[發(fā)明專利]一種可配置可組裝的撓性模擬器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811436272.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109466809B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武云麗;曾海波;翟華;黃鐵球;林波;沈莎莎;孫旻昊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發(fā)明一種可配置可組裝的撓性模擬器，包括變剛度主結(jié)構(gòu)單元、氣浮輔助支撐裝置、質(zhì)量承載裝置和可配置質(zhì)量單元；變剛度主結(jié)構(gòu)單元鏈接組裝體，在組裝體末端放置質(zhì)量承載裝置，將可配置質(zhì)量單元放置在承載裝置上，形成主結(jié)構(gòu)，用于對質(zhì)量大小進(jìn)行調(diào)整；氣浮輔助支撐裝置用來對主結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助支撐，使之運(yùn)行在光滑水平的平臺上。該設(shè)備是可重復(fù)利用的，還可根據(jù)撓性體的復(fù)雜程度進(jìn)一步擴(kuò)展組裝結(jié)構(gòu)單元，目前，QS?3、TT?1、高軌SAR等衛(wèi)星的物理仿真試驗(yàn)均使用了該套模擬器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可配置可組裝的撓性模擬器，屬于航天器物理仿真試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

QX-3衛(wèi)星攜帶15.6m大型柔性天線，是國內(nèi)首顆載有此類超大柔性網(wǎng)狀載荷的衛(wèi)星，該星姿軌控技術(shù)的主要任務(wù)是克服大型撓性附件帶來的突出影響，且與之構(gòu)型相近的TT-1衛(wèi)星大撓性網(wǎng)狀天線對指向精度也有較高要求。而此前，我國尚未有此類構(gòu)型的在軌飛行衛(wèi)星，為了獲得關(guān)鍵數(shù)據(jù)，亟需開展相關(guān)的物理仿真試驗(yàn)。其中，關(guān)鍵部件則為超大柔性網(wǎng)狀天線。一方面天線實(shí)物是不允許用來進(jìn)行控制系統(tǒng)的物理仿真試驗(yàn)，另一方面，控制系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注的是天線質(zhì)量特性、頻率特性、模態(tài)特征等。因此，我們需要設(shè)計(jì)此類大型撓性設(shè)備的模擬器。

傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法是針對每個(gè)產(chǎn)品所涉及的撓性附件進(jìn)行相應(yīng)撓性附件模擬器的設(shè)計(jì)，該方法雖然撓性附件模擬器的力學(xué)性能與實(shí)物吻合度較好，但是每種撓性附件均需要設(shè)計(jì)其對應(yīng)的撓性附件模擬器，撓性附件模擬器之間缺乏通用性，這毫無疑問將給每個(gè)試驗(yàn)帶來難以降低的試驗(yàn)成本。

由于后續(xù)衛(wèi)星隨著載荷的能力增強(qiáng)，星體結(jié)構(gòu)也越加復(fù)雜，物理仿真試驗(yàn)是不可或缺的地面驗(yàn)證手段，其對撓性附件的模擬需求也會相應(yīng)增加，因此，為了避免浪費(fèi)降低成本，開發(fā)這種通用性可配置可組裝的模擬器是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有物理仿真試驗(yàn)中模擬器的低重復(fù)利用導(dǎo)致的資源浪費(fèi)問題，提供一種可配置可組裝的撓性模擬器，提高了仿真模擬器的使用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可配置可組裝的撓性模擬器，包括變剛度主結(jié)構(gòu)單元、氣浮輔助支撐裝置、質(zhì)量承載裝置和可配置質(zhì)量單元；變剛度主結(jié)構(gòu)單元鏈接組裝體，在組裝體末端放置質(zhì)量承載裝置，將可配置質(zhì)量單元放置在承載裝置上，形成主結(jié)構(gòu)，用于對質(zhì)量大小進(jìn)行調(diào)整；氣浮輔助支撐裝置用來對主結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助支撐，使之運(yùn)行在光滑水平的平臺上。

所述變剛度主結(jié)構(gòu)單元由3n段不同截面抗彎剛度的粱組合而成，n為正整數(shù)。

所述變剛度主結(jié)構(gòu)單元的根部段抗彎剛度大，末端段抗彎剛度小，按截面抗彎剛度從大到小順序依次連接。

擺動(dòng)振動(dòng)時(shí)質(zhì)量承載裝置在主結(jié)構(gòu)單元上的安裝位置不同，獲得不同的抗彎剛度。可配置質(zhì)量單元通過質(zhì)量的調(diào)整和安裝位置的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大范圍的調(diào)整。

在主結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不超過總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的20％。

所述主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率f為：

f＝2πω

其中，