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一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星的制作方法
【專利摘要】一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其包括衛星本體、有效載荷、力測量系統以及動平衡調整系統，其中所述有效載荷包括固定部分與轉動部分；所述力測量系統安裝在所述衛星本體上，所述固定部分固定安裝在所述測量系統上，所述轉動部分與所述固定部分活動連接并沿所述固定部分可轉動，所述動平衡調整系統安裝在所述轉動部分上；所述力測量系統在所述轉動部分轉動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調整系統根據所述動不平衡量調整所述有效載荷達到動平衡狀態。利用本發明實現了大慣量轉動部件達到在軌動平衡狀態的功能；且本發明具有可操作性強、實用性強、應用性強的優點，很好地保證了載荷衛星在軌的工作狀態。
【專利說明】一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌衛星技術，特別是涉及種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動衛星的平衡技術。
【背景技術】
[0002]隨著航天技術的發展，衛星上大慣量轉動部件越來越多，有效載荷轉動部件的掃描運動在軌飛行時如果存在不平衡，會產生周期性姿態擾動現象。而地面進行的整機動平衡無法完全模擬在軌的狀態，所以需要進行在軌動平衡設計，從而進行在軌動平衡的調整，將有效載荷掃描所引起的擾動降低到盡量小的程度，在軌動平衡的方案設計是實現這一設想的關鍵環節。
[0003]現衛星有效載荷的轉動部分質量大，雖然布局時盡量保證質心能接近轉軸，但由于饋源大小、波導走向以及接收機前后端設計上的差異，結構上并不能完全實現對稱性，所以整個轉動部分啟動后由于動不平衡所造成的擾動將是衛星所不能承受的。現在通過整機動平衡技術的應用以及低真空罐的研制，可以將轉動部分的動平衡狀態控制在一定范圍內，從而接近于在軌狀態。但是地面的試驗環境與在軌的狀態畢竟存在一定差異，有些影響因素包括重力、風阻都是無法消除的，衛星對穩定度的要求又越來越高，如何能夠達到在軌的動平衡狀態是一個需要解決的問題。
[0004]所以，為了達到在軌動平衡狀態，設計出在軌動平衡的方法是一急需解決的問題，所以本發明在現有基礎上設計一種可進行在軌測量、調平的方法。目前沒有發現類似要求的動平衡配重輔助裝置的報道。

【發明內容】

[0005]本發明提供了一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其包括衛星本體、有效載荷、力測量系統以及動平衡調整系統，其中所述有效載荷包括固定部分與轉動部分；
所述力測量系統安裝在所述衛星本體上，所述固定部分固定安裝在所述力測量系統上，所述轉動部分與所述固定部分活動連接并沿所述固定部分可轉動，所述動平衡調整系統安裝在所述轉動部分上；
所述力測量系統在所述轉動部分轉動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調整系統根據所述動不平衡量調整所述有效載荷達到動平衡狀態。
[0006]較佳地，所述固定部分包括一主軸，所述轉動部分沿所述主軸轉動。
[0007]較佳地,所述轉動部分包括一轉動艙與支架組件,所述支架組件通過若干支架固定在所述轉動艙上，所述轉動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。
[0008]較佳地，所述動平衡調整系統包括第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊以及第三絲桿滑塊，其中所述第一絲桿滑塊與第二絲桿滑塊分別水平設置在所述兩容置空間的底面，所述第三絲桿滑塊豎直設置在所述豎板表面。[0009]較佳地，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊在水平方向上移動；所述第三絲桿滑塊與第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制所述第三絲桿滑塊在豎直方向上移動。
[0010]較佳地，所述力測量系統包括一遠程通信裝置，所述遠程通信裝置將所述力測量系統測得的動不平衡量發送至地面。
[0011]較佳地，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置具有遠程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面發送的控制指令進行控制。
[0012]較佳地，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊、第三絲桿滑塊分別通過多次位置調整使所述有效載荷達到動平衡狀態。
[0013]利用本發明解決實現了衛星有效載荷在軌動平衡狀態調整的功能，實現了大慣量轉動部件達到在軌動平衡狀態的功能；且本發明具有可操作性強、實用性強、應用性強的優點，很好地保證了載荷衛星在軌的工作狀態。
[0014]當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例提供的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星結構示意圖。
具體實施例
[0016]本發明所要解決的問題是實現載荷衛星在軌的動平衡狀態調整，從而達到有效載荷自身的在軌動平衡狀態；另外，必要時可以增大整星的擾動。為此，本發明提供了一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其包括衛星本體1、有效載荷、力測量系統2以及動平衡調整系統，其中所述有效載荷包括固定部分3與轉動部分4 ；
力測量系統2安裝在衛星本體I上，固定部分3固定安裝在測量系統2上，轉動部分4與固定部分3活動連接并沿固定部分3可轉動，所述動平衡調整系統安裝在轉動部分4上；力測量系統2在轉動部分4轉動時測量所述有效載荷的動不平衡量,所述動平衡調整系統根據所述動不平衡量調整所述有效載荷達到動平衡狀態。
