a f ta u t o m a t i c e q u i p m e n t i n a c c o r d a n c e w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g P V U p r o g r a mu p o n r e c e i p t o f a g o a h e a d s i g n a l f r o m t h e c o n t r o l s y s t e m ( S O U D ) .T h e c r e w c a n a l s o c a n c e l t h e p r o g r a m a n d f i r e t h e e n g i n e m a n u a l l yf r o m t h e c o n t r o l p a n e l ( P K ) u s i n g t h e f o l l o w i n g s e q u e n c e :

t h e d e p r e s s i o D o f t h e c o m m a n d k e y , I I E J I O R B b I K J I "t h e r e m o v a l o f m e c h a n i c a l i n t e r l o c k f r o m t h e b u t t o n I t S K D U O W l ;c o m m a n d i n p u t t o t h e I t S K D U O N I t ( F i g u r e 1 1 ) .

M o n i t o r i n g o f t h e s w i t c h i n g o n o f t h e S K D U i s p r o v i d e d b y t h eI t S K D U O N I t l i g h t o n t h e E L S ( F i g u r e 7). S i m u l t a n e o u s l y w i t h t h e S K D ,o n l y t h e D P O e n g i n e s a r e u s e d .

3 . 0 O P E R A T I O N A L M O D E S O F T H E C O N T R O L S Y S T E M ( S O U D )A t t i t u d e c o n t r o l o f s p a c e c r a f t c a n b e p e r f o r m e d i n a u t o m a t i c o rm a n u a l m o d e s . T h e c r e w h a s t h e c a p a b i l i t y o f s e l e c t i n g t h em o d e o f c o n t r o l f r o m t h e K S U c o n s o l e .

T h e s w i t c h i n g a n d o p e r a t i o n o f t h e a u t o m a t i c - : m o d e i s p e r f o r m e d b ys t a r t i n g t h e p r o g r a m t i m i n g d e v i c e ( P V U ) t h r o u g h t h e c o m m a n d s i g n a ls y s t e m ( K S U ) o r b y r a d i o c o m m u n i c a t i o n c o m m a n d . I t c a n a l s o b ea c c o m p l i s h e d b y s e q u e n t i a l c r e w i n p u t s c o m m a n d s f r o m t h e K S U . T h em a n u a l m o d e s o f s p a c e c r a f t a t t i t u d e c o n t r o l a r e t u r n e d o n b y K S Uc o m m a n d s .

25


27/63

A S T P 2 0 2 0 2

3 . 1 A U T O M A T I C C O N T R O L M O D E SI n a u t o m a t i c c o n t r o l m o d e s ; t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s a r e p e r f o r m e d :

o r b i t a l o r i e n t a t i o n ;o r b i t a l o r i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d ;p r o g r a m a t t i t u d e m a n e u v e r s ;

- o r i e n t a t i o n t o t h e s u n ;s t a b i l i z a t i o n d u r i n g t h e S K D U o p e r a t i o n .

3 . 1 . 3 O r b i t a l O r i e n t a t i o nT h e m o d e o f o r b i t a l o r i e n t a t i o n i s p e r f o r m e d u s i n g a n i o n i c a n d t h ei n f r a r e d v e r t i c a l s e n s o r s . T h e f o l l o w i n g i n s t r u m e n t s a r e u s e d i nt h i s m o d e : I D , I K V , B D U S , B V D P O , a n d D O S I O .T h e I K V i s u s e d t o o r i e n t a t e t h e - O Y C 4 s p a c e c r a f t a x i s t o t h e c e n t e ro f t h e e a r t h a n d p r o v i d e s a n a l o g s i g n a l s o f a n g u l a r e r r o r s i n t h ep i t c h a n d r o l l c h a n n e l s . T h e o r i e n t a t i o n i n t h e y a w c h a n n e l i sp r o v i d e d b y . t h e i o n i c s e n s o r , b y m e a n s o f a n a l o g s i g n a l s o f a n g u l a re r r o r s . T h e p i t c h c h a n n e l i s p r o v i d e d a r a t e c o m m a n d i n p u t t oc o m p e n s a t e f o r o r b i t a l r o t a t i o n .D e a d b a n d s o f t h e S I O t h r u s t e r i g n i t i o n i n t h i s m o d e . a r e 1 t o 2 d e g r e e si n a n g l e a n d 0 . 0 7 d e g r e e s / s e c o n d i n a n g u l a r r a t e .

