專利名稱：氦氣球懸掛重力卸載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氦氣球懸掛重力卸載裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及航天器可展開(kāi)機(jī)構(gòu)地面展開(kāi)試驗(yàn)的重力卸載，具體是可實(shí)現(xiàn)空間 展開(kāi)的重力卸載裝置。
背景技術(shù)：
[0002]在航天器發(fā)射階段，由于受到空間的限制，其中的一些機(jī)構(gòu)如天線、太陽(yáng)翼電池板 通常在發(fā)射階段出于收攏狀態(tài)，待航天器入軌后相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行展開(kāi)，進(jìn)入工作狀態(tài)。展開(kāi) 過(guò)程的順利對(duì)衛(wèi)星的工作狀態(tài)和壽命起著至關(guān)重要的作用，為了保證展開(kāi)機(jī)構(gòu)展開(kāi)的可靠 性，衛(wèi)星在地面需要進(jìn)行一系列的展開(kāi)試驗(yàn)。[0003]在地面進(jìn)行展開(kāi)試驗(yàn)時(shí)，由于展開(kāi)關(guān)節(jié)的鉸鏈設(shè)計(jì)通常無(wú)法承載在地面展開(kāi)后所 帶來(lái)的重力，為了更好地模擬衛(wèi)星入軌后的實(shí)際狀態(tài)，需要采用重力卸載系統(tǒng)來(lái)模擬零重 力或者微重力的狀態(tài)。目前常用的重力卸載有氣浮平臺(tái)法、機(jī)械懸掛系統(tǒng)法，這些方法很好 地解決了太陽(yáng)翼和天線的二維展開(kāi)，但地面試驗(yàn)需要的工裝(如大理石平臺(tái)、桁架)跟隨航 天器進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)成本很大，而且這些方法仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間三維展開(kāi)。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述通用的重力卸載方法優(yōu)缺點(diǎn)，提供一種氦氣球懸掛重力卸載 裝置，利用氦氣球懸掛的方法對(duì)展開(kāi)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重力卸載，從而簡(jiǎn)化展開(kāi)試驗(yàn)所需工裝設(shè)備 的安裝調(diào)試過(guò)程，縮短展開(kāi)試驗(yàn)的工裝準(zhǔn)備時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，通過(guò)氦氣回收裝置可以將 試驗(yàn)所用的氦氣進(jìn)行回收二次利用，從而控制采用氦氣球懸掛重力卸載裝置進(jìn)行展開(kāi)試驗(yàn) 時(shí)的成本。[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:[0006]一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及進(jìn)氣口和出 氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗(yàn)過(guò)程中拉力的變化進(jìn)行采樣并實(shí)時(shí)傳輸至地面的計(jì) 算機(jī)，通過(guò)緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，采用充氣氦氣瓶通過(guò)減壓閥將氦氣充 入氦氣球，通過(guò)氦氣壓縮機(jī)將氦氣回收至回收氦氣瓶中以重復(fù)利用。[0007]所述安全繩位于氦氣球上方，所述牽控繩位于氦氣球兩側(cè)，所述懸掛繩均勻分布 在氦氣球底部周邊，所述進(jìn)氣口和出氣口設(shè)置在氦氣球底端用于充氣和放氣。[0008]所述進(jìn)氣口和出氣口可共用一口。[0009]所述氦氣球與懸掛工裝之間設(shè)有緩沖彈簧秤和拉力傳感器，所述緩沖彈簧秤用來(lái) 對(duì)展開(kāi)試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的沖擊進(jìn)行緩沖，所述拉力傳感器測(cè)量展開(kāi)試驗(yàn)過(guò)程中的懸掛 力，通過(guò)數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳輸至地面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行記錄和后期處理。[0010]所述緩沖彈簧秤和拉力傳感器的位置可以互換。[0011]所述氦氣球的大小根據(jù)實(shí)際展開(kāi)試驗(yàn)的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，直徑小于4m時(shí)采用0.18mm厚輕質(zhì)PVC (聚氯乙烯)制作，當(dāng)直徑大于4m時(shí)采用0.18mm厚TPU (熱塑性聚氨酯 彈性體)制作。[0012]本實(shí)用新型克服了通用展開(kāi)試驗(yàn)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間三維展開(kāi)的缺陷，提高了展開(kāi)試驗(yàn)工裝的通用型，大幅度降低展開(kāi)試驗(yàn)的人力和物力成本。


[0013]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]101-氦氣球102-行車吊鉤103-安全繩104-牽控 105-懸掛繩[0015]106-氦氣壓縮機(jī) 107-回收氦氣瓶 108-計(jì)算機(jī)109-懸掛工裝 110-可展開(kāi)機(jī)構(gòu)[0016]111-配重塊112-緩沖彈簧秤 113-充氣氦氣瓶 114-減壓閥 115-拉力傳感器具體實(shí)施方式
