CN113772137B - 一种太阳翼地面展开重力卸载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳翼地面展开重力卸载装置，用于在太阳翼基板与卫星本体连接的状态下实现太阳翼基板的重力卸载，装置包括与太阳翼基板连接的卸载组，每个卸载组包括至少两个调节机构，每个调节机构包括自上而下依次连接的连接管托、弹簧调节支撑杆、压力传感器、传感器支撑杆、调节件和滑轮组件，其中，连接管托与对应的太阳翼基板的下表面连接，连接管托和弹簧调节支撑杆之间设置有承压弹簧，连接管托和弹簧调节支撑杆活动连接，传感器支撑杆和调节件活动连接，滑轮组件与地面接触，通过调节传感器支撑杆和调节件之间的位置，以改变承压弹簧的长度。本发明结构简单，安装方便，适用性强。

Description

一种太阳翼地面展开重力卸载装置

技术领域

本申请涉及太阳翼地面展开技术领域，具体涉及一种太阳翼地面展开重力卸载装置。

背景技术

太阳翼为航天器在轨运行时接收太阳光照产生能源的组件。由于太阳翼尺寸较大，通常在发射时折叠压缩，在轨时释放展开。地面上需要验证太阳翼在入轨后能否顺利展开，但是在进入轨道时，太空中没有重力，而在地面上有重力。为了获得同样的展开效果，需要在地面上消除重力影响。因此需要重力卸载装置。

目前的重力卸载方案主要是采用吊挂的方式，例如，在地面上搭建很高的架子，架子上设有滑轨，吊具上具有弹簧和拉力测量装置，通过调整弹簧的拉力大小，弹簧拉力正好等于太阳翼所受重力，实现对重力的卸载。在展开过程中通过在展开架顶部设置的横纵两方向滑轨，来实现太阳翼展开过程中不同方向的低摩擦运动。然而，这种重力卸载方案会存在以下问题：（1）地面展开支架需要尺寸很大，展开支架搭建时间很长，建造成本很高。（2）顶部的滑轨需要调水平，其调配和测试耗费很多时间。（3）整个架子调好后不能移动，因为架子尺寸很大，重量很大，如果移动需要重新调整，然而经常会有在不同的地方进行太阳翼展开试验的需求。

发明内容

针对上述技术问题，

本申请采用的技术方案为：

本申请实施例提供一种太阳翼地面展开重力卸载装置，用于在M个太阳翼基板与卫星本体连接的状态下实现太阳翼基板的重力卸载，所述装置包括与M个太阳翼基板连接的M个卸载组以及与M个卸载组通信连接的信号处理装置；每个卸载组包括n个调节机构，每个调节机构包括自上而下依次连接的连接管托、弹簧调节支撑杆、压力传感器、传感器支撑杆、调节件和滑轮组件，其中，所述连接管托与对应的太阳翼基板的下表面连接，所述连接管托和所述弹簧调节支撑杆之间设置有承压弹簧，所述连接管托和所述弹簧调节支撑杆活动连接，所述传感器支撑杆和所述调节件活动连接，所述滑轮组件与地面接触，通过调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置，以改变所述承压弹簧的长度；n≥2；

所述信号处理装置包括通信连接的处理器和存储器，所述存储器中存储有任意一个太阳翼基板i的质量M_i、太阳翼基板i的唯一身份标识BID_i以及太阳翼基板i对应的n个压力传感器的唯一身份标识组SIDG_i=（SID_i1、SID_i2、…、SID_in），i的取值为1到M；

其中，所述处理器与压力传感器通信连接，任一太阳翼基板i对应的任一压力传感器j用于读取对应的承压弹簧的压力并将读取的压力值P_j和自身的唯一身份标识SID_ij发送给所述处理器，j的取值为1到n；

所述处理器用于在接收到的压力传感器j发送的压力值P_j和对应的SID_ij时，执行如下操作：

S100，基于SID_ij，确定对应的太阳翼基板i和对应的质量M_i；

S200，如果P_j= M_i/n，生成指示不需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令，否则，则生成指示需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令。

