CN111807224B - 一种航天器大型贮箱总装导向装置及使用控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航天器大型贮箱总装导向装置及使用控制方法，精密导向轮组安装在星体安装板上，贮箱转接机构上端通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接，导向杆顶部导向柱插入贮箱转接机构下端的导向孔内，所述导向杆底部与导向杆底座连接，导向杆底座能实现导向杆的移动及锁定；所述控制系统分别与电机、驱动器、测距传感器连接，驱动器与导向杆连接；本发明可实现贮箱安装全过程导向的方法，解决了小间隙、长配合行程贮箱安装过程中贮箱配合不便观察、贮箱姿态不便控制的问题，降低贮箱装配过程中可能的磕碰风险，有效提高了产品的装配的安全性。
Description
技术领域
本发明属于航天器总装技术领域，具体来说，本发明涉及一种航天器大型贮箱总装导向装置及使用控制方法。
背景技术
贮箱作为航天器推进系统重要组成部分，对航天器至关重要，贮箱常见装配方式为贮箱自身裙边与星体结构孔连接，实现贮箱固定，随着航天器研制升级，贮箱设计不断升级，尺寸越来越大、更多的复合材料技术、轻量化技术得到应用，带来的问题是对贮箱总装过程难度加大。如某型号新研制贮箱，贮箱裙边外径约1300mm(尺寸大)，总长约3m，柱段高度约2.2m(配合行程长)，空载质量约200kg(需天车吊装安装)，舱体上与贮箱配合处直径1302mm(配合间隙小，单边1mm)，传统的贮箱安装方式无法完成。
贮箱总装时，常规通过厂房的天车吊装贮箱一端，通过操作人员目视手扶对贮箱安装过程进行监视及调整，完成贮箱的安装，但该方法仅适用于小尺寸、单裙边安装贮箱，存在人员视线及手扶的局限性，同时天车吊装带来的晃动问题不可避免，无法适用于小间隙、长配合行程贮箱安装。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种航天器大型贮箱总装导向装置及使用控制方法，可实现贮箱安装全过程导向的方法，解决了小间隙、长配合行程贮箱安装过程中贮箱配合不便观察、贮箱姿态不便控制的问题，降低贮箱装配过程中可能的磕碰风险，有效提高了产品的装配的安全性。
本发明采用了如下的技术方案：
本发明的一种航天器大型贮箱总装导向装置，包括精密导向轮组、贮箱转接机构、导向杆、导向杆底座、电机、驱动器、测距传感器、控制系统，所述精密导向轮组安装在星体安装板上，所述精密导向轮组用于实现贮箱裙边接触精密导向，能控制贮箱吊装过程横向位移在1mm以内；贮箱转接机构上端通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接，所述导向杆顶部导向柱插入贮箱转接机构下端的导向孔内，能控制贮箱吊装过程中的摆动，所述导向杆作用于长行程导向，具备方向保证及长度变化的能力，所述导向杆底部与导向杆底座连接，导向杆底座能实现导向杆的移动及锁定；所述控制系统分别与电机、驱动器、测距传感器连接，驱动器与导向杆连接，在天车吊装贮箱下落过程中，利用测距传感器对导向杆顶面与贮箱转出机构底面的预留距离进行测量，测量数据反馈至控制系统判断，与设定安全预留距离进行比较判断，控制导向杆运动，进而控制导向杆随天车自适应贮箱下降高度变化，避免导向杆伸缩与贮箱下降速度不一致时发生导向杆碰撞干涉使贮箱产品受力；或手动模式下能通过人工跟随天车吊装贮箱下降过程配合完成导向。
其中，所述精密导向轮组包括导向轮、导向轮支架、导向轮组底板、轮轴、轮轴架，所述导向轮组支架固定在导向轮组底板上，轮轴架固定在导向轮组支架上，轮轴固定在轮轴架上，导向轮通过轴承与轮轴连接，导向轮通过轮面与贮箱裙边接触后旋转，轮面使用非金属材料，在接触导向的同时，防止对贮箱形成损伤。
