CN113460338B

CN113460338B - 一种多功能天线重力卸载装置

Info

Publication number: CN113460338B
Application number: CN202110754661.3A
Authority: CN
Inventors: 刘伟栋; 李春晖; 张宇环; 任红宇; 闵康磊; 匡全进; 苏醒
Original assignee: Shanghai Spaceflight Institute of TT&C and Telecommunication
Current assignee: Shanghai Spaceflight Institute of TT&C and Telecommunication
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2041-07-02
Also published as: CN113460338A

Abstract

本发明提供了一种多功能天线重力卸载装置，涉及卫星天线地面测试技术领域，包括：球杆桁架、二维平面平移机构、重力平衡装置、天线吊挂装置、控制设备；重力平衡装置包括：转座、转轴、第一平衡组件、第二平衡组件、第三平衡组件，转轴与转座固定连接，第一平衡组件、第二平衡组件、第三平衡组件自上至下依次与转轴套接；天线吊挂装置包括：第一吊杆、第二吊杆、第三吊杆。本发明能够模拟大口径天线的空间失重状态，实现大口径天线在展开状态下安装到星体的异形面并具备在卫星上进行展开运动等测试的功能。

Description

一种多功能天线重力卸载装置

技术领域

本发明涉及卫星天线地面测试技术领域，具体地，涉及一种多能天线重力卸载装置。

背景技术

在某型号卫星工程中，配套了带指向机构的大口径反射面天线。由于天线与整星采用共形设计思路，主要安装面内凹在卫星结构内部，无法在发射面收拢状态下完成装星操作，天线无法直接安装在卫星安装面上。另外，由于天线自身质量大，在地面重力影响下，电机驱动力不能满足地面直接测试需求。

目前，公知的用于卫星的同类型带指向机构大口径反射面天线，多采用整体直接装配方案，安装位置均在同一平面，整体安装在卫星表面即可；或者直接在单机产品研制阶段，将天线安装在卫星对应的单块舱板上，后续与舱板一起交付卫星系统，由舱板与卫星主结构进行连接。采用上述常规装星方案，无法完成本型号所研制的带指向结构大口径反射面天线装星操作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多功能天线重力卸载装置，实现大型天线水平展开、两维指向的测试和天线装星。

根据本发明提供的一种多功能天线重力卸载装置，包括：球杆桁架、二维平面平移机构、重力平衡装置、天线吊挂装置、控制设备；所述重力平衡装置包括：转座、转轴、第一平衡组件、第二平衡组件、第三平衡组件，所述转轴与所述转座固定连接，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件自上至下依次与所述转轴套接；所述天线吊挂装置包括：第一吊杆、第二吊杆、第三吊杆；所述二维平面平移机构的顶部固定在所述球杆桁架的上部，所述二维平面平移机构的底部连接所述转座，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件分别连接所述第一吊杆、所述第二吊杆、所述第三吊杆的顶部，所述第一吊杆、所述第二吊杆、所述第三吊杆的底部分别连接天线反射面、指向机构和展开臂，所述控制设备与所述重力平衡装置通过电缆连接。

进一步地，所述二维平面平移机构包括：电机、丝杠、导轨。

进一步地，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件包括：摆杆、导轨滑块，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件分别通过所述摆杆与所述转轴套接，所述导轨滑块固定在所述摆杆的底部。

进一步地，所述第一平衡组件的导轨滑块底部还依次连接有力传感器、电动缸、吊绳，所述第二平衡组件、所述第三平衡组件的导轨滑块底部还依次连接有力平衡器、吊绳。

进一步地，所述转轴的轴线垂直于地面。

进一步地，所述第一吊杆包括：吊挂框架，所述吊挂框架由连接至天线吊点的管件拼装而成。

进一步地，所述吊挂框架的吊点通过天线和所述吊挂框架的质心。

进一步地，所述第二吊杆、所述第三吊杆为C型结构。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的多功能天线重力卸载装置通过对各吊点的平衡力控制实现对大口径天线的重力平衡，模拟天线的空间失重运动状态；通过吊挂平衡力高精度控制，以及多吊点在空间被动跟随设计，完成了天线根部水平展开、指向机构二维运动的功能测试，实现了大口径天线在展开状态下安装到星体的异形面并具备在卫星上进行展开运动等功能测试的能力；本发明提供的二维平面平移机构可实现天线水平面两个方向平动，以适应装星需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的多功能天线重力卸载装置的示意图；

图2为本发明提供的二维平面平移机构示意图；

图3为本发明提供的重力平衡装置示意图；

图4为本发明提供的天线吊挂装置示意图。

图中：

1-球杆桁架；

2-二维平面平移机构；

3-重力平衡装置；

4-天线吊挂装置；

5-控制设备；

21-电机；

22-丝杠；

31-转座；

32-转轴；

33-第一平衡组件；

34-第二平衡组件；

35-第三平衡组件；

361-第一平衡组件摆杆；

362-第一平衡组件导轨滑块；

363-力传感器；

364-电动缸；

365-第一平衡组件吊绳；

366-力平衡器；

41-第一吊杆；

42-第二吊杆；

43-第三吊杆；

411-吊挂框架；

412-纵向调节块；

413-垂向调节块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明提供的多功能天线重力卸载装置示意图，如图1所示，本发明的重力卸载装置包括：球杆桁架1、二维平面平移机构2、重力平衡装置3、天线吊挂装置4、控制设备5。球杆桁架1是重力卸载装置的安装基体，为重力卸载装置提供安装接口和支撑。球杆桁架1通过螺纹将球头和球杆相连接，其多组连接而成的桁架具有较高的刚度及稳定性。