本申请实施例提供的重力卸载装置采用地面支撑的方式，即在地面上设置多组滑动轮，通过在下方的重力卸载弹簧实现太阳翼的重力卸载，通过重力卸载调节轮来调节弹簧的压紧长度，从而可以适应多种不同重量的太阳翼。由于采用的弹簧支撑的方式，即使地面有一些不平整也可以通过弹簧来吃掉不平整带来的支撑点位移波动。与现有的地面展开支架相比，结构简单，造价低，装载方便，可以随时在不同地点进行展开试验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1至图3为显示本申请实施例提供的太阳翼地面展开重力卸载装置在实际使用时从闭合到展开状态的示意图；

图4为本申请一实施例提供的太阳翼地面展开重力卸载装置的调节机构的示意图；

图5为连接管托的示意图；

图6为弹簧调节支撑杆的示意图；

图7为本申请另一实施例提供的太阳翼地面展开重力卸载装置的调节机构的示意图；

图8为图7的剖视图。

具体实施方式

为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1至图3为显示本申请实施例提供的太阳翼地面展开重力卸载装置在实际使用时从闭合到展开状态的示意图；图4为本申请实施例提供的太阳翼地面展开重力卸载装置的调节机构的示意图；图5为连接管托的示意图；图6为弹簧调节支撑杆的示意图。

如图1至图3所示，本申请实施例提供一种太阳翼地面展开重力卸载装置，用于在M个太阳翼基板2和卫星本体1连接的状态下实现太阳翼基板2的重力卸载。其中，太阳翼地面展开重力卸载装置包括与M个太阳翼基板连接的M个卸载组以及与M个卸载组通信连接的信号处理装置（未图示）。

进一步地，在本申请实施例中，每个卸载组包括至少两个调节机构，即每个太阳翼基板上n个调节机构3，n≥2。如图4、图7和图8所示，每个调节机构3可包括自上而下依次连接的连接管托301、弹簧调节支撑杆302、压力传感器303、传感器支撑杆304、调节件306和滑轮组件。其中，所述连接管托301与对应的太阳翼基板的下表面连接，所述连接管托301和所述弹簧调节支撑杆302之间设置有承压弹簧305，所述连接管托301和所述弹簧调节支撑杆302活动连接，所述传感器支撑杆304和所述调节件活动连接，所述滑轮组件与地面接触，通过调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置，以改变所述承压弹簧305的长度，从而改变承压弹簧305承受的压力。

进一步地，在本申请实施例中，所述信号处理装置包括通信连接的处理器和存储器，所述存储器中存储有任意一个太阳翼基板i的质量M_i、太阳翼基板i的唯一身份标识BID_i以及太阳翼基板i对应的n个压力传感器的唯一身份标识组SIDG_i=（SID_i1、SID_i2、…、SID_in），i的取值为1到M；其中，所述处理器与压力传感器通信连接。在具体实施时，可以卫星本体为参考点，依次对太阳翼基板进行编号，例如10个太阳翼基板，由内到外依次编号为1至10。相应的，每个太阳翼基板使用的调节机构的传感器也进行编号，例如，每个太阳翼基板使用3个调节机构进行重力卸载，编号为1的太阳翼基板使用编号为A1-A3的压力传感器，编号为2的太阳翼基板使用编号为A4-A6的压力传感器，依次类推。

在申请实施例中，压力传感器用于读取承压弹簧上承载的压力，每一块太阳翼面板上安装的重力卸载装置压力读数之和与该块太阳翼面板的重力相等，即实现了通过弹簧弹力对太阳翼面板重力的卸载。

具体地，任一太阳翼基板i对应的任一压力传感器j用于读取对应的承压弹簧的压力并将读取的压力值P_j和自身的唯一身份标识SID_ij发送给所述处理器，j的取值为1到n。在实际应用中，处理器上设置有与压力传感器数目对应的通信接口，每个通信接口均有与对应的压力传感器相同的唯一身份标识例如编号。处理器可通过接收信号的通信接口确定接收的压力值来自哪个压力传感器，在接收到压力值后，处理器会与对应的太阳翼基板的重量进行比较，以确定当前压力值是否合适，详细地，处理器用于在接收到的压力传感器j发送的压力值P_j和对应的SID_ij时，执行如下操作：