其中，所述导向杆底座包括四个万向行走轮，能实现导向杆位置的横向移动，提供在水平面的2个移动自由度以及绕竖直轴线的旋转自由度，导向杆底座上有四个支撑地脚，能实现导向杆稳定支撑。
其中，所述贮箱转接机构包括导向孔套、支杆，其中，支杆中部设有凸起，支杆通过该凸起挂在加强保持环上，支杆底部通过螺丝与导向孔套连接，支杆顶部通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接。
本发明的一种航天器大型贮箱总装导向装置的使用控制方法，包括以下步骤：
首先在星体安装板3位置附近利用星体结构上的螺纹孔使用螺钉安装精密导向轮组4，能起到圆周方向限制作用，圆周方向至少均布3组安装精密导向轮组4，通过选取的孔位尺寸保证精密导向轮组4安装后导向轮14刚好与贮箱接触，位置能满足要求；然后通过贮箱2上方自身吊装点使用吊装带竖直起吊贮箱并保持平稳，在贮箱2下方利用下裙边及贮箱安装孔并安装贮箱转接机构5，利用贮箱转接机构5与贮箱安装孔尺寸设计确保转接出的导向孔11与贮箱2竖直方向回转轴线同心，通过控制导向孔11控制贮箱2轴线摆动；然后利用厂房的天车及贮箱2上方吊点，吊装贮箱2至星体上星体安装板3上方，对正星体结构上贮箱通过星体安装板3孔洞，天车缓慢下降并利用精密导向轮组14进行贮箱2下裙边精密导向，通过精密导向轮组14与贮箱2下裙边进行接触并转动导向，控制贮箱2横向晃动不超过1mm；待贮箱2裙边顺利下降高度通过星体上层的星体安装板3后，贮箱2的柱段开始进入星体1结构，此时在贮箱2正下方布置导向杆6，导向杆6的水平移动及锁定通过导向杆底座15上安装的万向行走轮9及支撑地脚8实现，通过测量与星体1相对尺寸确保导向杆6与星体1上贮箱预期安装位置同轴，然后通过导向杆6顶部导向柱12与贮箱转接机构5上导向孔11配合插入，然后通过导向杆6顶部布局的测距传感器10测量导向杆6顶面与贮箱转接机构5下端面高度方向预留距离h，与预设值进行比较，通过导向杆底座15上布置的电机及控制系统7控制可伸缩导向杆6与贮箱转接机构5配合，导向杆6缩短过程与厂房的天车吊装贮箱2下降过程配合，利用导向杆6实现贮箱2柱段导向；之后，贮箱2继续下降至贮箱2的上裙边与精密导向轮组4配合，厂房的天车缓慢下降并利用精密导向轮组4进行贮箱2上裙边精密导向，通过精密导向轮组4与贮箱2安装上裙边进行接触导向，控制贮箱横向晃动不超过1mm；通过多级导向实现贮箱2下降全过程导向，贮箱2高度到达合适安装位置后，进行贮箱2与星体1紧固件的连接安装操作，拆除贮箱总装导向装置。
其中，所述预留距离h为40-60mm安全距离，是保证导向杆6不与贮箱转接机构5高度方向碰撞，同时通过导向杆顶部导向柱12与导向孔11侧面间隙配合起到导向作用。
本发明的优点在于：
1、航天器大型贮箱总装导向装置，可实现航天器大型贮箱等嵌入式产品的小间隙、长行程配合安装；
2、航天器大型贮箱总装导向装置，导向过程中可实现导向杆末端的随动，可防止人员操作过程与天车节奏不一致出现贮箱受力，实现一定程度智能化；
3、通过导向杆进行贮箱纵向导向及横向位移限制，有效的实现了贮箱及航天器本体的安全防护；
4、本装置对星体结构、操作环境要求低，通用性好，可适用于各型号贮箱总装，在贮箱安装及拆卸过程均可应用，结构无需改变，适应性强。
本发明有效提高了贮箱总装过程的可靠性，实现了航天器大型贮箱在总装过程中的导向及防护需求。
附图说明
图1是本发明航天器大型贮箱总装导向装置的使用状态的示意图；
其中：1、星体，2、贮箱，3、星体安装板；
