專利名稱：一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星試驗裝置，尤其涉及一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置。
背景技術：
根據(jù)研制流程，衛(wèi)星需進行質量特性測試，包括質心測量、轉動慣量測量以及配重補償，使整星質量特性滿足運載和姿軌控的需求，并驗證整星質量特性的理論計算值。質心測試使用質心測試臺3進行測試，包括X、Y、Z三個方向的測試，如測量不滿足要求需進行配重。Χ、γ向質心測試是使用垂直工裝將衛(wèi)星垂直向放置在質心測試臺3上進行測試，Z向質心測試是使用水平工裝4將衛(wèi)星翻身90°水平向放置在質心測試臺3上進行測試。如圖I、圖2所示。轉動慣量測試使用轉動慣量測試臺進行測試,包括Jx、Jy、Jz、Jx-y θ、Jz-x θ、 Jz-y θ向的測試,其中Jx-y θ表示衛(wèi)星繞Z軸逆時針轉動Θ角的轉動慣量，Jz-x Θ表示衛(wèi)星繞Y軸逆時針轉動Θ角的轉動慣量，Jz-y Θ表示衛(wèi)星繞X軸逆時針轉動Θ角的轉動
卜舟且
貝里。Jz向轉動慣量測試是使用垂直工裝將衛(wèi)星垂直向放置在轉動慣量測試臺上進行測試；Jx、Jy、Jx-y θ向轉動慣量測試是使用第一水平工裝4(1)將衛(wèi)星翻身90°水平向放置在轉動慣量測試臺上進行測試，測試時衛(wèi)星需要逆時針轉動Θ角Jz-x Θ、jz-y Θ向轉動慣量測試是使用第一水平工裝4(1)、第二水平工裝4(11)將衛(wèi)星垂直向放置在轉動慣量測試臺上進行測試，測試時衛(wèi)星需要逆時針轉動Θ角。如圖3、圖4、圖5所示。但是現(xiàn)有技術中，技術人員為了獲得衛(wèi)星的質量特性，需要對衛(wèi)星進行在不同的試驗設備上進行多次吊裝，試驗設備結構復雜，試驗周期長，成本高，因此急需提供一種集成度高，并能夠實現(xiàn)上述功能的小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置

發(fā)明內(nèi)容
為了使得衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置具有重量輕、結構簡單、可以進行吊裝翻身的特點，能夠滿足小衛(wèi)星質量特性測試的要求。本發(fā)明提供了一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置。本發(fā)明的技術方案是提供了一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置，其特征在于包括垂直工裝、L梁、直角支架、配重塊，其中垂直工裝為圓柱結構，其上端設置有衛(wèi)星固定法蘭，下端設置有測試臺固定法蘭， 衛(wèi)星固定法蘭和測試臺固定法蘭上具有供連接螺栓穿過的孔，圓柱的壁面均勻設置若干個孔，以減輕垂直工裝的重量；L梁包括主體結構、連接圓盤、移動機構、旋轉機構、支撐系統(tǒng)，L梁的主體結構由 ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，連接圓盤用于與測試臺相連接，移動機構是一套滾珠絲杠副，其平行安裝于主體結構的水平部分，通過搖動旋轉手柄，帶動絲杠旋轉，從而使衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置在連接圓盤上前后運動；旋轉機構由旋轉軸、軸承、旋轉圓盤、渦輪蝸桿機構組成，用于使衛(wèi)星繞旋轉軸旋轉，實現(xiàn)不同角度的姿態(tài)轉換；支撐系統(tǒng)由支撐桿和滾輪組成， 用于支撐與衛(wèi)星連接的圓環(huán)，減小旋轉機構軸承承受的力；直角支架的主體結構由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，直角支架的豎直部分上設置有與L梁的旋轉機構連接的連接裝置，直角支架的水平部分與垂直工裝連接的連接裝置，且直角支架的水平部分的末端位置設置有配重安裝接口，第二配重塊固定安裝于該接口上；在L梁的主體結構的水平部分的末端還設置有第一配重塊。