3 . 1 . 2 A t t i t u d e H o l dT h e i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d m o d e i s p e r f o r m e d i n t w o v e r s i o n s : w i t ho r w i t h o u t t h e u s e o f t h e g y r o s . I n t h e f i r s t c a s e , t h e a t t i t u d es i g n a l s a r e g e n e r a t e d b y t h e g y r o s y s t e m a n d a n g u l a r r a t e s a r e g e n e r a t e db y t h e B O U S . I n t h e s e c o n d c a s e , t h e a t t i t u d e s i g n a l s a n d a n g u l a r r a t es i g n a l s a r e g e n e r a t e d b y B D U S .

2 6


28/63

A S T P 2 0 2 0 2

T h e f o l l o w i n g i n s t r u m e n t s a r e a l s o u s e d i n t h i s m o d e : B V D P O a n dS I D t h r u s t e r s . T h e S a U D p r o v i d e s i n e r t i a l o r i e n t a t i o n i n a l l t h r e ea x e s w i t h a n g u l a r d e v i a t i o n s n o t m o r e t h a n 1 .W h e n e v e r t h e s p a c e c r a f t a t t i t u d e w h i l e i n a n i n e r t i a l a t t i t u d e h o l dm o d e ( i n c l u d i n g p r o g r a m a t t i t u d e m a n e u v e r s ) d e v i a t e s i n a n y a x i sb y a n a n g l e g r e a t e r t h a n 6 f r o m t h e r e f e r e n c e a t t i t u d e u s i n g t h eB D U S , o r 8 u s i n g t h e g y r o s , a n - e m e r g e n c y s i g n a l "ABAPI1H"i s g e n e r a t e d .I n c a s e o f t h e " E m e r g e n c y " c O l T l l l a n df r o m t h e g y r o s y s t e m t h e S a U D i ss w i t c h e d o f f a n d t h e l i g h t " M o d e s O F F " o n K S U c o m e s o n . I f t h eg y r o s y s t e m f a i l s t h e r e i s s t i l l a c a p a b i l i t y o f r e e s t a b l i s h i n g t h er e f e r e n c e f o r o r b i t a l a n d i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d m o d e s , m a n e u v e r sa n d s t a b i l i z a t i o n d u r i n g t h e S K D U o p e r a t i o n b o t h a u t o m a t i c a l l y ~ n dm a n u a l l y . I n t h i s c a s e i t t a k e s l e s s t h a n 1 5 m i n u t e s t o e s t a b l i s ht h e o r b i t a l o r i e n t a t i o n . I f n e c e s s a r y t h i s t i m e s h o u l d b e e x t e n d e df o r t h e t i m e n e e d e d f o r t h e m a n e u v e r s w i t h a r a t e o f + 0 . 4 5 p e r s e c .I n c a s e o f t h e " E m e r g e n c y " c o m m a n d w h e n B D U S i s u s e d , t h e l i g h t"ABAPI1H" o n E L S a n d o n a u d i o s i g n a l c o m e s o n . I f a s a r e s u l t o fd i s t u r b a n c e s , t h e a t t i t u d e i s c h a n g e d b y m o r e t h a n 7 . 5 r e l a t i v e t o t h eo r i g i n a l r e f e r e n c e s y s t e m , t h e o r i g i n a l r e f e r e n c e s y s t e m i s l o s t .A f t e r r a t e d a m p i n g , t h e c o n t r o l s y s t e m w i l l m a i n t a i n t h e n e w i n e r t i a lr e f e r e n c e s y s t e m w h i c h i s d e t e r m i n e d b y t h e m a g n i t u d e o f t h ed i s t u r b a n c e .W h e n a B D U S p a c k a g e f a i l s t h e r e s t i l l r e m a i n s a c a p a b i l i t y o f a l lt h e a u t o m a t i c a n d m a n u a l S a U D m o d e s .