图2是本发明航天器大型贮箱总装导向装置的结构放大示意图；
其中：4、装精密导向轮组；5、贮箱转接机构；6、导向杆；7、电机及控制系统；8、支撑地脚；9、万向行走轮；15、导向杆底座，16、贮箱柱段；17、上裙边；18、下裙边；23、下裙边上的安装孔；
图3是本发明航天器大型贮箱总装导向装置的贮箱转接机构的放大意义图；
其中，10、测距传感器；11、导向孔；12、导向杆顶部导向柱；19、支杆；h、预留距离；24、导向孔套；25、加强保持环；
图4是本发明航天器大型贮箱总装导向装置的装精密导向轮组的放大意义图；
其中，13、导向轮组支架；14、导向轮；20导向轮组底板；21、轮轴架；22、轮轴；
图5是本发明航天器大型贮箱总装导向装置的使用控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的适用于电离层光度计的无活动部件的干扰光消除结构进行详细说明，这些具体实施方式仅用来示例本发明，并不旨在对其保护范围进行任何限制。
参见图1-5，
本发明的一种航天器大型贮箱总装导向装置，包括精密导向轮组、贮箱转接机构、导向杆、导向杆底座、电机、驱动器、测距传感器、控制系统，所述精密导向轮组安装在星体安装板上，所述精密导向轮组用于实现贮箱裙边接触精密导向，能控制贮箱吊装过程横向位移在1mm以内；贮箱转接机构上端通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接，所述导向杆顶部导向柱插入贮箱转接机构下端的导向孔内，能控制贮箱吊装过程中的摆动，所述导向杆作用于长行程导向，具备方向保证及长度变化的能力，所述导向杆底部与导向杆底座连接，导向杆底座能实现导向杆的移动及锁定；所述控制系统分别与电机、驱动器、测距传感器连接，驱动器与导向杆连接，在天车吊装贮箱下落过程中，利用测距传感器对导向杆顶面与贮箱转出机构底面的预留距离进行测量，测量数据反馈至控制系统判断，与设定安全预留距离进行比较判断，控制导向杆运动，进而控制导向杆随天车自适应贮箱下降高度变化，避免导向杆伸缩与贮箱下降速度不一致时发生导向杆碰撞干涉使贮箱产品受力；或手动模式下能通过人工跟随天车吊装贮箱下降过程配合完成导向。
其中，所述精密导向轮组包括导向轮、导向轮支架、导向轮组底板、轮轴、轮轴架，所述导向轮组支架固定在导向轮组底板上，轮轴架固定在导向轮组支架上，轮轴固定在轮轴架上，导向轮通过轴承与轮轴连接，导向轮通过轮面与贮箱裙边接触后旋转，轮面使用非金属材料，在接触导向的同时，防止对贮箱形成损伤。
其中，所述导向杆底座包括四个万向行走轮，能实现导向杆位置的横向移动，提供在水平面的2个移动自由度以及绕竖直轴线的旋转自由度，导向杆底座上有四个支撑地脚，能实现导向杆稳定支撑。
其中，所述贮箱转接机构包括导向孔套、支杆，其中，支杆中部设有凸起，支杆通过该凸起挂在加强保持环上，支杆底部通过螺丝与导向孔套连接，支杆顶部通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接。
本发明的一种航天器大型贮箱总装导向装置的使用控制方法，包括以下步骤：
