CN115752898A - 一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，包括：质心盘台面，用于承载待测卫星，其由硬铝合金铸制而成，且经过整体冷硬氧化处理，底部中空并具有六个沿周向均匀分布的加强筯，设置有三个垂直通孔；三个精密支撑轴，分别安装在三个垂直通孔中；三个尖头千斤顶，分别位于三个精密支撑轴之下，各包括：具有圆锥形内腔的尖头，位于其中圆环接触的钢球，位于钢球下点接触的垫块，支撑垫块并可调节高度的调节螺杆，以及底座；三个高精度称重传感器，其分别位于三个尖头千斤顶之下；基础平台，其位于三个高精度称重传感器之下；以及处理装置，其与三个高精度称重传感器通信连接，并根据其测量数据计算待测卫星的质心。
Description
技术领域
本发明涉及卫星制造和测试领域，具体涉及一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置。
背景技术
卫星在发射时必须有精确质量和质心数据，确保火箭能把卫星送到指定的轨道。精确的质量和质心也是卫星在太空飞行时姿态修正的重要参数，卫星的质量和质心参数精度不高会直接影响卫星的寿命，所以提高卫星质量特性测试中的质量和质心精度是十分必要。
然而，目前的一些卫星质量和质心测量技术方案的参数精度不高，质心测量精度最高仅0.5mm，没有针对提高卫星质量和质心的测量精度进行系统化和定量化的设计，从而无法满足卫星的高精度质量质心测试要求，使用这样的技术方案会直接影响到卫星的寿命，因此本领域中需要一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试的解决方案。
发明内容
为此，根据本发明的实施例，提出了一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，包括：
质心盘台面，用于承载待测卫星，其由硬铝合金铸制而成，且经过整体冷硬氧化处理，其为圆盘形状，底部中空并具有六个沿周向均匀分布的加强筯，其中三个沿周向均匀分布的加强筯上分别设置有三个垂直通孔；
三个精密支撑轴，其分别安装在所述三个通孔中；
三个尖头千斤顶，分别位于所述三个精密支撑轴之下，每个尖头千斤顶包括：具有圆锥形内腔的尖头，钢球，垫块，调节螺杆和底座，其中，调节螺杆通过螺纹连接安装在底座上且能够相对于底座调节高度，垫块位于调节螺杆上，钢球位于垫块上并与垫块点接触，且钢球位于尖头的圆锥形内腔中并与其圆环接触；
三个高精度称重传感器，其分别位于所述三个尖头千斤顶之下；
基础平台，其位于所述三个高精度称重传感器之下；以及
多个调整斜铁，其位于基础平台之下，用于调整和保护基础平台的水平度；以及
处理装置，其与所述三个高精度称重传感器通信连接，并用于根据所述三个高精度称重传感器的测量数据计算待测卫星的质心。
根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，通过创新性的选材和结构设计以及制造和处理工艺减轻了质心盘台面的自重并保证其强度，提高了装置的有效承载能力，并通过精密支撑轴与尖头千斤顶结构所确保的直线的力传输系统，以及高精度称重传感器的组合，大大提高了卫星的质量质心的测量精度，例如，在本发明的一些实施例中，相比于现有技术方案的最高0.5mm的质心测量精度，可以将其提高到0.12mm，从而提供给卫星发射和姿态系统非常精确的数据，确保了卫星的安全运行。并且，该装置操作方便，易于装配，安全可靠，缩短了测试时间，提高了工作效率，并适应不同大小卫星的质量、质心测试。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置的示意性体系结构图。
图2示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的质心盘台面的示意性结构视图。
图3示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的精密支撑轴的示意性安装局部放大视图。
图4示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的尖头千斤顶的示意性结构视图。
图5示意性地示出了本发明的实施例中所使用的质心计算原理。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中的用语 “连接”、“相连”等类似术语通常包括机械连接、电连接或其组合，且通常既可以包括直接连接，也包括经由其他部件的间接连通或连接。本说明书中的用语“第一”、“第二”等仅用于区分同类的不同部件，而不表示在重要性、结构、功能等方面的任何顺序。
