CN112596330B - 一种空间遥感器静定重力卸载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间遥感器静定重力卸载装置，包括：多个位于空间遥感器底部的单自由度重力平衡装置，其中单自由度重力平衡装置包括支架、滑轮、绳索、配重、导向柱、球铰件、测力传感器组件和平面滑动机构，滑轮通过铰接轴与支架铰接，绳索的一端与配重连接，另一端绕过滑轮与导向柱连接，导向柱上下滑动连接在支架上，球铰件的两端分别与测力传感器组件和导向柱连接，平面滑动机构设置在测力传感器组件上部，平面滑动机构与空间遥控器固定连接，通过配重、伸缩和导向柱实现卸载力的施加，即只提供与重力方向相反的卸载力，同时通过测力传感器组件和配重可对卸载力进行调整，以实现力闭环卸载。

Description

一种空间遥感器静定重力卸载装置

技术领域

本发明涉及空间遥感器技术领域，特别是涉及一种空间遥感器静定重力卸载装置。

背景技术

随着空间相机向着大口径、长焦距方向发展，其支撑结构的体积也逐渐增大、质量增加，为了降低科研成本及发射成本，其支撑结构的轻量化率逐渐增加，导致其刚度下降。因此在地面进行系统装调、检测时，由重力远离产生的结构变形会导致其光学系统各光学元件的位姿发生变化，造成离焦和系统传递函数下降。如果偏离连超出允许范围，相机在轨运行时处于无重力环境下，装调时的重力变形会发生回弹，使各反射镜的相对位置发生变化，最终降低光学系统的成像质量。

对于大口径空间相机而言，常用的重力卸载装置为悬挂法中的带配重及滑轮的吊丝悬挂系统，但是该系统只能提供拉力，因此其分布于相机上面才能抵消相机重力及弯矩，所以适用性较差。

因此，如何提供一种空间遥感器静定重力卸载装置，以减少实验环境对测试结果的影响，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间遥感器静定重力卸载装置，可实现在实验环境受限条件下对空间遥感器的重力卸载。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种空间遥感器静定重力卸载装置，包括：多个位于空间遥感器底部的单自由度重力平衡装置，所述单自由度重力平衡装置包括支架、滑轮、绳索、配重、导向柱、球铰件、测力传感器组件和平面滑动机构，所述滑轮通过铰接轴与所述支架铰接，所述绳索的一端与所述配重连接，另一端绕过所述滑轮与所述导向柱连接，所述导向柱上下滑动连接在所述支架上，所述球铰件的两端分别与所述测力传感器组件和所述导向柱连接，所述平面滑动机构设置在所述测力传感器组件上部，且与空间遥感器固定连接。

优选地，所述支架包括底板、左侧支撑板和右侧支撑板，所述左侧支撑板和所述右侧支撑板分别位于所述底板上部的左右两侧，所述滑轮通过铰接轴与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板连接。

优选地，所述左侧支撑板和所述右侧支撑板的上部和下部两侧分别设有吊环。

优选地，所述支架还包括滑轮支撑板，所述滑轮支撑板的两侧分别与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板连接，所述滑轮安装在所述滑轮支撑板上。

优选地，所述滑轮位于所述滑轮支撑板、所述左侧支撑板和所述右侧支撑板构成的腔室内。

优选地，所述支架还包括上滑板和下滑板，所述上滑板的两端分别与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板固定连接，所述下滑板固定在所述底板上，所述导向柱与所述上滑板和所述下滑板滑动连接。

优选地，所述底板、所述左侧支撑板和所述右侧支撑板上设有减重孔。

优选地，还包括用于支撑所述空间遥感器的工装组件，所述工装组件包括基板和位于所述基板上部两侧的左竖板和右凸台，所述空间遥感器的左端通过定位机构与所述左竖板连接，所述右凸台上设有一个所述单自由度重力平衡装置，所述基板上设有两个所述单自由度重力平衡装置。

优选地，所述空间遥感器包括基框、主镜、基层支杆、三镜、中框、前层支杆、前框和次镜，所述基框的左侧通过所述定位机构与所述左竖板连接，所述主镜和所述三镜位于所述基框上，所述中框通过所述基层支杆与所述基框连接，所述前框通过所述前层支杆与所述中框连接，所述次镜位于所述前框上，所述基板上的两个所述单自由度重力平衡装置位于所述基框底部，所述右凸台上的一个所述单自由度重力平衡装置位于所述前框底部。