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用部件組合的方式構成了試驗設備，該設備可以根據(jù)需要進行選擇和組合，在保證高精度的條件下，實現(xiàn)了結構簡單，成本低的目標。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明，其中圖IX、Y向質心測試示意圖；圖2Z向質心測試示意圖；圖3Jz向轉動慣量測試示意圖；圖4Jx、Jy、Jx-y Θ向轉動慣量測試示意圖；圖5Jz-χ Θ、Jz-y Θ向轉動慣量測試；圖6為衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置總圖；圖7為L梁、垂直工裝的組合件示意圖；圖8為垂直工裝示意圖；圖9為L梁示意圖；圖10為直角支架示意圖。其中I衛(wèi)星、2垂直工裝、3質心測試臺、4水平工裝、4 (I)第一水平工裝、4 (II)第二水平工裝、5轉動慣量測試臺、6L梁、7直角支架、8第一配重塊、9第二配重塊、10起吊翻身裝置、11旋轉機構、12支撐機構、13L梁主體結構、14移動機構、15連接圓盤；
具體實施例方式衛(wèi)星I姿態(tài)轉換裝置用于小衛(wèi)星質量特性測試，需要能夠進行Jx、Jy、Jz、Jx_y Θ、 Jz-X Θ , Jz-y Θ多個狀態(tài)的姿態(tài)轉換。本裝置主要由L梁6、直角支架7、垂直工裝2、配重塊組成，有三種使用狀態(tài)，滿足質量特性測試時衛(wèi)星I的姿態(tài)轉換的要求。本裝置能夠通過旋轉機構使衛(wèi)星I繞旋轉軸旋轉，實現(xiàn)姿態(tài)轉換；能夠通過移動機構調(diào)節(jié)本裝置在測試臺上的位置，使衛(wèi)星質心在測試臺中心軸線上；能夠通過起吊翻身系統(tǒng)實現(xiàn)本裝置的吊裝和翻身操作，方便本裝置自身的組裝、衛(wèi)星I安裝至本裝置、本裝置安裝至測試臺；能夠通過配重調(diào)節(jié)本裝置的質心位置，使本裝置的質心與衛(wèi)星I的質心、測試臺中心處于同一軸線上，減小工裝對衛(wèi)星質量特性測試精度的影響。垂直工裝2的設計及使用垂直工裝2用于Χ、Υ向質心測試和Jz向轉動慣量測試，同時是整套姿態(tài)轉換裝置中與衛(wèi)星I連接的工裝。為減小工裝重量對衛(wèi)星I轉動慣量測試精度的影響，工裝需要輕量化設計；為滿足支撐衛(wèi)星I的需求，工裝需要有足夠的剛度和硬度。因此垂直工裝2設計為整體結構，由ZALSi9Mg整體鑄造、加工成型，并經(jīng)過表面冷硬陽極化處理。為滿足測試精度的要求，提出了較高的平面度、平行度、同軸度要求，如圖8所示。最終成型后需經(jīng)過動、 靜平衡校正。使用時垂直工裝2通過一個Φ50的定位銷與質心測試臺3、轉動慣量測試臺5連接，再將衛(wèi)星I固定在垂直工裝2上，進行X、Y向質心測試和Jz向轉動慣量的測試。垂直工裝2為圓柱結構，其上端設置有衛(wèi)星I固定法蘭，下端設置有測試臺固定法蘭，衛(wèi)星I固定法蘭和測試臺固定法蘭上具有供連接螺栓穿過的孔，圓柱的壁面均勻設置四個孔，以減輕垂直工裝2的重量。L梁6的設計及使用L梁6使用時與垂直工裝2組裝后使用，用于Z向質心測試和Jx、Jy、Jx_y Θ向轉動慣量測試，能夠使衛(wèi)星I繞Z軸旋轉。具體見圖7、圖9。L梁6由L梁主體結構13、連接圓盤15、移動機構14、旋轉機構11、支撐機構12、起吊翻身裝置10組成，為了減小工裝重量，L梁6主體結構由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，其中連接圓盤位于柱體結構下方， 用于與質心測試臺3、轉動慣量測試臺5連接，由鍛鋁加工成型，。