CN106428656A - 一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，包括短横梁架、短横梁滑块、短横梁气浮座、侧气垫、调节螺栓、悬挂螺座和吊挂绳；短横梁滑块的底部呈V型，短横梁气浮座支撑在短横梁架上，短横梁气浮座的上部开设有与短横梁滑块相配合的V型槽，短横梁气浮座的中部开设有第二方形通孔，第二方形通孔两侧的V型槽的两个面上均开设有第一气浮孔；短横梁气浮座的底面与短横梁架的两个水平支撑平面相接触的位置开设有第二气浮孔。本发明在保证刚度的基础上尽可能的减轻了重量，防止随动部件惯性力产生的附加影响；短横梁架与长直导轨之间采用气浮支撑，短横梁气浮座与短横梁架之间采用气浮支撑，尽可能减小了摩擦力对整个吊挂装置的影响。

Description

一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置

技术领域

本发明涉及太阳翼吊挂领域，更具体的说，尤其涉及一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置。

背景技术

太阳翼是卫星的能量来源。即太阳能帆板，是一种收集太阳能的装置，通常应用于卫星、宇宙飞船的供能，也可用于安装在环保型汽车顶部。太阳翼是卫星的能量来源。卫星发射时太阳翼处于折叠状态，星箭分离后打开并在卫星飞行过程中不断调整方向，使太阳电池对准太阳，为整星工作提供能量。太阳翼监视相机可以拍摄太阳翼展开过程及工作状态，判断太阳翼状态是否正常；在姿轨控配合下，还可拍摄地球与月球图像。为使获得的地月图像较好，该相机采用了一款长焦镜头。太阳能帆板有供电和充电两大功能，相当于一个小型发电站。太阳能帆板与太阳帆并不是同一种事物，太阳能帆板是一种收集太阳能的装置，而太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。

太阳翼板在太空中是以失重的环境进行安装的，因此，在地面进行各种模拟展开实验时，我们必须将其进行吊挂，在地面的环境下，不进行吊挂太阳翼板便无法正常的运行和工作；太阳翼板和铰链等连接机构都是按照失重环境下设计的，如果不解决重力的问题太阳翼就无法在地面进行工作，所以在地球上做实验时我们必须将其吊挂起来，并且保证太阳翼处于标准姿态进行质心吊挂，从而抵消重力的影响，模拟太空的失重环境来进行一些列的动作。

太阳翼板的吊挂通常是采用质心吊挂的方式，因此，在进行其展开运动时，其吊点的运动轨迹并非是直线运动的，而是呈四分之一的圆弧形轨迹来进行运动而，因此，我们必须采用二维吊挂装置对太阳翼板进行吊挂。目前的吊挂方式为直线导轨的滑块通过吊挂绳直接吊挂，但是在高精度的太阳翼板吊挂中，直线导轨与滑块之间的摩擦力会对太阳翼板的空间位置和运动产生附加作用力的影响，另一方面，由于太阳翼板通过吊挂绳连接到滑块上，滑块及其他吊挂随动检都有质量，在随动部件跟随太阳翼板运动的过程中产生惯性力，该惯性力就会附加到运动件上，因此随动部件的质量必须尽可能的小。

在太阳翼板地面展开实验中我们通常采用气浮吊挂的方式，采用气浮吊挂的原因是如果不采用气浮吊挂，而采用传统的轨道吊挂，因为吊挂过程中轨道上会受到的一定的力，而太阳翼板在太空中展开时是没有阻力的，而在地面展开时通过吊挂绳和滑轮进行吊挂，在太阳翼板静止的时候是没有问题的，而在太阳翼板运动的时候会因为吊挂装置与传统的导轨产生阻力，从而导致展开动作无法正常进行，所以我们需要用完全的气浮展开的方式来实现太阳翼板的展开，这样在展开的过程中太阳翼板就不会产生附加的力的作用，不会影响太阳翼板展开的一些性能和特性。太阳翼板在展开时往往需要观察太阳翼板的展开时间如果太阳翼板在展开的过程中有阻力存在则会使展开时间产生变化，另外太阳翼板在展开完毕后还需要观察太阳翼板的姿态，因为太阳翼板展开的过程中侧面是与铰链连接的，在有阻力存在的情况下太阳翼板最终展开的效果可能偏左或者偏右，甚至在某一位置直接卡住，而太空上展开时太阳翼板是处于自由伸展开的状态，所以我们希望在做地面展开实验时太阳翼板的展开与太空中一致，因为一旦存在阻力最终状态就无法实现，所以我们必须消除该阻力的影响。通常太阳翼板展开时我们采用长轴和短轴相配合的方式，长轴与短轴相互垂直，短轴沿长轴运动，太阳翼板的吊挂绳顶部的吊挂装置能够沿短轴运动。因为短轴在长轴上运动是会影响到太阳翼板的展开速度和展开特性的，因此我们需要在长轴上采用气浮的方式来消除摩擦里的影响从而测试太阳翼板的展开速度、展开频率和展开的最终姿态；常规的太阳翼板展开时通过普通的导轨来实现，普通的导轨上存在摩擦力，而且其摩擦力是不稳定和不可控的，无法采用仿真分析将该因素分析出来，因此传统方案在太阳翼地面展开实验中实际上是无法实现的。如果采用全气浮展开的方式，即长轴和短轴均采用气浮导轨，吊挂装置与短轴、短轴与长轴之间都没有额外的摩擦力存在，只存在吊挂装置、吊挂绳以及滑轮的随动质量，因为该随动质量是固定的，因此产生的影响也是固定的，我们可以通过计算将该影响消除，所以全气浮展开的重复性非常好，即使进行多次的展开实验也不会对太阳翼板产生影响。