优选地，所述左竖板的左侧和所述右凸台的左侧分别设有供各自的绳索绕过的导向轮。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种空间遥感器静定重力卸载装置，包括：多个位于空间遥感器底部的单自由度重力平衡装置，其中单自由度重力平衡装置包括支架、滑轮、绳索、配重、导向柱、球铰件、测力传感器组件和平面滑动机构，滑轮通过铰接轴与支架铰接，绳索的一端与配重连接，另一端绕过滑轮与导向柱连接，导向柱上下滑动连接在支架上，球铰件的两端分别与测力传感器组件和导向柱连接，其中球铰件可释放三个转动自由度，平面滑动机构设置在测力传感器组件上部，平面滑动机构与空间遥控器固定连接，平面滑动机构能够释放平面内两个方向的平动自由度，只约束重力方向的自由度，通过配重、伸缩和导向柱实现卸载力的施加，即只提供与重力方向相反的卸载力，同时通过测力传感器组件和配重可对卸载力进行调整，以实现力闭环卸载。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种空间遥感器静定重力卸载装置的结构示意图；

图2为图1中的单自由度重力平衡装置的其中一个视图方向的结构示意图；

图3为图1中的单自由度重力平衡装置的另一个视图方向的结构示意图。

附图标记如下：

1为工装组件，2为定位机构，3为基框，4为主镜，5为基层支杆，6为三镜，7为中框，8为前层支杆，9为前框，10为次镜，11为单自由度重力平衡装置，12为配重，13为底板，14为右侧支撑板，15为左侧支撑板，16为滑轮支撑板，17为铰接轴，18为滑轮，19为吊环，20为平面滑动机构，21为绳索，22为测力传感器，23为转接件，24为球铰件，25为上滑板，26为吊绳紧固件，27为导向柱，28为吊环，29为下滑板。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1～图3，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种空间遥感器静定重力卸载装置的结构示意图；图2为图1中的单自由度重力平衡装置的其中一个视图方向的结构示意图；图3为图1中的单自由度重力平衡装置的另一个视图方向的结构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种空间遥感器静定重力卸载装置，包括：多个位于空间遥感器底部的单自由度重力平衡装置13，其中优选设置三个呈三角形分布的单自由度重力平衡装置13，能够确定唯一一个平面且不存在过约束问题，因此对地面的平整度要求较低，所以适应性较好，其中单自由度重力平衡装置13包括支架、滑轮、绳索21、配重12、导向柱27、球铰件24、测力传感器组件和平面滑动机构20。上述各部件的连接关系如下：滑轮18通过铰接轴17与支架铰接，绳索21的一端与配重12物连接，另一端绕过滑轮18与导向柱27连接，绳索21优选为钢丝绳，导向柱27上下滑动连接在支架上，球铰件24的两端分别与测力传感器组件和导向柱27连接，其中球铰件24可释放三个转动自由度，平面滑动机构20设置在测力传感器组件上部，测力传感器组件包括测力传感器22和转接件23，测力传感器22通过转接件23与球铰件24的上端固定连接，平面滑动机构20与空间遥控器固定连接，平面滑动机构20能够释放平面内两个方向的平动自由度，即球铰件24和平面滑动机构20的组合能够释放三个转动自由度和两个平面自由度，可实现作用力单一方向施加，其中通过在绳索21一端施加可调节的配重12，进而实现预期卸载力的施加。

具体地，支架包括底板13、左侧支撑板15和右侧支撑板14，左侧支撑板15和右侧支撑板14分别位于底板13上部的左右两侧，滑轮18通过铰接轴17与左侧支撑板15和右侧支撑板14连接，即滑轮18可在铰接轴17上转动，滑轮对绳索21起到了支撑的作用。此外为了减轻重力卸载装置的重量，底板13、左侧支撑板15和右侧支撑板14上设有减重孔，其中左侧支撑板15和右侧支撑板14上的减重孔优选为三角形孔，在保证减重的前提下具有足够的支撑强度。

为了便于吊装重力卸载装置，左侧支撑板15和右侧支撑板14的上部和下部两侧分别设有吊环2819，即通过8个吊环2819，可提高吊装地稳定性。

此外，支架还包括滑轮支撑板16，滑轮支撑板16的两侧分别与左侧支撑板15和右侧支撑板14连接，滑轮支撑板16可通过紧固件与左侧支撑板15和右侧支撑板14连接，滑轮18安装在滑轮支撑板16上，具体地滑轮支撑板16上设有铰支座，滑轮18安装在铰支座上。其中，滑轮18优选位于滑轮支撑板16、左侧支撑板15和右侧支撑板14构成的腔室内。

