[發明專利]空間柔性機構的地面二維豎直展開方法

無效

• 申請號: 200910087658.X
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101590917A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 彭向中;王培明;雷宏
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/66
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安 麗

技術領域

本發明涉及一種在地面模擬零重力環境下，空間大型柔性輕型機構的二維豎直展開方法。

背景技術

空間柔性機構在軌展開的情況如圖1所示，圖中1為解鎖機構，2為轉動臂，3為電機，4為衛星星體。初始狀態時，空間柔性機構在衛星星體4上的位置A，并通過解鎖機構1與衛星星體4相連。當解鎖機構1與衛星星體4分離后，在電機3的驅動下，轉動臂2帶動空間柔性機構做二維轉動，轉動到位置B后停止，在位置B空間柔性機構再進行最終的展開動作。

為了確保空間柔性機構在軌展開成功，在地面展開驗證試驗是必不可少的。對于上述空間柔性機構的空間二維轉動，通常采用的方法為地面模擬零重力展開試驗，其原理如圖2、3所示，圖中5為吊掛繩，6為吊掛滑軌，7為氣浮托架，運動平面在XOZ面上，重力方向(-Y軸方向)與XOZ面正交。吊掛繩5用于平衡空間柔性機構的重量，為了保證轉動臂2帶動空間柔性機構做二維轉動的過程中模擬零重力狀態，要求吊掛繩5始終沿著吊掛滑軌6滑動。對于有些空間柔性機構，由于其結構過于柔軟，采用直接吊掛的方式(如圖2所示)或托舉的方式(如圖3所示)將可能使其內部結構或機構異常受力而變形，可能影響正常的展開功能，導致展開失敗。主要原因是采用上述兩種方式，無法在空間機構上找到合適的吊掛點和托舉面，或者說吊掛的著力點不是空間柔性機構上強度和剛度的最大值點。若為了解決上述問題單純的將空間柔性機構進行翻轉，在前述最大值點處進行吊掛，又無法保證吊掛繩5的延長線經過空間柔性機構的重心，從而無法滿足地面模擬零重力展開試驗的原理和要求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種操作簡單、成本低廉的空間柔性機構地面二維豎直展開方法。

本發明的技術解決方案為：空間柔性機構的地面二維豎直展開方法，步驟如下：

(1)在空間柔性機構上選取強度和剛度的最大值點作為著力點；

(2)將吊掛繩與空間柔性機構在著力點處進行連接，通過吊掛繩將空間柔性機構吊掛在與水平面相垂直的豎直方向上，吊掛繩的延長線應過空間柔性機構的重心，吊掛繩的張力應與空間柔性機構的重量相平衡；

(3)將轉動臂與空間柔性機構在著力點處進行連接，由轉動臂帶動空間柔性機構在與水平面相垂直的豎直平面內從初始位置至與豎直方向成θ角的范圍內轉動，3°≤θ≤5°；

(4)在轉動過程中，空間柔性機構實現二維展開。

所述吊掛繩的未與空間柔性機構相連的一端連接測力計或通過滑輪連接與空間柔性機構重量相同的配重。

上述方法的原理是：采用豎直吊掛空間柔性機構的方式，使得運動方向與鉛錘方向處于同一平面內。采用此種方式時，豎直吊掛的著力點通常選擇在轉動臂與空間柔性機構的連接處，因為按照設計，此位置的強度和剛度較大，不會因吊掛引起變形而產生結構或機構異常受力。而且采用此種方式比較容易調整吊掛的位置，使得吊掛的延長線通過空間柔性機構的重心，從而滿足地面模擬零重力展開試驗的原理和要求。

采用轉動臂帶動空間柔性機構在豎直平面內轉動小角度(3°≤θ≤5°)，這樣就使運動的方向與鉛錘方向近似正交，同時，由于轉動角度較小，吊掛繩的張力在鉛錘方向的分量與空間柔性機構的重量近似相同(cos3°＝0.9986，cos5°＝0.9962)，在地面上就可以進行模擬零重力展開試驗。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明方法在與水平面相垂直的豎直平面內進行轉動，選取空間柔性機構上的強度和剛度最大值點進行吊掛，克服了在與空間柔性機構質心運動軌跡鉛錘方向直接進行托舉或吊掛會使空間柔性機構柔軟的結構變形和損壞的不足，使得空間柔性機構有利于保持其固有狀態，而且豎直吊掛的方式比較容易調整吊掛的位置，使得吊掛的延長線通過空間柔性機構的重心，由于在豎直平面內轉動角度較小，吊掛繩的張力在鉛錘方向的分量與空間柔性機構的重量近似相同，滿足地面模擬零重力展開試驗的原理和要求。另外，本方法在工程應用上比現有常規方法簡單易行，相對于在常規模擬地面零重力展開試驗方法中使用的地面輔助設備和裝置，如氣浮臺、展開架、吊掛滑軌等，由于其均屬于大型試驗的操作，試驗準備周期長、動用的地面輔助設備和試驗設備多，從而導致試驗的高成本，而采用本發明的方法模擬地面零重力展開試驗使用的地面輔助設備和裝置數量少、易獲得、對場地要求低并且成本低廉。

附圖說明

圖1為空間柔性機構在軌展開的示意圖；

圖2為現有的采用吊掛方式的空間柔性機構地面模擬零重力展開試驗的示意圖；