[发明专利]一种悬吊起旋机构及微重力翻滚状态模拟系统

说明书

本发明提供了一种悬吊起旋机构及微重力翻滚状态模拟系统，涉及在轨服务与维护技术领域，包括：起旋装置，其适于使悬吊目标绕自旋轴产生自旋；刚柔约束转换装置，其适于使所述悬吊起旋机构与所述悬吊目标之间在刚性约束和柔性约束之间切换；角度和偏心调整装置，其适于对悬吊目标的偏摆角度与偏心位置进行调整。本发明所述的悬吊起旋机构既可实现悬吊目标绕自旋轴产生自旋，又可实现悬吊目标自旋轴产生摆动，并任意切换对悬吊目标的刚性约束和柔性约束状态，从而实现对在轨故障卫星某一种可能存在的姿态翻滚状态的地面模拟。

技术领域

本发明涉及在轨服务与维护技术领域，特别涉及一种悬吊起旋机构及微重力翻滚状态模拟系统。

背景技术

地球静止轨道(GEO)是人类重要的地球轨道资源，在轨资源受轨位限制，极为紧缺。然而随着航天任务的飞速发展，GEO带(GEO±200km)已经堆积了许多不可控的或废弃的卫星，这些卫星导致GEO轨位资源严重浪费。针对在轨失效卫星，在姿态特性方面，由于星体太阳翼和推进剂晃动等能量耗散作用，最终会呈现出翻滚姿态，对其进行在轨捕获是一大难点。为解决这一难点，亟待开展在轨服务与维护相关关键技术攻关；而相关关键技术攻关过程中，由于限于科研成本以及环保等问题，不能直接在太空中进行关键技术验证，通常在工程应用之前，需要先在地面开展大量的验证试验。因此在关键技术在轨验证及应用之前，急需提供一种能够对在轨失效卫星在太空工作环境及目标的真实在轨状态进行模拟的系统。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种悬吊起旋机构，以实现空间微重力状态下，对目标进行翻滚姿态的地面模拟。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种悬吊起旋机构，包括：起旋装置，其适于使悬吊目标绕自旋轴产生自旋；刚柔约束转换装置，其适于使所述悬吊起旋机构与所述悬吊目标之间在刚性约束和柔性约束之间切换；

所述起旋装置包括：用于提供起旋驱动力的手动起旋组件和/或起旋电机；适于在所述起旋驱动力的带动下将转矩转变为绕自身轴线转动运动的起旋转动部；直接或间接与所述起旋转动部连接的摩擦件；

所述刚柔约束转换装置包括：被动驱动单元和柔性悬吊单元，所述被动驱动单元选择性与所述摩擦件连接，接收所述摩擦件传递过来的转矩；在所述被动驱动单元与所述摩擦件连接时，所述悬吊起旋机构对所述悬吊目标刚性约束，在所述被动驱动单元与所述摩擦件脱离时，通过所述柔性悬吊单元对所述悬吊目标进行柔性约束。

可选的，所述被动驱动单元包括锥形旋转轴，所述锥形旋转轴与所述摩擦件同轴设置；在起旋状态下，所述锥形旋转轴的第二摩擦面与所述摩擦件的第一摩擦面相贴合，所述摩擦件利用摩擦力带动所述锥形旋转轴同轴转动。

可选的，所述悬吊起旋机构还包括一欠驱动装置，所述欠驱动装置包括升降部；所述升降部在手动制动组件和或/制动电机提供的制动驱动力带动下，控制所述被动驱动单元与所述摩擦件脱离或结合。

可选的，所述升降部包括：双向丝杠，所述双向丝杠接受所述制动传动部传递过来的扭矩绕自身轴线转动；正向丝杠螺母座，套设于所述双向丝杠上半部分，并在所述双向丝杠的带动下，沿升降滑轨滑动，并带动轴承座升降杆运动；反向丝杠螺母座，套设于所述双向丝杠下半部分，并在所述双向丝杠的带动下，沿所述升降滑轨滑动，并带动制动盘升降杆运动。

可选的，所述欠驱动装置还包括：制动盘，与所述所述制动盘升降杆连接，适于对处于旋转状态的所述悬吊目标进行制动；套筒轴承座，与所述轴承座升降杆连接，适于直接或间接带动所述摩擦件沿轴线方向上下运动。

可选的，所述柔性悬吊单元包括：钢丝绳，所述钢丝绳下端与钢丝绳套筒一端固定连接，所述钢丝绳套筒另一端与拉力传感器连接，所述拉力传感器通过球螺母与圆螺母座固定连接，所述圆螺母座固定连接于钢丝绳板上。