[發明專利]三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201611030980.5
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106742089B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 宋效正;王田野;曾擎;顧亦磊;錢秋瑛
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置包括旋轉工作平臺、設備基座、環形滾動導軌、滑車機構、傳動減速機構、姿態運動仿真平臺、隔振地基、地球模擬器、太陽模擬器、驅動控制系統；

其中，所述設備基座用于支撐整個模擬衛星軌道運動模擬裝置，承受系統壓力和扭矩拉力，其下部與隔振地基對接并固定，上面中部與姿態運動仿真平臺結構對接固定；

所述環形滾動導軌用于實現軌道工作平臺360度和0.00417°/s～0.07°/s可變角速率旋轉能力，環形滾動導軌上有六組滑車機構按等角度間隔均勻布置；

所述滑車機構用于與旋轉工作平臺一起旋轉；滑車機構上面與旋轉工作平臺下端圓環相連，下面與環形滾動導軌通過球或滾子作滾動運動；

所述旋轉工作平臺安裝地球模擬器，模擬衛星軌道角速度變化；旋轉工作平臺下端圓環裝有大齒圈，大齒圈與小齒輪相嚙合，小齒輪由驅動電機經過傳動減速機構驅動，帶動旋轉工作平臺旋轉；

所述傳動減速機構具有大減速比功能，滿足極低速高精度軌道調速旋轉需求；

所述姿態運動仿真平臺用于模擬衛星姿態變化，安裝衛星地球敏感器、太陽敏感器進行軌道變化條件下的姿軌控性能驗證；

所述地球模擬器安裝在旋轉工作臺上，與旋轉工作臺一起旋轉模擬衛星繞地球旋轉變化；

所述太陽模擬器安裝在隔振地基上，不與旋轉工作臺一起旋轉，模擬慣性空間太陽光入射；

所述隔振地基用于隔離外界振動，與廠房外圍間有隔振溝，隔振地基中部設計有基坑，整個可變速率衛星通用軌道模擬裝置坐落在基坑內；

所述驅動控制系統安裝在傳動減速機構上，用于采集驅動電機工作狀態和上位機指令，據此給出旋轉工作平臺運動控制指令，對可能出現的故障進行處理，系統實時檢測當前速度、當前位置、限位信息、電機運行狀態、電源狀態、和上位機的通訊狀態。

2.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述大減速比功能用于采集驅動電機工作狀態和上位機指令，據此給出旋轉工作平臺運動控制指令，對可能出現的故障進行處理，系統實時檢測當前速度、當前位置、限位信息、電機運行狀態、電源狀態、上位機的通訊狀態。

3.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述設備基座采用鑄鋼加筋結構形式，有兩圈地腳螺栓孔與隔振地基固定連接；設備基座上平面設計有一個固定姿態運動仿真平臺結構的定位凸臺和固定圓形導軌的定位凸臺。

4.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述旋轉工作平臺采用三根主梁結構支撐，每個主梁支撐結構底部延伸出兩根輔支撐梁結構與相鄰主梁頂端固定連接，三個主梁支撐對應的平臺層板進行結構加強設計，用于固定地球模擬器，同時三根主梁支撐結構底部是等角度間隔位于環形滾動導軌的三個滑車機構上，旋轉工作平臺模擬衛星軌道角速度變化。

5.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述六組滑車機構承載旋轉工作平臺一起運動，采用斜齒輪與蝸輪蝸桿結合的大減速比一體傳動；所述驅動控制系統安配有抱閘剎車裝置，一旦遇到限位需要緊急停車時，所述驅動控制系統通過一個電機下電自動抱閘剎車，電機一旦停轉，其輸出端轉速較低，接近于停止狀態。

6.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述隔振地基由整體澆注的鋼筋混凝土基座和基座下的沙石減震墊層組成，為了提高基坑的承載能力，防止產生不均勻沉降，在隔振地基底部打入大方樁和管樁，四周有隔振溝。

7.根據權利要求1所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置，其特征在于，所述姿態運動仿真平臺用于模擬衛星姿態變化，并固定衛星地球敏感器、太陽敏感器進行軌道變化條件下的姿軌控性能驗證；太陽模擬器模擬慣性空間太陽光入射。

8.一種如權利要求1-7任一項所述的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬裝置的三軸氣浮臺可變速率衛星通用軌道模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：根據所試驗的衛星在軌軌道角速度變化曲線，編制驅動電機運動控制指令保存在上位機上；

步驟二：合理布局調整旋轉工作平臺上的地球模擬器、隔振地基上的太陽模擬器，以及姿態運動仿真平臺上的地球敏感器和太陽敏感器的指向，設置試驗初始狀態，必要時控制旋轉工作平臺轉動一角度；

步驟三：啟動太陽模擬器風冷系統，打開太陽模擬器提供均勻、穩定的太陽光模擬；打開地球模擬器提供均勻、穩定的地球熱輻射模擬；

步驟四：根據試驗工況設置，程控旋轉工作平臺按在軌道角速度變化控制指令運行，然后進行試驗和數據采集分析。