CN101614622B - 一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构，由推力球轴承、轴承内基座、轴承外基座、横梁、钢索、压力传感器以及显示器组成。推力球轴承的内外圆分别与轴承内基座和轴承外基座配合，构成卸载机构的活动部件；轴承内基座与太阳能帆板的承力部位连接，轴承外基座与横梁连接；横梁两端与装有压力传感器的钢索连接，两钢索悬挂在系统外部的安装面上。太阳能帆板的重力通过轴承内基座、推力球轴承、轴承外基座、横梁、钢索，传递到外部安装面上，重力不再由其驱动电机承担，同时还能保证其自由旋转，从而可以模拟失重条件下驱动电机只给太阳能帆板提供扭矩，不提供支撑力的力学环境，使地面实验更接近实际工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构，可用于太阳能帆板的地面实验中，消除重力对系统测试的影响，主要应用在航天领域。
背景技术
目前的卫星大多带有太阳能帆板，为星上的电子设备提供能量。为保证太阳能帆板达到最大使用效率，产生足够的电能，需要根据其卫星平台的轨道和姿态，调整太阳能帆板的朝向，尽量使太阳光能垂直照射，这一任务由电机驱动实现。在太空中，太阳能帆板处于失重状态，驱动电机只对太阳能帆板提供扭矩，而不会附带轴力或剪力。而在地面条件下，由于重力影响，当帆板沿水平方向安装时，电机会承受剪力；当帆板沿垂直方向安装时，电机会承受轴力，这两种情况都会影响电机的控制特性。因此，在驱动电机和太阳能帆板组件的地面实验时，排除附加力的干扰非常必要。
太阳能帆板属于大型柔性展开结构，体积和重量较大，但其刚度和强度则较低，不方便在太阳帆板上直接加载；同时如果采用水平安装方式，通过大型气浮垫来卸载，则约束了太阳能帆板的转动。因此，太阳能帆板的卸载部位和卸载方式需要作合理安排。
目前，国内外尚未见有关此类卸载机构的文献报导。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构，消除太阳能帆板及其驱动电机在地面实验时的附加力，同时能保证其自由转动，最大程度上模拟太空中失重的工作状态。
本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构，所述的太阳能帆板包括承力部位、连接杆和功能部位，承力部位的作用是承受驱动电机的驱动力，并通过连接杆传递给功能部分，承力部位与连接杆之间、连接杆与功能部位之间通过螺钉连接，其特点在于包括：推力球轴承、轴承内基座、轴承外基座、横梁、钢索、压力传感器、钢索调节器；推力球轴承的内外圆分别与轴承内基座和轴承外基座配合，构成卸载机构的活动部件；轴承内基座与太阳能帆板的承力部位连接，轴承外基座与横梁连接；横梁两端分别与装有压力传感器和钢索调节器的钢索连接，两个钢索悬挂在系统外部的安装面上；太阳能帆板的重力通过轴承内基座、推力球轴承、轴承外基座、横梁和钢索传递到外部安装面上，驱动电机安装在系统外部的安装面的吊顶上。
所述的轴承内基座和轴承外基座中间均留有通孔，使得太阳能帆板的承力部位与功能部位之间的连接杆从通孔穿过，所述的功能部件是指将太阳能转化为电能的帆板。
由于推力球轴承的存在，轴承内外基座之间可以无摩擦地相对运动，因此要求在实验测试时，所述横梁与轴承外基座固定不动，轴承内基座与太阳能帆板在驱动电机带动下旋转。
所述钢索的长度和拉力可以通过钢索调节器进行调节，拉力值可以通过显示器实时显示。
实验测试时，要保证所述两个钢索的拉力相等，且二者之和等于太阳能帆板与卸载机构的总重时，达到完全卸载。
所述的整个重力卸载机构通过悬挂的方式安装。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明通过将太阳能帆板的重力传递到外部安装面上，消除了太阳能帆板重力对驱动电机的影响，模拟了太空中的失重环境。
(2)本发明加载位置安排合理，没有在薄板结构(即太阳能帆板的功能部位)上布置加载点，保证了太阳能帆板本身结构的完整性和安全性。如果在太阳能帆板的功能部位上布置加载点，必然会需要打孔、加螺钉或铆钉，这样就破坏了结构的完整性。
(3)本发明结构简单轻巧，主承力结构仅需一根横梁，使用方便，可靠性高。
(4)本发明简单有效，通过传统的机械加工就可实现，工艺性好，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1左视图；