[0017]本實施例中，固定部分3包括一主軸，轉動部分4沿主軸可以轉動，主軸支撐著整個有效載荷，轉動部分4包括一轉動艙與支架組件，所述支架組件通過若干支架固定在所述轉動艙上，所述轉動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。這里轉動艙也可以包括更多的容置空間，本發明在此并不對轉動藏的容置空間數量做限定，豎板的數量根據容置空間的數量確定的。
[0018]本實施例中支架組件的支架固定在轉動艙上，支架組件的另一端為雷達掃描裝置，支架組件也的另一端也可以攜帶其他太空探測裝置，如相機、望遠鏡等，本發明并不做限定，支架組件提供的支架也可以換成其他形式的固定裝置，本發明僅以支架為例進行說明。
[0019]所述動平衡調整系統包括第一絲桿滑塊5、第二絲桿滑塊6以及第三絲桿滑塊7，其中第一絲桿滑塊5與第二絲桿滑塊6分別水平設置在轉動艙的兩容置空間的底面，第三絲桿7滑塊豎直設置在所述豎板表面。本發明提供的動平衡調整系統優先選擇采用絲桿滑塊進行調整，絲桿滑塊具有很好的微調效果。同時，本發明對動平衡調整系統的絲桿滑塊數量不做限制，在轉動艙底面水平設置至少一個絲桿滑塊進行水平方向上的平衡調整，在轉動艙的豎板上至少設置一個絲桿滑塊進行豎直方向上的平衡調整。
[0020]第一絲桿滑塊5、第二絲桿滑塊6分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制第一絲桿戶快5、第二絲桿滑塊6在水平方向上移動；第三絲桿滑塊7與第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制第三絲桿滑塊7在豎直方向上移動。
[0021]在本實施例中，力測量系統2包括一遠程通信裝置，所述遠程通信裝置將力測量系統2測得的動不平衡量發送至地面，地面的技術人員對力測量系統2發來的動不平衡量進行分析處理；同時所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置也具有遠程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面工作人員發送的控制指令進行控制。本實施例中底面與第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置以及力測量系統2的通信都是通過衛星通信完成的。
[0022]本發明的具體工作過程為:
有效載荷的轉動部分4沿固定部分3轉動并掃描，掃描之后力測量系統2通過整星將測量值傳輸到地面，通過力測量系統2測量到力的波形，計算出動不平衡量的大小以及相位，轉動部分2的轉動艙內的第一絲桿滑塊5與第二絲桿滑塊6用于調整有效載荷的靜平衡，豎直方向的第三絲桿滑塊7用于調整有效載荷的動平衡，根據力測量系統2測量的結果來調整絲桿滑塊的位置實現動平衡狀態的調整；然后再通過力測量系統2進行復測，然后再次對絲桿滑塊進行調整位置使其更解決動平衡狀態，通過反復的多次調整，最終使有效載荷達到動平衡最優值，從而實現在軌動平衡。
[0023]該發明解決了在軌動平衡的調整，從而實現在軌動平衡。應用于在軌環境差異引起的動平衡變化、結構機構變形引起的在軌動平衡變化等。在運用該方法的過程中，操作簡單，方便直觀。該方法還具有很強的實用性、應用性，可運用于其他型號衛星載荷的研制上。
[0024]以上公開的本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權利要求】
1.一種具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，包括衛星本體、有效載荷、力測量系統以及動平衡調整系統，其中所述有效載荷包括固定部分與轉動部分； 所述力測量系統安裝在所述衛星本體上，所述固定部分固定安裝在所述力測量系統上，所述轉動部分與所述固定部分活動連接并可沿所述固定部分轉動，所述動平衡調整系統安裝在所述轉動部分上； 所述力測量系統在所述轉動部分轉動時測量所述有效載荷的動不平衡量，所述動平衡調整系統根據所述動不平衡量調整所述有效載荷達到動平衡狀態。
2.如權利要求1所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述固定部分包括一主軸，所述轉動部分沿所述主軸轉動。
3.如權利要求2所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述轉動部分包括一轉動艙與支架組件，所述支架組件通過若干支架固定在所述轉動艙上，所述轉動艙包括兩容置空間，所述兩容置空間通過一豎板分割。
4.如權利要求3所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述動平衡調整系統包括第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊以及第三絲桿滑塊，其中所述第一絲桿滑塊與第二絲桿滑塊分別水平設置在所述兩容置空間的底面，所述第三絲桿滑塊豎直設置在所述豎板表面。
5.如權利要求4所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊分別與一第一控制裝置、第二控制裝置連接，所述第一控制裝置、第二控制裝置分別控制所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊在水平方向上移動；所述第三絲桿滑塊與一第三控制裝置連接，所述第三控制裝置控制所述第三絲桿滑塊在豎直方向上移動。
6.如權利要求1所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述力測量系統包括一遠程通信裝置，所述遠程通信裝置將所述力測量系統測得的動不平衡量發送至地面。
7.如權利要求5所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置具有遠程通信功能，所述第一控制裝置、第二控制裝置、第三控制裝置由地面發送的控制指令進行控制。
8.如權利要求1所述的具有大慣量轉動部件有效載荷的在軌動平衡衛星，其特征在于，所述第一絲桿滑塊、第二絲桿滑塊、第三絲桿滑塊分別通過多次位置調整使所述有效載荷達到動平衡狀態。
【文檔編號】G01M1/38GK103454041SQ201310411788
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】翁藝航, 呂利清, 史耀強, 李國民 申請人:上海航天測控通信研究所