CN111674576A - 一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，包括桁架、横向导轨、滑动机构和摆动机构，横向导轨设置两组，且通过若干桁架安装支架安装在桁架的上部，摆动机构安装在桁架上，滑动机构设置若干组，且均与两组横向导轨配合，横向导轨的截面为矩形；每组滑动机构均包括横向滑架、纵向轴支架和纵向轴，横向滑架设置两个，横向滑架的上部分别搭设在相应侧的横向导轨上，且沿各自的横向导轨滑动，在摆动机构上及每个纵向轴上均设有一悬吊组件，悬吊组件沿纵向轴及摆动机构滑动。本发明有效解决传统大范围二维展开机构中的长导轨加工困难、导轨加工及装调精度要求高及展开过程易卡死问题，本发明便于搬运，具有良好的经济型和适用性。
Description
技术领域
本发明属于太阳翼结构与机构地面试验技术领域，尤其是涉及一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置。
背景技术
太阳翼结构与机构产品在地面展开试验过程中，为模拟太空微重力环境，需要对产品自身重力进行补偿，以实现零重力试验条件。太阳翼分步展开相对于同步展开而言，展开动作更复杂，需要更大的展开空间。
目前，太阳翼地面试验重力补偿装置常用的方案有气浮支撑式、气浮悬吊式、滚轮悬吊式三种。气浮支撑式需配合大理石平台使用，试验系统搭建成本高、不易搬运；气浮悬吊式装置虽具有摩擦阻力小的优点，但在展开过程中需要使用大量气管供气，导致试验过程中负载惯量为时变值，为试验过程引入不可控变量，且对于复杂展开动作气管钩挂风险大；滚轮悬吊式试验系统通常采用圆形导轨，且滚轮与导轨多向接触，存在导轨精度要求高、二维展开过程易卡死等问题，尤其对于太阳翼结构与机构的大范围二维展开试验而言，该类方案长导轨加工困难、导轨加工及装调精度要求高、展开过程易卡死，实现难度高，经济性、适用性差。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，解决了传统技术方案大范围二维展开情况中可能遇到的各类问题，本发明有效解决了传统技术方案大范围二维展开情况中长导轨加工困难、导轨加工及装调精度要求高、展开过程易卡死等问题，本发明便于搬运，具有良好的经济型和适用性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，包括桁架、横向导轨、滑动机构和摆动机构，所述的横向导轨设置两组，且通过若干个平行布置的桁架安装支架安装在桁架的上部，所述的摆动机构安装在桁架上，所述的滑动机构设置若干组，且均与两组横向导轨配合，所述的横向导轨的截面为矩形；
每组所述的滑动机构均包括横向滑架、纵向轴支架和纵向轴，所述的横向滑架设置两个，两个横向滑架的上部分别搭设在相应侧的横向导轨上，且沿各自的横向导轨自由滑动，两个横向滑架的底部与纵向轴支架固定连接，所述的纵向轴支架与纵向轴固定连接，所述的纵向轴的截面为圆形；
在摆动机构上及每个纵向轴上均配合有一用于安装试件的悬吊组件，所述悬吊组件沿相应的纵向轴及摆动机构自由滑动。
进一步的，所述横向滑架上安装有四套横向滑架轴及轴承组件，两两一组且相互垂直布置，且每一横向滑架轴配合一轴承，其中两套轴承的外表面与横向导轨的上表面接触，为主承力轴承；另两套轴承的外表面与横向导轨内侧面接触，为导向轴承；
每组滑动机构两侧的导向轴承的与相应侧的横向导轨接触面间的距离小于两横向导轨的内侧面间的距离。
进一步的，所述摆动机构通过摆架安装铝板及摆架安装支架安装在桁架上。
进一步的，所述摆动机构包括三角架、转轴和短导轨，所述三角架设置在转轴上，所述转轴与摆架安装铝板连接，所述短导轨固定在三角架的底部。
进一步的，所述悬吊组件包括悬吊滑架、悬吊滑架轴、悬吊轴承、吊耳和用于连接试验件的连接件，所述悬吊滑架上安装有四套悬吊滑架轴及悬吊轴承，两两一组对称布置，且悬吊轴承外表面与纵向轴或短导轨的外表面接触，所述吊耳包括上吊耳和下吊耳，所述上吊耳安装在悬吊滑架的下方，所述下吊耳与连接件连接，且上吊耳和下吊耳通过钢丝绳连接。
进一步的，所述悬吊组件还包括用于调节试验件高度的调高螺杆和计量用的拉力计，且调高螺杆和拉力计位于上吊耳与下吊耳之间。
进一步的，所述桁架安装支架与桁架为多点连接模式，摆架安装铝板与摆架安装支架及其上方的桁架安装支架为多点连接模式。
进一步的，所述纵向轴支架与纵向轴为多点连接模式，以提高纵向轴刚度并提供纵向轴高度差。
进一步的，所述纵向轴和短导轨均为不锈钢空心圆管，且外表面均做抛光处理。
进一步的，在桁架底部安装有便于装置移动及锁定的轮子及地脚。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置具有以下优势：
