一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星的制作方法
【專利摘要】一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其包括衛(wèi)星本體、有效載荷、力測量系統(tǒng)以及動平衡調(diào)整系統(tǒng)，其中所述有效載荷包括固定部分與轉(zhuǎn)動部分；所述力測量系統(tǒng)安裝在所述衛(wèi)星本體上，所述固定部分固定安裝在所述測量系統(tǒng)上，所述轉(zhuǎn)動部分與所述固定部分活動連接并沿所述固定部分可轉(zhuǎn)動，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)安裝在所述轉(zhuǎn)動部分上；所述力測量系統(tǒng)在所述轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)所述動不平衡量調(diào)整所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。利用本發(fā)明實現(xiàn)了大慣量轉(zhuǎn)動部件達(dá)到在軌動平衡狀態(tài)的功能；且本發(fā)明具有可操作性強、實用性強、應(yīng)用性強的優(yōu)點，很好地保證了載荷衛(wèi)星在軌的工作狀態(tài)。
【專利說明】一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌衛(wèi)星技術(shù)，特別是涉及種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動衛(wèi)星的平衡技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星上大慣量轉(zhuǎn)動部件越來越多，有效載荷轉(zhuǎn)動部件的掃描運動在軌飛行時如果存在不平衡，會產(chǎn)生周期性姿態(tài)擾動現(xiàn)象。而地面進行的整機動平衡無法完全模擬在軌的狀態(tài)，所以需要進行在軌動平衡設(shè)計，從而進行在軌動平衡的調(diào)整，將有效載荷掃描所引起的擾動降低到盡量小的程度，在軌動平衡的方案設(shè)計是實現(xiàn)這一設(shè)想的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0003]現(xiàn)衛(wèi)星有效載荷的轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量大，雖然布局時盡量保證質(zhì)心能接近轉(zhuǎn)軸，但由于饋源大小、波導(dǎo)走向以及接收機前后端設(shè)計上的差異，結(jié)構(gòu)上并不能完全實現(xiàn)對稱性，所以整個轉(zhuǎn)動部分啟動后由于動不平衡所造成的擾動將是衛(wèi)星所不能承受的?，F(xiàn)在通過整機動平衡技術(shù)的應(yīng)用以及低真空罐的研制，可以將轉(zhuǎn)動部分的動平衡狀態(tài)控制在一定范圍內(nèi)，從而接近于在軌狀態(tài)。但是地面的試驗環(huán)境與在軌的狀態(tài)畢竟存在一定差異，有些影響因素包括重力、風(fēng)阻都是無法消除的，衛(wèi)星對穩(wěn)定度的要求又越來越高，如何能夠達(dá)到在軌的動平衡狀態(tài)是一個需要解決的問題。
[0004]所以，為了達(dá)到在軌動平衡狀態(tài)，設(shè)計出在軌動平衡的方法是一急需解決的問題，所以本發(fā)明在現(xiàn)有基礎(chǔ)上設(shè)計一種可進行在軌測量、調(diào)平的方法。目前沒有發(fā)現(xiàn)類似要求的動平衡配重輔助裝置的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其包括衛(wèi)星本體、有效載荷、力測量系統(tǒng)以及動平衡調(diào)整系統(tǒng)，其中所述有效載荷包括固定部分與轉(zhuǎn)動部分；
所述力測量系統(tǒng)安裝在所述衛(wèi)星本體上，所述固定部分固定安裝在所述力測量系統(tǒng)上，所述轉(zhuǎn)動部分與所述固定部分活動連接并沿所述固定部分可轉(zhuǎn)動，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)安裝在所述轉(zhuǎn)動部分上；
所述力測量系統(tǒng)在所述轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)所述動不平衡量調(diào)整所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。
[0006]較佳地，所述固定部分包括一主軸，所述轉(zhuǎn)動部分沿所述主軸轉(zhuǎn)動。
[0007]較佳地,所述轉(zhuǎn)動部分包括一轉(zhuǎn)動艙與支架組件,所述支架組件通過若干支架固定在所述轉(zhuǎn)動艙上，所述轉(zhuǎn)動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。
[0008]較佳地，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)包括第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊以及第三絲桿滑塊，其中所述第一絲桿滑塊與第二絲桿滑塊分別水平設(shè)置在所述兩容置空間的底面，所述第三絲桿滑塊豎直設(shè)置在所述豎板表面。[0009]較佳地，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊在水平方向上移動；所述第三絲桿滑塊與第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制所述第三絲桿滑塊在豎直方向上移動。