S100，基于SID_ij，确定对应的太阳翼基板i和对应的质量M_i。

S200，如果P_j= M_i/n，生成指示不需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令，否则，则生成指示需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令。例如，如果P_j＜M_i/n，则生成指示需要调高所述传感器支撑杆和所述调节件之间的距离的指令，具体地，可生成需要调高多少距离的指令。又例如，如果P_j＜M_i/n，则生成指示需要调高所述传感器支撑杆和所述调节件之间的距离的指令，具体地，可生成需要调高多少距离的指令。如果P_j＞M_i/n，则生成指示需要调低所述传感器支撑杆和所述调节件之间的距离的指令，具体地，可生成需要调低高多少距离的指令。具体调高/调低多少距离可基于现有技术确定。在一个示意性示例中，处理器可在显示屏上生成相应的指令。

以下，参考附图4至8对本申请的调节机构的具体结构进行描述。

如图5所示，所述连接管托301可包括管体3010和设置在管体两侧的第一端部3011和第二端部3012。管体为中空结构，即沿轴向方向形成有通孔3013。所述第一端部3011上设置有固定孔，第一端部3011可通过螺钉与对应的太阳翼基板的下表面固定连接。

进一步地，在本申请实施例中，如图6所示，所述弹簧调节支撑杆302可包括杆体3020和设置在杆体的端部的止挡部3021。所述杆体3020插入设置在所述管体的通孔中，能够在该通孔中自由移动。所述承压弹簧306设置在所述连接管托的第二端部和所述止挡部3021之间。止挡部3021上形成有与压力传感器303固定连接的固定孔。

进一步地，在本申请实施例中，压力传感器用于读取承压弹簧上承载的压力，每一块太阳翼面板上安装的重力卸载装置压力读数之和与该块太阳翼面板的重力相等，即实现了通过弹簧弹力对太阳翼面板重力的卸载。如图4所示，所述压力传感器303的一端与所述止挡部3021可通过螺钉固定连接，所述压力传感器303的另一端与所述传感器支撑杆304的一端连接，例如，可通过螺钉固定连接。所述传感器支撑杆304的另一端与所述调节件306活动连接。

进一步地，在本申请实施例中，如图4所示，所述滑轮组件可包括依次连接的转轮杆308、轮支架309和滑动轮307。转轮杆308与调节件306连接，即滑动轮307可通过转轮杆308和轮支架309与调节件306连接。在一个示例中，滑动轮307可为万向轮，以实现调节机构可以在任意方向的移动。

进一步地，在本申请一实施例中，如图4所示，所述调节件306可为螺纹管，所述传感器支撑杆304的另一端与所述螺纹管螺纹连接。当旋转传感器支撑杆时，传感器支撑杆与螺纹管之间的距离随之调整，该距离调整可改变承压弹簧的长度，从而改变承压弹簧承受的压力。在该实施例中，转轮杆和调节件固定连接。

进一步地，在本申请另一实施例中，如图7和图8所示，所述调节件307可包括壳体3071，所述壳体3071内形成有移动腔室，所述移动腔室在中间位置形成有进口3072，进口3072可通过密封塞封闭。进口3072用于充气或者充油。移动腔室整体处于密封状态。具体地，壳体3071两端具有开口，以分别供传感器支撑杆304和转轮杆308插入移动腔室内。两端的开口可分别通过盖板3073和3074封闭，盖板3073和3074可通过螺纹连接方式与壳体3071固定连接。

在该实施例中，所述传感器支撑杆304的另一端形成有上移动板3041，所述转轮杆308的端部形成有下移动板3081，所述上移动板3041和所述下移动板3081可移动地设置在所述移动腔室内，所述上移动板和所述下移动板分别设置有密封圈，这样，上移动板3041和下移动板3081之间的区域是密封的。

在需要调节传感器支撑杆的高度时，例如，增加传感器支撑杆的高度，此时，打开进口的密封塞，将充气（油）泵与进口连接，通过开口向移动腔室内充入气体或者油液，使得上移动板和下移动板在气体压力或者油压的作用下分开，传感器支撑杆与螺纹管之间的距离随之调整，该距离调整可改变承压弹簧的长度，从而改变承压弹簧承受的压力。反之，如果需要缩短传感器支撑杆与螺纹管之间的距离，只需打开密封盖放气或者泄油以泄压即可。

