[發(fā)明專利]一種用于大位移三維展開結(jié)構(gòu)的零重力無摩擦展開裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810877565.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109118931B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉凱;崔琦峰;杜江華;陳曉峰;王中王;周鑫;蔣松;朱雪龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;G06F30/17;G01M99/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明公開了一種用于大位移三維展開結(jié)構(gòu)的零重力無摩擦展開裝置，包含氣浮導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌懸掛固定桿、隨動滑塊裝置、抑制桿系運動卷簾、桿系卸載裝置吊掛板以及橫向短距離運動卸載單層吊掛裝置和橫向長距離運動卸載雙層吊掛裝置等，展開運動的實施分為縱向展開運動和橫向展開運動兩個階段，通過氣浮導(dǎo)軌與隨動滑塊裝置實現(xiàn)展開結(jié)構(gòu)的縱向大位移長距離的卸載展開，通過桿系卸載裝置實現(xiàn)展開結(jié)構(gòu)的橫向面內(nèi)上下起伏以及縱向的小幅運動，通過兩者的結(jié)合滿足大位移三維展開結(jié)構(gòu)的展開過程中的無摩擦、重力有效卸載和三維復(fù)雜運動軌跡的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于大位移三維展開結(jié)構(gòu)的零重力無摩擦展開裝置，主要應(yīng)用于空間和地面大位移三維可展結(jié)構(gòu)的無摩擦零重力卸載展開試驗。

背景技術(shù)

大型可展開結(jié)構(gòu)，如：反射陣天線、太陽翼帆板以及機械臂等，發(fā)射前處于收納狀態(tài)，當(dāng)發(fā)射進(jìn)入預(yù)定軌道后解鎖展開至工作狀態(tài)。由于此等結(jié)構(gòu)具有低頻、密模態(tài)、縱、橫、扭耦合的空間三維模態(tài)以及非線性等復(fù)雜的動力學(xué)特性，因此需要通過地面展開試驗保證其在軌執(zhí)行任務(wù)的安全性。由于重力、摩擦阻力等因素的影響，在地面上對大型可展開航天器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬太空展開試驗是極其困難的。隨著空間可展開機構(gòu)越來越復(fù)雜且朝著大收納比、大尺寸、大柔度等方向發(fā)展，其展開軌跡由原來的二維平面展開發(fā)展到空間多維展開，復(fù)雜的展開運動軌跡對地面零重力卸載裝置系統(tǒng)提出了更高的要求。

一種用于大位移多維展開結(jié)構(gòu)的零重力無摩擦展開裝置主要是模擬大位移多維展開結(jié)構(gòu)的無重力展開環(huán)境以實現(xiàn)此類結(jié)構(gòu)的零重力條件下的多維展開試驗之目的。

現(xiàn)有的大位移可展開結(jié)構(gòu)的地面零重力試驗系統(tǒng)，如太陽翼帆板的卸載裝置，通常采用被動式機械懸掛系統(tǒng)來實現(xiàn)。資料顯示該類被動式機械懸掛系統(tǒng)采用導(dǎo)軌小車在縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壣弦苿觼韺崿F(xiàn)地面展開試驗，可展開機構(gòu)通過懸掛繩索與導(dǎo)軌小車相連，展開過程中通過展開機構(gòu)的展開帶動小車在導(dǎo)軌上的滑動以實現(xiàn)在橫向與縱向的移動。該類系統(tǒng)無法消除摩擦力對機構(gòu)展開的影響且也無法滿足運動軌跡比較復(fù)雜的展開運動要求。由于氣浮導(dǎo)軌具有摩擦阻力小、運動精度高等特點，已廣泛應(yīng)用于短距離、長距離等無摩擦裝置中。專利申請?zhí)枮?01010165536.0的“用于超長距離跟隨吊點運動軌跡的無摩擦氣浮裝置”以及專利申請?zhí)枮?01010165658.X的“不受氣管擾動力影響的超長距離跟隨吊點運動軌跡的氣浮裝置”等方案已實現(xiàn)了一維的無摩擦的平動。專利申請?zhí)枮?01210403329.3的“二維無摩擦長距離運動的多層氣浮吊掛裝置”提供了二維無摩擦大位移長距離運動的解決方案。雖然一維及二維長距離運動氣浮吊掛裝置實現(xiàn)了摩擦阻力小、大位移、長距離運動的解決方案，但針對于運動軌跡復(fù)雜的大位移三維展開結(jié)構(gòu)來說，設(shè)計存在著一定的缺陷。

現(xiàn)有的大位移多維可展開結(jié)構(gòu)的地面零重力試驗卸載系統(tǒng)具有的缺陷如下：

(1)摩擦力較大。被動式機械懸掛系統(tǒng)采用導(dǎo)軌小車在縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壣系幕瑒訉崿F(xiàn)大位移長距離的運動，小車與導(dǎo)軌間的摩擦給可展結(jié)構(gòu)的展開帶來了一定的阻力，影響結(jié)構(gòu)的展開。

(2)無法滿足大位移多維復(fù)雜運動軌跡的可展結(jié)構(gòu)的卸載需求。目前的大位移卸載系統(tǒng)只能滿足一維或二維運動的需求，無法滿足具有三維復(fù)雜運動軌跡的可展結(jié)構(gòu)。

(3)無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)重力的有效卸載。

隨著大尺寸、大柔性和多維運動展開結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展，對地面零重力試驗卸載系統(tǒng)提出了更高的要求，不僅要求消除摩擦力對展開的影響，還要保證卸載的充分性以避免對測量造成較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于大位移三維展開結(jié)構(gòu)的零重力無摩擦展開裝置，采用氣浮導(dǎo)軌與桿系配重卸載組合的方式對大位移三維可展結(jié)構(gòu)進(jìn)行重力卸載，可展結(jié)構(gòu)的每一個局部部件均可通過桿系卸載裝置進(jìn)行有效卸載。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：