[0010]較佳地，所述力測量系統(tǒng)包括一遠(yuǎn)程通信裝置，所述遠(yuǎn)程通信裝置將所述力測量系統(tǒng)測得的動不平衡量發(fā)送至地面。
[0011]較佳地，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置具有遠(yuǎn)程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面發(fā)送的控制指令進行控制。
[0012]較佳地，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊、第三絲桿滑塊分別通過多次位置調(diào)整使所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。
[0013]利用本發(fā)明解決實現(xiàn)了衛(wèi)星有效載荷在軌動平衡狀態(tài)調(diào)整的功能，實現(xiàn)了大慣量轉(zhuǎn)動部件達(dá)到在軌動平衡狀態(tài)的功能；且本發(fā)明具有可操作性強、實用性強、應(yīng)用性強的優(yōu)點，很好地保證了載荷衛(wèi)星在軌的工作狀態(tài)。
[0014]當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例提供的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例
[0016]本發(fā)明所要解決的問題是實現(xiàn)載荷衛(wèi)星在軌的動平衡狀態(tài)調(diào)整，從而達(dá)到有效載荷自身的在軌動平衡狀態(tài)；另外，必要時可以增大整星的擾動。為此，本發(fā)明提供了一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其包括衛(wèi)星本體1、有效載荷、力測量系統(tǒng)2以及動平衡調(diào)整系統(tǒng)，其中所述有效載荷包括固定部分3與轉(zhuǎn)動部分4 ；
力測量系統(tǒng)2安裝在衛(wèi)星本體I上，固定部分3固定安裝在測量系統(tǒng)2上，轉(zhuǎn)動部分4與固定部分3活動連接并沿固定部分3可轉(zhuǎn)動，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)動部分4上；力測量系統(tǒng)2在轉(zhuǎn)動部分4轉(zhuǎn)動時測量所述有效載荷的動不平衡量,所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)所述動不平衡量調(diào)整所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。
[0017]本實施例中，固定部分3包括一主軸，轉(zhuǎn)動部分4沿主軸可以轉(zhuǎn)動，主軸支撐著整個有效載荷，轉(zhuǎn)動部分4包括一轉(zhuǎn)動艙與支架組件，所述支架組件通過若干支架固定在所述轉(zhuǎn)動艙上，所述轉(zhuǎn)動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。這里轉(zhuǎn)動艙也可以包括更多的容置空間，本發(fā)明在此并不對轉(zhuǎn)動藏的容置空間數(shù)量做限定，豎板的數(shù)量根據(jù)容置空間的數(shù)量確定的。
[0018]本實施例中支架組件的支架固定在轉(zhuǎn)動艙上，支架組件的另一端為雷達(dá)掃描裝置，支架組件也的另一端也可以攜帶其他太空探測裝置，如相機、望遠(yuǎn)鏡等，本發(fā)明并不做限定，支架組件提供的支架也可以換成其他形式的固定裝置，本發(fā)明僅以支架為例進行說明。
[0019]所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)包括第一絲桿滑塊5、第二絲桿滑塊6以及第三絲桿滑塊7，其中第一絲桿滑塊5與第二絲桿滑塊6分別水平設(shè)置在轉(zhuǎn)動艙的兩容置空間的底面，第三絲桿7滑塊豎直設(shè)置在所述豎板表面。本發(fā)明提供的動平衡調(diào)整系統(tǒng)優(yōu)先選擇采用絲桿滑塊進行調(diào)整，絲桿滑塊具有很好的微調(diào)效果。同時，本發(fā)明對動平衡調(diào)整系統(tǒng)的絲桿滑塊數(shù)量不做限制，在轉(zhuǎn)動艙底面水平設(shè)置至少一個絲桿滑塊進行水平方向上的平衡調(diào)整，在轉(zhuǎn)動艙的豎板上至少設(shè)置一個絲桿滑塊進行豎直方向上的平衡調(diào)整。
[0020]第一絲桿滑塊5、第二絲桿滑塊6分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制第一絲桿戶快5、第二絲桿滑塊6在水平方向上移動；第三絲桿滑塊7與第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制第三絲桿滑塊7在豎直方向上移動。