27


29/63

- .

3 . 1 . 3

A S T P 2 0 2 0 2

T o p e r f o r m i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d t h e f o l l o w i n g i n s t r u m e n t s a r e u s e d :I K V , S O U S w i t h t h e i n t e g r a t i o n o f a n a n g u l a r r a t e f o r t h e y a wc h a n n e l , o r u s i n g t h e a n u s w i t h t h e i n t e g r a t i o n o f a n g u l a r r a t e sf o r a l l c h a n n e l s .I n b o t h c a s e s , t h e p i t c h c h a n n e l s u p p l i e s a r a t e i n p u t t o t h e B O U St o c o m p e n s a t e f o r o r b i t a l v e l o c i t y .T h e o r b i t a l a t t i t u d e h o l d i s s w i t c h e d o n a f t e r a l i g n i n g t o t h e o r b i t a lo r i e n t a t i o n u s i n g t h e I K V a n d 1 0 s e n s o r s o r m a n u a l m o d e s . T o m o n i t o rt h e a c c u r a c y o f t h e o r b i t a l o r i e n t a t i o n , t h e i o n i c s e n s o r i s t u r n e do n i n t h e i n d i c a t o r m o d e a n d a n g u l a r i n f o r m a t i o n f r o m i t i s d i s p l a y e do n t h e K E I . T h e c o r r e c t i o n o f t h e e r r o r s o f t h e o r b i t a l o r i e n t a t i o n ,c a u s e d b y t h e d r i f t o f t h e S D U S , i s a c c o m p l i s h e d b y p e r i o d i cr e e s t a b l i s h m e n t o f t h e i n i t i a l o r b i t a l o r i e n t a t i o n .P r o g r a m A t t i t u d e M a n e u v e r sI n a n i n e r t i a l a t t i t u d e h o l d m o d e , t h e S o y u z s p a c e c r a f t c a n p e r f o r ma t t i t u d e m a n e u v e r s . T h i s m o d e c a n b e p e r f o r m e d w h e n u s i n g e i t h e rt h e g y r o s o r t h e a n u s o p e r a t i n g i n a n a n g u l a r r a t e i n t e g r a t i o n m o d e .U s i n g t h e g y r o s t h e p r o g r a m m a n e u v e r s a r e p e r f o r m e d t h r o u g h r o l la n d y a w a t a n g l e s f r o m 0 0 t o 3 6 0 0 a t a m a n e u v e r r a t e o f - 0 . 6 6 d e g r e e s /s e c o n d i n r o l l a n d + 0 . 6 6 d e g r e e s / s e c o n d i n y a w .U s i n g t h e S D U S , t h e m a n e u v e r s c a n b e p e r f o r m e d i n a l l t h r e e a x e s a ta n g l e s f r o m 0 t o 3 6 0 0 w i t h a m a n e u v e r r a t e o f + 0 . 4 5 d e g r e e s / s e c o n d .T h e m a n e u v e r a n g l e s a r e p r e s e t e i t h e r b y a r a d i o c o m m u n i c a t i o n c o m m a n do r b y t h e c r e w t h r o u g h t h e S T s I a n d t h e m a n e u v e r s e q u e n c e i s i n i t i a t e de i t h e r t h r o u g h i n p u t s f r o m t h e P V U o r c o s m o n a u t c o m m a n d s t o t h e K S U .A l s o t h e m a n e u v e r a n g l e s c a n b e i n p u t f r o m a r a d i o c o m m u n i c a t i o n c o m m a n d .

