CN202624651U - 一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，该重力卸载装置包含：基座；连杆支架，该连杆支架的中部与所述基座连接设置；配平组件，该配平组件与所述连杆支架的一端连接设置；悬吊支架，该悬吊支架的顶端与所述连杆支架的一端连接设置，底端与安装在微波雷达伺服机构的俯仰通道支架上的天馈组件连接设置；所述悬吊支架通过连杆支架将所述天馈组件的重力作用传递至配平组件。本实用新型结构简单，安装方便，通过重力配平的方法消除地球重力对微波雷达伺服机构的影响，精确模拟微波雷达伺服机构在太空失重条件下的工作环境。

Description

一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于空间微波雷达伺服机构的地面实验重力卸载装置，可应用在微波雷达伺服机构的地面实验中，消除地球重力的影响，属于航天技术领域。

背景技术

现有技术中，卫星常会带有微波雷达，微波雷达伺服机构是为微波雷达天馈组件提供一个支撑和运动的平台，使微波雷达能够实现搜索和跟踪目标的功能。微波雷达伺服机构靠电机驱动执行部件实现动作，在太空中，卫星处于失重状态，电机只需对微波雷达伺服机构的执行部件提供因惯量产生的扭矩，而不会附带重力矩。而在地面实验时，由于重力影响，在微波雷达伺服机构的整个运动过程中，电机都需要克服因重力带来的额外扭矩，且此重力矩远远大于惯量带来的扭矩，成为电机的主要功耗来源。因此，在微波雷达伺服机构的地面实验中，排除重力的干扰是非常必要的。

微波雷达伺服机构是一个两自由度伺服机构，分别为方位通道和俯仰通道。在地面实验时，微波雷达伺服机构的方位通道沿与地面垂直的轴转动，而俯仰通道则沿与地面平行的轴转动，微波雷达的天馈组件是安装在俯仰通道上的。微波雷达伺服机构在地面实验时所受的重力矩来自于俯仰通道上的天馈组件偏心安装的结构形式，此重力矩直接作用于俯仰通道的驱动电机。因此，需要提供一种重力卸载装置可使微波雷达伺服机构在地面实验时不受重力矩带来的影响，最大限度的模拟太空中的真空失重环境。

目前，中国专利“CN200910089095一种太阳能帆板地面实验重力卸载机构”所公开的重力卸载机构与本专利的应用领域相同，但CN200910089095的使用条件存在局限性，其重力卸载机构结构组成较复杂，是机电一体化系统，构建系统的成本也较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，结构简单，安装方便，通过重力配平的方法消除地球重力对微波雷达伺服机构的影响，精确模拟微波雷达伺服机构在太空失重条件下的工作环境。

为实现上述目的，本实用新型提供一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，该重力卸载装置包含：基座；连杆支架，该连杆支架的中部与所述基座连接设置；配平组件，该配平组件与所述连杆支架的一端连接设置；悬吊支架，该悬吊支架的顶端与所述连杆支架的一端连接设置，底端与安装在微波雷达伺服机构的俯仰通道支架上的天馈组件连接设置；所述悬吊支架通过连杆支架将所述天馈组件的重力作用传递至配平组件。

所述悬吊支架的底端与所述天馈组件之间通过第一连接机构连接。所述第一连接机构包含：第一深沟球轴承和第一螺钉；所述第一深沟球轴承套设在天馈组件的轴上，使其内圆与天馈组件的轴配合，该第一深沟球轴承插入所述悬吊支架的轴承孔内，使其外圆与悬吊支架的轴承孔配合；所述第一螺钉拧入天馈组件的轴上的螺纹孔中，轴向定位第一深沟球轴承。

所述连杆支架包含：轴承座，其顶端与所述基座之间通过螺钉连接；轴承支架，该轴承支架的顶端与所述轴承座的底端连接设置；连杆，该连杆的两端分别连接悬吊支架的顶端和配平组件；该连杆的中部与所述轴承支架的底端连接设置。

所述轴承支架的顶端与所述轴承座的底端之间通过第二连接机构连接。所述第二连接机构包含：第二深沟球轴承和第二螺钉；所述第二深沟球轴承套设在轴承支架的轴上，使其内圆与轴承支架的轴配合，该第二深沟球轴承插入所述轴承座的轴承孔内，使其外圆与轴承座的轴承孔配合；所述第二螺钉拧入轴承支架的轴上的螺纹孔中，轴向定位第二深沟球轴承，使连杆可水平转动。