如图2所示，二维平面平移机构2包括两组电机21、丝杠22以及沿两方向移动的导轨，实现天线在水平面上的平移。丝杠22作为传动元件，电机21作为驱动源，在装星时，可先将天线移动至星体附近，再使用两方向导轨的微调功能，将天线精确安装到星体上。二维平面平移结构2的顶部固定在球杆桁架1的上部横杆上。

如图3所示，重力平衡装置3包括转座31、转轴32、第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35。转座31与二维平面平移机构2的底部连接，转轴32固定在转座31上，并且轴线与地面垂直。第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35均包括摆杆和导轨滑块，第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35的摆杆自上至下依次与转轴32套接，使第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35可绕转轴32自由转动，实现对天线展开过程中的被动跟随转动。第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35的导轨滑块与摆杆固定连接。第一平衡组件33的导轨滑块363的下端还依次连接有力传感器363、电动缸364和吊绳365，力传感器363用于实时测量平衡天线重力的数值，并与电动缸364形成闭环反馈，控制电动缸364推杆的收缩或推出，从而实时调节平衡的重力。第二平衡组件34、第三平衡组件35的导轨滑块下端还依次连接有力平衡器和吊绳，力平衡器实现指向机构和展开臂吊点的恒定重力平衡。

重力平衡装置3可随二维平面平移机构2在平面内实现两维正交方向移动，以满足装星需求。

如图4所示，天线吊挂装置4包括第一吊杆41、第二吊杆42、第三吊杆43。第一吊杆41、第二吊杆42、第三吊杆43的顶部分别与第一平衡组件33、第二平衡组件34、第三平衡组件35连接，底部分别与天线、指向机构和展开臂连接。第一吊杆41包括吊挂框架411，吊挂框架411为围框设计，由铝合金管拼接而成，连接至天线吊点接口；吊挂框架411上有纵向调节块412和垂向调节块413，以调节吊挂框架411的中心，使吊挂框架411的吊点始终通过天线质心。第二吊杆42和第三吊杆43为C型结构可调吊杆，可在装星时避开星体避免干涉。

如图1所示，控制设备5与重力平衡装置3通过电缆连接，控制设备5包括数据采集处理系统和重力平衡装置控制系统。重力卸载装置3的测量及控制信号经由电缆传输至控制设备5，实现对电机21和重力平衡装置3的驱动控制。

本发明的多功能天线重力卸载装置，在天线收缩状态下，将展开机构、指向机构和天线通过天线吊挂装置4与重力卸载装置3相连。重力卸载装置3的运动为被动跟随运动，跟随天线转动的同时进行前后位移的调整，以实现天线重力卸载点始终通过各部件质心的目的。在展开过程中，实时测量展开机构的位置、速度及加速度等运动参数，并实时检测负载阻力矩，根据检测数据实时调整卸载力大小，以自动平衡重力。

本实施例，通过力传感器实时测量平衡天线重力的数值，并反馈至电动缸，控制电动缸的动作，实现对平衡重力的实时调节，通过力平衡器实现指向机构和展开臂的恒定重力平衡，多吊点的平衡力控制实现了对天线的空间失重运动状态的模拟。通过摆杆上的导轨滑块的移动和摆杆的转动，以及二维平面平移机构的两向运动，实现了吊点在空间被动跟随，完成了天线根部水平展开、指向机构二维运动的功能测试，从而实现了大口径天线在星体上的异形面安装及展开运动等功能测试。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种多功能天线重力卸载装置，其特征在于，包括：球杆桁架、二维平面平移机构、重力平衡装置、天线吊挂装置、控制设备；所述重力平衡装置包括：转座、转轴、第一平衡组件、第二平衡组件、第三平衡组件，所述转轴与所述转座固定连接，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件自上至下依次与所述转轴套接；所述第一平衡组件包括摆杆和导轨滑块，所述第一平衡组件通过摆杆与所述转轴套接，所述第一平衡组件的导轨滑块固定在摆杆的底部，所述第一平衡组件的导轨滑块底部依次连接有力传感器、电动缸、吊绳；所述天线吊挂装置包括：第一吊杆、第二吊杆、第三吊杆；所述二维平面平移机构的顶部固定在所述球杆桁架的上部，所述二维平面平移机构的底部连接所述转座，所述第一平衡组件、所述第二平衡组件、所述第三平衡组件分别连接所述第一吊杆、所述第二吊杆、所述第三吊杆的顶部，所述第一吊杆、所述第二吊杆、所述第三吊杆的底部分别连接天线反射面、指向机构和展开臂，所述第一吊杆包括吊挂框架，所述吊挂框架上设有纵向调节块和垂向调节块；所述控制设备与所述重力平衡装置通过电缆连接。

2.根据权利要求1所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述二维平面平移机构包括：电机、丝杠、导轨。

3.根据权利要求1所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述第二平衡组件、所述第三平衡组件包括：摆杆、导轨滑块，所述第二平衡组件、所述第三平衡组件分别通过所述摆杆与所述转轴套接，所述导轨滑块固定在所述摆杆的底部。

4.根据权利要求3所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述第二平衡组件、所述第三平衡组件的导轨滑块底部还依次连接有力平衡器、吊绳。

5.根据权利要求1所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述转轴的轴线垂直于地面。

6.根据权利要求1所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述吊挂框架由连接至天线吊点的管件拼装而成。

7.根据权利要求6所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述吊挂框架的吊点通过天线和所述吊挂框架的质心。

8.根据权利要求1所述的多功能天线重力卸载装置，其特征在于，所述第二吊杆、所述第三吊杆为C型结构。