用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置製造方法
2023-04-23 09:40:06
用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，包括一個+Y側桁架式結構夾具；+Y側桁架式結構夾具包括X向下斜杆、X向橫杆、Y向下斜杆、Y向橫杆、上端斜杆、衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆、磁測試轉臺框架一側長杆以及多組標準連接件；還包括一對-Y側槽型夾具，其中，所述一個+Y側桁架式結構夾具與所述一對-Y側槽型夾具相對設置。本發明根據某型衛星磁測試要求，需完成衛星三軸剩磁測試，現有衛星無磁測試轉臺僅能提供一維轉動，衛星需通過三維轉動才能完成三軸剩磁測試，需通過特定的工裝夾具將衛星繞Y軸轉動以改變衛星的放置狀態，來實現三維轉動功能。
【專利說明】
用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及試驗夾具裝置，尤其是一種用於衛星磁測試時滿足衛星翻轉要求的衛星與磁測試轉臺連接裝置，具體地，涉及一種用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置。
【背景技術】
[0002]磁特性是衛星姿態控制與穩定的重要特性之一。某型衛星在入軌後的分離初期，姿控模塊是採用磁測磁控的方案，同時在整個任務階段需用磁棒進行輪速卸載，因此對星體剩磁和磁幹擾均有設計要求，如果星體存在較大剩餘磁矩，一方面會影響其主要姿態敏感器——磁強計的精度，帶來定姿誤差；另一方面剩磁矩在地磁場的作用下產生幹擾磁力矩，給控制系統帶來負面影響。因此需對整星進行磁測試，以對整星進行剩磁控制，同時減少磁幹擾。
[0003]根據衛星磁試驗方法，衛星需通過三維轉動才能完成三軸剩磁測試。衛星放置在轉臺上的狀態，共有兩種狀態，第一種狀態示意圖如圖9(a)，可以完成衛星X、Y兩方向的剩磁測試；第二種狀態示意圖如圖9(b)，可實現Υ、Ζ方向的剩磁測試。
[0004]由於目前衛星磁測試轉臺僅能提供一維轉動，需通過人工改變衛星的放置狀態，即通過特定的夾具將衛星繞Y軸轉動以改變衛星的放置狀態，來實現三維轉動功能。
[0005]根據上述要求，必須結合某型衛星的構型和磁測試轉臺的具體特點，研製能與衛星和轉臺相匹配，符合某型衛星磁測試使用要求的專用夾具。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的缺陷，本發明根據某型衛星磁測試要求，需完成衛星三軸剩磁測試，現有衛星無磁測試轉臺僅能提供一維轉動，衛星需通過三維轉動才能完成三軸剩磁測試，需通過特定的工裝夾具將衛星繞Y軸轉動以改變衛星的放置狀態，來實現三維轉動功能。本發明的目的是結合某型衛星的構型和磁測試轉臺的具體特點，提供一種能與衛星和磁測試轉臺工裝相匹配，符合某型衛星磁測試使用要求的試驗夾具裝置，以滿足某型衛星研製要求。
[0007]根據本發明提供的一種用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，包括一個輔以活動構件的+Y側桁架式結構夾具；
[0008]+Y側桁架式結構夾具包括X向下斜杆、X向橫杆、Y向下斜杆、Y向橫杆、上端斜杆、衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆、磁測試轉臺框架一側長杆以及多組標準連接件；
[0009]衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆以及兩根磁測試轉臺框架一側長杆之間平行設置；
[0010]X向下斜杆採用活動構件，X向下斜杆的兩端通過標準連接件分別連接衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆；
[0011]兩根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根X向橫杆；
[0012]衛星一側長豎杆與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根Y向橫杆；
[0013]衛星一側短豎杆與兩根中的另一根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根Y向橫杆；
[0014]衛星一側長豎杆的下部與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆下部之間連接有Y向下斜杆；