现参照图1-4，其中，图1示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置的示意性体系结构图，图2示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的质心盘台面的示意性结构视图，图3示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的精密支撑轴的示意性安装局部视图，以及图4示出了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置中的尖头千斤顶的示意性结构视图。
如图1-4中所示，根据本发明的实施例的一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100包括：
质心盘台面1，用于承载待测卫星（未示出），其由硬铝合金铸制而成，且经过整体冷硬氧化处理，其为圆盘形状，底部中空并具有六个沿周向均匀分布的加强筯，其中三个沿周向均匀分布的加强筯上分别设置有三个垂直通孔；
三个精密支撑轴2，其分别安装在所述三个垂直通孔中；
三个尖头千斤顶3，分别位于所述三个精密支撑轴2之下，每个尖头千斤顶3包括：具有圆锥形内腔的尖头31，钢球32，垫块33，调节螺杆34和底座35，其中，调节螺杆34通过螺纹连接安装在底座35上且能够相对于底座35调节高度，垫块33位于调节螺杆34上，钢球32位于垫块33上并与垫块33点接触，且钢球32位于尖头31的圆锥形内腔中并与其圆环接触；
三个高精度称重传感器4，其分别位于所述三个尖头千斤顶3之下；
基础平台5，其位于所述三个高精度称重传感器4之下；以及
处理装置（未示出），其与所述三个高精度称重传感器4通信连接，并用于根据所述三个高精度称重传感器4的测量数据计算待测卫星的质心。
在一些实施例中，所述质心盘台面1的中心还设有中心孔，且该装置100还包括：中心定位套8，其安装在该中心孔中；以及中心定位轴7，其安装在中心定位套8中，并用于定位待测卫星。在一具体实施方式中，所述中心定位轴7的尺寸精度为：Φ50h6mm。
所述质心盘台面1可以是一个整体铸制而成的硬铝合金零件，例如可选用气密性较好的6061硬铝合金材料。质心盘台面1的整体结构可以为圆盘状、内部半镂空式结构，即上部为圆盘，下部可包括六个加强筯，周向均匀分布，从而即保证足够的强度要求，还可以减少自重。
在一具体实施方式中，所述质心盘台面1外包络直径可以为Φ1580mm±1mm；厚度为250mm±1mm；总重≤380Kg；满载变形量≤0.015mm。质心盘台面1的上端面（即上安装平面）直接与被测卫星单机或工装相连，其平面度≤0.01mm。高精度质量、质心测试的装置测试前，质心盘台面1的上安装平面的水平度≤0.015mm。在一具体实施方式中，所述质心盘台面1的中心孔的直径为Φ50，加强筯上的三个垂直通孔的直径为Φ55，三个Φ55垂直通孔与Φ50中心孔的中心距700mm，相对误差在0.005mm，三个Φ55垂直通孔孔的120º角度误差在≦5"。在一具体实施方式中，所述三个垂直通孔的轴线与质心盘台面上表面垂直度≤0.012mm；质心盘台面1的上安装平面与传感器支撑点（即精密支撑轴2底部与尖头千斤顶3接触的点）所在平面平行度≤0.012 mm。
在一些实施例中，所述质心盘台面1上还可以布置有若干连接螺纹孔，方便质心盘台面与其他被测件对接。例如，在一具体实施方式中，质心盘台面1上可布置有30个通用M6连接螺纹孔，螺纹孔中心位置所在圆周可以分别为：Φ250mm、Φ420mm、Φ700mm、Φ970mm、Φ1245mm。
在一些实施例中，所述质心盘台面1的外圆侧面上可沿周向均匀地设置有多个配重块安装孔，分别用于安装配重块，以便调节质心盘台面的平衡。例如，在一具体实施方式中，质心盘台面1的外圆侧面上可沿周向均匀地设置有36个M6的配重块安装孔，以便安装相应的M6的配重块。在一具体实施方式中，在质心盘台面1上均匀布置有4条宽度0.02mm的象限刻线，刻线以高精度称重传感器支撑点形成的测量坐标系为基准。
在一具体实施方式中，所述质心盘台面1进行100转/分的静平衡调整，达到质心盘台面质心偏差为：0.012mm。