連接圓盤具有較高的平面度、同軸度要求。移動機構是一套滾珠絲杠副，其平行安裝于主體結構的水平部分，通過搖動旋轉手柄，帶動絲杠旋轉，從而使衛(wèi)星I姿態(tài)轉換裝置在連接圓盤上前后運動，以調(diào)節(jié)本裝置在質心測試臺3、轉動慣量測試臺5上的位置，使衛(wèi)星I質心在測試臺中心軸線上。旋轉機構由旋轉軸、軸承、旋轉圓盤、渦輪蝸桿機構組成，用于使衛(wèi)星I繞旋轉軸旋轉，實現(xiàn)不同角度的姿態(tài)轉換。支撐系統(tǒng)由支撐桿和滾輪組成，用于支撐與衛(wèi)星連接的圓環(huán)，減小旋轉機構軸承承受的力。在L梁主體結構13的水平部分的末端設置有第一配重塊8 ;起吊翻身系統(tǒng)由四根起吊臂、兩副單桿吊具組成，通過雙鉤吊裝，實現(xiàn)本衛(wèi)星I姿態(tài)轉換裝置的吊裝與翻身90°操作，從而實現(xiàn)衛(wèi)星I姿態(tài)轉換裝置的吊裝和翻身操作，使用時首先根據(jù)小衛(wèi)星的設計質心位置，計算出衛(wèi)星I安裝在衛(wèi)星I姿態(tài)轉換裝置上時的質心位置，通過移動機構調(diào)節(jié)連接圓盤位置，使連接圓盤上的定位銷孔中心與衛(wèi)星設計質心處于同一豎直軸線上。然后將垂直工裝2與L梁6連接固定，整體吊裝至質心測試臺3上，測試本裝置的質心，在第一配重塊8位置進行配重，使本裝置的質心、連接圓盤上的定位銷孔中心、衛(wèi)星設計質心、質心測試臺3中心處于同一豎直軸線上，記錄配重重量和位置。之后將本裝置整體吊裝至轉動慣量測試臺5上，測試本裝置的轉動慣量值。通過以上步驟，本裝置自身狀態(tài)調(diào)試完畢，可以進行衛(wèi)星的質量特性測試。將調(diào)試完畢的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置上的配重取下，吊裝翻身逆時針90°，將衛(wèi)星吊裝至本裝置上固定，再吊裝翻身順時針90°，此時狀態(tài)與圖7狀態(tài)一致。然后將本裝置與衛(wèi)星整體吊裝至質心測試臺3上，配重放回原位，進行質心測試，通過計算得到衛(wèi)星的Z向質心值。再整體吊裝至轉動慣量測試臺5上進行轉動慣量測試，測試時使用旋轉機構旋轉Θ 角度，通過計算得到衛(wèi)星的Jx、Jy、Jx-y Θ轉動慣量值。直角支架7的設計及使用直角支架7使用時與L梁6、垂直工裝2組裝后使用，用于Jz-x Θ、jz-y0向轉動慣量測試，能夠使衛(wèi)星繞X軸或Y軸旋轉。具體見圖I、圖10。直角支架7主體結構由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，直角支架7的豎直部分上設置有與L的旋轉機構連接的連接裝置，直角支架7的水平部分與垂直工裝2連接的連接裝置，且直角支架7的水平部分的末端位置設置有配重安裝接口，第二配重塊可在固定安裝在該接口上。直角支架7設計時需要考慮到衛(wèi)星的質心高度，使衛(wèi)星安裝至本衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置上時質心位于旋轉軸線上。使用時首先按圖6組裝直角支架7、L梁6、垂直工裝2，通過移動機構調(diào)節(jié)連接圓盤位置，使連接圓盤上的定位銷孔中心與衛(wèi)星設計質心處于同一豎直軸線上。然后將本裝置整體吊裝至質心測試臺3上，測試本裝置的質心，在第一配重塊8位置、第二配重塊位置 9進行配重，同時需要使用旋轉機構使直角工裝旋轉Θ角度，使本裝置的質心、連接圓盤上的定位銷孔中心、衛(wèi)星設計質心、質心測試臺3中心處于同一豎直軸線上，記錄配重重量和位置。