一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，包括：安裝結構，第一部分與一航天飛行器本體模擬墻固支連接，第二部分與空間展開機構剛性連接；六維力/力矩測量組件，連接在第一部分和第二部分之間，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的力和力矩的大小、方向；三向加速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中在三個方向上的加速度；角速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的角速度；數據采集與分析系統，連接六維力/力矩測量組件、三向加速度傳感器以及角速度傳感器，用以根據檢測得到的數據可直接或間接的解算空間展開機構在展開鎖定工程中的鎖定撞擊力。
【專利說明】一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航天飛行器【技術領域】，特別涉及一種用于航天器空間展開機構展開過程中的鎖定撞擊力的測試系統。
【背景技術】
[0002]目前，航天飛行器上的空間展開機構如天線展開機構、太陽翼展開機構等由于受限于運載火箭空間包絡限制，在發(fā)射段需收攏并壓緊安裝在航天器本體上，航天飛行器入軌后再解鎖展開?？臻g展開機構在展開鎖定過程中由于受運動狀態(tài)的突然改變會產生很強的動態(tài)力學載荷，尤其是在空間展開機構與航天飛行器本體連接點和空間展開機構本身的鉸鏈展開鎖定機構附近。
[0003]雖然目前的一些虛擬仿真手段可以分析空間展開機構在展開過程中的鎖定撞擊力，但是分析結果往往誤差很大，這給空間展開機構的強度計算帶來輸入條件的不確定性問題和風險，同時對空間展開機構本身的結構與機構輕量化設計帶來難題。
[0004]目前沒有發(fā)現同本發(fā)明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統。本發(fā)明通過以下技術方案實現:
[0006]—種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，用以對一空間展開機構進行鎖定撞擊力測試，包括:
[0007]安裝結構，包括第一部分和第二部分，第一部分與一航天飛行器本體模擬墻固支連接，第二部分與空間展開機構剛性連接；
[0008]六維力/力矩測量組件，連接在第一部分和第二部分之間，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的力和力矩的大小、方向；
[0009]三向加速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中在三個方向上的加速度；
[0010]角速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的角速度；
[0011]數據采集與分析系統，連接六維力/力矩測量組件、三向加速度傳感器以及角速度傳感器，用以根據六維力/力矩測量組件檢測得到的數據，直接解算空間展開機構的鎖定撞擊力；或者，根據三向加速度傳感器以及角速度傳感器檢測得到的數據，間接解算空間展開機構的鎖定撞擊力。
[0012]較佳的，六維力/力矩測量組件包括若干三向力傳感器，用以檢測三個方向上的力，通過三個方向的力來解算出三個方向的力矩，再通過數據采集與分系統獲取六個方向的力元素，實現空間展開機構鎖定撞擊力的直接測量。[0013]較佳的，根據三向加速度傳感器以及角速度傳感器檢測得到的數據，間接解算空間展開機構的鎖定撞擊力包括:
[0014]通過激振器或錘擊使三向加速度傳感器檢測到加速度，再通過數據采集與分析系統獲取空間展開機構的模態(tài)響應傳遞函數和動態(tài)響應傳遞函數，從而解算出鎖定撞擊力。
[0015]較佳的，數據采集與分析系統根據角速度傳感器檢測得到的角速度，通過時域響應曲線對比確認空間展開機構的鎖定撞擊時刻。
[0016]較佳的，還包括:
[0017]數據采集前端，連接六維力/力矩測量組件、三向加速度傳感器以及角速度傳感器，用以記錄六維力/力矩測量組件、三向加速度傳感器以及角速度傳感器檢測到的數據，并將所記錄的數據通過TCP/IP協議傳輸至數據采集與分析系統。
[0018]較佳的，三向加速度傳感器連接于空間展開機構鉸鏈機構鎖定撞擊點。
[0019]本發(fā)明提供的一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其工作過程簡單、快速、有效，解決了空間展開機構在展開鎖定工程中的鎖定撞擊力測試問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1所示的是本發(fā)明實施例的安裝結構示意圖；
[0021]圖2所示的是本發(fā)明實施例的連接結構示意圖；
[0022]圖3-6分別所示的是本發(fā)明實施例中六維力/力矩測量組件與安裝結構的連接示意圖的正視圖、俯視圖、仰視圖、側視圖；
[0023]圖7-9分別所示的是本發(fā)明實施例中六維力/力矩測量組件的正視圖、俯視圖、側視圖；
[0024]圖10、11所示的是本發(fā)明實施例中六維力/力矩測量組件的原理圖；
[0025]圖12所示的是本發(fā)明實施例中三向加速度傳感器以及角速度傳感器的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實例，并不是全部的實例，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0027]為了便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖以具體實施例為例作進一步的解釋說明，且各個實施例不構成對本發(fā)明實施例的限定。