进一步地，支架还包括上滑板25和下滑板29，上滑板25的两端分别与左侧支撑板15和右侧支撑板14固定连接，具体可通过螺钉进行固定，下滑板29固定在底板13上，导向柱27与上滑板25和下滑板29滑动连接，其中导向柱27靠近其底部的位置设有吊绳紧固件26，以便于绳索21的连接，通过上滑板25和下滑板29可保证导向柱27上下移动地稳定性。

具体地，还包括用于支撑空间遥感器的工装组件1，工装组件1包括基板和位于基板上部两侧的左竖板和右凸台，空间遥感器的左端通过定位机构2与左竖板连接，左竖板的左侧设有加强板，右凸台上设有一个单自由度重力平衡装置13，基板上设有两个单自由度重力平衡装置13。通过重力卸载装置可实现大口径空间遥感器支撑结构的重力卸载，卸载精度可达1N，同时三个单自由度重力平衡装置13采用力闭环控制，对工装组件1和地面的平面度要求较低，可消除试验环境对测试结果的影响，而且可以实现重复测试，以保证测试准确性。

请参考图1，空间遥感器具体包括基框3、主镜4、基层支杆5、三镜6、中框7、前层支杆8、前框9和次镜10，基框3的左侧通过定位机构2与左竖板连接，主镜4和三镜6位于基框3上，中框7通过基层支杆5与基框3连接，前框9通过前层支杆8与中框7连接，次镜10位于前框9上，基板上的两个单自由度重力平衡装置13位于基框3底部，以使该位置的两个单自由度重力平衡装置13的平面滑动机构20与基框3固定连接，右凸台上的一个单自由度重力平衡装置13位于前框9底部，以使右侧的单自由度重力平衡装置13的平面滑动机构20与前框9固定连接。

此外，左竖板的左侧和右凸台的左侧分别设有供各自的绳索21绕过的导向轮，即通过导向轮可将绳索21上连接的配重12引出，以便于调整配重12。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，包括：多个位于空间遥感器底部的单自由度重力平衡装置，所述单自由度重力平衡装置包括支架、滑轮、绳索、配重、导向柱、球铰件、测力传感器组件和平面滑动机构，所述滑轮通过铰接轴与所述支架铰接，所述绳索的一端与所述配重连接，另一端绕过所述滑轮与所述导向柱连接，所述导向柱上下滑动连接在所述支架上，所述球铰件的两端分别与所述测力传感器组件和所述导向柱连接，所述平面滑动机构设置在所述测力传感器组件上部，且与空间遥感器固定连接。

2.根据权利要求1所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述支架包括底板、左侧支撑板和右侧支撑板，所述左侧支撑板和所述右侧支撑板分别位于所述底板上部的左右两侧，所述滑轮通过铰接轴与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板连接。

3.根据权利要求2所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述左侧支撑板和所述右侧支撑板的上部和下部两侧分别设有吊环。

4.根据权利要求2所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述支架还包括滑轮支撑板，所述滑轮支撑板的两侧分别与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板连接，所述滑轮安装在所述滑轮支撑板上。

5.根据权利要求4所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述滑轮位于所述滑轮支撑板、所述左侧支撑板和所述右侧支撑板构成的腔室内。

6.根据权利要求2所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述支架还包括上滑板和下滑板，所述上滑板的两端分别与所述左侧支撑板和所述右侧支撑板固定连接，所述下滑板固定在所述底板上，所述导向柱与所述上滑板和所述下滑板滑动连接。

7.根据权利要求2所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述底板、所述左侧支撑板和所述右侧支撑板上设有减重孔。

8.根据权利要求1至7任一项所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，还包括用于支撑所述空间遥感器的工装组件，所述工装组件包括基板和位于所述基板上部两侧的左竖板和右凸台，所述空间遥感器的左端通过定位机构与所述左竖板连接，所述右凸台上设有一个所述单自由度重力平衡装置，所述基板上设有两个所述单自由度重力平衡装置。

9.根据权利要求8所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述空间遥感器包括基框、主镜、基层支杆、三镜、中框、前层支杆、前框和次镜，所述基框的左侧通过所述定位机构与所述左竖板连接，所述主镜和所述三镜位于所述基框上，所述中框通过所述基层支杆与所述基框连接，所述前框通过所述前层支杆与所述中框连接，所述次镜位于所述前框上，所述基板上的两个所述单自由度重力平衡装置位于所述基框底部，所述右凸台上的一个所述单自由度重力平衡装置位于所述前框底部。

10.根据权利要求8所述的空间遥感器静定重力卸载装置，其特征在于，所述左竖板的左侧和所述右凸台的左侧分别设有供各自的绳索绕过的导向轮。

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