低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括衛(wèi)星對接方框和位于所述對接方框下的十字梁，十字梁下方是用于支撐的支架車；對接方框通過位于方框兩端的轉(zhuǎn)軸和螺旋升降機(jī)與十字梁相連接，螺旋升降機(jī)的絲杠的升降運(yùn)動驅(qū)動對接方框沿軸線轉(zhuǎn)動，十字梁通過位于短臂上的轉(zhuǎn)軸及位于轉(zhuǎn)軸一側(cè)的螺旋升級機(jī)與支架車相連接，對接方框的俯仰角度通過螺旋升降機(jī)推動十字梁的長臂實現(xiàn)。本發(fā)明實現(xiàn)了衛(wèi)星兩個方向的角度調(diào)節(jié)，并排除兩個方向運(yùn)動時的相互干擾，同時針對真空低溫的使用環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計，使其滿足在真空低溫下使用的需求。
【專利說明】低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低溫真空環(huán)境的熱試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星真空熱試驗專用工裝，特別涉及一種專用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)傾度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]專用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)傾度調(diào)整機(jī)構(gòu)，是衛(wèi)星真空熱試驗專用工裝。其安裝在中小型空間環(huán)境模擬器中，在衛(wèi)星真空熱試驗過程中的低溫真空環(huán)境下工作，用于動態(tài)調(diào)整衛(wèi)星滾動和俯仰的角度。深空探測系列衛(wèi)星，尤其是以著陸行走為目的的航天器，在著陸后，航天器在星球表面會經(jīng)歷靜止、行走、爬坡等多種工況，每種工況下，航天器自身的熱控回路受重力的影響不同。在地面熱試驗過程中，需要對航天器在多種工況下的熱控回路的工作環(huán)境進(jìn)行模擬。
[0003]在地面熱試驗過程，通過使衛(wèi)星滾動或俯仰一定的角度，使熱管處在一定角度下工作，來模擬衛(wèi)星熱控回路受星球重力的影響，地面熱試驗過程中，需要根據(jù)不同的工況調(diào)整衛(wèi)星的滾動或者俯仰的傾斜角，因此需要一套能夠在衛(wèi)星熱試驗過程中，真空低溫環(huán)境下在線調(diào)整衛(wèi)星滾動和俯仰角度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0004]現(xiàn)有的衛(wèi)星熱試驗工裝以靜態(tài)支撐為主，保證衛(wèi)星在熱試驗過程中的穩(wěn)定性，不能滿足在線實時調(diào)整衛(wèi)星滾動和俯仰角度的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)水平度調(diào)整機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)在衛(wèi)星試驗中對衛(wèi)星傾斜角度實時調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明的目的可由以下技術(shù)方案完成:
[0007]—種用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括對接方框、螺旋升降機(jī)一、十字梁、螺旋升降機(jī)二和支架車，對接方框中心通過設(shè)置軸安裝在十字梁上的軸承座上，軸承座安裝在十字梁長臂的兩端，螺旋升降機(jī)一安裝在十字梁短臂上，位于對接方框軸線的一側(cè)，螺旋升降機(jī)一的上端采用圓柱插銷軸固定在對接方框下方的滑槽內(nèi)，十字梁與支架車連接方式與對接方框和十字梁相同，所述十字梁為整個梁呈“十”字形，通過在十字梁的短臂兩端設(shè)置軸，長臂上兩端設(shè)置軸承座，與對接方框兩端的軸裝配，十字梁的短臂兩端的軸與支架車上的軸承座配合，在十字梁長臂的一端下方固定有滑槽，滑槽與安裝于支架車上螺旋升降機(jī)二連接，通過螺旋升降機(jī)絲杠的伸縮運(yùn)動，實現(xiàn)十字梁和對接方框的角度調(diào)整。
[0008]其中，所述對接方框是以不銹鋼型材焊接而成的矩形框架，框架上端面設(shè)計有與衛(wèi)星對接的開孔，在框架的兩端設(shè)置有軸，在同一軸線上，此軸線與十字梁長臂軸線平行。在位于對接一側(cè)邊緣的下方固定有滑槽，螺旋升級機(jī)一頂部的圓柱銷可在滑槽內(nèi)做一定距離的滑動。
[0009]所述十字梁為整體呈“十”字形設(shè)計的梁組件，分為長臂和短臂，在短臂的兩端設(shè)置有軸，通過軸套與支架車連接；長臂的兩端設(shè)置有軸承座，通過軸套與對接方框的兩端的軸連接，對對接方框的轉(zhuǎn)動起支撐作用。在十字梁一側(cè)的短臂上，設(shè)置有螺旋升降機(jī)二的安裝孔，孔位與對接方框底部的滑槽對應(yīng)。