本发明以太阳翼分步式展开为应用场景，提供了一种能够实现大范围二维展开的重力补偿装置，采用方导轨与圆导轨相结合的形式，创新性地提出了半封闭式的滚轮悬吊方案，并重点解决了传统技术方案大范围二维展开情况中可能遇到的各类问题，包括长导轨加工困难、导轨加工及装调精度要求高、展开过程易卡死等，试验装置便于搬运，具有良好的经济型和适用性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置的结构示意图；
图2为横向导轨、滑动机构及摆动机构与桁架安装支架的连接示意图；
图3为滑动机构与横向导轨装配关系示意图；
图4为摆架机构安装示意图；
图5为横向滑架安装示意图；
图6为悬吊组件的结构示意图；
图7为三组滑动机构示意图。
附图标记说明：
1-桁架，2-横向导轨，3-滑动机构，4-摆动机构，5-桁架安装支架，6-摆架安装铝板，7-摆架安装支架，8-横向滑架，9-纵向轴支架，10-纵向轴，12-悬吊组件，13-横向滑架轴，14-主承力轴承，15-导向轴承，16-三角架，17-钢丝绳，18-转轴，19-滑动机构一，20-短导轨，21-滑动机构二，22-悬吊滑架，23-悬吊滑架轴，24-悬吊轴承，25-连接件，26-吊耳，27-调高螺杆，28-拉力计。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图7所示，一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，包括桁架1、横向导轨2、滑动机构3和摆动机构4，桁架1采用铝合金球杆拼接而成，内部净空间约长5400mm、宽4400mm、高4000mm，每个立柱底部安装有4个带刹车功能的万向轮和1个地脚；所述的横向导轨2设置两组，且通过若干个平行布置的桁架安装支架5安装在桁架1的上部，所述的摆动机构4通过摆架安装铝板6及摆架安装支架7安装在桁架1上，共设置五组桁架安装支架5，分别用于横向导轨2、摆架安装铝板6的安装；共设置1套摆动机构；
所述的滑动机构3设置若干组，且均与两组横向导轨2配合，所述的滑动机构3用于试验件的横向运动与纵向运动，所述的横向导轨2的截面为矩形；
每组所述的滑动机构3均包括横向滑架8、纵向轴支架9和纵向轴10，所述的横向滑架8设置两个，两个横向滑架8的上部分别搭设在相应侧的横向导轨2上，且沿各自的横向导轨2自由滑动，两个横向滑架8的底部与纵向轴支架9固定连接，所述的纵向轴支架9与纵向轴10固定连接，所述的纵向轴10的截面为圆形；
在摆动机构4上及每个纵向轴10上均设有一用于安装试件的悬吊组件12，所述悬吊组件12沿相应的纵向轴10及摆动机构4自由滑动；
滑动机构3数量取决于太阳翼展开帆板的数量，纵向轴支架9的结构与尺寸可根据需要灵活设计；本具体实施方式中可共设置三组滑动机构3，其中两个滑动机构一19和一个滑动机构二21，通过纵向轴支架9调整滑动机构一19与滑动机构二21的高度。
横向滑架8上安装有四套横向滑架轴及轴承组件，两两一组且相互垂直布置，且每一横向滑架轴13配合一轴承，其中两套轴承的外表面与横向导轨2的上表面接触，为主承力轴承14；另两套轴承的外表面与横向导轨2内侧面接触，为导向轴承15；
每组滑动机构3的两个导向轴承15的之间的距离略小于两横向导轨2内侧接触面间的距离，具体为两个导向轴承的与相应侧的横向导轨2接触面的距离略小于两横向导轨2内侧接触面间的距离，也就是两个导向轴承设置在两个横向导轨2的内侧，且与相应的横向导轨的内侧端面之间均设有间隙，两横向导轨2内侧距离采用正公差设计，以防止二维展开过程中发生卡死现象，半封闭式的滚轮设计可大幅降低对于横向导轨的直线度要求。
摆动机构4包括三角架16、转轴18、短导轨20和短导轨轴套21，所述转轴18通过转轴支撑座与摆架安装铝板6连接，所述转轴18通过三角架支撑座与三角架16的连接，所述三角架支撑座绕转轴18转动设置，所述短导轨20通过短导轨轴套与三角架16的底部连接。
悬吊组件12包括悬吊滑架22、悬吊滑架轴23、悬吊轴承24、吊耳26、调高螺杆27、拉力计28和连接件25，所述悬吊滑架22上安装有四套悬吊滑架轴23及悬吊轴承24，两两一组对称布置，且悬吊轴承24外表面与纵向轴10或短导轨20的外表面接触，所述吊耳26包括上吊耳和下吊耳，所述吊耳26安装在悬吊滑架22的下方，所述上吊耳通过钢丝绳17与调高螺杆27连接，所述拉力计28挂在调高螺杆27的底部，所述连接件25安装在拉力计28的底部，所述拉力计28通过下吊耳与连接件25连接，所述连接件25连接试验件。调高螺杆27用于精调试验件高度位置，拉力计28用于计量所抵消重力，其中悬吊滑架22尺寸需根据纵向轴10、短导轨20具体设计，连接件25形式及尺寸需根据试验件具体设计。
桁架安装支架5与桁架1为多点连接模式，连接处螺杆长度可调，调整摆架安装铝板6与摆架安装支架7及其上方的桁架安装支架5为五点连接模式。纵向轴支架9与纵向轴10为多点连接模式，本申请中的横向导轨2的水平度在0.2mm以内，纵向轴10的水平度在0.2mm以内、短导轨10的水平度在0.2mm以内及摆架安装铝板6的铅垂度在0.2mm以内。