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A S T P 2 0 2 0 2

3 . 1 . 4 S u n O r i e n t a t i o n o f t h e S p a c e c r a f tI n t h e s u n o r i e n t a t i o n m o d e t h e s u n s e n s o r ( S O ) , B D U S , B V D P O , a n dD O S I O a r e u s e d . S u n a c q u i s i t i o n i s a u t o m a t i c b y m a n e u v e r i n g t h es p a c e c r a f t a b o u t t h e p i t c h a x i s . A f t e r t h e s u n a p p e a r s i n t h e S Of i e l d o f v i e w , t h e s p a c e c r a f t i s m a n e u v e r e d u n t i l t h e s u n i s i n t h ec e n t r a l z o n e o f t h e s e n s o r .A f t e r t h e a l i g n m e n t o f t h e O Y C 4 a x i s i n t h e d i r e c t i o n o f t h e s u n , t h eS O U D c a n m a i n t a i n t h i s o r i e n t a t i o n w i t h a n a n g u l a r d e f l e c t i o n n o tm o r e t h a n 6 . A l t e r n a t e l y , a r o t a t i o n c a n b e p e r f o r m e d a r o u n dt h e O Y C 4 a x i s a t a r a t e o f 2 . 5 d e g r e e s / s e c o n d , w h i c h e n s u r e s t h eg y r o s p i n s t a b i l i z a t i o n o f t h e O Y C 4 a x ~ s i n t h e d i r e c t i o n o f t h es u n t o r e c h a r g e t h e b a t t e r 1 e s w 1 t h t h e c o n t r o l s y s t e m ( S O U D )s w i t c h e d o f f . T h e s e m o d e s a r e i n i t i a t e d e i t h e r t h r o u g h i n p u t sf r o m t h e P V U o r c o s m o n a u t c o m m a n d s t o t h e K S U .

3 . 1 . 5 S t a b i l i z a t i o n u s i n g t h e M a i n o r B a c k u p C o r r e c t i v e E n g i n e s ( S K D U )T h e i n e r t i a l a t t i t u d e s t a b i l i z a t i o n w i t h S K D o p e r a t i o n i s p e r f o r m e du s i n g t h e B D U S , B V D P O , D P O S I O , a n d w i t h t h e ' g y r o s o r w i t h o u t t h e m( o b t a i n i n g t h e a n g u l a r s i g n a l s f r o m t h e B D U S ) .I n t h e o p e r a t i o n o f t h e b a c k u p c o r r e c t i v e e n g i n e ( D K D ) , t h e a n g l e sa n d a n g u l a r r a t e s i g n a l s a r e i n p u t t o t h e s t a b i l i z a t i o n a s s e m b l y( B S ) , w h e r e c o n t r o l c o m m a n d s t o t h e d r i v e r s o f t h e D K D a r e g e n e r a t e d .T h e s e t t i n g , w h i c h d e f i n e s t h e m a g n i t u d e o f t h e c o r r e c t i v e o r r e t r oi m p u l s e , i s i n s e r t e d i n t o t h e i n t e g r a t i n g a c c e l e r o m e t e r e i t h e rf r o m t h e P K o r f r o m r a d i o l i n k c o m m a n d . T h e s w i t c h i n g o n o f t h es t a b i l i z a t i o n m o d e i s p e r f o r m e d b y i n i t i a t i n g a n a u t o m a t i c p r o g r a m

29


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A S T P 2 0 2 0 2

e i t h e r b y a r a d i o c o m m u n l c a t i o n c o m m a n d o r t h e c o s m o n a u t v i a t h e P K .T h e s e l e c t i o n o f a n e n g i n e a n d s e n s o r s ( B D U S o r g y r o s ) , w h i c hp r o v i d e a n g l e i n f o r m a t i o n , i s p e r f o r m b y a p r e s e t i n p u t c o m m a n do n t h e P K o r b y a r a d i o c o m m u n i c a t i o n c o m m a n d .J u s t a s f o r o t h e r a u t o m a t i c m o d e s , t h i s m o d e c a n b e i m p l e m e n t e d b ya s e t o f c o m m a n d s f r o m t h e P K .