[0010]所述螺旋升降機(jī)是有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的螺旋升降機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，經(jīng)過螺旋升降機(jī)轉(zhuǎn)化為絲杠的升降運(yùn)動，在絲杠的頂端為一個插銷式的接頭，使用圓柱式插銷固定在滑槽內(nèi)。螺旋升降機(jī)一底座與支撐結(jié)構(gòu)使用螺栓連接。
[0011]所述支架車，是由不銹鋼型材焊接而成，在支架車的兩側(cè)安裝有軸承座，軸承座與十字梁的短臂端軸配合；在十字梁長臂滑槽下對應(yīng)的支架車上設(shè)置有螺旋升降機(jī)一的安裝孔，使用圓柱銷將升級機(jī)頂部的插銷式接頭固定在十字梁長臂下方的滑槽中。支架車底部設(shè)置有4個車輪，能夠沿容器內(nèi)的導(dǎo)軌滾動，實現(xiàn)這個翻轉(zhuǎn)工裝的進(jìn)出容器。
[0012]其中，所述對接方框與衛(wèi)星連接處設(shè)計有隔熱塊；
[0013]其中，所述升降機(jī)和電機(jī)外側(cè)均貼有加熱片和測溫?zé)狳c偶，在衛(wèi)星熱試驗過程中采用溫控措施。
[0014]其中，整個支架在熱試驗過程中均包覆多層隔熱組件，減小熱試驗支架本身對衛(wèi)星的熱影響。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]a.通過采用一個十字梁的框架，將衛(wèi)星正交兩個方向的角度調(diào)節(jié)分離，以十字梁的一個臂為軸，采用螺旋升降機(jī)驅(qū)動另一個臂上下運(yùn)動，使十字梁及上面框架沿軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)該方向的角度調(diào)整而不影響另一個方向。使用同樣的方法可以調(diào)整另一個方向的角度，也可以同時調(diào)整兩個方向的角度。十字梁的設(shè)計解決了衛(wèi)星一次試驗過程中不同工況下的兩個方向的角度調(diào)整的需求。
[0017]b.通過采用滑槽式連接方式，在滿足轉(zhuǎn)角要求的情況下，結(jié)構(gòu)更簡單，減少轉(zhuǎn)動副設(shè)計，減小機(jī)構(gòu)因低溫環(huán)境下變形造成機(jī)構(gòu)卡死的可能性。
[0018]c.采用螺旋升降機(jī)驅(qū)動十字梁轉(zhuǎn)動，螺旋升降機(jī)本身具有運(yùn)行穩(wěn)定、具有自鎖能力，能夠降低衛(wèi)星轉(zhuǎn)動時的沖擊，能夠保證衛(wèi)星轉(zhuǎn)過一定角度后始終保持該角度不變。通過增大螺旋升降機(jī)的行程，可以實現(xiàn)衛(wèi)星大角度的轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動精確，方便對角度準(zhǔn)確控制。
[0019]d.采用溫控措施，防止驅(qū)動機(jī)構(gòu)低溫變形導(dǎo)致卡死。在電機(jī)和升降機(jī)外表面粘貼加熱片和測溫?zé)犭娕?，外?cè)包覆多層隔熱組件，試驗過程中對機(jī)構(gòu)進(jìn)行溫控，保證電機(jī)和升降機(jī)工作在額定溫度下。
[0020]e.在運(yùn)動副中采用異種材料零件裝配，防止同種材料在真空低溫環(huán)境下產(chǎn)生冷焊。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，成功解決了低溫、真空環(huán)境對機(jī)構(gòu)運(yùn)動的影響；解決了運(yùn)動精度與運(yùn)動機(jī)構(gòu)自鎖和準(zhǔn)確定位要求間的問題；解決了機(jī)構(gòu)對衛(wèi)星試驗環(huán)境可能產(chǎn)生的電磁、熱及化學(xué)污染的問題，全面達(dá)到了衛(wèi)星環(huán)境試驗的使用要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1A為四點支撐調(diào)角度方式的示意圖，其中A、C兩支撐點繞B-D軸轉(zhuǎn)動調(diào)整。[0023]圖1B為四點支撐調(diào)角度方式的示意圖，其中B、D兩支撐點繞A-C軸轉(zhuǎn)動調(diào)整。
[0024]圖2為本發(fā)明的低溫真空環(huán)境中衛(wèi)星傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的主視圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的軸端安裝圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的滑槽安裝圖。
[0028]其中，I為支架車；2為螺旋升降機(jī)一 ；3為十字梁；4為對接方框；5為螺旋升降機(jī)二 ；6為軸套；7為螺旋升降機(jī)插銷式接頭；8為插銷；9為滑槽；10為緊固螺栓；11為螺母；12為開口銷；13為測溫?zé)犭娕迹?4為溫控加熱片。