所述轴承支架的轴与微波雷达伺服机构的方位通道旋转轴同轴。

所述悬吊支架的顶端与所述连杆的一端之间通过第三连接机构连接。所述第三连接机构包含：旋转轴，其垂直穿设在连杆内；两个第三深沟球轴承，分别套设在位于所述旋转轴两端的台阶轴上，使得每个第三深沟球轴承的内圆与台阶轴配合，同时每个第三深沟球轴承插入所述悬吊支架的轴承孔内，使其外圆与悬吊支架的轴承孔配合；两个第三螺钉，分别拧入所述旋转轴两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴两端的第三深沟球轴承。

所述连杆的中部与所述轴承支架的底端之间通过第四连接机构连接。所述第四连接机构包含：旋转轴，其垂直穿设在连杆内；两个第四深沟球轴承，分别套设在位于所述旋转轴两端的台阶轴上，使得每个第四深沟球轴承的内圆与台阶轴配合，同时每个第四深沟球轴承插入所述轴承支架的轴承孔内，使其外圆与轴承支架的轴承孔配合；两个第四螺钉，分别拧入所述旋转轴两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴两端的第四深沟球轴承。

所述配平组件包含配平支架和放置在配平支架上的配重块。

所述连杆的另一端与所述配平支架之间通过第五连接机构连接。所述第五连接机构包含：旋转轴，其垂直穿设在连杆内；两个第五深沟球轴承，分别套设在位于所述旋转轴两端的台阶轴上，使得每个第五深沟球轴承的内圆与台阶轴配合，同时每个第五深沟球轴承插入所述配平支架的轴承孔内，使其外圆与配平支架的轴承孔配合；两个第五螺钉，分别拧入所述旋转轴两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴两端第五深沟球轴承。

本实用新型所提供的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，结构简单、安装方便、使用可靠；能在不改变微波雷达伺服机构的自身结构形式和微波雷达伺服机构控制系统特性的情况下，通过重力配平的方法消除地球重力对微波雷达伺服机构的影响；同时采用深沟球轴承来连接重力卸载装置的各个组件，实现无摩擦的相对运动，减少重力卸载装置的自身阻尼给微波雷达伺服机构的俯仰通道驱动电机带来额外扭矩，精确模拟微波雷达伺服机构在太空失重条件下的工作环境。

附图说明

图1为本实用新型中的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置的结构示意图；

图2为本实用新型中悬吊支架与天馈组件之间的连接示意图；

图3为本实用新型中悬吊支架与连杆之间的连接示意图；

图4为本实用新型中轴承支架分别于连杆和轴承座之间的连接示意图；

图5为本实用新型中配平块与连杆之间的连接示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图5，详细说明本实用新型的一个优选实施例。

如图1所示，为本实用新型所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置的结构示意图，其中，天馈组件2安装在微波雷达伺服机构1的俯仰通道支架上。该重力卸载装置包含：基座11；连杆支架，该连杆支架的中部与所述基座11连接设置；配平组件6，该配平组件6与所述连杆支架的一端连接设置；悬吊支架3，该悬吊支架3的顶端与所述连杆支架的一端连接设置，底端与所述天馈组件2连接设置；所述悬吊支架3通过连杆支架将所述天馈组件2的重力作用传递至配平组件6。

如图2所示，所述悬吊支架3的底端与所述天馈组件2之间通过第一连接机构连接。所述第一连接机构包含：第一深沟球轴承8和第一螺钉9；所述第一深沟球轴承8套设在天馈组件2的轴上，使其内圆与天馈组件2的轴配合，该第一深沟球轴承8插入所述悬吊支架3的轴承孔内，使其外圆与悬吊支架3的轴承孔配合，并通过将第一螺钉9拧入天馈组件2的轴上的螺纹孔中，轴向定位第一深沟球轴承8，并实现悬吊支架3的底端与天馈组件2之间的连接。

所述连杆支架包含：轴承座7，其顶端与所述基座11之间通过螺钉12连接（参见图4）；轴承支架5，该轴承支架5的顶端与所述轴承座7的底端连接设置；连杆4，该连杆4的两端分别连接悬吊支架3的顶端和配平组件6；该连杆4的中部与所述轴承支架5的底端连接设置。