现有技术中也存在着一些采用气浮的方式来进行太阳翼板展开实验的，但是并不是采用全被动的气浮展开实验，而是采用被动与主动相结合的气浮展开方式，即短轴是被电机带动在长轴上运动的，从理论上来说该模式是可以实现的，但是增加了一个主动的拉力之后，太阳翼板在运动时会产生力的冲击，从而出现电机将太阳翼板拉坏的情况；同时由于吊挂装置本身无法做到高刚度，高刚度意味着高质量，而吊挂装置的质量不能过高，否则会将短轴或者长轴压弯。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的吊挂装置无法解决太阳翼板吊挂过程中的高精度需求，随动部件质量较大，受到摩擦力和惯性力的附加影响不足，提供了一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，该吊挂装置能够有效避免摩擦力和惯性力的附加影响，适合太阳翼板的吊挂。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，包括短横梁架、短横梁滑块、短横梁气浮座、侧气垫、调节螺栓、悬挂螺座和吊挂绳；所述短横梁架的两端分别通过气浮滑块连接两根平行设置长直滑轨，短横梁架通过两端的气浮滑块在两根长直滑轨上沿直线运动，所述短横梁架中部开设有第一方形通孔，第一方形通孔将短横梁架的顶部分隔成左右两个水平支撑平面，短横梁架的上端向外延伸，在短横梁架上端的两个水平支撑平面的端部分别形成一个倾斜支撑面；所述短横梁滑块整体呈菱形柱状，短横梁滑块的底部呈V型，短横梁滑块上设有沿菱形中心线方向贯穿整个短横梁滑块的水平通孔，所述短横梁滑块上部的两个侧面上掏空成多根加强筋的形状，短横梁滑块的顶部中心位置开有沿竖直方向贯穿整个短横梁滑块的竖直通孔，吊挂绳穿过所述竖直通孔且其顶端通过悬挂螺座固定在短横梁滑块上；所述短横梁气浮座支撑在所述短横梁架上，短横梁气浮座的上部开设有与所述短横梁滑块底部相配合的V型槽，短横梁气浮座的中部开设有竖直贯穿整个短横梁气浮座的第二方形通孔，第二方形通孔两侧的V型槽的两个面上均开设有呈阵列分布的第一气浮孔；所述短横梁气浮座的底面与短横梁架的两个水平支撑平面相接触的位置开设有呈阵列分布的第二气浮孔；所述短横梁气浮座的左右两端均设有与短横梁气浮座一体式成型并用于固定侧气垫的支脚；所述侧气垫通过调节螺栓固定在短横梁气浮座上，侧气垫的位置通过对调节螺栓的调节进行调整，两个侧气垫均倾斜设置，且分别对短横梁架的两个倾斜支撑面形成支撑；每个侧气垫上均开设有多个第三气浮孔，所述侧气垫与短横梁架相接触的表面上还开设有与第三气浮孔相连通的均压槽。