在一具体实施方式中，所示质心盘台面1的示例性铸制工艺流程包括如下步骤：1、制木模。按照质心盘台面的图纸在需要加工的部位增加8mm的加工余量，为了取模方便在中间的加强筋处有一个5º的拔模斜度，然后制作木模，完成后上油漆烘干；2、造型。用木模来制作上模、下模和泥芯；3、上浆。在做好的外模和泥芯表面涂上环氧树脂；4、烘模。确保外膜和泥芯里面没有水分，烘模温度是45°，烘模时间5小时；5、合模。将上模、下模和泥芯合在一起；6、浇铸。将融化好的铝合金（6061硬铝合金）通过浇铸口注入模具中；7、脱模。铸造完毕的零件经过24小时自然冷却以后，开箱取出铸造好的零件，去掉浇冒口并清砂处理；8、回火。把处理完毕的零件放入烘箱中进行除铸造应力的处理，回火温度是185°，回火时间为8小时，随炉保温时间是24小时之后取出零件；9、粗加工。在需要加工的表面用加工中心进行加工，按照图纸尺寸留出加工余量3mm；10、除应力。把粗加工完毕的零件放入烘箱中进行除机加工应力处理，除应力的温度是195°，除应力的时间为10小时，随炉保温时间为24小时；11、半精加工。在需要加工的表面进行第二次加工，按照图纸的尺寸预留出1mm的余量；12、稳定化处理。把半精加工的零件放入低温箱进行低温应力处理，温度为-56°，时间为4小时，随炉保温时间是12小时，再进行高温除应力处理，温度为165°，时间为8小时，随炉保温时间为20小时；13、精加工。在所需要的加工零件表面按图纸要求进行加工，达到图纸的精度要求，必须保证以下尺寸：1、三个Φ55孔与Φ50孔的中心距700mm，相对误差在0.005mm。2、三个Φ55孔的120º角度误差在≦5"；14、静平衡。100转/分的静平衡调整，达到质心盘台面质心偏差为：0.012mm；15、表面冷硬处理。一个很重要工序，具体如下所述。
在一具体实施方式中，所示质心盘台面1的示例性表面冷硬处理工艺包括如下步骤：a、去毛刺。用倒角工具倒去零件表面的尖角，防止在氧化过程中尖端放电，b、超声波清洗。用超声波清洗机清洗零件，把零件表面及螺孔的多余物和杂质去掉；c、碱性除油清洗。在碱水槽中清洗，槽液（NaOH）的温度是在50~58 ℃，槽液在滚动的情况下对零件表面进行清洗；d、漂洗。把清洗好的零件在蒸馏水槽中，槽液呈滚动状态下进行清洗；e、冷硬氧化处理。在浓度为28~32%的硫酸溶液槽中进行处理，槽液（H2SO4）温度为1~2 ℃情况下，氧化时间为2.5~2.6小时，并在零件表面加入直流电源，电压为36~40V，电流按2.5A/dm2来通电，在零件表面生成一层非常硬的氧化膜（Al2O3），氧化膜的厚度为0.03mm，氧化膜表面的硬度（HRC）为50；f、再漂洗。把冷硬氧化处理好的零件在蒸馏水槽中，槽液呈滚动状态下进行清洗。然后，验收入库，等待装配，即将三个精密支撑轴2分别安装在加工好的质心盘台面1的三个通孔，形成质心盘台面组件。
所述质心盘台面组件是关键部件。在工作状态下，质心盘台面组件由支撑装置（即三个尖头千斤顶3）支撑，同时在测试台面上安装有待测试卫星，因此，质心盘台面组件的受力模式为，下平面受三点支撑，上平面在一个范围内受均布载荷。在一个具体实施方式中，满载为380kg。经过分析，质心盘台面组件最大变形发生在台面的中心处，最大变形量为0.0226mm，（小于0.025mm的要求）；质心盘台面最大应力发生在支撑点附近，最大应力为11.1Mpa（6061硬铝合金的屈服极限在55MPa到200MPa,小于屈服极限），完全达到设计要求。经计算，质心盘台面的质量在380kg，小于400kg的要求。
根据本发明的实施例的质心盘台面1，通过采用硬铝合金材料铸制而成，且经过整体冷硬氧化处理，并采用低部镂空的包括六个加强筯的结构，在提高结构强度、表面硬度和有效承载能力并减小变形量的同时，减轻了自重，从而不但提高了卫星质量质心测试的精度，而且扩大了可测卫星质量范围。
在一些实施例中，如图3所示，每个精密支撑轴2的上端设置有测量孔，用于测量和确保该精密支撑轴的位置精度，下端设置有锥孔，用于与尖头千斤顶3的尖头31配合，所述测量孔、锥孔与该精密支撑轴所在的垂直通孔同轴。
在一具体实施方式中，所述测量孔的直径为Φ20、所述锥孔的锥角为60º，所述质心盘台面1上的垂直通孔的直径为Φ55，三者的同轴度误差≦0.005mm。
在一些实施例中，如图3中所示，每个精密支撑轴2的形状为圆柱形，且底部为直径较大的向外延伸部，所述圆柱形的直径与质心盘台面1上的垂直通孔的直径相同，且可插入其中，所述垂直通孔的底部为向外延伸的台阶孔，使得精密支撑轴2的向外延伸部落入台阶孔中。同时，所述向外延伸部上设有若干通孔，在台阶孔的相应位置设有若干螺纹孔，这样，可以将与螺纹孔配合的螺钉21穿过向外延伸部的通孔旋拧到螺纹孔中，从而将精密支撑轴2牢固地安装在质心盘台面1上的垂直通孔中。在一具体实施方式中，使用4组内六角圆柱头螺钉M12X30、小垫圈-A级12、轻型弹簧垫圈12 将精密支撑轴2安装在质心盘台面的垂直通孔中。