如图4所示，所述轴承支架5的顶端与所述轴承座7的底端之间通过第二连接机构连接。所述第二连接机构的结构与连接形式与所述第一连接机构相同，其包含：第二深沟球轴承13和第二螺钉14；所述第二深沟球轴承13套设在轴承支架5的轴上，使其内圆与轴承支架5的轴配合，该第二深沟球轴承13插入所述轴承座7的轴承孔内，使其外圆与轴承座7的轴承孔配合，并通过将第二螺钉14拧入轴承支架5的轴上的螺纹孔中，轴向定位第二深沟球轴承13，并实现轴承支架5的顶端与轴承座7的底端之间的连接，从而使得连杆4可水平转动。其中，所述轴承支架5的轴与微波雷达伺服机构1的方位通道旋转轴同轴，保证在地面实验时，本实用新型所述的重力卸载装置可与微波雷达伺服机构1同步转动。

如图3所示，所述悬吊支架3的顶端与所述连杆4的一端之间通过第三连接机构连接。所述第三连接机构包含：旋转轴15，其垂直穿设在连杆4内；两个第三深沟球轴承16，分别套设在位于所述旋转轴15两端的台阶轴上，使得每个第三深沟球轴承16的内圆与台阶轴配合，同时每个第三深沟球轴承16插入所述悬吊支架3的轴承孔内，使其外圆与悬吊支架3的轴承孔配合；两个第三螺钉17，分别拧入所述旋转轴15两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴15两端的第三深沟球轴承16，从而实现悬吊支架3的顶端与所述连杆4的一端之间的连接。

如图4所示，所述连杆4的中部与所述轴承支架5的底端之间通过第四连接机构连接。所述第四连接机构的结构与连接形式与所述第三连接机构相同，其包含：旋转轴18，其垂直穿设在连杆4内；两个第四深沟球轴承19，分别套设在位于所述旋转轴18两端的台阶轴上，使得每个第四深沟球轴承19的内圆与台阶轴配合，同时每个第四深沟球轴承19插入所述轴承支架5的轴承孔内，使其外圆与轴承支架5的轴承孔配合；两个第四螺钉20，分别拧入所述旋转轴18两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴18两端的第四深沟球轴承19，从而实现轴承支架5的底端与所述连杆4的中部之间的连接。

如图5所示，所述配平组件6包含配平支架61和放置在配平支架61上的配重块62。所述连杆4的另一端与所述配平支架61之间通过第五连接机构连接。所述第五连接机构的结构与连接形式与所述第三连接机构相同，其包含：旋转轴21，其垂直穿设在连杆4内；两个第五深沟球轴承22，分别套设在位于所述旋转轴21两端的台阶轴上，使得每个第五深沟球轴承22的内圆与台阶轴配合，同时每个第五深沟球轴承22插入所述配平支架61的轴承孔内，使其外圆与配平支架61的轴承孔配合；两个第五螺钉23，分别拧入所述旋转轴21两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴21两端第五深沟球轴承22，从而实现配平组件6与所述连杆4的另一端之间的连接。

本实用新型所提供的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，在进行地面实验时，轴承支架5是连杆4的中间支点，微波雷达伺服机构1的天馈组件2把重力传递给悬吊支架3，悬吊支架3进一步把此重力作用在连杆4的一端，形成对连杆4的中间支点的重力矩；而配平组件6则通过配重块62的重力作用在连杆4的另一端，对连杆4的中间支点也同时形成重力矩。此时可通过调节配重块62的重量，使连杆4的两侧质量相等，即使得连杆4两侧的两个重力达到平衡状态，以此来抵消天馈组件2的重力对微波雷达伺服机构1俯仰通道电机的影响，从而达到重力卸载的目的。

另外，由于轴承支架5与轴承座7之间是通过第二深沟球轴承13实现连接的，从而使得连杆4可水平转动。并且由于轴承支架5的轴与微波雷达伺服机构1的方位通道旋转轴同轴，从而能够保证在地面实验时，本实用新型所提供的重力卸载装置可与微波雷达伺服机构1同步转动。

本实用新型所提供的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，具有以下有益效果。首先，本实用新型在不改变微波雷达伺服机构的自身结构形式，不改变微波雷达伺服机构控制系统特性的情况下，通过重力配平的方法消除地球重力对微波雷达伺服机构的影响，能够模拟伺服机构在太空失重条件下的工作环境。

第二，本实用新型所提供的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，结构简单、安装方便、使用可靠；所使用的各组件的零部件均为普通机械加工便可实现，加工工艺性好；并且本实用新型不涉及电路设计、传感器、控制设备和显示设备等，成本低廉，维护保养极为便利。

第三，本实用新型采用深沟球轴承来连接重力卸载装置的各个组件从而构成活动关节，可使得各组件之间能够实现无摩擦的相对运动，减少重力卸载装置的自身阻尼给微波雷达伺服机构的俯仰通道驱动电机带来额外扭矩，能够精确模拟微波雷达伺服机构在太空失重条件下的工作环境，减少地面实验时的误差。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，包含：

