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
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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