一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置的製作方法

2023-04-24 17:09:36 1

本發明涉及太陽翼吊掛領域，更具體的說，尤其涉及一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置。

背景技術：

太陽翼是衛星的能量來源。即太陽能帆板，是一種收集太陽能的裝置，通常應用於衛星、宇宙飛船的供能，也可用於安裝在環保型汽車頂部。太陽翼是衛星的能量來源。衛星發射時太陽翼處於摺疊狀態，星箭分離後打開並在衛星飛行過程中不斷調整方向，使太陽電池對準太陽，為整星工作提供能量。太陽翼監視相機可以拍攝太陽翼展開過程及工作狀態，判斷太陽翼狀態是否正常；在姿軌控配合下，還可拍攝地球與月球圖像。為使獲得的地月圖像較好，該相機採用了一款長焦鏡頭。太陽能帆板有供電和充電兩大功能，相當於一個小型發電站。太陽能帆板與太陽帆並不是同一種事物，太陽能帆板是一種收集太陽能的裝置，而太陽帆是利用太陽光的光壓進行宇宙航行的一種太空飛行器。

太陽翼板在太空中是以失重的環境進行安裝的，因此，在地面進行各種模擬展開實驗時，我們必須將其進行吊掛，在地面的環境下，不進行吊掛太陽翼板便無法正常的運行和工作；太陽翼板和鉸鏈等連接機構都是按照失重環境下設計的，如果不解決重力的問題太陽翼就無法在地面進行工作，所以在地球上做實驗時我們必須將其吊掛起來，並且保證太陽翼處於標準姿態進行質心吊掛，從而抵消重力的影響，模擬太空的失重環境來進行一些列的動作。

太陽翼板的吊掛通常是採用質心吊掛的方式，因此，在進行其展開運動時，其吊點的運動軌跡並非是直線運動的，而是呈四分之一的圓弧形軌跡來進行運動而，因此，我們必須採用二維吊掛裝置對太陽翼板進行吊掛。目前的吊掛方式為直線導軌的滑塊通過吊掛繩直接吊掛，但是在高精度的太陽翼板吊掛中，直線導軌與滑塊之間的摩擦力會對太陽翼板的空間位置和運動產生附加作用力的影響，另一方面，由於太陽翼板通過吊掛繩連接到滑塊上，滑塊及其他吊掛隨動檢都有質量，在隨動部件跟隨太陽翼板運動的過程中產生慣性力，該慣性力就會附加到運動件上，因此隨動部件的質量必須儘可能的小。

在太陽翼板地面展開實驗中我們通常採用氣浮吊掛的方式，採用氣浮吊掛的原因是如果不採用氣浮吊掛，而採用傳統的軌道吊掛，因為吊掛過程中軌道上會受到的一定的力，而太陽翼板在太空中展開時是沒有阻力的，而在地面展開時通過吊掛繩和滑輪進行吊掛，在太陽翼板靜止的時候是沒有問題的，而在太陽翼板運動的時候會因為吊掛裝置與傳統的導軌產生阻力，從而導致展開動作無法正常進行，所以我們需要用完全的氣浮展開的方式來實現太陽翼板的展開，這樣在展開的過程中太陽翼板就不會產生附加的力的作用，不會影響太陽翼板展開的一些性能和特性。太陽翼板在展開時往往需要觀察太陽翼板的展開時間如果太陽翼板在展開的過程中有阻力存在則會使展開時間產生變化，另外太陽翼板在展開完畢後還需要觀察太陽翼板的姿態，因為太陽翼板展開的過程中側面是與鉸鏈連接的，在有阻力存在的情況下太陽翼板最終展開的效果可能偏左或者偏右，甚至在某一位置直接卡住，而太空上展開時太陽翼板是處於自由伸展開的狀態，所以我們希望在做地面展開實驗時太陽翼板的展開與太空中一致，因為一旦存在阻力最終狀態就無法實現，所以我們必須消除該阻力的影響。通常太陽翼板展開時我們採用長軸和短軸相配合的方式，長軸與短軸相互垂直，短軸沿長軸運動，太陽翼板的吊掛繩頂部的吊掛裝置能夠沿短軸運動。因為短軸在長軸上運動是會影響到太陽翼板的展開速度和展開特性的，因此我們需要在長軸上採用氣浮的方式來消除摩擦裡的影響從而測試太陽翼板的展開速度、展開頻率和展開的最終姿態；常規的太陽翼板展開時通過普通的導軌來實現，普通的導軌上存在摩擦力，而且其摩擦力是不穩定和不可控的，無法採用仿真分析將該因素分析出來，因此傳統方案在太陽翼地面展開實驗中實際上是無法實現的。如果採用全氣浮展開的方式，即長軸和短軸均採用氣浮導軌，吊掛裝置與短軸、短軸與長軸之間都沒有額外的摩擦力存在，只存在吊掛裝置、吊掛繩以及滑輪的隨動質量，因為該隨動質量是固定的，因此產生的影響也是固定的，我們可以通過計算將該影響消除，所以全氣浮展開的重複性非常好，即使進行多次的展開實驗也不會對太陽翼板產生影響。

