[發(fā)明專利]星載控制力矩陀螺的微振動(dòng)擾振力測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810018466.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN108253993B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種星載控制力矩陀螺的微振動(dòng)擾振力測(cè)試裝置，主要包括隔振系統(tǒng)、下轉(zhuǎn)接裝置、力信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)接裝置，下轉(zhuǎn)接裝置通過機(jī)械連接方式設(shè)置于安裝板之上，下轉(zhuǎn)接裝置上端用于設(shè)置力傳感器，接口要與力傳感器接口相匹配，力信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)由力傳感器、電荷放大器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，力傳感器上端與上轉(zhuǎn)接裝置下端機(jī)械連接，上轉(zhuǎn)接裝置上端與被測(cè)產(chǎn)品機(jī)械連接。本發(fā)明可獲得每個(gè)安裝點(diǎn)處三個(gè)方向的微振動(dòng)擾振力，也可獲得產(chǎn)品質(zhì)心處的微振動(dòng)擾振力合力、合力矩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微振動(dòng)擾振力測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

微振動(dòng)是航天器在軌運(yùn)行期間，由于搭載設(shè)備(如動(dòng)量輪、控制力矩陀螺等高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件、太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等步進(jìn)部件、紅外相機(jī)擺鏡等擺動(dòng)部件) 的正常工作或空間環(huán)境的微小激勵(lì)(如航天器進(jìn)出地影產(chǎn)生的熱致微振動(dòng)) 會(huì)造成航天器整體和(或)局部幅度較小的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在軌微振動(dòng)環(huán)境的存在，會(huì)使星載設(shè)備的指向與目標(biāo)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是影響空間望遠(yuǎn)鏡、高分辨率遙感衛(wèi)星、激光通信衛(wèi)星等高精度航天器成像質(zhì)量和指向精度等關(guān)鍵性能的重要因素。

大量研究表明，類似動(dòng)量輪，控制力矩陀螺等具備高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的單機(jī)是航天器的主要微振動(dòng)擾振源。高精度航天器特別是“哈勃”等高精度的空間望遠(yuǎn)鏡，動(dòng)量輪工作時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)嚴(yán)重影響這類航天器的成像質(zhì)量。該類單機(jī)的擾動(dòng)主要是由于高速轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻引起的靜不平衡和動(dòng)不平衡造成的。靜不平衡是由于輪子的質(zhì)心偏離了轉(zhuǎn)軸的中心而產(chǎn)生的，動(dòng)不平衡是由于輪子的質(zhì)量分布不均勻造成輪子慣量積不為零而產(chǎn)生的。當(dāng)高速轉(zhuǎn)子工作時(shí)，所產(chǎn)生的微振動(dòng)擾振力會(huì)通過安裝面?zhèn)鬟f給星體結(jié)構(gòu)，從而影響到有效載荷的正常運(yùn)行。為了分析該類單機(jī)對(duì)衛(wèi)星力學(xué)環(huán)境的影響，必須對(duì)單機(jī)與星體安裝面的輸出擾振力進(jìn)行充分辨識(shí)。現(xiàn)有的一種控制力矩陀螺，示意圖于圖1中，圖1a為現(xiàn)有的控制力矩陀螺的主視圖示意圖，圖1b為現(xiàn)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(diǎn)是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，總質(zhì)量大，力矩輸出大，并且該力矩陀螺的部分結(jié)構(gòu)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(zhì)量高力矩輸出控制力矩陀螺所產(chǎn)生微振動(dòng)擾振力會(huì)通過安裝點(diǎn)傳遞到星船，直接影響到星船的有效載荷，對(duì)該產(chǎn)品的微振動(dòng)輸出擾振力進(jìn)行識(shí)別，包括識(shí)別質(zhì)心處的擾振力合力、合力矩以及識(shí)別各安裝點(diǎn)處的擾振力對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分重要。但由于產(chǎn)品的重量大，輸出力矩大，安裝方式、結(jié)構(gòu)形式限制，目前，還沒有針對(duì)該類大質(zhì)量高力矩輸出產(chǎn)品的微振動(dòng)擾動(dòng)力測(cè)試裝置。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種星載大質(zhì)量高力矩輸出控制力矩陀螺的微振動(dòng)擾振力測(cè)試裝置，通過該裝置可以準(zhǔn)確測(cè)得該類產(chǎn)品安裝界面的微振動(dòng)擾動(dòng)力及質(zhì)心處的微振動(dòng)擾動(dòng)合力、合力矩。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

星載控制力矩陀螺的微振動(dòng)擾振力測(cè)試裝置，主要包括隔振系統(tǒng)、下轉(zhuǎn)接裝置、力信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)接裝置，用于隔離地面微振動(dòng)干擾的隔振系統(tǒng)由多個(gè)空氣隔振器、大理石質(zhì)量塊和安裝板組成，多個(gè)空氣隔振器支撐在大理石質(zhì)量塊底部對(duì)其支撐，安裝板機(jī)械固定在大理石質(zhì)量塊的頂部用于設(shè)置下轉(zhuǎn)接裝置；下轉(zhuǎn)接裝置為花盆形狀，通過機(jī)械連接方式設(shè)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(zhuǎn)接裝置上端用于設(shè)置力信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的力傳感器，接口要與力傳感器接口相匹配，位置根據(jù)被測(cè)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(hào)測(cè)量系統(tǒng)由力傳感器、電荷放大器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，力傳感器通過導(dǎo)線依次連接至電荷放大器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，力傳感器上端與上轉(zhuǎn)接裝置下端機(jī)械連接，上轉(zhuǎn)接裝置上端與被測(cè)星載控制力矩陀螺進(jìn)行機(jī)械連接。

其中，力信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)用于測(cè)量被測(cè)星載控制力矩陀螺的4個(gè)安裝點(diǎn)所產(chǎn)生的三個(gè)方向的微振動(dòng)擾動(dòng)力信號(hào)。

其中，所述安裝板為鋁安裝板。

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