首先在星体安装板3位置附近利用星体结构上的螺纹孔使用螺钉安装精密导向轮组4，能起到圆周方向限制作用，圆周方向至少均布3组安装精密导向轮组4，通过选取的孔位尺寸保证精密导向轮组4安装后导向轮14刚好与贮箱接触，位置能满足要求；然后通过贮箱2上方自身吊装点使用吊装带竖直起吊贮箱并保持平稳，在贮箱2下方利用下裙边及贮箱安装孔并安装贮箱转接机构5，利用贮箱转接机构5与贮箱安装孔尺寸设计确保转接出的导向孔11与贮箱2竖直方向回转轴线同心，通过控制导向孔11控制贮箱2轴线摆动；然后利用厂房的天车及贮箱2上方吊点，吊装贮箱2至星体上星体安装板3上方，对正星体结构上贮箱通过星体安装板3孔洞，天车缓慢下降并利用精密导向轮组14进行贮箱2下裙边精密导向，通过精密导向轮组14与贮箱2下裙边进行接触并转动导向，控制贮箱2横向晃动不超过1mm；待贮箱2裙边顺利下降高度通过星体上层的星体安装板3后，贮箱2的柱段开始进入星体1结构，此时在贮箱2正下方布置导向杆6，导向杆6的水平移动及锁定通过导向杆底座15上安装的万向行走轮9及支撑地脚8实现，通过测量与星体1相对尺寸确保导向杆6与星体1上贮箱预期安装位置同轴，然后通过导向杆6顶部导向柱12与贮箱转接机构5上导向孔11配合插入，然后通过导向杆6顶部布局的测距传感器10测量导向杆6顶面与贮箱转接机构5下端面高度方向预留距离h，与预设值进行比较，通过导向杆底座15上布置的电机及控制系统7控制可伸缩导向杆6与贮箱转接机构5配合，导向杆6缩短过程与厂房的天车吊装贮箱2下降过程配合，利用导向杆6实现贮箱2柱段导向；之后，贮箱2继续下降至贮箱2的上裙边与精密导向轮组4配合，厂房的天车缓慢下降并利用精密导向轮组4进行贮箱2上裙边精密导向，通过精密导向轮组4与贮箱2安装上裙边进行接触导向，控制贮箱横向晃动不超过1mm；通过多级导向实现贮箱2下降全过程导向，贮箱2高度到达合适安装位置后，进行贮箱2与星体1紧固件的连接安装操作，拆除贮箱总装导向装置。
其中，所述预留距离h为40-60mm安全距离，是保证导向杆6不与贮箱转接机构5高度方向碰撞，同时通过导向杆顶部导向柱12与导向孔11侧面间隙配合起到导向作用。
所述导向杆选用市场成熟产品：南京俊东机电设备有限公司手动升降杆JDZS4/200，其特点是伸缩过程横向变形小，承载能力强，伸缩比大。利用外壳封装，通过内部的丝杠、丝杠螺母及多级壳体，可实现自身的长度变化及方向保证，对贮箱柱段下落过程导向。
电机及控制系统：
控制系统：台达DELTA可编程控制器MM-24MR-12MT-500ES-A；
台达DELTA驱动器ASD-B2-0421；
台达DELTA电机ECMA-C20604RS；
测距传感器：精嘉科BX-LV100NR。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种航天器大型贮箱总装导向装置，其特征在于：包括精密导向轮组、贮箱转接机构、导向杆、导向杆底座、电机、驱动器、测距传感器、控制系统，所述精密导向轮组安装在星体安装板上，所述精密导向轮组用于实现贮箱裙边接触精密导向，能控制贮箱吊装过程横向位移在1mm以内；贮箱转接机构上端通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接，所述导向杆顶部导向柱插入贮箱转接机构下端的导向孔内，能控制贮箱吊装过程中的摆动，所述导向杆作用于长行程导向，具备方向保证及长度变化的能力，所述导向杆底部与导向杆底座连接，导向杆底座能实现导向杆的移动及锁定；所述控制系统分别与电机、驱动器、测距传感器连接，驱动器与导向杆连接，在天车吊装贮箱下落过程中，利用测距传感器对导向杆顶面与贮箱转出机构底面的预留距离进行测量，测量数据反馈至控制系统判断，与设定安全预留距离进行比较判断，控制导向杆运动，进而控制导向杆随天车自适应贮箱下降高度变化，避免导向杆伸缩与贮箱下降速度不一致时发生导向杆碰撞干涉使贮箱产品受力；或手动模式下能通过人工跟随天车吊装贮箱下降过程配合完成导向。