之后將本裝置整體吊裝至轉動慣量測試臺5上，測試本裝置的轉動慣量值；使用旋轉機構使直角工裝旋轉Θ角度，測試轉動慣量值。通過以上步驟，本裝置自身狀態(tài)調(diào)試完畢， 獲得了必要的測試值，可以進行衛(wèi)星的質量特性測試。將調(diào)試完畢的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置上的配重取下，吊裝至組裝工位，將衛(wèi)星吊裝至本裝置上固定，此時狀態(tài)與圖6狀態(tài)一致。然后將本裝置與衛(wèi)星整體吊裝至轉動慣量測試臺5上進行轉動慣量測試，配重放回原位，測試時使用旋轉機構旋轉Θ角度，通過計算得到衛(wèi)星的Jz-χθ轉動慣量值。吊裝衛(wèi)星，使衛(wèi)星繞豎直軸旋轉90°，重新與本裝置連接，進行轉動慣量測試，測試時使用旋轉機構旋轉Θ角度，通過計算得到衛(wèi)星的Jz-y Θ轉動慣量值。
權利要求
1.一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置，其特征在于包括垂直工裝(2)、 L梁(6)、直角支架(7)、配重塊，其中垂直工裝(2)為圓柱結構，其上端設置有衛(wèi)星固定法蘭，下端設置有測試臺固定法蘭， 衛(wèi)星固定法蘭和測試臺固定法蘭上具有供連接螺栓穿過的孔，圓柱的壁面均勻設置若干個孔，以減輕垂直工裝(2)的重量；L梁(6)包括主體結構(13)、連接圓盤(15)、移動機構(14)、旋轉機構(11)、支撐系統(tǒng)(12)，L梁(6)的主體結構(13)由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，連接圓盤用于與測試臺相連接，移動機構是一套滾珠絲杠副，其平行安裝于主體結構(13)的水平部分，通過搖動旋轉手柄，帶動絲杠旋轉，從而使衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置在連接圓盤上前后運動；旋轉機構由旋轉軸、軸承、旋轉圓盤、渦輪蝸桿機構組成，用于使衛(wèi)星繞旋轉軸旋轉，實現(xiàn)不同角度的姿態(tài)轉換；支撐系統(tǒng)由支撐桿和滾輪組成，用于支撐與衛(wèi)星連接的圓環(huán)，減小旋轉機構軸承承受的力；直角支架(7)的主體結構由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，直角支架(7)的豎直部分上設置有與L梁￠)的旋轉機構連接的連接裝置，直角支架(7)的水平部分與垂直工裝(2)連接的連接裝置，且直角支架(7)的水平部分的末端位置設置有配重安裝接口，第二配重塊(9)固定安裝于該接口上；在L梁￠)的主體結構(13)的水平部分的末端還設置有第一配重塊(8)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種小衛(wèi)星質量特性測試用的衛(wèi)星姿態(tài)轉換裝置，其特征在于包括垂直工裝(2)、L梁(6)、直角支架(7)、配重塊，其中垂直工裝(2)為圓柱結構，L梁(6)包括主體結構(13)、連接圓盤(15)、移動機構(14)、旋轉機構(11)、支撐系統(tǒng)(12)，直角支架(7)的主體結構由ZALSi9Mg鑄造加工成型，成L形，在L梁(6)的主體結構(13)的水平部分的末端還設置有第一配重塊(8)，本發(fā)明采用部件組合的方式構成了試驗設備，該設備可以根據(jù)需要進行選擇和組合，在保證高精度的條件下，實現(xiàn)了結構簡單，成本低的目標。
文檔編號G01M1/02GK102589804SQ20111036248
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者張弛, 王正華, 童利東, 邵梁強 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所