由于每个精密支撑轴2在加工过程中确保了顶部的测量孔与底部的锥形孔同轴，并与其外圆柱面同轴，而质心盘台面1在加工过程中确保了其垂直通孔的位置精度和垂直度，这样，当将精密支撑轴2安装在质心盘台面1的垂直通孔中时，可确保精密支撑轴2的测量孔、锥形孔与质心盘台面1的垂直通孔的同轴度，并且锥形孔与尖头千斤顶3的尖头31的外圆锥相匹配而形成支撑点，确保了该支撑点的位置精度。此外，当该装置100安装完成之后，可通过测量每个精密支撑轴2的测量孔与质心盘台面1的中心点之间的距离，以及各测量孔相互之间的距离，进一步确保各支撑点的位置精度。在发生了位置精度不足的情况时，可以通过重新安装精密支撑轴2等手段进行微调，以使位置精度满足要求。
在本发明的实施例中，所述三个尖头千斤顶3是核心部件，质心盘台面1和卫星的质量由它们传输到高精度称重传感器4上。如图3-4所示，所述尖头千斤顶3的尖头31的顶部为外圆锥，并与精密支撑轴2底部的锥形孔相匹配，从而支撑住精密支撑轴2。该尖头31的底部为圆锥形内腔，钢球32位于圆锥形内腔中并与其圆环接触，这样可确保钢球32不产生横向偏移，钢球32与其下的垫块33为点接触，调节螺杆34通过螺纹连接安装在底座35上且能够相对于底座35调节高度，从而调节垫块33的高度，并可保证尖头31、钢球32与调节螺杆34之间存在一定的轴向有间隙。
所述尖头千斤顶3用于将高精度称重传感器4和质心盘1组件连接在一起。这样的尖头千斤顶结构系统具有高精度的直线传输功能，即可以避免力的传递偏离一个角度而产生分力，确保力的传递是直线，不会偏离，从而进一步满足了高精度测量的要求。
在一具体实施方式中，所述尖头31顶部的外圆锥的锥度为60º，圆锥形内腔的锥度为90º，两者的内角同轴度≦0.004mm。所述钢球32三个为一组，直径一致，表面圆度误差为1μm。所述钢球32的形状误差≤0.005mm；钢球满载变形量≤0.001mm。所述垫块33进行高频淬火，750～870℃回火，表面硬度达HRC48～52。所述调节螺杆34用于调节高度，升降距离为20mm。尖头31、钢球32与调节螺杆34之间的轴向间隙为0.10~0.15mm。升降结束可以通过锁紧螺母锁紧。
在一些实施例中，所述用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100还包括：多个调整斜铁6，其位于基础平台之下，用于调整和保护基础平台的水平度。
在本发明的实施全中，所述基础平台5用于承载高精度称重传感器4，其可以是任何具有适当强度的承载结构。所述调整斜铁6用于确保基础平台5上三个高精度传感器4的水平度。在一具体实施方式中，在该用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100的现场安装过程中，使用三个调整斜铁6调整水平度，水平度调整完毕后使用另外三个调整斜铁6进行保护。
在本发明的实施例中，使用了三个高精度称重传感器4。所述高精度称重传感器4主要负责采集高精度质量质心测试所产生的实时电信号，并计算传感器的承载质量，然后通过诸如串口等通信线路将质量信息传输给处理装置进行处理；或者直接将实时电信号传输给处理装置进行处理。
在一具体实施方式中，相比于传统的称重传感器的1/3000的精度，所述高精度称重传感器4的分辨率精度提高到1/20000，即提高6.7倍；量程为1500kg，精度≤10g；测量不重复性≤0.01%；非线性度≤0.02%；以及蠕变量≤0.02%。
在一些实施例中，所述高精度称重传感器4是可更换的，且具有不同规格。这样，只要更换三个高精度称重传感器，就构成为新的一台高精度质量质心测试装置，形成一个系列化的质量质心测试装置，从而大大节省成本和安装调试时间。例如，在一具体实施方式中，所述高精度称重传感器有五个规格：80Kg、100Kg、300Kg、1000Kg和2000Kg。这样，就可以形成五个高精度质量质心测试装置的系列，承载质量分别为：240Kg、300Kg、900Kg、3000Kg和6000Kg。
所述处理装置可以是任何具有计算和处理功能，并能够与高精度传感器4进行通信的装置，其从各个高精度称重传感器4获取实时数据，得到各个高精度称重传感器4的承载质量，并计算待测卫星的质量和质心数据。在一具体实施方式中，所述处理装置是可编程逻辑控制器（PLC），其通过串口获取各个高精度称重传感器4的实时数据。
