[發明專利]星載控制力矩陀螺的微振動擾振力測試裝置

有效

• 申請號: 201810018466.2
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108253993B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 武耀;謝一村;晏廷飛;方貴前;馮咬齊;張俊剛;樊世超;岳志勇;李新明;韓曉健;焦安超
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種星載控制力矩陀螺的微振動擾振力測試裝置，主要包括隔振系統、下轉接裝置、力信號測量系統、上轉接裝置，下轉接裝置通過機械連接方式設置于安裝板之上，下轉接裝置上端用于設置力傳感器，接口要與力傳感器接口相匹配，力信號測量系統由力傳感器、電荷放大器以及數據采集系統組成，力傳感器上端與上轉接裝置下端機械連接，上轉接裝置上端與被測產品機械連接。本發明可獲得每個安裝點處三個方向的微振動擾振力，也可獲得產品質心處的微振動擾振力合力、合力矩。

技術領域

本發明屬于航天器動力學試驗技術領域，具體涉及微振動擾振力測試裝置。

背景技術

微振動是航天器在軌運行期間，由于搭載設備(如動量輪、控制力矩陀螺等高速轉動部件、太陽翼驅動機構等步進部件、紅外相機擺鏡等擺動部件) 的正常工作或空間環境的微小激勵(如航天器進出地影產生的熱致微振動) 會造成航天器整體和(或)局部幅度較小的往復運動。在軌微振動環境的存在，會使星載設備的指向與目標發生相對運動，是影響空間望遠鏡、高分辨率遙感衛星、激光通信衛星等高精度航天器成像質量和指向精度等關鍵性能的重要因素。

大量研究表明，類似動量輪，控制力矩陀螺等具備高速旋轉機構的單機是航天器的主要微振動擾振源。高精度航天器特別是“哈勃”等高精度的空間望遠鏡，動量輪工作時產生的擾動嚴重影響這類航天器的成像質量。該類單機的擾動主要是由于高速轉子質量分布不均勻引起的靜不平衡和動不平衡造成的。靜不平衡是由于輪子的質心偏離了轉軸的中心而產生的，動不平衡是由于輪子的質量分布不均勻造成輪子慣量積不為零而產生的。當高速轉子工作時，所產生的微振動擾振力會通過安裝面傳遞給星體結構，從而影響到有效載荷的正常運行。為了分析該類單機對衛星力學環境的影響，必須對單機與星體安裝面的輸出擾振力進行充分辨識。現有的一種控制力矩陀螺，示意圖于圖1中，圖1a為現有的控制力矩陀螺的主視圖示意圖，圖1b為現有的控制力矩陀螺的俯視圖示意圖，該控制力矩陀螺主要用于大型星船之上，特點是產品結構尺寸大，總質量大，力矩輸出大，并且該力矩陀螺的部分結構突出于安裝接口所在平面，安裝平面平面度要求高。這種大質量高力矩輸出控制力矩陀螺所產生微振動擾振力會通過安裝點傳遞到星船，直接影響到星船的有效載荷，對該產品的微振動輸出擾振力進行識別，包括識別質心處的擾振力合力、合力矩以及識別各安裝點處的擾振力對結構設計十分重要。但由于產品的重量大，輸出力矩大，安裝方式、結構形式限制，目前，還沒有針對該類大質量高力矩輸出產品的微振動擾動力測試裝置。

發明內容

基于此，本發明的目的在于提供一種星載大質量高力矩輸出控制力矩陀螺的微振動擾振力測試裝置，通過該裝置可以準確測得該類產品安裝界面的微振動擾動力及質心處的微振動擾動合力、合力矩。

本發明通過以下技術方案實現：

星載控制力矩陀螺的微振動擾振力測試裝置，主要包括隔振系統、下轉接裝置、力信號測量系統、上轉接裝置，用于隔離地面微振動干擾的隔振系統由多個空氣隔振器、大理石質量塊和安裝板組成，多個空氣隔振器支撐在大理石質量塊底部對其支撐，安裝板機械固定在大理石質量塊的頂部用于設置下轉接裝置；下轉接裝置為花盆形狀，通過機械連接方式設置于安裝板之上，用于為星載控制力矩陀螺突出安裝平面部分提供安裝空間，并且為力傳感器提供固定安裝邊界，下轉接裝置上端用于設置力信號測量系統的力傳感器，接口要與力傳感器接口相匹配，位置根據被測星載控制力矩陀螺的安裝接口位置確定，并且下裝接裝置上表面精加工處理，保證安裝平面度。力信號測量系統由力傳感器、電荷放大器以及數據采集系統組成，力傳感器通過導線依次連接至電荷放大器及數據采集系統，力傳感器上端與上轉接裝置下端機械連接，上轉接裝置上端與被測星載控制力矩陀螺進行機械連接。

其中，力信號測量系統用于測量被測星載控制力矩陀螺的4個安裝點所產生的三個方向的微振動擾動力信號。

其中，所述安裝板為鋁安裝板。

其中，所述通過機械連接方式設置于安裝板之上是通過螺栓連接或壓塊連接的方式設置于安裝板之上。