3 . 2 M A N U A L C O N T R O L M O D E SI n t h e m a n u a l c o n t r o l m o d e s , t h e S O U D p r o v i d e s :

d a m p i n g a n y i n i t i a l a n g u l a r r a t e s ;t h e o r i e n t a t i o n o f s p a c e c r a f t i n a n o r b i t a l c o o r d i n a t e s y s t e m( l o c a l v e r t i c a l w i t h a g i v e n c o u r s e a n g l e ) ;s t a b i l i z a t i o n w i t h S K D o p e r a t i o n ;s i n g l e a x i s o r i e n t a t i o n t o t h e s u n ;d o c k i n g .

3 . 2 . 1 M a n u a l O r i e n t a t i o n M o d eI n t h e m a n u a l o r i e n t a t i o n m o d e ( R O ) u s i n g t h e B D U S , t h e c o s m o n a u td e t e r m i n e s t h e m a g n i t u d e a n d d i r e c t i o n o f t h e a n g u l a r d e v i a t i o nf r o m t h e d e s i r e d o r i e n t a t i o n b y m e a n s o f t h e v i s u a l m o n i t o r i n gi n s t r u m e n t ( p e r i s c o p e o r s h a d e g u a g e ) f r o m T V d a t a o r I D d a t a , a n dm o v e s t h e r i g h t c o n t r o l k n o b ( R U P ) . T h e R U P i n p u t s e n t e r t h ea n g u l a r r a t e s s e n s o r u n i t ( B D U S ) a n d d i s p l a c e t h e s e n s o r " n u l lp o s i t i o n " b y a c o r r e s p o n d i n g a n g u l a r r a t e v a l u e . T h e t h r u s t e r sf i r e u n t i l t h e c o n t r o l s i g n a l s b e c o m e l e s s t h a n t h e d e a d b a n d . A f t e rt h i s t h e t h r u s t e r s a r e s w i t c h e d o f f , a n d t h e s p a c e c r a f t c o n t i n u e st o r o t a t e a t a c o n s t a n t r a t e . A f t e r t h e a n g u l a r d e v i a t i o n i s r e d u c e dt o z e r o , t h e c o s m o n a u t r e t u r n s t h e c o n t r o l k n o b t o t h e n e u t r a l

3 0


32/63

A S T P 2 0 2 0 2

.p o s i t i o n , a n d t h e t h r u s t e r s d a m p t h e a n g u l a r r a t e b e l o w t h er a t e d e a d b a n d o f t h e B V D P O . T h e R O m o d e i s s w i t c h e d o n b y p r e s s i n gb u t t o n s 1 1 K " a n d " 5 " o n t h e K S U . T h e I I R O " d i s p l a y i s l i g h t e d .

3 . 2 . 2 M a n u a l P u l s e O r i e n t a t i o n M o d eT h e m a n u a l p u l s e o r i e n t a t i o n m o d e ( I R O ) i s i m p l e m e n t e d w i t h o u tt h e a n g u l a r r a t e s e n s o r s . T h e c o s m o n a u t m o v e s t h e R U P t o t h es t o p a n d c l o s e s t h e c o n t a c t s . O n t h e c l o s i n g o f t h e c o n t a c t st h e B V D P O g e n e r a t e s a c o m m a n d t o t h e c o n t r o l t h r u s t e r s f o r af i x e d t i me i n t e r v a l .A n g u l a r r a t e i n c r e m e n t s f r o m a s i n g l e p u l s e a b o u t t h e a p p r o p r i a t ea x i s i n I R O m o d e s :I k g T h r u s tr o l l 0 . 0 3 d e g / s e c

10 k g T h r u s t0 . 0 7 7 d e g / s e c0 . 0 6 d e g / s e c0 . 0 6 d e g / s e c

p i t c h 0 . 0 0 7 d e g / s e c0 . 0 0 6 d e g / s e cy a w

I n o r d e r t o g e n e r a t e r e p e a t e d p u l s e s , t h e c o n t r o l k n o b m u s t b er e t u r n e d i n t o t h e n e u t r a l p o s i t i o n a n d d e f l e c t e d a g a i n . T h eI R O m o d e i s s w i t c h e d o n b y p r e s s i n g t h e b u t t o n s " K " a n d " 7 " o nt h e K S U . T h e " I M P U L S E R O " d i s p l a y l i g h t s u p .