[0015]衛星一側長豎杆上部與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆上部之間連接有一根上端斜杆；
[0016]衛星一側短豎杆上部與兩根中的另一根磁測試轉臺框架一側長杆上部之間連接有另一根上端斜杆；
[0017]所述一根上端斜杆與所述另一根上端斜杆之間連接有X向橫杆；
[0018]連接衛星一側長豎杆上部的Y向橫杆與連接衛星一側短豎杆上部的Y向橫杆之間連接有X向橫杆。
[0019]優選地，還包括一對-Y側槽型夾具，其中，所述一個+Y側桁架式結構夾具與所述一對-Y側槽型夾具相對設置。
[0020]優選地，X向下斜杆、X向橫杆、Y向下斜杆、Y向橫杆、上端斜杆、衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆、磁測試轉臺框架一側長杆採用方形空心型鋼。
[0021]優選地，所述一對-Y側槽型夾具採用壁厚4mm鋼板的槽型結構，焊以加強筋。
[0022]優選地，所述方形空心型鋼為邊長40mm、壁厚3mm的冷拔異型方形鋼管。
[0023]優選地，標準連接件包括M6螺栓、墊圈、彈墊、螺母；
[0024]X向下斜杆利用4組M6螺栓、墊圈、彈墊、螺母分別與衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆連接。
[0025]優選地，除了 X向下斜杆，所述+Y側桁架式結構夾具的其它部件之間焊接連接。
[0026]優選地，所述+Y側桁架式結構夾具所有連接焊接處焊縫著色探傷，外觀檢查不允許有開口的氣孔和裂紋。
[0027]優選地，所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上的與衛星連接一側安裝孔均待焊接完成後根據衛星吊點位置、尺寸並避開星體外單機加工安裝孔作為衛星連接孔。
[0028]優選地，所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上與衛星連接孔確定後，根據衛星質心高度確定出所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上衛星質心所在平面，在確定+Y側桁架式夾具和-Y側槽型夾具與磁測試轉臺框架連接孔位置尺寸時，確保磁測試轉臺框架旋轉軸通過衛星質心。
[0029]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0030]本發明根據某型衛星磁測試要求，需完成衛星三軸剩磁測試，現有衛星無磁測試轉臺僅能提供一維轉動，衛星需通過三維轉動才能完成三軸剩磁測試，需通過特定的工裝夾具將衛星繞Y軸轉動以改變衛星的放置狀態，來實現三維轉動功能。本發明結合了某型衛星的構型和磁測試轉臺的具體特點，提供一種能與衛星和磁測試轉臺工裝相匹配，符合某型衛星磁測試使用要求的試驗夾具裝置，以滿足某型衛星研製要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0032]圖1為本發明用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置的結構示意圖；
[0033]圖2為本發明用於衛星整星磁測試試驗夾具裝置的-Y向視圖及其左視圖；
[0034]圖3為本發明用於衛星整星磁測試試驗夾具裝置的+Y向視圖及其左視圖；
[0035]圖4為本發明用於衛星整星磁測試試驗夾具裝置的X向下斜杆(活動構件)及其右視圖；
[0036]圖5為本發明用於衛星整星磁測試試驗夾具裝置的衛星-Y側磁測試夾具a ；
[0037]圖6為本發明用於衛星整星磁測試試驗夾具裝置的衛星-Y側磁測試夾具b ；
[0038]圖7為使用本發明進行某型衛星磁測試第一種狀態時模裝示意圖，實現衛星X、Y兩方向的剩磁測試；
[0039]圖8為使用本發明進行某型衛星磁測試第二種狀態時模裝示意圖，即將圖7翻轉90°，實現衛星Y、Z兩方向的剩磁測試；
[0040]圖9為衛星放置在轉臺上的兩種狀態。
[0041]圖中:
[0042]I為X向下斜杆，2為X向橫杆，3為Y向下斜杆，4為Y向橫杆，5為上端斜杆，6為衛星一側短豎杆，7為衛星一側長豎杆，8為磁測試轉臺框架一側長杆，9為標準連接件，10為-Y側磁測試夾具槽型基體，11為-Y側磁測試夾具加強筋，12為-Y側磁測試夾具槽型基體，13為-Y側磁測試夾具加強筋，14為+Y側夾具與磁測試轉臺框架相連的8個安裝孔，15為-Y側夾具上4個與衛星連接的安裝孔，16為-Y側夾具上與磁測試轉臺框架連接的安裝孔，17為磁測試轉臺框架，18為-Y側槽型夾具，19為+Y側桁架式結構夾具。
【具體實施方式】