【具體實施方式】
[0029]以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的【具體實施方式】，下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明的所述內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列【具體實施方式】只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。
[0030]參照圖1A和圖1B，圖1A中是上層對接方框的角度調(diào)整示意圖，以對接放框4的中軸線01為中心，01軸與十字梁的長臂平行，螺旋升降機(jī)位于十字梁的短臂上。當(dāng)螺旋升降機(jī)高度由eel向ee2變化時，對接方框4沿軸ol轉(zhuǎn)過一個角度A I ;圖1B為以十字梁3的短軸為支點，當(dāng)螺旋升降機(jī)一 2的高度由eel向ee2變化時，對接方框4及十字梁3的長臂沿軸o2轉(zhuǎn)過一個角度A 2，實現(xiàn)衛(wèi)星在另一個方向的上的角度調(diào)整。其中軸ol與軸o2相互垂直，衛(wèi)星沿兩個軸轉(zhuǎn)動過程中互不干涉，解決了兩個方向調(diào)整角度時角度干涉問題。
[0031]參照圖3和圖4，真空低溫環(huán)境下衛(wèi)星的傾角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)主要包括對接方框4、螺旋升降機(jī)一 2和螺旋升降機(jī)二 5、十字梁3、支架車1，對接方框4有不銹鋼型材焊接而成，對接方框上根據(jù)需要設(shè)計有與衛(wèi)星對接的結(jié)構(gòu)，在對接方框的兩端的中心設(shè)計有伸出軸，伸出軸通過軸套6與安裝在十字梁3上的軸承座配合，軸承座采用不銹鋼材料，軸套采用H62材料，軸套與軸承座間隙保證在0.5mm左右，防止因材料低溫下冷縮變形導(dǎo)致“卡死”現(xiàn)象，在對接方框一側(cè)下方設(shè)計有滑槽9，滑槽9使用螺栓10及螺母11與對接方框固定，螺旋升降機(jī)二 5安裝在十字梁3短臂上，當(dāng)螺旋升降機(jī)二 5工作時，對接方框在升降機(jī)的牽引下沿軸轉(zhuǎn)動，升降機(jī)頂部的插銷8可以在滑槽9內(nèi)滑動，滿足升降機(jī)插銷8因角度變化產(chǎn)生的位移需求。插銷8使用開口銷12固定在螺旋升降頂部的插銷式接頭7上。
[0032]參照圖2和圖3，在十字梁3的短臂兩端設(shè)計為伸出軸，軸通過軸套6與支架車I上的軸承座裝配，軸套材料為H62，軸套與軸承座的間隙為0.5mm,防止出現(xiàn)低溫變形導(dǎo)致的卡死現(xiàn)象，異種材料避免了真空冷焊現(xiàn)象的出現(xiàn)。十字梁3長臂下方設(shè)計有滑槽，滑槽使用螺栓固定，螺旋升降機(jī)一 2固定在支架車I上，螺旋升降機(jī)一 2頂部插銷8與滑槽9連接方式同上。
[0033]螺旋升降機(jī)一 2和螺旋升降機(jī)二 5采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，螺旋升降機(jī)一的絲杠具有自鎖能力，能夠保證衛(wèi)星轉(zhuǎn)過并保持在一定角度。螺旋升降機(jī)一 2和螺旋升降機(jī)二 5和步進(jìn)電機(jī)都使用一種能夠在真空環(huán)境下具有極低的揮發(fā)性的潤滑油脂替代普通的潤滑油脂，同時，在螺旋升降機(jī)和電機(jī)的表面通過貼加熱片14和測溫?zé)犭娕?3，外層再包覆多層隔熱組件的方式進(jìn)行控溫，保證螺旋升降機(jī)及電機(jī)能夠在真空低溫環(huán)境下正常工作。
[0034]整個支架在熱試驗過程中，在非活動部件表面都纏繞加熱帶，外層包覆多層隔熱組件，在試驗過程中，通過控溫使試驗支架整體保持在常溫狀態(tài)下，減小試驗支架因溫度變化產(chǎn)生的變形，保證支架能夠正常的運(yùn)動。
[0035]本發(fā)明采用了全新的技術(shù)方案，成功實現(xiàn)了衛(wèi)星在真空熱試驗過程中二維角度可調(diào)，采用了簡單可靠的結(jié)構(gòu)形式，在滿足真空低溫環(huán)境下需求的同時，降低了后期維護(hù)的復(fù)雜程度。
[0036]本方案為針對CE-3巡視器設(shè)計，兩個方向最大調(diào)整角度為±5°，工作環(huán)境為真空度為I X10_4Pa，溫度為100K，在初樣熱試驗過程中，多次調(diào)整巡視器滾動和俯仰的角度，之后經(jīng)過相當(dāng)長一段存放期后，經(jīng)過簡單維護(hù)，又應(yīng)用于巡視器正樣熱試驗過程中，實現(xiàn)了巡視器多次角度的調(diào)整。本機(jī)構(gòu)為國內(nèi)首次研制的專用于真空低溫環(huán)境下的衛(wèi)星實時傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。并具有較高的可靠性。隨著對深空探測的發(fā)展，需要在真空熱試驗過程中調(diào)整角度的衛(wèi)星越來越多，將本技術(shù)移植到新的熱試驗工裝中，其應(yīng)用前景廣闊。