3 . 2 . 3 O r b i t a l O r i e n t a t i o nO r b i t a l o r i e n t a t i o n i s e s t a b l i s h e d w i t h t h e a i d o f t h e c o s m o n a u t ' ss i g h t i n g d e v i c e . G e n e r a l l y , o r i e n t a t i o n i s a t t a i n e d b y s e a r c h i n gf o r t h e e a r t h b y m e a n s o f a r o l l c h a n n e l ( K ) r o t a t i o n . F o l l o w i n gt h e f i r s t r o t a t i o n , a m a n e u v e r i s p e r f o r m e d a b o u t t h e p i t c h c h a n n e l( T ) f o r t h e l o c a l v e r t i c a l o r i e n t a t i o n . T h e p o s i t i o n o f t h e v i s i b l e

3 1


33/63

3 . 2 . 4

3 . 2 . 5

A S T P 2 0 2 0 2

h o r i z o n i n t h e p e r l p h e r a l f i e l d o f t h e s i g h t i n g d e v i c e i n d i c a t e st o t h e c o s m o n a u t t h e o r i e n t a t i o n o f t h e s p a c e c r a f t i n t h e r o l la n d p i t c h a x e s .F o r p r o p e r l o c a l v e r t i c a l o r i e n t a t i o n , t h e e a r t h ' s h o r i z o n s h o u l da p p e a r s y m m e t r i c i n t h e p e r i p h e r a l z o n e r e l a t i v e t o t h e c e n t e r o f t h ep e r i s c o p e s c r e e n .T h e t h i r d r o t a t i o n i s p e r f o r m e d i n t h e y a w c h a n n e l ( R ) u n t i l t h ed i r e c t i o n o f m o t i o n o f t h e e a r t h ' s s u r f a c e i n t h e c e n t r a l f i e l do f t h e s i g h t i n g d e v i c e c o i n c i d e s w i t h a g i v e n c o u r s e . A f t e r w a r d st h e c o s m o n a u t c a n m a i n t a i n o r b i t a l o r i e n t a t i o n e i t h e r w i t h o r w i t h o u tt h e u s e o f t h e B D U S . T o e s t a b l i s h o r i e n t a t i o n a l o n g t h e X o r Y a x e si n t h e R O m o d e , t h e i o n i c s e n s o r o r i n f r a r e d s e n s o r , r e s p e c t i v e l y ,c a n a l s o b e u s e d .S i n g l e - A x i s S u n O r i e n t a t i o nS i n g l e - A x i s o r i e n t a t i o n t o t h e s u n i s p e r f o r m e d i n t h e R O m o d e . T h ec o s m o n a u t r e c e i v e s v i s u a l d a t a o n t h e s u n l o c a t i o n f r o m t h e s h a d eg a u g e .M a n u a l D o c k i n g C o n t r o lM a n u . a l c o n t r o l f o r d o c k i n g i s u s e d t o p e r f o r m a r e n d e z v o u s f r o ma r a n g e ( 2 0 0 - 3 0 0 m ) u n t i l m e c h a n i c a l c o n t a c t i n t h e s u n l i t p o r t i o no f t h e o r b i t . T h e i n i t i a l r e l a t i v e v e l o c i t y i n t h i s c a s e m u s t n o te x c e e d 1 - 2 m / s e c . T o a c c o m p l i s h d o c k i n g a t a r g e t i s i n s t a l l e d o nt h e p a s s i v e s p a c e c r a f t a n d i s o b s e r v e d t h r o u g h t h e s i g h t i n g d e v i c ed u r i n g t h e d o c k i n g p o r t i o n o f t h e f l i g h t .

