CN110304550B - 一种天线结构的主动悬吊装置及悬吊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地面悬吊技术领域，具体涉及一种天线结构的主动悬吊装置及悬吊方法，该装置由拉绳，悬吊电机，万向节，滑块，导轨，驱动器，控制器，电流型功率放大器组成；拉绳一端连接天线结构的节点，一端连接悬吊电机；悬吊电机由外壳—导磁体—永磁体—线圈—压力传感器组成，压力传感器与控制器连接，控制器与电流型功率放大器连接，电流型功率放大器与线圈连接；悬吊电机尾端通过万向节与滑块固定，滑块在导轨上安装并与驱动器连接；本发明通过驱动器驱动滑块带动悬吊电机移动，通过悬吊电机输出主动力实现悬吊天线结构；本发明主动悬吊装置，具有结构轻巧，悬吊稳定，应用广泛，安全可靠的特点。

Description

一种天线结构的主动悬吊装置及悬吊方法
技术领域
本发明涉及地面悬吊技术领域，具体涉及一种天线结构的主动悬吊装置及悬吊方法。
背景技术
环形可展开天线是一种结构比较复杂的可展开天线，它主要由可展开桁架、索网、反射面等部分组成，这种可展开天线具有收拢尺寸小，展开尺寸大的特点，对于各种通信卫星、侦查卫星、遥感卫星、探测卫星，特别对于各类高轨道卫星，这种天线具有显著的优势，具有频带宽、覆盖面广、分辨率高、传输率高等优点，是目前大口径可展开天线的首选形式。
但是，在航天器发射前，都要进行地面试验，但是由于重力的作用，柔性结构会产生严重的静态变形，影响航天器的静力学和动力学特性。针对这一问题，重力卸载或低重力模拟是地面环境试验的关键技术。作为环形天线结构，前两阶模态为“摇头”和“点头”模态，现有悬吊装置可以实现悬吊后的“摇头”模态，但悬吊装置对“点头”模态有不利影响，或无法实现。因此，如何设计地面悬吊装置且不影响“点头”模态的实现是一个亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种天线结构的主动悬吊装置及悬吊方法，解决航天类天线结构的主动悬吊及实现“点头”模态的功能，具有结构轻巧，悬吊稳定，应用广泛，安全可靠的特点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种天线结构的主动悬吊装置，包括拉绳、导轨、悬吊电机、驱动器和控制组件，所述数根导轨于水平固定于支架上，所述导轨上设置有与之滑动配合的滑块，所述滑块与驱动器相接；所述滑块通过下部的万向节与悬吊电机连接，所述悬吊电机的下部连接有拉绳；
所述悬吊电机由外壳、导磁体、永磁体、线圈和压力传感器组成，所述压力传感器的上部设置有线圈，线圈内部为空腔，外部上半段为绕组，柱状的永磁体的穿设于线圈内，线圈和永磁体设置于导磁体内，导磁体为下开口的圆筒状，其外侧固定贴合于外壳的内壁上；所述压力传感器连接于外部的控制器上，控制器连接有电流型功率放大器，电流型功率放大器与线圈相接驱动器连接。
所述线圈绕组长度为d，空腔长度d加s大于等于永磁体的轴向长度l，且l减d大于等于悬吊点“点头模态”时垂直位移的2倍。
所述支架为同心双圆环结构，导轨的内端均布固定于小环的外围，大环设置于导轨的中部。
天线结构的主动悬吊装置的悬吊方法，天线结构未展开时，拉绳吊住天线结构，拉紧悬吊电机内压力传感器压在外壳底部，此时线圈绕组下端与导磁体下开口平齐；随着驱动器驱动滑块带动悬吊电机移动，天线结构展开，当滑块和悬吊电机位置固定，天线结构完全展开；需要主动悬吊时，压力传感器测量压在外壳底部的压力即悬吊点的等效重力分量，控制器接收压力信号，并换算各个悬吊点所需电压的大小，然后输出电压信号到电流型功率放大器，电流型功率放大器再输出电流到线圈，通电的线圈在磁场中产生安培力，向上悬吊起天线结构，达到重力卸载的目的。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明装置采用悬吊电机能够实现天线结构的“点头”模态振动，附加约束等几乎没有。整体结构轻巧，悬吊稳定，应用广泛，安全可靠，可有效实现天线结构的主动悬吊功能。
2）本发明采用压力传感器精确实时测量每个悬吊点的等效重力大小；采用闭环控制的原理，压力值作为反馈信号，由控制器实时调整输出安培力来悬吊天线结构；同时滑块由驱动器控制，既能驱动天线结构展开，也能对悬吊电机进行定位在导轨任意位置，能适应不同形状和尺寸的天线结构。
3）悬吊电机内的线圈骨架采用非金属、热固性材料，可以有效避免电涡流的产生，压力传感器结构采用非导磁材料，避免与磁体产生相互作用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为悬吊电机结构示意图。
附图标记说明如下：1-天线结构，2-拉绳，3-导轨，4-悬吊电机，5-驱动器，6-电流型功率放大器，7-控制器，8-滑块，9-万向节，10-外壳，11-导磁体，12-永磁体，13-线圈，14-压力传感器，15-支架。
具体实施方式：
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细地描述。
参见图1和图2，本发明提供的一种天线结构的主动悬吊装置，包括拉绳2、导轨3、悬吊电机4、驱动器5和控制组件。所述数根导轨3呈放射状固定于支架15上，本实施例中所说的支架15为同心双圆环结构，导轨的内端均布固定于小环的外围，小环小于天线结构未展开时的直径。所述导轨3上设置有与之滑动配合的滑块8，导轨3上滑块8的最大位移到环心的距离大于天线结构的半径，大环设置于导轨中部的上面，支撑导轨的同时不影响滑块的滑动，所述滑块8与驱动器5相接；所述滑块8通过下部的万向节9与悬吊电机4连接，所述悬吊电机4的下部连接有拉绳2。
所述悬吊电机4由外壳10、导磁体11、永磁体12、线圈13和压力传感器14组成，所述压力传感器14的上部设置有线圈13，线圈13内部为空腔，外部一段为绕组，柱状的永磁体12的穿设于线圈13内，线圈13和永磁体12设置于导磁体11内，导磁体11为下开口的圆筒状，其外侧固定贴合于外壳10的内壁上；所述压力传感器14连接于外部的控制器7上，控制器7连接有电流型功率放大器6，电流型功率放大器6与线圈13相接驱动器5连接。所述线圈13绕组长度为d，空腔长度d加s大于等于永磁体12的轴向长度l，且l减d大于等于悬吊点“点头模态”时垂直位移的2倍，天线结构“点头”模态振动时，压力传感器14不触碰外壳10底部。
所提供的天线结构的主动悬吊装置的悬吊方法如下：
天线结构1未展开时，拉绳2吊住天线结构1，拉紧悬吊电机4内压力传感器14压在外壳10底部，此时悬吊电机初始位置位于小环外缘处，线圈13绕组下端与导磁体11下开口平齐；随着驱动器5驱动滑块8带动悬吊电机4移动，天线结构1展开，当滑块8移动一定距离后，悬吊电机4位置固定，天线结构1完全展开；需要主动悬吊时，压力传感器14测量压在外壳10底部的压力即悬吊点的等效重力分量，控制器7接收压力信号，并换算各个悬吊点所需电压的大小，然后输出电压信号到电流型功率放大器6，电流型功率放大器6再输出电流到线圈13，通电的线圈13在磁场中产生安培力，向上悬吊起天线结构1，达到重力卸载的目的。