图3为图1中的轴承部分局部放大图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的太阳能帆板地面实验重力卸载机构中的太阳能帆板包括承力部位10、连接杆11和功能部位12，承力部位的作用10是承受驱动电机9的驱动力，并通过连接杆11传递给功能部分12，承力部位10与连接杆11之间、连接杆11与功能部位12之间通过螺钉连接。地面实验重力卸载机构由推力球轴承1、轴承内基座2、轴承外基座3、横梁4、钢索5、压力传感器6、钢索调节器7组成。
轴承内基座2和轴承外基座3中间均留有通孔14，使得太阳能帆板的承力部位10与功能部位12之间的连接杆11可以从通孔14穿过。
在测试时，横梁4与轴承外基座3固定不动，轴承内基座2与太阳能帆板在驱动电机9带动下旋转。
整个重力卸载机构通过悬挂的方式安装。卸载机构中的两根钢索5和被测件的驱动电机9都是安装在顶部的安装面13上，卸载机构和被测件悬挂在下方。由于太阳能帆板的功能部分12是大型柔性板，如果将其竖直向上安装或者水平安装，会产生较大变形，只有在竖直向下悬挂安装时变形很小，因此整个系统采用了悬挂的方式安装。
推力球轴承1的内外圆分别与轴承内基座2和轴承外基座3配合，构成卸载机构的活动部件；轴承内基座2与太阳能帆板的承力部位10连接，轴承外基座3与横梁4连接；横梁4两端与装有压力传感器6和钢索调节器7的钢索5连接，两钢索5悬挂在系统外部的安装面13上。太阳能帆板承力部位10的重力通过轴承内基座2、推力球轴承1、轴承外基座3、横梁4、钢索5，传递到外部安装面13上，驱动电机9安装在系统外部的安装面13的吊顶上，这样重力不再由其驱动电机9承担，同时还能保证太阳能帆板自由旋转，从而可以模拟失重条件下驱动电机9只给太阳能帆板承力部位10提供扭矩，不提供支撑力的力学环境，使地面实验更接近实际工况。
在实施例1中，先将电机9安装在吊顶安装面上，再将太阳能帆板的承力部分10与连接杆11安装在电机9上，然后将内基座2安装在太阳能帆板10承力部分的下方，使连接杆11从内基座通孔14中穿过；接着将推力球轴承1、轴承外基座3以及横梁4安装在内基座2的下方，并将横梁4两端的钢索5悬挂在系统安装面11上；再将太阳能帆板的功能部分12安装在其连接杆11下方；最后通过钢索调节器7调节钢索的长度和拉力，拉力值可以通过显示器8实时显示，这样使两根钢索5的拉力相等，且两根钢索5之和等于太阳能帆板10与卸载机构的总重时，达到完全卸载。
Claims (6)
1.一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构，所述的太阳能帆板包括承力部位(10)、连接杆(11)和功能部位(12)，承力部位的作用(10)是承受驱动电机(9)的驱动力，并通过连接杆(11)传递给功能部位(12)，承力部位(10)与连接杆(11)之间、连接杆(11)与功能部位(12)之间通过螺钉连接，其特征在于包括：推力球轴承(1)、轴承内基座(2)、轴承外基座(3)、横梁(4)、钢索(5)、压力传感器(6)、钢索调节器(7)；推力球轴承(1)的内外圆分别与轴承内基座(2)和轴承外基座(3)配合，构成卸载机构的活动部件；轴承内基座(2)与太阳能帆板的承力部位(10)连接，轴承外基座(3)与横梁(4)连接；横梁(4)两端分别与装有压力传感器(6)和钢索调节器(7)的钢索(5)连接，两个钢索(5)悬挂在机构外部的安装面(13)上；太阳能帆板的重力通过轴承内基座(2)、推力球轴承(1)、轴承外基座(3)、横梁(4)和钢索(5)传递到外部安装面(13)上，驱动电机(9)安装在系统外部的安装面(13)的吊顶上。
2.根据权利要求1所述的太阳能帆板地面实验重力卸载机构，其特征在于：所述的轴承内基座(2)和轴承外基座(3)中间均留有通孔(14)，使得太阳能帆板的承力部位(10)与功能部位(12)之间的连接杆(11)从通孔(14)穿过。
3.根据权利要求1所述的太阳能帆板地面实验重力卸载机构，其特征在于：在测试时，所述横梁(4)与轴承外基座(3)固定不动，轴承内基座(2)与太阳能帆板在驱动电机(9)带动下旋转。
4.根据权利要求1所述的太阳能帆板地面实验重力卸载机构，其特征在于：所述钢索(5)的长度和拉力通过钢索调节器(7)进行调节，拉力值通过显示器(8)实时显示。
5.根据权利要求1所述的太阳能帆板地面实验重力卸载机构，其特征在于：测试时，要保证所述两个钢索(5)的拉力相等，且二者之和等于太阳能帆板与卸载机构的总重时，达到完全卸载。
6.根据权利要求1所述的太阳能帆板地面实验重力卸载机构，其特征在于：所述的重力卸载机构通过悬挂的方式安装。
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