現有技術中也存在著一些採用氣浮的方式來進行太陽翼板展開實驗的，但是並不是採用全被動的氣浮展開實驗，而是採用被動與主動相結合的氣浮展開方式，即短軸是被電機帶動在長軸上運動的，從理論上來說該模式是可以實現的，但是增加了一個主動的拉力之後，太陽翼板在運動時會產生力的衝擊，從而出現電機將太陽翼板拉壞的情況；同時由於吊掛裝置本身無法做到高剛度，高剛度意味著高質量，而吊掛裝置的質量不能過高，否則會將短軸或者長軸壓彎。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決現有的吊掛裝置無法解決太陽翼板吊掛過程中的高精度需求，隨動部件質量較大，受到摩擦力和慣性力的附加影響不足，提供了一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置，該吊掛裝置能夠有效避免摩擦力和慣性力的附加影響，適合太陽翼板的吊掛。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置，包括短橫梁架、短橫梁滑塊、短橫梁氣浮座、側氣墊、調節螺栓、懸掛螺座和吊掛繩；所述短橫梁架的兩端分別通過氣浮滑塊連接兩根平行設置長直滑軌，短橫梁架通過兩端的氣浮滑塊在兩根長直滑軌上沿直線運動，所述短橫梁架中部開設有第一方形通孔，第一方形通孔將短橫梁架的頂部分隔成左右兩個水平支撐平面，短橫梁架的上端向外延伸，在短橫梁架上端的兩個水平支撐平面的端部分別形成一個傾斜支撐面；所述短橫梁滑塊整體呈菱形柱狀，短橫梁滑塊的底部呈V型，短橫梁滑塊上設有沿菱形中心線方向貫穿整個短橫梁滑塊的水平通孔，所述短橫梁滑塊上部的兩個側面上掏空成多根加強筋的形狀，短橫梁滑塊的頂部中心位置開有沿豎直方向貫穿整個短橫梁滑塊的豎直通孔，吊掛繩穿過所述豎直通孔且其頂端通過懸掛螺座固定在短橫梁滑塊上；所述短橫梁氣浮座支撐在所述短橫梁架上，短橫梁氣浮座的上部開設有與所述短橫梁滑塊底部相配合的V型槽，短橫梁氣浮座的中部開設有豎直貫穿整個短橫梁氣浮座的第二方形通孔，第二方形通孔兩側的V型槽的兩個面上均開設有呈陣列分布的第一氣浮孔；所述短橫梁氣浮座的底面與短橫梁架的兩個水平支撐平面相接觸的位置開設有呈陣列分布的第二氣浮孔；所述短橫梁氣浮座的左右兩端均設有與短橫梁氣浮座一體式成型並用於固定側氣墊的支腳；所述側氣墊通過調節螺栓固定在短橫梁氣浮座上，側氣墊的位置通過對調節螺栓的調節進行調整，兩個側氣墊均傾斜設置，且分別對短橫梁架的兩個傾斜支撐面形成支撐；每個側氣墊上均開設有多個第三氣浮孔，所述側氣墊與短橫梁架相接觸的表面上還開設有與第三氣浮孔相連通的均壓槽。

進一步的，所述懸掛螺座的下部為直徑略小於豎直通孔直徑的圓形座，懸掛落座下部的圓形座剛好與豎直通孔相配合，懸掛螺座上端的圓帽直徑大於豎直通孔的直徑。

進一步的，所述均壓槽呈圓環形，每個第三氣浮孔對應設置兩個與其連通的均壓槽。

進一步的，所述短橫梁氣浮座上還設有多個用於減輕重量且不與任何一個第一氣浮孔或第二氣浮孔相連通的減重圓孔。

進一步的，第二方形通孔兩側的V型槽的兩個面中任意一個面上的第一氣浮孔均呈二列三行均布。

進一步的，所述第二氣浮孔呈二列三行均布。

本發明的有益效果在於：本發明結構簡單緊湊，生產成本低；利用短橫梁架在兩根長直滑軌上沿直線運動，短橫梁氣浮座在短橫梁架上通過氣浮支撐並能沿短橫梁架直線運動，二者的共同作用實現太陽翼板的二維展開運動；短橫梁氣浮座、短橫梁滑塊和側氣墊為太陽翼板的隨動裝置，短橫梁氣浮座和短橫梁滑塊上開設有多處通孔或多處掏空，在保證剛度的基礎上儘可能的減輕了重量，防止隨動部件慣性力產生的附加影響；短橫梁架與長直導軌之間採用氣浮支撐，短橫梁氣浮座與短橫梁架之間採用氣浮支撐，儘可能的減小了摩擦力對整個吊掛裝置的影響，從而能夠順利的進行太陽翼板的二維展開運動。