Claims (4)

1.一种天线结构的主动悬吊装置，其特征在于：包括拉绳（2）、导轨（3）、悬吊电机（4）、驱动器（5）和控制组件，导轨（3）为数根，数根导轨（3）于水平固定于支架（15）上，所述导轨（3）上设置有与之滑动配合的滑块（8），所述滑块（8）与驱动器（5）相接；所述滑块（8）通过下部的万向节（9）与悬吊电机（4）连接，所述悬吊电机（4）的下部连接有拉绳（2）；
所述悬吊电机（4）由外壳（10）、导磁体（11）、永磁体（12）、线圈（13）和压力传感器（14）组成，所述压力传感器（14）的上部设置有线圈（13），线圈（13）内部为空腔，外部上半段为绕组，柱状的永磁体（12）的穿设于线圈（13）内，线圈（13）和永磁体（12）设置于导磁体（11）内，导磁体（11）为下开口的圆筒状，其外侧固定贴合于外壳（10）的内壁上；所述压力传感器（14）连接于外部的控制器（7）上，控制器（7）连接有电流型功率放大器（6），电流型功率放大器（6）与线圈（13）相接驱动器（5）连接。
2.根据权利要求1所述天线结构的主动悬吊装置，其特征在于：所述线圈（13）绕组长度为d，空腔长度d加s大于等于永磁体（12）的轴向长度l，且l减d大于等于悬吊点“点头模态”时垂直位移的2倍。
3.根据权利要求2所述天线结构的主动悬吊装置，其特征在于：所述支架（15）为同心双圆环结构，导轨（3）的内端均布固定于小环的外围，大环设置于导轨的中部。
4.如权利要求1所述天线结构的主动悬吊装置的悬吊方法，其特征在于：天线结构（1）未展开时，拉绳（2）吊住天线结构（1），拉紧悬吊电机（4）内压力传感器（14）压在外壳（10）底部，此时线圈（13）绕组下端与导磁体（11）下开口平齐；随着驱动器（5）驱动滑块（8）带动悬吊电机（4）移动，天线结构（1）展开，当滑块（8）和悬吊电机（4）位置固定，天线结构（1）完全展开；需要主动悬吊时，压力传感器（14）测量压在外壳（10）底部的压力即悬吊点的等效重力分量，控制器（7）接收压力信号，并换算各个悬吊点所需电压的大小，然后输出电压信号到电流型功率放大器（6），电流型功率放大器（6）再输出电流到线圈（13），通电的线圈（13）在磁场中产生安培力，向上悬吊起天线结构（1），达到重力卸载的目的。
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