[0017]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)一步描述。[0018]圖1所示，本實(shí)用新型所提供的氦氣球懸掛重力卸載裝置，包括提供懸掛升力的氦氣球101，氦氣球的形狀和尺寸可以根據(jù)試驗(yàn)的空間要求和展開(kāi)機(jī)構(gòu)所需的卸載力進(jìn)行確定，當(dāng)直徑4m以下的氣球采用輕質(zhì)PVC (聚氯乙烯)進(jìn)行制作，直徑大于4m時(shí)PVC材料連接處容易破裂，需采用TPU (熱塑性聚氨酯彈性體)材料進(jìn)行制作。[0019]氦氣球101上端通過(guò)安全繩103懸掛在行車吊鉤102上，主要用來(lái)防止氣球泄氣或破裂后，試驗(yàn)工裝對(duì)展開(kāi)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生破環(huán)，保證展開(kāi)試驗(yàn)過(guò)程的安全可靠。[0020]氦氣球101兩側(cè)設(shè)有牽控繩104,牽控繩104的另一端引至地面,試驗(yàn)過(guò)程中由專人負(fù)責(zé)，主要實(shí)現(xiàn)氦氣球101懸掛安裝時(shí)對(duì)氣球進(jìn)行控制，同時(shí)防止試驗(yàn)過(guò)程中由于氦氣球101過(guò)大位移。[0021]氦氣球101下端通過(guò)懸掛繩105連接至拉力傳感器115，懸掛拉力繩均勻布置于四周。拉力傳感器115主要用來(lái)觀察展開(kāi)過(guò)程中重力卸載的情況是否滿足要求，其測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線跟地面的計(jì)算機(jī)108進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。[0022]拉力傳感器115下端與緩沖彈簧秤112相連，緩沖彈簧秤112的作用是大展開(kāi)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和停止時(shí)對(duì)氣球由于慣性而產(chǎn)生的額外沖擊進(jìn)行緩沖，從而保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全可O[0023]緩沖彈簧秤112下端與懸掛工裝109相連，懸掛工裝109安裝在進(jìn)行展開(kāi)試驗(yàn)的可展開(kāi)機(jī)構(gòu)110，懸掛工裝109的設(shè)計(jì)視具體的展開(kāi)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，但都必須保證在整個(gè)展開(kāi)試驗(yàn)的過(guò)程中，懸掛繩通過(guò)可展開(kāi)機(jī)構(gòu)的質(zhì)心位置。[0024]懸掛工裝109懸掛點(diǎn)處掛有配重塊111，主要用來(lái)對(duì)懸掛力進(jìn)行調(diào)節(jié)。[0025]充氣氦氣瓶113通過(guò)減壓閥114將氦氣充入到氦氣球101中直到達(dá)到理論要求的升力為止，升力的具體數(shù)值可以通過(guò)拉力傳感器115獲得，當(dāng)獲得穩(wěn)定的升力后，在展開(kāi)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以將整個(gè)充氣裝置移除。[0026]氦氣球101 中的氦氣通過(guò)氦氣壓縮機(jī)106充入至回收氦氣瓶107中，以達(dá)到重復(fù)利用的目的。
權(quán)利要求1.一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及 進(jìn)氣口和出氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗(yàn)過(guò)程中拉力的變化進(jìn)行采樣并實(shí)時(shí)傳輸 至地面的計(jì)算機(jī)，通過(guò)緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，懸掛工裝懸掛點(diǎn)處掛有配 重塊，采用充氣氦氣瓶通過(guò)減壓閥將氦氣充入氦氣球，通過(guò)氦氣壓縮機(jī)將氦氣回收至回收 氦氣瓶中以重復(fù)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述安全繩位于氦氣 球上方，所述牽控繩位于氦氣球兩側(cè)，所述懸掛繩均勻分布在氦氣球底部周邊，所述進(jìn)氣口 和出氣口設(shè)置在氦氣球底端用于充氣和放氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣口和出 氣口共用一口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述氦氣球與懸掛工 裝之間設(shè)有緩沖彈簧秤和拉力傳感器，所述緩沖彈簧秤用來(lái)對(duì)展開(kāi)試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的沖 擊進(jìn)行緩沖，所述拉力傳感器測(cè)量展開(kāi)試驗(yàn)過(guò)程中的懸掛力，通過(guò)數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳輸至地 面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行記錄和后期處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述緩沖彈簧秤和拉 力傳感器的位置互換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述氦氣球的大小根 據(jù)實(shí)際展開(kāi)試驗(yàn)的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，直徑小于4m時(shí)采用0.18mm厚輕質(zhì)PVC制作，當(dāng)直徑大于 4m時(shí)采用0.18mm厚TPU制作。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，應(yīng)用于航天器上可展開(kāi)機(jī)構(gòu)的地面展開(kāi)試驗(yàn)，包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及進(jìn)氣口和出氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗(yàn)過(guò)程中拉力的變化進(jìn)行采樣并實(shí)時(shí)傳輸至地面的計(jì)算機(jī)，通過(guò)緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，采用充氣氦氣瓶通過(guò)減壓閥將氦氣充入氦氣球，通過(guò)氦氣壓縮機(jī)將氦氣回收至回收氦氣瓶中以重復(fù)利用。本實(shí)用新型重力卸載裝置可以實(shí)現(xiàn)可展開(kāi)機(jī)構(gòu)展開(kāi)試驗(yàn)的重力卸載，降低試驗(yàn)成本的同時(shí)，提高展開(kāi)試驗(yàn)的效率和可靠性。
文檔編號(hào)B64G7/00GK203064210SQ20122066820
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者孫濤, 陳偉明, 車臘梅, 陳小弟 申請(qǐng)人:上海裕達(dá)實(shí)業(yè)公司