[发明专利]一种控制力矩陀螺地面试验重力卸载机构

说明书

技术领域

本发明涉及控制力矩陀螺地面试验的技术领域，具体涉及一种控制力矩陀螺地面试验重力卸载机构，可用于控制力矩陀螺的地面试验中，消除重力对机构测试的影响，主要应用在航天领域。

背景技术

目前的卫星大多带有控制力矩陀螺，为调整卫星的姿态提供控制力矩。由于质量不平衡，轴承制造缺陷以及电机噪声等原因，控制力矩陀螺在产生控制力矩的同时对星体产生周期性和宽带微小扰振力，这些扰振力经过控制力矩陀螺内部动态特性的调制和放大，会对遥感卫星的光路指向精度和稳定度产生较大影响。

为了减小控制力矩陀螺产生的扰振力对星体光路指向精度和稳定度的影响，针对控制力矩陀螺研制了专用的隔振器。通过初样阶段的力学环境试验﹑控制分机构全物理仿真试验﹑整星微振动试验对控制力矩陀螺隔振器的功能性能进行了验证，测试结果表明，控制力矩陀螺隔振器能够有效降低控制力矩陀螺引起的光学元件的抖动，并且对控制分机构的性能没有明显影响。

隔振器性能测试是在地面重力环境下进行的，测试过程中，隔振器存在初始变形和初始应力，其固有频率与在轨状态存在差异，地面测试结果无法准确反映在轨隔振效果。如果入轨后的隔振频率相对地面试验状态发生漂移，与扰动频率耦合，会导致在轨微振动响应远远大于地面测试结果，存在潜在风险。

目前，缺少重力卸载条件下隔振器测试数据，为了准确评估隔振器的在轨隔振效果，避免入轨后出现频率耦合，需要针对隔振器开展重力卸载状态下补充试验。因此，需要研制出一套适合于高精度测量的重力卸载装置。

目前，国内外尚未见有关此类卸载机构的文献报导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种控制力矩陀螺地面试验重力卸载机构，消除控制力矩陀螺在地面试验时自身重力对隔振器的附加力，最大程度上模拟太空中失重的工作状态。

本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制力矩陀螺地面试验重力卸载机构，所述的重力卸载机构包括一个粗调机构和一个微调机构，粗调机构的作用是初步调节控制力矩陀螺水平和垂直位置以及倾斜角度，为后面实现微调做准备，所述的重力卸载机构具体包括：角盘、钢丝绳和滑轮；钢丝绳的左端通过挂钩悬吊微调机构，钢丝绳的右端穿过两个定滑轮与角盘相连接，角盘上带有锁死装置，锁死状态时，角盘只能逆时针转动，角盘每转动一齿，钢丝绳走过的距离为5mm，等于微调量程25mm的五分之一，满足粗调要求；微调机构的作用通过精细调节控制力矩陀螺的水平和垂直位置以及倾斜角度来实现控制力矩陀螺重力的高精度卸载，还包括：转接盘、转接块、螺杆、三轴平移台、钢丝绳、力传感器、弹簧、橡皮绳、数字倾角测量仪和显示器；上下两个铝制的装接盘之间通过三根螺杆连接，组成一个承力支架，在承力支架下端转接盘的上表面等角度安装三个三轴平移台，在每个平移台上安装一个带卡口转接块，通过转接块连接一根钢丝绳，钢丝绳下方依次安装力传感器、弹簧、橡皮绳，最后将三根橡皮绳栓在控制力矩陀螺的接口上，从而实现控制力矩陀螺的重力卸载，用一个圆柱形模拟件来模拟控制力矩陀螺的安装；钢丝绳可以在转接块卡口内单向滑动，钢丝绳和三轴平移台配合使用可以实现控制力矩陀螺水平和垂直位置以及倾斜角度的精细调节；弹簧的参数是通过计算得出的，保证三根弹簧悬吊后控制力矩陀螺的前6阶悬吊频率在0.5Hz以内，因此，振动试验时可以避免悬吊边界频率耦合的干扰；力传感器可以测得每个传感器下方的卸载力，力传感器可以检验控制力矩陀螺的重力卸载是否达到精度要求；在控制力矩陀螺上选一个光滑平面，垂直安装两个数字倾角传感器，数字倾角传感器可以检验控制力矩陀螺的倾角是否满足要求。

进一步的，所述粗调机构的角盘只能逆时针转动，当角盘逆时针转动时会通过钢丝绳带动微调机构垂直向上运动，可初步调节控制力矩陀螺水平和垂直位置以及倾斜角度。

进一步的，在测试时，所述微调机构的钢丝绳在转接块内可以单向滑动，钢丝绳和三轴平移台配合使用可以实现控制力矩陀螺水平和垂直位置以及倾斜角度的精细调节。

进一步的，所述微调机构的弹簧悬吊后，控制力矩陀螺的前6阶悬吊频率在0.5Hz以内，振动试验时可以避免悬吊边界频率耦合的干扰。

进一步的，所述微调机构的力传感器可以测得每个传感器下方的卸载力，力传感器可以检验控制力矩陀螺的重力卸载是否达到卸载精度要求；数字倾角传感器可以检验控制力矩陀螺的倾角是否满足要求。

进一步的，测试时，要保证所述三个力传感器的读数之和等于力传感器下方所有悬吊物体总重，此时，达到完全卸载。

进一步的，所述的整个重力卸载机构通过悬挂的方式安装。