3 2


34/63

A S T P 2 0 2 0 2

D u r i n g m a n u a l c o n t r o l . o f d o c k i n g t h e c o s m o n a u t o r i e n t s t h e s p a c e -c r a f t a l o n g h i s l i n e o f s i g h t , c o m m a n d i n g a n g u l a r r a t e s u s i n g t h er i g h t c o n t r o l k n o b ( R U P ) , w h i l e s i g h t i n g t h e t a r g e t o f t h e p a s s i v ev e h i c l e t h r o u g h t h e s i g h t i n g d e v i c e . I n t h i s c a s e t h e o p t i c a l a x i so f t h e s i g h t i n g d e v i c e i s a l i g n e d w i t h t h e O X C 4 a x i s . T h e l a t e r a lm o t i o n o f t h e c e n t e r o f m a s s i s c o n t r o l l e d b y t h e c o s m o n a u t u s i n gt h e l e f t c o n t r o l k n o b ( R U L ) , a n d l o n g i t u d i n a l m o t i o n i s c o n t r o l l e du s i n g t h e t o g g l e s w i t c h l o c a t e d o n t h e R U L t o f i r e t h e D P O S I O t h r u s t e r s .M a n u a l d o c k i n g c o n t r o l a t c o n t a c t i n s u r e s m a i n t e n a n c e o f t h e d o c k i n gp a r a m e t e r s w i t h i n t h e l i m i t s f o r n o r m a l f u n c t i o n i n g o f t h e d o c k i n ga s s e m b l y .

3 . 2 . 6 M a n u a l S t a b i l i z a t i o nF o r m a n u a l s t a b i l i z a t i o n d u r i n g S K D o p e r a t i o n , t h e c o s m o n a u t m a i n t a i n sa t t i t u d e c o n t r o l u s i n g t h e r i g h t c o n t r o l ( R U P ) a n d w i t h t h e a i d o ft h e s i g h t i n g d e v i c e . C o n t r o l i n t h i s c a s e d i f f e r s f r o m t h e o r b i t a lm a n u a l m o d e o n l y b y t h e n e c e s s i t y t o c o m p e n s a t e f o r t h e d i s t u r b a n c et o r q u e s p r o d u c e d b y t h e S K D .

3 . 3 O P E R A T I O N A L M O D E S F O R T H E D O C K E D C O N F I G U R A T I O NF o r n o m i n a l j o i n t m i s s i o n o p e r a t i o n s , t h e S o y u z c o n t r o l s y s t e m i ss w i t c h e d o f f o n c a p t u r e ( o n s i g n a l f r o m t h e c o n t a c t s e n s o r s o n t h ed o c k i n g m e c h a n i s m ) . T h e c o n t a c t s e n s o r s g e n e r a t i n g t h e s i g n a l t os w i t c h o f f t h e S O U D a r e t r i p l e d a n d w o r k i n s e r i e s . I n t h e d o c k e dc o n f i g u r a t i o n c o n t i n g e n c y s i t u a t i o n s c a n a r i s e w h i c h a r e r e l a t e dt o c r e w s a f e t y a n d r e q u i r e t h a t c o n t r o l o f t h e d o c k e d s p a c e c r a f t

3 3


35/63

A S T P 20202

b e t r a n s f e r r e d t o t h e 5 0 Y u z . I n t h i s c a s e , t h e S o y u z S O U D c a n b er e a c t i v a t e d t h r o u g h c r e w o r g r o u n d c o m m a n d s . T h e r e q u i r e d m o d e so f S a U D o p e r a t i o n i n t h e d o c k e d c o n f i g u r a t i o n a n d t h e S O U D l sc a p a b i l i t y t o p e r f o r m t h e s e o p e r a t i o n s a r e t o b e d e t e r m i n e d .