图5示意性地示出了本发明的实施例中所使用的质心计算原理，其中示出了质心盘台面上的三个传感器所在的位置，以质心盘台面的中心点为坐标原点，以第一个传感器的位置与质心盘台面的中心点的连线为Y轴形成直角坐标系，第二和第三个传感器的位置与坐标原点的连线相对于X轴的角度均为α，即30º，三个传感器的位置形成一个节圆，其半径为R，P1、P2、P3分别表示三个传感器的质量读数的矢量，e表示待测卫星质心的最终偏移量的矢量。
参照图5，在本发明的实施例中，所述处理装置使用以下公式计算待测卫星的质心：
其中，M和m分别为质心盘台面和待测卫星的质量。
所述处理装置从高精度称重传感器4获取三点质量信息后，对该信息进行处理，并根据已知的R、M、m以及α参数，使用以上公式，即可最终计算出待测卫星质心的位置信息，并可以将该信息输出显示。所述处理装置可以通过将从高精度称重传感器4获取的三点质量信息相加，而获得质心盘台面和待测卫星两者总的质量，从中减去质心盘的质量，即可获得待测卫星的质量。至于质心盘台面本身的质量，则可以在将待测卫星安装到质心盘之前，通过测量获得。
在一些实施例中，所述处理装置还能够比较所测出的质心位置和事先输入的理论质心位置，对于超差数据给出警示，并可以给出配重方案。
在一些实施例中，所述用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100还包括：
三个平头千斤顶9，其分别位于所述六个加强筯中的三个加强筯之下，并与所述三个尖头千斤顶3互相间隔；
三个支撑垫10，其分别位于所述三个平头千斤顶9之下，所述基础平台5之上；
其中，所述三个平头千斤顶9在非测量期间用于支撑所述质心盘台面1。
在非工作状态下由平头千斤顶9支撑质心盘台面1，而非由尖头千斤顶3支撑，可以保护高精度称重传感器4，延长高精度称重传感器4使用周期和保证高精度称重传感器4的足够精度。
在一些实施例中，所述用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100还包括：
标定转子11，其能够安装在中心定位轴7上，其为圆柱体，并在侧面设置有若干排沿周向均匀分布的多个螺孔；
多个标定砝码12，其能够分别安装在所述多个螺孔中，并与标定转子11一起用于对该用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置100进行标定。
所述标定转子11和标定砝码12可用于对该装置100的测量精度进行标定。具体地，可首先将标定转子11安装在中心定位轴7上，并用橡皮泥微调使三个高精度称重传感器的读数一致，然后，将标定砝码12安装在标定转子11的外圆上，按0º、30º、60º、90º…12个点进行测量（即12点测量法），从而获得该装置100的测量误差，并可将其写入该装置100的测试报告。
在一些实施例中，所述基础平台5上可安装有外罩13。
以上参照附图描述了根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该装置可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。例如，通常一个部件除包含所图示和描述的子部件外，也可包含其他子部件；多个部件可合并为一个更大的部件，等等。所有这些变化都处于本发明的精神和范围之内。
根据本发明的实施例的用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，通过材料和结构设计以及制造和处理工艺减轻了质心盘台面的自重并保证其强度，提高了装置的有效承载能力，并通过精密支撑轴与尖头千斤顶结构所确保的直线的力传输系统，以及高精度称重传感器的组合，大大提高了卫星的质量质心的测量精度，例如，在本发明的一些实施例中，相比于现有技术方案的最高0.5mm的质心测量精度，可以将其提高到0.12mm，从而提供给发射和姿态系统非常精确的数据，确保了卫星的安全运行。并且，该装置操作方便，易于装配，安全可靠，缩短了测试时间，提高了工作效率，并适应不同大小卫星的质量、质心测试。
虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种变动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置，包括：
质心盘台面，用于承载待测卫星，其由硬铝合金铸制而成，且经过整体冷硬氧化处理，其为圆盘形状，底部中空并具有六个沿周向均匀分布的加强筯，其中三个沿周向均匀分布的加强筯上分别设置有三个垂直通孔；