[0043]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0044]根據衛星構型和現有磁測試轉臺提供的衛星停放空間，同時夾具與衛星連接時必須避開+Y側遮光罩和上部有效載荷，保證夾具能與衛星和磁測試轉臺框架可靠連接，基於上述因素來確定磁測試夾具構型。
[0045]請同時參閱圖1至圖8，一種用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，包括一個+Y側桁架式結構夾具，輔以活動構件，還包括一對-Y側槽型夾具，輔以加強筋板。
[0046]+Y側桁架式結構夾具主要由X向下斜杆I (活動構件)、X向橫杆2、Y向下斜杆3、Y向橫杆4、上端斜杆5、衛星一側短豎杆6、衛星一側長豎杆7、磁測試轉臺框架一側長杆8和4組標準連接件9 (螺栓螺母平墊彈墊)組成。除X向下斜杆I外，其餘各杆均採用焊接連接，X向下斜杆I通過標準連接件9與其餘部分連接。
[0047]衛星一側短豎杆6，其上開有Φ16和Φ14的孔，分別用於+Y側夾具通過Μ14和MlO螺栓與衛星+Y側星體連接。
[0048]衛星一側長豎杆7,其上開有Φ16和Φ 14的孔,分別用於+Y側夾具通過Μ14和MlO螺栓與衛星+Y側星體連接。
[0049]轉臺框架一側長杆8，其上開有8個Φ 13.5的孔，用於+Y側夾具通過8個M12的螺栓與轉臺框架連接。
[0050]X向下斜杆I採用活動構件，其結構如圖4。根據衛星+Y側布局特點，若X向下斜杆I採用固定結構，將使夾具與星外單機幹涉，造成夾具無法與衛星連接。該活動件兩端分別焊接厚度3_的同材料鋼板，其角度適應夾具構型要求，其上開有Φ6.6的通孔，通過其兩端共4個M6的螺釘與衛星一側短豎杆6和衛星一側長豎杆7連接，見圖1、圖2、圖3。
[0051]適應衛星+Y側上部有效載荷的要求，+Y側磁測試夾具上部夾具間連接採用傾斜式結構，中部靠近該單機的夾具的一根X向橫杆2向+Y —側偏移後,與2根Y向橫杆4連接，以避免與有效載荷幹涉，見圖1和圖7。
[0052]X向橫杆2、Y向下斜杆3、Υ向橫杆4、上端斜杆5通過焊接連接方式將衛星一側短豎杆6、衛星一側長豎杆7和2根轉臺框架一側長杆8有機連接在一起。
[0053]一對-Y側槽型夾具採用lCrl8Ni9Ti不鏽鋼板製成，輔以6塊同材料的加強筋板，所有連接處焊接連接，為便於夾具安裝操作，該一對夾具安裝時槽開口一側分別朝外，見圖7和圖8。
[0054]-Y側磁測試夾具a由-Y側磁測試夾具槽型基體10和-Y側磁測試夾具加強筋11組成，焊接完成後先加工出與衛星連接安裝孔，進而根據衛星質心高度確定出該夾具上的衛星質心所在平面，根據轉臺框架旋轉軸通過衛星質心的要求，進而確定出該夾具與轉臺框架連接的4個安裝孔位置。
[0055]-Y側磁測試夾具b由-Y側磁測試夾具槽型基體12和-Y側磁測試夾具加強筋13組成，焊接完成後先加工出與衛星連接安裝孔，進而根據衛星質心高度確定出該夾具上的衛星質心所在平面，根據轉臺框架旋轉軸通過衛星質心的要求，進而確定出該夾具與轉臺框架連接的4個安裝孔位置。
[0056]本發明的工作過程及原理如下:
[0057]衛星磁試驗時，首先將+Y和-Y側磁測試夾具分別用與整星吊點同規格螺釘與衛星連接，在連接+Y側桁架式夾具時，注意將該夾具從上方開始緩慢下移靠近星體，與衛星連接好後，再連接活動構件，確保夾具剛度否則與星外單機幹涉無法安裝；然後將衛星吊起置於磁測試轉臺衛星停放空間，由於在夾具設計時已按照磁測試轉臺接口尺寸要求，根據轉臺框架、衛星停放空間，精心分配了磁測試夾具沿轉臺框架旋轉軸軸向(亦即衛星Y向)尺寸，此時+Y側用7個M12的螺栓平墊彈墊將桁架式夾具與轉臺框架相連(其中靠近遮光罩處間隙太小一螺釘無法安裝)，-Y側用8個M12的螺栓平墊彈墊將2個槽型夾具與轉臺框架相連。在圖7所示狀態時，可以進行衛星X、Y兩方向的剩磁測試。該狀態完成後轉動磁測試轉臺手柄，將衛星翻轉90°至圖8所示狀態，可實現對Y、Z方向的剩磁測試。
[0058]磁測試夾具焊接連接處，焊縫著色探傷，外觀檢查不允許有開口的氣孔和裂紋。
[0059]為驗證磁測試夾具的結構力學特性是否合理，根據夾具的結構構型、材料參數和衛星質心位置，對磁測試夾具進行了一體化的結構力學分析。衛星由垂直狀態轉向水平狀態的過程中，經分析:衛星工裝處於水平位置時，是最危險的情況。按照該分析工況計算，夾具最大位移為0.333mm，最大應力為31.4Mpa，臨界載荷係數為186.8。即使考慮衝擊的影響，磁測試夾具也是安全可靠的，能夠滿足某型衛星磁測試要求。
[0060]本發明衛星整星磁測試夾具裝置已經在某型衛星初樣和正樣磁測試中使用，在實際使用中效果良好，解決了某型衛星初樣和正樣磁測試工裝缺乏問題，滿足了衛星研製過程中的磁試驗要求。