进一步的，所述悬挂螺座的下部为直径略小于竖直通孔直径的圆形座，悬挂落座下部的圆形座刚好与竖直通孔相配合，悬挂螺座上端的圆帽直径大于竖直通孔的直径。

进一步的，所述均压槽呈圆环形，每个第三气浮孔对应设置两个与其连通的均压槽。

进一步的，所述短横梁气浮座上还设有多个用于减轻重量且不与任何一个第一气浮孔或第二气浮孔相连通的减重圆孔。

进一步的，第二方形通孔两侧的V型槽的两个面中任意一个面上的第一气浮孔均呈二列三行均布。

进一步的，所述第二气浮孔呈二列三行均布。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低；利用短横梁架在两根长直滑轨上沿直线运动，短横梁气浮座在短横梁架上通过气浮支撑并能沿短横梁架直线运动，二者的共同作用实现太阳翼板的二维展开运动；短横梁气浮座、短横梁滑块和侧气垫为太阳翼板的随动装置，短横梁气浮座和短横梁滑块上开设有多处通孔或多处掏空，在保证刚度的基础上尽可能的减轻了重量，防止随动部件惯性力产生的附加影响；短横梁架与长直导轨之间采用气浮支撑，短横梁气浮座与短横梁架之间采用气浮支撑，尽可能的减小了摩擦力对整个吊挂装置的影响，从而能够顺利的进行太阳翼板的二维展开运动。

附图说明

图1是本发明一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置的结构示意图。

图2是本发明短横梁架的结构示意图。

图3是本发明短横梁滑块的结构示意图。

图4是本发明短横梁气浮座的立体结构示意图。

图5是本发明短横梁气浮座的仰视图。

图6是本发明侧气垫的结构示意图。

图7是本发明悬挂螺座的结构示意图。

图中，1-短横梁滑块、2-短横梁架、3-短横梁气浮座、4-侧气垫、5-调节螺栓、6-悬挂螺座、7-吊挂绳、8-水平通孔、9-竖直通孔、10-加强筋、11-第一气浮孔、12-第二气浮孔、13-支脚、14-第三气浮孔、15-均压槽、16-水平支撑平面、17-倾斜支撑面、18-第一方形通孔、19-第二方形通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～7所示，一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，包括短横梁架2、短横梁滑块1、短横梁气浮座3、侧气垫4、调节螺栓5、悬挂螺座6和吊挂绳7；所述短横梁架2的两端分别通过气浮滑块连接两根平行设置长直滑轨，短横梁架2通过两端的气浮滑块在两根长直滑轨上沿直线运动，所述短横梁架2中部开设有第一方形通孔18，第一方形通孔18将短横梁架2的顶部分隔成左右两个水平支撑平面16，短横梁架2的上端向外延伸，在短横梁架2上端的两个水平支撑平面16的端部分别形成一个倾斜支撑面17。

所述短横梁滑块1整体呈菱形柱状，短横梁滑块1的底部呈V型，短横梁滑块1上设有沿菱形中心线方向贯穿整个短横梁滑块1的水平通孔8，所述短横梁滑块1上部的两个侧面上掏空成多根加强筋10的形状，短横梁滑块1的顶部中心位置开有沿竖直方向贯穿整个短横梁滑块的竖直通孔9，吊挂绳7穿过所述竖直通孔9且其顶端通过悬挂螺座6固定在短横梁滑块1上。

所述短横梁气浮座3支撑在所述短横梁架2上，短横梁气浮座3的上部开设有与所述短横梁滑块1底部相配合的V型槽，短横梁气浮座3的中部开设有竖直贯穿整个短横梁气浮座3的第二方形通孔19，第二方形通孔19两侧的V型槽的两个面上均开设有呈阵列分布的第一气浮孔11；所述短横梁气浮座3的底面与短横梁架2的两个水平支撑平面16相接触的位置开设有呈阵列分布的第二气浮孔12；所述短横梁气浮座3的左右两端均设有与短横梁气浮座3一体式成型并用于固定侧气垫4的支脚13。第二方形通孔19两侧的V型槽的两个面中任意一个面上的第一气浮孔11均呈二列三行均布。所述第二气浮孔12呈二列三行均布。短横梁气浮座3的底部通过第二气浮孔12内通气在短横梁气浮座3与短横梁架2相接触的水平支撑平面16之间形成一层气膜，从而消除二者直接接触之间产生的摩擦力。短横梁气浮座3上端的第一气浮孔11内通气后在短横梁气浮座3与短横梁滑块1之间形成一层气膜，从而消除短横梁气浮座3与短横梁滑块1之间的摩擦力。

