[发明专利]一种星载环形反射器用绳索测力装置

说明书

技术领域

本发明属于航天器机械产品领域，特别涉及一种用于环形天线反射器展开的动力绳索测力装置。

背景技术

环形桁架是环形反射器收拢与展开的结构和功能性部件，是多个结构完全相同的平行四边形单元通过一定夹角的铰链连接成的一个封闭多边形环，包含三种杆件、两种铰链及斜杆锁紧释放机构。其展开运动是利用平行四边形对角可伸缩的结构特点，采用一根动力展开绳索（简称动力绳）依次从所有单元对角斜杆（斜杆为滑套结构的可伸缩组件）中穿过，通过卷绳机构收卷动力绳实现展开运动。动力展开绳索测力装置安装在平行四边形单元下端铰链与动力展开机构之间，在环形桁架可展开天线展开过程中实时测试动力展开绳索的张力大小。

中国专利（专利申请号：201110010377.1）公开了一种“环形天线动力展开绳索测力装置”，该测力装置包括测力臂、支撑臂一、支撑臂二、三个过线轮组件、调节绳索、动力展开绳索和T型铰链过线轮支撑组件；调节绳索穿过测力臂上的通孔，两端分别与T型铰链过线轮支撑组件连接；动力展开绳索上端通过T型铰链过线轮支撑组件中的过线轮，中间绕过三个过线轮组件，下端缠绕在动力展开机构卷线轮的卷线槽中，应变片贴在测力臂外圆柱表面。

该测力装置的缺点是绳索通过张力计时至少通过三个滑轮，造成结构形式复杂、附加摩擦力大、结构尺寸大、质量大，另外该结构通过调节绳索与设备连接，无法刚性固定安装，因此只能在地面试验中应用，无法在卫星产品上使用。

发明内容

本发明解决的问题是：克服现有技术的不足，设计了一种结构形式简单、尺寸小、重量轻、易于安装的绳索测力装置。

本发明的一种星载环形反射器用绳索测力装置，包括安装座、测力支架、过线轮和应变片；安装座固定连接在环形天线反射器上；测力支架一端通过轴承与安装座连接，另一端安装过线轮；应变片安装在测力支架的应变分布均匀的区域。

所述测力支架的应变分布均匀的区域为其几何中心。

本发明的原理是：带有张力的动力展开绳索绕过测力装置的过线轮后，将对测力装置施加一定张力。根据绳索与测力装置角度关系可以计算得到绳索张力与测力装置张力之间的线性关系。本发明测力装置采用应变片作为核心机电转化敏感元件，测力装置所受张力可以通过粘贴在测力支架表面的应变测试数据线性计算得到。因此，绳索张力与测力装置的应变呈线性关系。通过标定得到“测力装置应变-绳索张力”关系曲线，即可将该测力装置用于绳索张力测试。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明采用应变测试原理，利用环形天线原有结构，采用应变片作为核心机电转化敏感元件，通过粘贴在测力支架表面的应变测试数据线性计算得到环形天线展开过程中动力绳的张力变化曲线，具有结构简单、尺寸小、重量轻、易于安装并实现工程应用等特点。与现有技术的具体对比件下表：

表1 两种测力装置对比

附图说明

图1为本发明绳索测力装置示意图；

图2为测力装置受力图；

图3为测力装置标定结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1，本发明的测力装置，包括安装座1、测力支架2、过线轮3和应变片4。

本测力装置连接关系为：安装座1固定连接在环形天线反射器上；测力支架2一端通过轴承与安装座1连接，另一端安装过线轮3；应变片4安装在测力支架2的应变分布均匀的区域。

本发明的测力装置工作时，环形天线反射器动力绳索绕过过线轮，绳索的拉力F_拉将会通过过线轮对测力支架2形成合力F_合，且合力大小遵循力的平行四边形法则，同时由于测力支架2采用轴承连接至安装座1，因此合力F_合始终沿测力支架2的长度方向，合力结果如图2所示。

设计时，首先根据产品实际结构设计测力支架2、过线轮3和安装座1及空间安装位置的几何尺寸；其次，在测力支架2的几何中心处粘贴应变片4，用应变片4将支架受到拉力转换为可用于电测的应变；再次，标定“测力装置应变-绳索张力”的关系曲线，得到比例系数，最终通过测试测力支架2的“应变-时间”曲线即可得到动力绳“张力-时间”的变化曲线，“测力装置应变-绳索张力”的关系曲线如图3所示。

其中需要注意：应变片应安装在测力支架应变分布均匀的区域（本发明中，该区域即为测力支架的几何中心处），以保证张力与应变之间为线性关系。