附圖說明

圖1是本發明一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置的結構示意圖。

圖2是本發明短橫梁架的結構示意圖。

圖3是本發明短橫梁滑塊的結構示意圖。

圖4是本發明短橫梁氣浮座的立體結構示意圖。

圖5是本發明短橫梁氣浮座的仰視圖。

圖6是本發明側氣墊的結構示意圖。

圖7是本發明懸掛螺座的結構示意圖。

圖中，1-短橫梁滑塊、2-短橫梁架、3-短橫梁氣浮座、4-側氣墊、5-調節螺栓、6-懸掛螺座、7-吊掛繩、8-水平通孔、9-豎直通孔、10-加強筋、11-第一氣浮孔、12-第二氣浮孔、13-支腳、14-第三氣浮孔、15-均壓槽、16-水平支撐平面、17-傾斜支撐面、18-第一方形通孔、19-第二方形通孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

如圖1～7所示，一種太陽翼板地面模擬二維全氣浮展開弔掛裝置，包括短橫梁架2、短橫梁滑塊1、短橫梁氣浮座3、側氣墊4、調節螺栓5、懸掛螺座6和吊掛繩7；所述短橫梁架2的兩端分別通過氣浮滑塊連接兩根平行設置長直滑軌，短橫梁架2通過兩端的氣浮滑塊在兩根長直滑軌上沿直線運動，所述短橫梁架2中部開設有第一方形通孔18，第一方形通孔18將短橫梁架2的頂部分隔成左右兩個水平支撐平面16，短橫梁架2的上端向外延伸，在短橫梁架2上端的兩個水平支撐平面16的端部分別形成一個傾斜支撐面17。

所述短橫梁滑塊1整體呈菱形柱狀，短橫梁滑塊1的底部呈V型，短橫梁滑塊1上設有沿菱形中心線方向貫穿整個短橫梁滑塊1的水平通孔8，所述短橫梁滑塊1上部的兩個側面上掏空成多根加強筋10的形狀，短橫梁滑塊1的頂部中心位置開有沿豎直方向貫穿整個短橫梁滑塊的豎直通孔9，吊掛繩7穿過所述豎直通孔9且其頂端通過懸掛螺座6固定在短橫梁滑塊1上。

所述短橫梁氣浮座3支撐在所述短橫梁架2上，短橫梁氣浮座3的上部開設有與所述短橫梁滑塊1底部相配合的V型槽，短橫梁氣浮座3的中部開設有豎直貫穿整個短橫梁氣浮座3的第二方形通孔19，第二方形通孔19兩側的V型槽的兩個面上均開設有呈陣列分布的第一氣浮孔11；所述短橫梁氣浮座3的底面與短橫梁架2的兩個水平支撐平面16相接觸的位置開設有呈陣列分布的第二氣浮孔12；所述短橫梁氣浮座3的左右兩端均設有與短橫梁氣浮座3一體式成型並用於固定側氣墊4的支腳13。第二方形通孔19兩側的V型槽的兩個面中任意一個面上的第一氣浮孔11均呈二列三行均布。所述第二氣浮孔12呈二列三行均布。短橫梁氣浮座3的底部通過第二氣浮孔12內通氣在短橫梁氣浮座3與短橫梁架2相接觸的水平支撐平面16之間形成一層氣膜，從而消除二者直接接觸之間產生的摩擦力。短橫梁氣浮座3上端的第一氣浮孔11內通氣後在短橫梁氣浮座3與短橫梁滑塊1之間形成一層氣膜，從而消除短橫梁氣浮座3與短橫梁滑塊1之間的摩擦力。

所述側氣墊4通過調節螺栓5固定在短橫梁氣浮座3上，側氣墊4的位置通過對調節螺栓5的調節進行調整，兩個側氣墊4均傾斜設置，且分別對短橫梁架2的兩個傾斜支撐面17形成支撐；每個側氣墊4上均開設有多個第三氣浮孔14，所述側氣墊4與短橫梁架2相接觸的表面上還開設有與第三氣浮孔14相連通的均壓槽15。第三氣浮孔14最佳分布方式為呈直線分布，所述均壓槽15呈圓環形，每個第三氣浮孔14對應設置兩個與其連通的均壓槽15，兩個圓環形的均壓槽15設在多個第三氣浮孔14形成的直線的左右兩側。側氣墊4上的第三氣浮孔14通氣後在側氣墊4與短橫梁架2相接觸的傾斜支撐面17之間形成一層氣膜，從而消除二者之間直接接觸產生的摩擦力。

所述懸掛螺座6的下部為直徑略小於豎直通孔9直徑的圓形座，懸掛落座下部的圓形座剛好與豎直通孔9相配合，懸掛螺座6上端的圓帽直徑大於豎直通孔9的直徑。

所述短橫梁氣浮座3上還設有多個用於減輕重量且不與任何一個第一氣浮孔11或第二氣浮孔12相連通的減重圓孔。減重圓孔用於減輕短橫梁氣浮座3的整體質量，從而減輕短橫梁氣浮座的慣性。

上述實施例只是本發明的較佳實施例，並不是對本發明技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本發明專利的權利保護範圍內。