本申请提供的卸载装置在使用时，提前预估每块太阳翼面板及其附件的重量，如图1至图3所示，在太阳翼为闭合状态下，将本申请的调节机构安装于每块太阳翼面板的下表面。接着，旋转弹簧调节支撑杆，通过处理器读取压力传感器读数并基于对应的太阳翼基板的重量判断该读数是否合适，在不合适的情况下，通过调节传感器支撑杆和调节件之间的距离，使弹簧调节支撑杆恰好旋转至太阳翼面板重力卸载完成的状态。随后可进行太阳以地面展开试验。

综上，本申请实施例提供的重力卸载装置采用地面支撑的方式，即在地面上设置多组滑动轮，通过在下方的重力卸载弹簧实现太阳翼的重力卸载，通过重力卸载调节轮来调节弹簧的压紧长度，从而可以适应多种不同重量的太阳翼。由于采用的弹簧支撑的方式，即使地面有一些不平整也可以通过弹簧来吃掉不平整带来的支撑点位移波动。与现有的地面展开支架相比，结构简单，造价低，装载方便，可以随时在不同地点进行展开试验。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本申请的范围和精神。本申请开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种太阳翼地面展开重力卸载装置，其特征在于，用于在M个太阳翼基板与卫星本体连接的状态下实现太阳翼基板的重力卸载，所述装置包括与M个太阳翼基板连接的M个卸载组以及与M个卸载组通信连接的信号处理装置；每个卸载组包括n个调节机构，每个调节机构包括自上而下依次连接的连接管托、弹簧调节支撑杆、压力传感器、传感器支撑杆、调节件和滑轮组件，其中，所述连接管托与对应的太阳翼基板的下表面连接，所述连接管托和所述弹簧调节支撑杆之间设置有承压弹簧，所述连接管托和所述弹簧调节支撑杆活动连接，所述传感器支撑杆和所述调节件活动连接，所述滑轮组件与地面接触，通过调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置，以改变所述承压弹簧的长度；n≥2；

所述信号处理装置包括通信连接的处理器和存储器，所述存储器中存储有任意一个太阳翼基板i的质量M_i、太阳翼基板i的唯一身份标识BID_i以及太阳翼基板i对应的n个压力传感器的唯一身份标识组SIDG_i=（SID_i1、SID_i2、…、SID_in），i的取值为1到M；

其中，所述处理器与压力传感器通信连接，任一太阳翼基板i对应的任一压力传感器j用于读取对应的承压弹簧的压力并将读取的压力值P_j和自身的唯一身份标识SID_ij发送给所述处理器，j的取值为1到n；

所述处理器用于在接收到的压力传感器j发送的压力值P_j和对应的SID_ij时，执行如下操作：

S100，基于SID_ij，确定对应的太阳翼基板i和对应的质量M_i；

S200，如果P_j= M_i/n，生成指示不需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令，否则，则生成指示需要调节所述传感器支撑杆和所述调节件之间的位置的指令。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接管托包括管体和设置在管体两侧的第一端部和第二端部；所述第一端部与对应的太阳翼基板固定连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹簧调节支撑杆包括杆体和设置在杆体的端部的止挡部，所述杆体插入设置在所述管体中，所述承压弹簧设置在所述连接管托的第二端部和所述止挡部之间。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述压力传感器的一端与所述止挡部连接，所述压力传感器的另一端与所述传感器支撑杆的一端连接；

所述传感器支撑杆的另一端与所述调节件活动连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滑轮组件包括依次连接的转轮杆、轮支架和滑动轮；

所述转轮杆还与所述调节件连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节件为螺纹管，所述传感器支撑杆的另一端与所述螺纹管螺纹连接。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节件包括壳体，所述壳体内形成有移动腔室，所述移动腔室上形成有进口；

所述传感器支撑杆的另一端形成有上移动板，所述转轮杆的端部形成有下移动板，所述上移动板和所述下移动板可移动地设置在所述移动腔室内，所述上移动板和所述下移动板上分别设置有密封圈。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滑动轮为万向轮。

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