[0037]盡管上文對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但應(yīng)該指明的是，我們可以對上述實施方式進(jìn)行各種改變和修改，但這些都不脫離本發(fā)明的精神和所附的權(quán)利要求所記載的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于低溫真空環(huán)境中的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括對接方框、螺旋升降機(jī)一、十字梁、螺旋升降機(jī)二和支架車，對接方框中心通過設(shè)置軸安裝在十字梁上的軸承座上，軸承座安裝在十字梁長臂的兩端，螺旋升降機(jī)一安裝在十字梁短臂上，位于對接方框軸線的一側(cè)，螺旋升降機(jī)一的上端采用圓柱插銷軸固定在對接方框下方的滑槽內(nèi)，十字梁與支架車連接方式與對接方框和十字梁相同，所述十字梁為整個梁呈“十”字形，通過在十字梁的短臂兩端設(shè)置軸，長臂上兩端設(shè)置軸承座，與對接方框兩端的軸裝配，十字梁的短臂兩端的軸與支架車上的軸承座配合，在十字梁長臂的一端下方固定有滑槽，滑槽與安裝于支架車上螺旋升降機(jī)二連接，通過螺旋升降機(jī)絲杠的伸縮運(yùn)動，實現(xiàn)十字梁和對接方框的角度調(diào)難iF.0
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述對接方框是以不銹鋼型材焊接而成的矩形框架，框架上端面設(shè)置有與衛(wèi)星對接的開孔，在框架的兩端設(shè)置有軸，軸線與十字梁長臂軸線平行。
3.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，在位于對接方框一側(cè)邊緣的下方固定有滑槽，螺旋升級機(jī)一頂部的圓柱銷在滑槽內(nèi)做一定距離的滑動。
4.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述十字梁為整體呈“十”字形設(shè)計的梁組件，分為長臂和短臂，在短臂的兩端設(shè)置有軸，通過軸套與支架車連接；長臂的兩端設(shè)置有軸承座，通過軸套與對接方框的兩端的軸連接，對對接方框的轉(zhuǎn)動起支撐作用。
5.如權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，在十字梁的短臂上，設(shè)置有螺旋升降機(jī)二的安裝孔，孔位與對接方框底部的滑槽對應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述螺旋升降機(jī)是有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的螺旋升降機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，經(jīng)過螺旋升降機(jī)轉(zhuǎn)化為絲杠的升降運(yùn)動，在絲杠的頂端為一個插銷式的接頭，使用圓柱式插銷固定在滑槽內(nèi)，螺旋升降機(jī)一與支撐結(jié)構(gòu)使用螺栓連接。
7.如權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述支架車由不銹鋼型材焊接而成，在支架車的兩側(cè)安裝有軸承座，軸承座與十字梁的短臂端軸配合；在十字梁長臂滑槽下對應(yīng)的支架車上設(shè)置有螺旋升降機(jī)一的安裝孔，使用圓柱銷將升級機(jī)頂部的插銷式接頭固定在十字梁長臂下方的滑槽中。
8.如權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，支架車底部設(shè)置有4個車輪，所述對接方框與衛(wèi)星連接處設(shè)置有隔熱塊。
9.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述升降機(jī)和電機(jī)外側(cè)均貼有加熱片和測溫?zé)狳c偶，在衛(wèi)星熱試驗過程中采用溫控措施。
10.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星動態(tài)傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，整個支架在熱試驗過程中均包覆多層隔熱組件。
【文檔編號】G01M99/00GK103674591SQ201310560100
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】秦家勇, 裴一飛, 高慶華, 李日華, 袁偉峰, 王奕榮 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所