[0028]本發(fā)明提供一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，用以對一空間展開機構進行鎖定撞擊力測試，包括:安裝結構，包括第一部分和第二部分，第一部分與一航天飛行器本體模擬墻固支連接，第二部分與空間展開機構剛性連接；六維力/力矩測量組件，連接在第一部分和第二部分之間，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的力和力矩的大小、方向；三向加速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中在三個方向上的加速度；角速度傳感器，連接空間展開機構，用以檢測空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的角速度；數據采集與分析系統，連接六維力/力矩測量組件、三向加速度傳感器以及角速度傳感器，用以根據六維力/力矩測量組件檢測得到的數據，直接解算空間展開機構的鎖定撞擊力；或者，根據三向加速度傳感器以及角速度傳感器檢測得到的數據，間接解算空間展開機構的鎖定撞擊力。
[0029]如圖1-2所示，在本例中六維力/力矩測量組件3與安裝結構4、7連接，安裝結構7與空間展開機構2連接，三向加速度傳感器5與角速度傳感器6與空間展開機構2連接，數據采集前端9與六維力/力矩測量組件3、三向加速度傳感器5與角速度傳感器6連接，數據采集與分析系統10與數據采集前端9連接?？臻g展開機構2處于懸掛狀態(tài)或氣浮平臺上，以此平衡自身重力。
[0030]如圖3-6所示，六維力/力矩測量組件3與安裝結構4、7連接，安裝結構4與航天飛行器本體模擬墻I固支連接即限制三個方向的平動位移和三個方向的轉動位移，使之近似成為一個整體，所述安裝結構7與空間展開機構2剛性連接，以便能夠真實地進行力和力矩的傳遞，使得空間展開機構2在展開鎖定過程中將載荷能有效傳遞給六維力/力矩測量組件3。
[0031]如圖7-9所示，六維力/力矩測量組件3的數據電纜接口 Hl與數據采集前端9相連，使得采集的電壓信號能夠傳遞給數據采集與分析系統10。
[0032]如圖10-11所示，六維力/力矩測量組件3由四個三向力傳感器組成，通過四個三向力傳感器測得的數據可以解算出空間展開機構2鎖定撞擊過程中的三個方向的撞擊力和三個方向的力矩，通過數據采集與分析系統10直接解算出空間展開機構2的鎖定撞擊力，實現本發(fā)明的撞擊力直接測量。解算公式見式(I)-式(6):
[0033]Fx = Fx1+Fx2+Fx3+Fx4 (1)
[0034]Fy = Fyl+Fy2+Fy3+Fy4 (2)
[0035]Fz = Fz1+Fz2+Fz3+Fz4 (3)
[0036]Mx = L*(Fzl+Fz2-Fz3-Fz4) (4)
[0037]My = H*(-Fzl+Fz2+Fz3_Fz4) (5)
[0038]Mz = L* (-Fx1-Fx2+Fx3+Fx4) +H* (Fyl_Fy2_Fy3+Fy4) (6)
[0039]如圖12所示，在所述空間展開機構上布置所述加速度測量傳感器若干。如圖12用激振器沿撞擊力方向施加正弦力f = Feiut，測量加速度響應a = Α(ω)￥'激振力與加速度幅值之間存在關系Α(ω) =H(?)F。根據測量所得的Α(ω)和F，通過數據采集與分
析系統10獲得頻響函數Η(ω)及傳遞函數
【權利要求】
1.一種空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，用以對一空間展開機構進行鎖定撞擊力測試，其特征在于，包括: 安裝結構，包括第一部分和第二部分，所述第一部分與一航天飛行器本體模擬墻固支連接，所述第二部分與所述空間展開機構剛性連接； 六維力/力矩測量組件，連接在所述第一部分和所述第二部分之間，用以檢測所述空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的力和力矩的大小、方向； 三向加速度傳感器，連接所述空間展開機構，用以檢測所述空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中在三個方向上的加速度； 角速度傳感器，連接所述空間展開機構，用以檢測所述空間展開機構在展開鎖定撞擊過程中的角速度； 數據采集與分析系統，連接所述六維力/力矩測量組件、所述三向加速度傳感器以及所述角速度傳感器，用以根據所述六維力/力矩測量組件檢測得到的數據，直接解算所述空間展開機構的鎖定撞擊力；或者，根據所述三向加速度傳感器以及所述角速度傳感器檢測得到的數據，間接解算所述空間展開機構的鎖定撞擊力。
2.根據權利要求1所述的空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其特征在于，所述六維力/力矩測量組件包括若干三向力傳感器，用以檢測三個方向上的力，通過三個方向的力來解算出三個方向的力矩，再通過所述數據采集與分系統獲取六個方向的力元素，實現空間展開機構鎖定撞擊力的直接測量。
3.根據權利要求1所述的空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其特征在于，所述根據所述三向加速度傳感器以及所述角速度傳感器檢測得到的數據，間接解算所述空間展開機構的鎖定撞擊力包括: 通過激振器或錘擊使所述三向加速度傳感器檢測到加速度，再通過所述數據采集與分析系統獲取所述空間展開機構的模態(tài)響應傳遞函數和動態(tài)響應傳遞函數，從而解算出鎖定撞擊力。
4.根據權利要求1所述的空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其特征在于，所述數據采集與分析系統根據所述角速度傳感器檢測得到的角速度，通過時域響應曲線對比確認所述空間展開機構的鎖定撞擊時刻。
5.根據權利要求1所述的空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其特征在于，還包括: 數據采集前端，連接所述六維力/力矩測量組件、所述三向加速度傳感器以及所述角速度傳感器，用以記錄所述六維力/力矩測量組件、所述三向加速度傳感器以及所述角速度傳感器檢測到的數據，并將所記錄的數據通過TCP/IP協議傳輸至所述數據采集與分析系統。
6.根據權利要求1所述的空間展開機構鎖定撞擊力測試系統，其特征在于，所述三向加速度傳感器連接于所述空間展開機構鉸鏈機構鎖定撞擊點。
【文檔編號】G01L5/00GK103994847SQ201410198280
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】張華 , 李軍彪, 王威, 劉漢武, 李東穎 申請人:上海宇航系統工程研究所