三个精密支撑轴，其分别安装在所述三个垂直通孔中；
三个尖头千斤顶，分别位于所述三个精密支撑轴之下，每个尖头千斤顶包括：具有圆锥形内腔的尖头，钢球，垫块，调节螺杆和底座，其中，调节螺杆通过螺纹连接安装在底座上且能够相对于底座调节高度，垫块位于调节螺杆上，钢球位于垫块上并与垫块点接触，且钢球位于尖头的圆锥形内腔中并与其圆环接触；
三个高精度称重传感器，其分别位于所述三个尖头千斤顶之下；
基础平台，其位于所述三个高精度称重传感器之下；以及
处理装置，其与所述三个高精度称重传感器通信连接，并用于根据所述三个高精度称重传感器的测量数据计算待测卫星的质心。
2.根据权利要求1的装置，其中，每个精密支撑轴的上端设置有测量孔，用于测量和确保该精密支撑轴的位置精度，下端设置有锥孔，用于与尖头千斤顶的尖头配合，所述测量孔、锥孔与该精密支撑轴所在的垂直通孔同轴。
3.根据权利要求1的装置，还包括：
多个调整斜铁，其位于基础平台之下，用于调整和保护基础平台的水平度。
4.根据权利要求1的装置，其中，所述质心盘台面的外圆侧面上沿周向均匀地设置有多个配重块安装孔，分别用于安装配重块，以便调节质心盘台面的平衡。
5.根据权利要求1的装置，还包括：
三个平头千斤顶，其分别位于所述六个加强筯中的三个加强筯之下，并与所述三个尖头千斤顶互相间隔；
三个支撑垫，其分别位于所述三个平头千斤顶之下，所述基础平台之上；
其中，所述三个平头千斤顶在非测量期间用于支撑所述质心盘台面。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括：
中心定位套，其安装在位于质心盘台面中心的中心孔中；
中心定位轴，其安装在中心定位套中，并用于定位待测卫星。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括：
标定转子，其能够安装在中心定位轴上，其为圆柱体，并在侧面设置有若干排沿周向均匀分布的多个螺孔；
多个标定砝码，其能够分别安装在所述多个螺孔中，并与标定转子一起用于对该用于卫星质量特性试验的高精度质量质心测试装置进行标定。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105352662A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-24 | 上海卫星装备研究所 | 一种用于航天装备的新型安装调整装置 |
| CN105466635A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-06 | 上海卫星装备研究所 | 应用于航天器的新型质量质心测试系统 |
| CN108051142A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 北京卫星环境工程研究所 | 三点测力式质心测量台多级整体标定方法 |
| CN109540386A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种质心测量装置的校准装置及方法 |
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2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105352662A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-24 | 上海卫星装备研究所 | 一种用于航天装备的新型安装调整装置 |
| CN105466635A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-06 | 上海卫星装备研究所 | 应用于航天器的新型质量质心测试系统 |
| CN108051142A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 北京卫星环境工程研究所 | 三点测力式质心测量台多级整体标定方法 |
| CN109540386A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种质心测量装置的校准装置及方法 |
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