[实用新型]卫星偏置动量轮次结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种卫星偏置动量轮的安装结构。

背景技术

目前卫星上的偏置动量轮均通过次结构与卫星结构板连接，图1给出了一个典型小卫星偏置动量轮次结构的外形及连接方式。如图1所示，该种次结构为铝材料单板支架形式，板后六根斜筋用于加强该次结构刚度。次结构底部通过φ4.5mm安装孔与卫星结构板连接，顶部通过4个φ8.5mm的连接孔与偏置动量轮连接，单板上开4个减轻孔以减少次结构质量。这种支架的不足之处在于力学性能差、刚性差、基频底。利用有限元分析该次结构(带动量轮)的基频为94HZ。在火箭发射的严酷力学条件下，这种支架结构会产生较大的响应，使偏置动量轮在发射环境中响应过大，导致动量轮内部松动，妨碍在轨任务的执行，不适于小卫星的进一步应用。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种刚度大、体积小、重量轻的偏置动量轮次结构，解决了现有次结构低频响应大的问题，提高了次结构在火箭发射等严酷力学环境下的可靠性、安全性，为偏置动量轮在轨功能的实现提供良好保障。

本实用新型的技术解决方案是：卫星偏置动量轮次结构，包括主板、背板和底板，主板和背板共同构成梯形结构，梯形结构的下边与底板一体化连接，连接处设置加强筋；所述梯形结构的上半部分两侧留有以梯形的上边为边长的正方形安装面，所述安装面的中心设有用于安装动量轮的通孔和连接孔；所述梯形结构的下半部分以及底板的中部通过线切割镂空，所述底板的四周设有用于与卫星结构板安装的连接孔。

所述的主板与底板垂直，所述的背板与底板的夹角为78.8度。所述的主板和背板厚度均为6mm。所述的主板、背板和底板的材料为铝合金LY12CZ。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型次结构采用主背板结合形式，更加符合次结构真实的传力路径，可以将次结构基频由原来的94HZ提高到179HZ。其中，有限元分析的结果为基频176HZ，实际振动试验的基频为179HZ。在不降低偏置动量轮质心高度、不增加次结构质量、不扩大次结构空间占用率的前提下，解决了现有偏置动量轮次结构一直存在的基频偏低所带来的振动响应过大的问题；

(2)本实用新型次结构在加工上更容易实现。现有的次结构为翻边加加强筋形式，加强筋和翻边加工困难，且加工过程中取出的材料无法再利用。本实用新型次结构无翻边和加强筋，可直接铣削加工成型，主背板间的材料可通过线切割去除，去除的材料还可以用作其他用途，整体上简化加工流程，降低加工成本；

(3)现有偏置动量轮支架的质量为1.1Kg，本实用新型次结构可以在此基础上将质量减少0.1Kg；

(4)本实用新型次结构所占用的星上空间资源较现有次结构少，能更好地适应小卫星紧凑、实用的发展方向。

附图说明

图1为现有的一种偏置动量轮次结构外形示意图；

图2为本实用新型偏置动量轮次结构外形示意图；

图3为本实用新型偏置动量轮次结构安装示意图；

图4为本实用新型偏置动量轮次结构振动试验时Y向特征级试验曲线图；

图5为本实用新型偏置动量轮次结构振动试验时Y向随机验收级试验曲线图。

具体实施方式

本实用新型偏置动量轮次结构采用了有限元拓扑优化技术在限定的设计空间和负载的条件下分析得到次结构设计空间内的主传力路径。根据主传力路径方向，同时考虑支架的加工方式、质量进行设计。