[0021]在本實施例中，力測量系統(tǒng)2包括一遠(yuǎn)程通信裝置，所述遠(yuǎn)程通信裝置將力測量系統(tǒng)2測得的動不平衡量發(fā)送至地面，地面的技術(shù)人員對力測量系統(tǒng)2發(fā)來的動不平衡量進行分析處理；同時所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置也具有遠(yuǎn)程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面工作人員發(fā)送的控制指令進行控制。本實施例中底面與第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置以及力測量系統(tǒng)2的通信都是通過衛(wèi)星通信完成的。
[0022]本發(fā)明的具體工作過程為:
有效載荷的轉(zhuǎn)動部分4沿固定部分3轉(zhuǎn)動并掃描，掃描之后力測量系統(tǒng)2通過整星將測量值傳輸?shù)降孛妫ㄟ^力測量系統(tǒng)2測量到力的波形，計算出動不平衡量的大小以及相位，轉(zhuǎn)動部分2的轉(zhuǎn)動艙內(nèi)的第一絲桿滑塊5與第二絲桿滑塊6用于調(diào)整有效載荷的靜平衡，豎直方向的第三絲桿滑塊7用于調(diào)整有效載荷的動平衡，根據(jù)力測量系統(tǒng)2測量的結(jié)果來調(diào)整絲桿滑塊的位置實現(xiàn)動平衡狀態(tài)的調(diào)整；然后再通過力測量系統(tǒng)2進行復(fù)測，然后再次對絲桿滑塊進行調(diào)整位置使其更解決動平衡狀態(tài)，通過反復(fù)的多次調(diào)整，最終使有效載荷達(dá)到動平衡最優(yōu)值，從而實現(xiàn)在軌動平衡。
[0023]該發(fā)明解決了在軌動平衡的調(diào)整，從而實現(xiàn)在軌動平衡。應(yīng)用于在軌環(huán)境差異引起的動平衡變化、結(jié)構(gòu)機構(gòu)變形引起的在軌動平衡變化等。在運用該方法的過程中，操作簡單，方便直觀。該方法還具有很強的實用性、應(yīng)用性，可運用于其他型號衛(wèi)星載荷的研制上。
[0024]以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，包括衛(wèi)星本體、有效載荷、力測量系統(tǒng)以及動平衡調(diào)整系統(tǒng)，其中所述有效載荷包括固定部分與轉(zhuǎn)動部分； 所述力測量系統(tǒng)安裝在所述衛(wèi)星本體上，所述固定部分固定安裝在所述力測量系統(tǒng)上，所述轉(zhuǎn)動部分與所述固定部分活動連接并可沿所述固定部分轉(zhuǎn)動，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)安裝在所述轉(zhuǎn)動部分上； 所述力測量系統(tǒng)在所述轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)根據(jù)所述動不平衡量調(diào)整所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述固定部分包括一主軸，所述轉(zhuǎn)動部分沿所述主軸轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求2所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動部分包括一轉(zhuǎn)動艙與支架組件，所述支架組件通過若干支架固定在所述轉(zhuǎn)動艙上，所述轉(zhuǎn)動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。
4.如權(quán)利要求3所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述動平衡調(diào)整系統(tǒng)包括第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊以及第三絲桿滑塊，其中所述第一絲桿滑塊與第二絲桿滑塊分別水平設(shè)置在所述兩容置空間的底面，所述第三絲桿滑塊豎直設(shè)置在所述豎板表面。
5.如權(quán)利要求4所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊在水平方向上移動；所述第三絲桿滑塊與一第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制所述第三絲桿滑塊在豎直方向上移動。
6.如權(quán)利要求1所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述力測量系統(tǒng)包括一遠(yuǎn)程通信裝置，所述遠(yuǎn)程通信裝置將所述力測量系統(tǒng)測得的動不平衡量發(fā)送至地面。
7.如權(quán)利要求5所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置具有遠(yuǎn)程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面發(fā)送的控制指令進行控制。
8.如權(quán)利要求1所述的具有大慣量轉(zhuǎn)動部件有效載荷的在軌動平衡衛(wèi)星，其特征在于，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊、第三絲桿滑塊分別通過多次位置調(diào)整使所述有效載荷達(dá)到動平衡狀態(tài)。
【文檔編號】G01M1/38GK103454041SQ201310411788
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】翁藝航, 呂利清, 史耀強, 李國民 申請人:上海航天測控通信研究所