[0061] 以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，包括一個+Y側桁架式結構夾具； +Υ側桁架式結構夾具包括X向下斜杆、X向橫杆、γ向下斜杆、γ向橫杆、上端斜杆、衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆、磁測試轉臺框架一側長杆以及多組標準連接件； 衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆以及兩根磁測試轉臺框架一側長杆之間平行設置； X向下斜杆採用活動構件，X向下斜杆的兩端通過標準連接件分別連接衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆； 兩根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根X向橫杆； 衛星一側長豎杆與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根Υ向橫杆； 衛星一側短豎杆與兩根中的另一根磁測試轉臺框架一側長杆之間連接有多根Υ向橫杆； 衛星一側長豎杆的下部與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆下部之間連接有Υ向下斜杆； 衛星一側長豎杆上部與兩根中的一根磁測試轉臺框架一側長杆上部之間連接有一根上端斜杆； 衛星一側短豎杆上部與兩根中的另一根磁測試轉臺框架一側長杆上部之間連接有另一根上端斜杆； 所述一根上端斜杆與所述另一根上端斜杆之間連接有X向橫杆； 連接衛星一側長豎杆上部的Υ向橫杆與連接衛星一側短豎杆上部的Υ向橫杆之間連接有X向橫杆。
2.根據權利要求1所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，還包括一對-Υ側槽型夾具，其中，所述一個+Υ側桁架式結構夾具與所述一對-Υ側槽型夾具相對設置。
3.根據權利要求1所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，X向下斜杆、X向橫杆、γ向下斜杆、γ向橫杆、上端斜杆、衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆、磁測試轉臺框架一側長杆採用方形空心型鋼。
4.根據權利要求2所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，所述一對-Υ側槽型夾具採用壁厚4mm鋼板的槽型結構，焊以加強筋。
5.根據權利要求3所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，所述方形空心型鋼為邊長40mm、壁厚3mm的冷拔異型方形鋼管。
6.根據權利要求1所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，標準連接件包括M6螺栓、墊圈、彈墊、螺母； X向下斜杆利用4組M6螺栓、墊圈、彈墊、螺母分別與衛星一側短豎杆、衛星一側長豎杆連接。
7.根據權利要求1所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，除了X向下斜杆，所述+Y側桁架式結構夾具的其它部件之間焊接連接。
8.根據權利要求7所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，所述+Y側桁架式結構夾具所有連接焊接處焊縫著色探傷，外觀檢查不允許有開口的氣孔和裂紋。
9.根據權利要求1或2所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上的與衛星連接一側安裝孔均待焊接完成後根據衛星吊點位置、尺寸並避開星體外單機加工安裝孔作為衛星連接孔。
10.根據權利要求9所述的用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置，其特徵在於，所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上與衛星連接孔確定後，根據衛星質心高度確定出所述用於衛星整星磁測試的試驗夾具裝置上衛星質心所在平面，在確定+Y側桁架式夾具和-Y側槽型夾具與磁測試轉臺框架連接孔位置尺寸時，確保磁測試轉臺框架旋轉軸通過衛星質心。
【文檔編號】G01R33/12GK104375103SQ201410608250
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】張利, 李奇峰, 齊曉軍, 強龍凱, 陳麗 申請人:上海衛星裝備研究所