2.如权利要求1所述的一种航天器大型贮箱总装导向装置，其特征在于：所述精密导向轮组包括导向轮、导向轮组支架、导向轮组底板、轮轴、轮轴架，所述导向轮组支架固定在导向轮组底板上，轮轴架固定在导向轮组支架上，轮轴固定在轮轴架上，导向轮通过轴承与轮轴连接，导向轮通过轮面与贮箱裙边接触后旋转，轮面使用非金属材料，在接触导向的同时，防止对贮箱形成损伤。
3.如权利要求1所述的一种航天器大型贮箱总装导向装置，其特征在于：所述导向杆底座包括四个万向行走轮，能实现导向杆位置的横向移动，提供在水平面的2个移动自由度以及绕竖直轴线的旋转自由度，导向杆底座上有四个支撑地脚，能实现导向杆稳定支撑。
4.如权利要求1所述的一种航天器大型贮箱总装导向装置，其特征在于：所述贮箱转接机构包括导向孔套、支杆，其中，支杆中部设有凸起，支杆通过该凸起挂在加强保持环上，支杆底部通过螺丝与导向孔套连接，支杆顶部通过贮箱下裙边上的安装孔与贮箱连接。
5.如权利要求2所述的一种航天器大型贮箱总装导向装置的使用控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先在星体安装板（3）位置附近利用星体结构上的螺纹孔使用螺钉安装精密导向轮组（4），能起到圆周方向限制作用，圆周方向至少均布3组安装精密导向轮组（4），通过选取的孔位尺寸保证精密导向轮组（4）安装后导向轮（14）刚好与贮箱接触，位置能满足要求；然后通过贮箱（2）上方自身吊装点使用吊装带竖直起吊贮箱并保持平稳，在贮箱（2）下方利用下裙边及贮箱安装孔并安装贮箱转接机构（5），利用贮箱转接机构（5）与贮箱安装孔尺寸设计确保转接出的导向孔（11）与贮箱（2）竖直方向回转轴线同心，通过控制导向孔（11）控制贮箱（2）轴线摆动；然后利用厂房的天车及贮箱（2）上方吊点，吊装贮箱（2）至星体上星体安装板（3）上方，对正星体结构上贮箱通过星体安装板（3）孔洞，天车缓慢下降并利用精密导向轮组（4）进行贮箱（2）下裙边精密导向，通过精密导向轮组（4）与贮箱（2）下裙边进行接触并转动导向，控制贮箱（2）横向晃动不超过1mm；待贮箱（2）裙边顺利下降高度通过星体上层的星体安装板（3）后，贮箱（2）的柱段开始进入星体（1）结构，此时在贮箱（2）正下方布置导向杆（6），导向杆（6）的水平移动及锁定通过导向杆底座（15）上安装的万向行走轮（9）及支撑地脚（8）实现，通过测量与星体（1）相对尺寸确保导向杆（6）与星体（1）上贮箱预期安装位置同轴，然后通过导向杆（6）顶部导向柱（12）与贮箱转接机构（5）上导向孔（11）配合插入，然后通过导向杆（6）顶部布局的测距传感器（10）测量导向杆（6）顶面与贮箱转接机构（5）下端面高度方向预留距离（h），与预设值进行比较，通过导向杆底座（15）上布置的电机及控制系统（7）控制可伸缩导向杆（6）与贮箱转接机构（5）配合，导向杆（6）缩短过程与厂房的天车吊装贮箱（2）下降过程配合，利用导向杆（6）实现贮箱（2）柱段导向；之后，贮箱（2）继续下降至贮箱（2）的上裙边与精密导向轮组（4）配合，厂房的天车缓慢下降并利用精密导向轮组（4）进行贮箱（2）上裙边精密导向，通过精密导向轮组（4）与贮箱（2）安装上裙边进行接触导向，控制贮箱横向晃动不超过1mm；通过多级导向实现贮箱（2）下降全过程导向，贮箱（2）高度到达合适安装位置后，进行贮箱（2）与星体（1）紧固件的连接安装操作，拆除贮箱总装导向装置。
6.如权利要求5所述的一种航天器大型贮箱总装导向装置的使用控制方法，其特征在于：所述预留距离（h）为40-60mm安全距离，是保证导向杆（6）不与贮箱转接机构（5）高度方向碰撞，同时通过导向杆顶部导向柱（12）与导向孔（11）侧面间隙配合起到导向作用。
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