4.0 S A F E T Y A S S E S S M E N T O F T H E C O N T R O L S Y S T E MT h e s a f e t y o f t h e m i s s i o n d u r i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e a t t i t u d e a n dt r a n s l a t i o n c o n t r o l s y s t e m i s a s s u r e d b y :

b y t h e r e d u n d a n c y o f t h e S O U D m o d e s ;b y a r r a n g i n g t h e m o s t i m p o r t a n t i n s t r u m e n t s o f t h e S O U D i n ac o n f i g u r a t i o n y i e l d i n g r e l i a b l e p e r f o r m a n c e ( B V D P O , f o r e x a m p l e ,i s t r i p l y r e d u n d a n t ) ; a n d b y t h e r e d u n d a n c y o f c o m m a n d s e n s o r s( B D U S - t w o c o m p l e t e s e t s , 10 - t w o c o m p l e t e s e t s ) , o f t h e S I Dt h r u s t e r s ( D O a n d D P O ) , a n d o f t h e c o r r e c t i v e e n g i n e s ( S K D a n dD K D ) . T h e s w i t c h i n g o f t h e s e i n s t r u m e n t s a n d a s s e m b l i e s i si m p l e m e n t e d e i t h e r f r o m t h e P K o r o n a r a d i o - l i n k .b y m o n i t o r i n g o n t h e P K a n d t e l e m e t r y t h e c o n d i t i o n o f t h eS K D U , S I O a n d o p e r a t i o n o f i t s e n g i n e s , a n d a l s o b y t h em o n i t o r i n g o f t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c o m m a n d s a n d p r o g r a m s ;b y t h e s e l e c t i o n o f t h e s e q u e n c e o f c o m m a n d s a n d o p e r a t i o n s ,w h i c h e l i m i n a t e a n y s p u r i o u s i n p u t s o f c o m m a n d s a f f e c t i n g f l i g h ts a f e t y .

34


36/63

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37/63

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4 0


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A S T P 2 0 2 0 2

1 2 - B P R E P . V H F X M T R I I1 3 - B V H F B E A C O N1 - C L A N D I N G2 - C

3 - C R E S P I R A T O R Y V E N T .4 - C D E S C E N T V E H I C L E V E N T . S P A C E S U I T I5 - C6 - C7 - C9 - C L I G H T B E A C O N1 0 - C D E S C E N T V E H I C L E V E N T S P A C E S U I T I I1 1 - C1 2 - C1 3 - C1 4 - C S E P A R A T I O N1 5 - C A T M O S P H E R E1 - 0 D E S C E N T V E H I C L E L I F E S U P P O R T S Y S T E M2 - D T E L E V . L I G H T .3 - D O P E R A T I O N L I G H T I4 - 0 O P E R A T I O N L I G H T I I6 - 0 G A S - A N A L Y S I S7 - 0 C O 2 C O N S U M P .8 - 09 - 0 D E S C E N T V E H I C L E V E N T .1 2 - 0 D E S C E N T V E H I C L E A I R - C O N D I T I O N I N G1 6 - 01 7 - 0

4 1


43/63

A S T P 2 0 2 0 2

l - F . O M , E M L I F E S U P P O R T S Y S T E M3 - E5 - E E M V E N T .6 - E O M C O N D I T I O N I N G7 - E8 - E9 - E1 0 - E O P E R A T I O N L I G H Tl l - E M O V I E C A M E R A1 2 - E M O V I E L I G H T1 3 - E S H U T O F F V A L V E O P E N1 4 - E F L O W R E G U L A T O R O P E N1 5 - E F L O W R E G U L A T O R C L O S E D1 6 - E1 7 - El - F3 - F P E R M I S S I O N F O R P R E S S U R E D U M P I N G F R O M O M4 - F O M P R E S S U R E D U M P I N G5 - F P R E S S U R E I N T E G R I T Y M O N I T O R I N G6 - F M E A S U R I N G M O D E7 - F8 - F O M T V C A M E R Al O - Fll-F1 2 - F O M P R E S S U R I Z A T I O N1 4 - F H A T C H I O P E N

4 2


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