所述侧气垫4通过调节螺栓5固定在短横梁气浮座3上，侧气垫4的位置通过对调节螺栓5的调节进行调整，两个侧气垫4均倾斜设置，且分别对短横梁架2的两个倾斜支撑面17形成支撑；每个侧气垫4上均开设有多个第三气浮孔14，所述侧气垫4与短横梁架2相接触的表面上还开设有与第三气浮孔14相连通的均压槽15。第三气浮孔14最佳分布方式为呈直线分布，所述均压槽15呈圆环形，每个第三气浮孔14对应设置两个与其连通的均压槽15，两个圆环形的均压槽15设在多个第三气浮孔14形成的直线的左右两侧。侧气垫4上的第三气浮孔14通气后在侧气垫4与短横梁架2相接触的倾斜支撑面17之间形成一层气膜，从而消除二者之间直接接触产生的摩擦力。

所述悬挂螺座6的下部为直径略小于竖直通孔9直径的圆形座，悬挂落座下部的圆形座刚好与竖直通孔9相配合，悬挂螺座6上端的圆帽直径大于竖直通孔9的直径。

所述短横梁气浮座3上还设有多个用于减轻重量且不与任何一个第一气浮孔11或第二气浮孔12相连通的减重圆孔。减重圆孔用于减轻短横梁气浮座3的整体质量，从而减轻短横梁气浮座的惯性。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：包括短横梁架(2)、短横梁滑块(1)、短横梁气浮座(3)、侧气垫(4)、调节螺栓(5)、悬挂螺座(6)和吊挂绳(7)；所述短横梁架(2)的两端分别通过气浮滑块连接两根平行设置长直滑轨，短横梁架(2)通过两端的气浮滑块在两根长直滑轨上沿直线运动，所述短横梁架(2)中部开设有第一方形通孔(18)，第一方形通孔(18)将短横梁架(2)的顶部分隔成左右两个水平支撑平面(16)，短横梁架(2)的上端向外延伸，在短横梁架(2)上端的两个水平支撑平面(16)的端部分别形成一个倾斜支撑面(17)；所述短横梁滑块(1)整体呈菱形柱状，短横梁滑块(1)的底部呈V型，短横梁滑块(1)上设有沿菱形中心线方向贯穿整个短横梁滑块(1)的水平通孔(8)，所述短横梁滑块(1)上部的两个侧面上掏空成多根加强筋(10)的形状，短横梁滑块(1)的顶部中心位置开有沿竖直方向贯穿整个短横梁滑块的竖直通孔(9)，吊挂绳(7)穿过所述竖直通孔(9)且其顶端通过悬挂螺座(6)固定在短横梁滑块(1)上；所述短横梁气浮座(3)支撑在所述短横梁架(2)上，短横梁气浮座(3)的上部开设有与所述短横梁滑块(1)底部相配合的V型槽，短横梁气浮座(3)的中部开设有竖直贯穿整个短横梁气浮座(3)的第二方形通孔(19)，第二方形通孔(19)两侧的V型槽的两个面上均开设有呈阵列分布的第一气浮孔(11)；所述短横梁气浮座(3)的底面与短横梁架(2)的两个水平支撑平面(16)相接触的位置开设有呈阵列分布的第二气浮孔(12)；所述短横梁气浮座(3)的左右两端均设有与短横梁气浮座(3)一体式成型并用于固定侧气垫(4)的支脚(13)；所述侧气垫(4)通过调节螺栓(5)固定在短横梁气浮座(3)上，侧气垫(4)的位置通过对调节螺栓(5)的调节进行调整，两个侧气垫(4)均倾斜设置，且分别对短横梁架(2)的两个倾斜支撑面(17)形成支撑；每个侧气垫(4)上均开设有多个第三气浮孔(14)，所述侧气垫(4)与短横梁架(2)相接触的表面上还开设有与第三气浮孔(14)相连通的均压槽(15)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：所述悬挂螺座(6)的下部为直径略小于竖直通孔(9)直径的圆形座，悬挂落座下部的圆形座刚好与竖直通孔(9)相配合，悬挂螺座(6)上端的圆帽直径大于竖直通孔(9)的直径。

3.根据权利要求1所述的一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：所述均压槽(15)呈圆环形，每个第三气浮孔(14)对应设置两个与其连通的均压槽(15)。

4.根据权利要求1所述的一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：所述短横梁气浮座(3)上还设有多个用于减轻重量且不与任何一个第一气浮孔(11)或第二气浮孔(12)相连通的减重圆孔。

5.根据权利要求1所述的一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：第二方形通孔(19)两侧的V型槽的两个面中任意一个面上的第一气浮孔(11)均呈二列三行均布。

6.根据权利要求1所述的一种太阳翼板地面模拟二维全气浮展开吊挂装置，其特征在于：所述第二气浮孔(12)呈二列三行均布。