基座（11）；

连杆支架，该连杆支架的中部与所述基座（11）连接设置；

配平组件（6），该配平组件（6）与所述连杆支架的一端连接设置；

悬吊支架（3），该悬吊支架（3）的顶端与所述连杆支架的一端连接设置，底端与安装在微波雷达伺服机构（1）的俯仰通道支架上的天馈组件（2）连接设置；所述悬吊支架（3）通过连杆支架将所述天馈组件（2）的重力作用传递至配平组件（6）。

2. 如权利要求1所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述悬吊支架（3）的底端与所述天馈组件（2）之间通过第一连接机构连接；所述第一连接机构包含：第一深沟球轴承（8）和第一螺钉（9）；

所述第一深沟球轴承（8）套设在天馈组件（2）的轴上，其内圆与天馈组件（2）的轴配合；该第一深沟球轴承（8）插入所述悬吊支架（3）的轴承孔内，其外圆与悬吊支架（3）的轴承孔配合；

所述第一螺钉（9）拧入天馈组件（2）的轴上的螺纹孔中，轴向定位第一深沟球轴承（8）。

3. 如权利要求2所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述连杆支架包含：

轴承座（7），该轴承座（7）的顶端与所述基座（11）之间通过螺钉（12）连接；

轴承支架（5），该轴承支架（5）的顶端与所述轴承座（7）的底端连接设置；

连杆（4），该连杆（4）的两端分别连接悬吊支架（3）的顶端和配平组件（6）；该连杆（4）的中部与所述轴承支架（5）的底端连接设置。

4. 如权利要求3所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述轴承支架（5）的顶端与所述轴承座（7）的底端之间通过第二连接机构连接；所述第二连接机构包含：第二深沟球轴承（13）和第二螺钉（14）；

所述第二深沟球轴承（13）套设在轴承支架（5）的轴上，其内圆与轴承支架（5）的轴配合；该第二深沟球轴承（13）插入所述轴承座（7）的轴承孔内，其外圆与轴承座（7）的轴承孔配合；

所述第二螺钉（14）拧入轴承支架（5）的轴上的螺纹孔中，轴向定位第二深沟球轴承（13），使连杆（4）可水平转动。

5. 如权利要求4所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述轴承支架（5）的轴与微波雷达伺服机构（1）的方位通道旋转轴同轴。

6. 如权利要求3所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述悬吊支架（3）的顶端与所述连杆（4）的一端之间通过第三连接机构连接；所述第三连接机构包含：

旋转轴（15），其垂直穿设在连杆（4）内；

两个第三深沟球轴承（16），分别套设在位于所述旋转轴（15）两端的台阶轴上，即每个第三深沟球轴承（16）的内圆与台阶轴配合；每个第三深沟球轴承（16）插入所述悬吊支架（3）的轴承孔内，其外圆与悬吊支架（3）的轴承孔配合；

两个第三螺钉（17），分别拧入所述旋转轴（15）两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴（15）两端的第三深沟球轴承（16）。

7. 如权利要求3所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述连杆（4）的中部与所述轴承支架（5）的底端之间通过第四连接机构连接；所述第四连接机构包含：

旋转轴（18），其垂直穿设在连杆（4）内；

两个第四深沟球轴承（19），分别套设在位于所述旋转轴（18）两端的台阶轴上，即每个第四深沟球轴承（19）的内圆与台阶轴配合；每个第四深沟球轴承（19）插入所述轴承支架（5）的轴承孔内，其外圆与轴承支架（5）的轴承孔配合；

两个第四螺钉（20），分别拧入所述旋转轴（18）两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴（18）两端的第四深沟球轴承（19）。

8. 如权利要求6所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述配平组件（6）包含配平支架（61）和放置在配平支架（61）上的配重块（62）。

9. 如权利要求8所述的空间微波雷达伺服机构地面实验重力卸载装置，其特征在于，所述连杆（4）的另一端与所述配平支架（61）之间通过第五连接机构连接；所述第五连接机构包含：

旋转轴（21），其垂直穿设在连杆（4）内；

两个第五深沟球轴承（22），分别套设在位于所述旋转轴（21）两端的台阶轴上，即每个第五深沟球轴承（22）的内圆与台阶轴配合；每个第五深沟球轴承（22）插入所述配平支架（61）的轴承孔内，其外圆与配平支架（61）的轴承孔配合；

两个第五螺钉（23），分别拧入所述旋转轴（21）两端的螺纹孔内，轴向定位旋转轴（21）两端第五深沟球轴承（22）。

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