CN106516166A - 卫星动静隔离式结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种卫星动静隔离式结构，包括载荷舱、平台舱以及连接在所述载荷舱和所述平台舱之间的非接触磁浮机构。本发明有以下创新设计：1)以空间上动静隔离，采用完全位姿解耦控制思想，利用高精度、高带宽卫星动静隔离式结构，实现卫星姿态指向精度优于5×10‑4度、姿态稳定度优于5×10‑6度/秒的超高精度，彻底解决“双超”技术瓶颈，实现了载荷姿态的完全可测可控。2)通过磁浮机构非接触连接，实现动静隔离，直接隔断平台舱活动和挠性部件向载荷舱的微振动传递，有效保障载荷的超精超稳工作状态，从而达到全频带隔振的效果，极大降低了对控制系统产品的带宽需求。3)两舱空间隔离，有效避免了平台热变形对载荷指向的影响。

Description

卫星动静隔离式结构
技术领域
本发明涉及航天飞行器结构，具体为一种卫星动静隔离式结构。
背景技术
未来高性能卫星对载荷指向精度、稳定度的要求分别高达10-4度、10-6度/秒量级，比目前水平高2个量级以上。按照传统载荷与平台固连的设计方法，载荷指向与稳定度依靠平台控制系统实现，但由于平台微振动不可避免，且控制系统产品带宽、精度等能力有限，使得固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，很难实现载荷“双超”指标。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可有效解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升问题的卫星动静隔离式结构。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种卫星动静隔离式结构，包括载荷舱、平台舱以及连接在所述载荷舱和所述平台舱之间的非接触磁浮机构；其中所述载荷舱包括载荷舱本体以及设置在所述载荷舱本体上的有效载荷及姿态敏感器；所述平台舱包括平台舱本体以及设置在所述平台舱本体上的电源组件及其驱动机构、飞轮及推力器；所述非接触磁浮机构包括：第一安装架，所述第一安装架为U形，所述第一安装架的一侧通过第一连接架与所述载荷舱连接；定子，所述定子设置在所述第一安装架的底部；第二安装架，所述第二安装架的一端与所述第一安装架连接，所述第二安装架的一侧通过第二连接架与所述平台舱连接；动子，所述动子设置在所述第二安装架的另一端；所述动子与所述定子的位置相匹配。
优选地，所述定子包括：磁轭，所述磁轭设置在所述第一安装架的底部，所述磁轭为U形；磁钢，所述磁钢设置在所述磁轭开口处的两侧；所述动子从所述磁轭的开口处伸至所述磁轭内。
优选地，所述动子为线圈。
优选地，在所述第一安装架上设有探头。
优选地，所述姿态敏感器为光纤陀螺及星敏感器。
优选地，所述电源组件为太阳帆板。
优选地，在所述平台舱本体上设有贮箱。
优选地，在所述平台舱本体上设有天线。
优选地，所述非接触磁浮机构的数量为8个。
与现有技术相比，本发明有以下创新设计：
1)以空间上动静隔离，控制上主从协同的全新思想和方法，采用完全位姿解耦控制思想，利用高精度、高带宽卫星动静隔离式结构，实现卫星姿态指向精度优于5×10-4度、姿态稳定度优于5×10-6度/秒的超高精度，彻底解决“双超”技术瓶颈，实现了载荷姿态的完全可测可控。
2)通过磁浮机构非接触连接，实现动静隔离，直接隔断平台舱活动和挠性部件向载荷舱的微振动传递，有效保障载荷的超精超稳工作状态，从而达到全频带隔振的效果，极大降低了对控制系统产品的带宽需求。
3)两舱空间隔离，有效避免了平台热变形对载荷指向的影响。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明卫星动静隔离式结构结构示意图；
图2为本发明卫星动静隔离式结构非接触磁浮机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明由载荷舱1、平台舱2和非接触磁浮机构3组成。载荷舱1包括但不限于载荷舱本体10以及安装在载荷舱本体10上的有效载荷13、姿态敏感器如星敏感器(光纤陀螺11、星敏感器12)。平台舱2包括但不限于平台舱本体20及安装在 平台舱本体20上的太阳帆板24及其驱动机构23、飞轮22、推力器21、贮箱26、天线25。两舱间通过一体化非接触磁浮机构3实现动静隔离。
如图2所示，非接触磁浮机构3主要包括U形的第一安装架38，定子(磁钢33、磁轭34)设置在第一安装架38内，第二安装架37的一端与第一安装架38连接，动子(线圈31)安装在第二安装架37上。第一安装架38通过第一连接架32与载荷舱1固连，第二安装架37通过第二连接架36与平台舱2固连，动子(线圈31)与磁轭34之间无物理连接，从而实现了两舱的非接触。
由于非接触磁浮机构3输出力主要取决于电流，与定、动子相对位置基本无关，因此平台舱2振动和干扰不会传输至载荷舱1，从而达到有效载荷13动中取静，两舱动静隔离的效果，同时也自然的避免了平台热变形的影响。非接触指向位置传感器包括探头35。两舱位置限制结构主要有第二安装架37和第一安装架38组成，通过第一连接架32、第二连接架36分别安装在平台舱2和载荷舱1，限制了两舱在上下和前后两个方向上的位置。两舱共有8个接触磁浮机构3，相互配合限制，即可实现两舱上下、左右、前后三个方向上的位置限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种卫星动静隔离式结构，其特征在于，包括载荷舱、平台舱以及连接在所述载荷舱和所述平台舱之间的非接触磁浮机构；其中
所述载荷舱包括载荷舱本体以及设置在所述载荷舱本体上的有效载荷及姿态敏感器；
所述平台舱包括平台舱本体以及设置在所述平台舱本体上的电源组件及其驱动机构、飞轮及推力器；
所述非接触磁浮机构包括：
第一安装架，所述第一安装架为U形，所述第一安装架的一侧通过第一连接架与所述载荷舱连接；
定子，所述定子设置在所述第一安装架的底部；
第二安装架，所述第二安装架的一端与所述第一安装架连接，所述第二安装架的一侧通过第二连接架与所述平台舱连接；
动子，所述动子设置在所述第二安装架的另一端；
所述动子与所述定子的位置相匹配。
2.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，所述定子包括：
磁轭，所述磁轭设置在所述第一安装架的底部，所述磁轭为U形；
磁钢，所述磁钢设置在所述磁轭开口处的两侧；
所述动子从所述磁轭的开口处伸至所述磁轭内。
3.根据权利要求1或2所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，所述动子为线圈。
4.根据权利要求2所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，在所述第一安装架上设有探头。
5.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，所述姿态敏感器为光纤陀螺及星敏感器。
6.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，所述电源组件为太阳帆板。
7.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，在所述平台舱本体上设有贮箱。
8.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，在所述平台舱本体上设有天线。
9.根据权利要求1所述的卫星动静隔离式结构，其特征在于，所述非接触磁浮机构的数量为8个。
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