纵向轴10和短导轨20均为不锈钢空心圆管，且外表面均做抛光处理；横向导轨2采用不锈钢矩形管，与横向滑架的轴承的接触面做抛光处理。
桁架1为整个重力补偿装置提供支撑，各立柱底部安装有轮子及地脚，便于试验装置移动及锁定，同时可利用地脚实现整个重力补偿装置的水平度调节。
本申请试验时需调节试验件质心与钢丝绳17共线。本发明的重力补偿装置使用时将太阳翼的各个部分与相应的滑动机构3和摆动机构4的悬吊组件12的连接件25连接，分步展开太阳翼，实现零重力试验条件，为试验做准备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：包括桁架(1)、横向导轨(2)、滑动机构(3)和摆动机构(4)，所述的横向导轨(2)设置两组，且通过若干个平行布置的桁架安装支架(5)安装在桁架(1)的上部，所述的摆动机构(4)安装在桁架(1)上，所述的滑动机构(3)设置若干组，且均与两组横向导轨(2)配合，所述的横向导轨(2)的截面为矩形；
每组所述的滑动机构(3)均包括横向滑架(8)、纵向轴支架(9)和纵向轴(10)，所述的横向滑架(8)设置两个，两个横向滑架(8)的上部分别搭设在相应侧的横向导轨(2)上，且沿各自的横向导轨(2)自由滑动，两个横向滑架(8)的底部与纵向轴支架(9)固定连接，所述的纵向轴支架(9)与纵向轴(10)固定连接，所述的纵向轴(10)的截面为圆形；
在摆动机构(4)上及每个纵向轴(10)上均配合有一用于安装试件的悬吊组件(12)，所述悬吊组件(12)沿相应的纵向轴(10)及摆动机构(4)自由滑动。
2.根据权利要求1所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述横向滑架(8)上安装有四套横向滑架轴及轴承组件，两两一组且相互垂直布置，且每一横向滑架轴(13)配合一轴承，其中两套轴承的外表面与横向导轨(2)的上表面接触，为主承力轴承(14)；另两套轴承的外表面与横向导轨(2)内侧面接触，为导向轴承(15)；
每组滑动机构(3)两侧的导向轴承(15)的与相应侧的横向导轨(2)接触面间的距离小于两横向导轨(2)的内侧面间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述摆动机构(4)通过摆架安装铝板(6)及摆架安装支架(7)安装在桁架(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述摆动机构(4)包括三角架(16)、转轴(18)和短导轨(20)，所述三角架(16)设置在转轴(18)上，所述转轴(18)与摆架安装铝板(6)连接，所述短导轨(20)固定在三角架(16)的底部。
5.根据权利要求4所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述悬吊组件(12)包括悬吊滑架(22)、悬吊滑架轴(23)、悬吊轴承(24)、吊耳(26)和用于连接试验件的连接件(25)，所述悬吊滑架(22)上安装有四套悬吊滑架轴(23)及悬吊轴承(24)，两两一组对称布置，且悬吊轴承(24)外表面与纵向轴(10)或短导轨(20)的外表面接触，所述吊耳(26)包括上吊耳和下吊耳，所述上吊耳(26)安装在悬吊滑架(22)的下方，所述下吊耳(26)与连接件(25)连接，且上吊耳和下吊耳通过钢丝绳(17)连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述悬吊组件(12)还包括用于调节试验件高度的调高螺杆(27)和计量用的拉力计(28)，且调高螺杆(27)和拉力计(28)位于上吊耳与下吊耳之间。
7.根据权利要求3所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述桁架安装支架(5)与桁架(1)为多点连接模式，摆架安装铝板(6)与摆架安装支架(7)及其上方的桁架安装支架(5)为多点连接模式。
8.根据权利要求1所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述纵向轴支架(9)与纵向轴(10)为多点连接模式，以提高纵向轴(10)刚度并提供纵向轴高度差。
9.根据权利要求4所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：所述纵向轴(10)和短导轨(20)均为不锈钢空心圆管，且外表面均做抛光处理。
10.根据权利要求1所述的一种用于分步展开式太阳翼地面试验的重力补偿装置，其特征在于：在桁架(1)底部安装有便于装置移动及锁定的轮子及地脚。
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