一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星的制作方法
【专利摘要】一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其包括卫星本体、有效载荷、力测量系统以及动平衡调整系统，其中所述有效载荷包括固定部分与转动部分；所述力测量系统安装在所述卫星本体上，所述固定部分固定安装在所述测量系统上，所述转动部分与所述固定部分活动连接并沿所述固定部分可转动，所述动平衡调整系统安装在所述转动部分上；所述力测量系统在所述转动部分转动时测量所述有效载荷的动不平衡量，所述动平衡调整系统根据所述动不平衡量调整所述有效载荷达到动平衡状态。利用本发明实现了大惯量转动部件达到在轨动平衡状态的功能；且本发明具有可操作性强、实用性强、应用性强的优点，很好地保证了载荷卫星在轨的工作状态。
【专利说明】一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨卫星技术，特别是涉及种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动卫星的平衡技术。
【背景技术】
[0002]随着航天技术的发展，卫星上大惯量转动部件越来越多，有效载荷转动部件的扫描运动在轨飞行时如果存在不平衡，会产生周期性姿态扰动现象。而地面进行的整机动平衡无法完全模拟在轨的状态，所以需要进行在轨动平衡设计，从而进行在轨动平衡的调整，将有效载荷扫描所引起的扰动降低到尽量小的程度，在轨动平衡的方案设计是实现这一设想的关键环节。
[0003]现卫星有效载荷的转动部分质量大，虽然布局时尽量保证质心能接近转轴，但由于馈源大小、波导走向以及接收机前后端设计上的差异，结构上并不能完全实现对称性，所以整个转动部分启动后由于动不平衡所造成的扰动将是卫星所不能承受的。现在通过整机动平衡技术的应用以及低真空罐的研制，可以将转动部分的动平衡状态控制在一定范围内，从而接近于在轨状态。但是地面的试验环境与在轨的状态毕竟存在一定差异，有些影响因素包括重力、风阻都是无法消除的，卫星对稳定度的要求又越来越高，如何能够达到在轨的动平衡状态是一个需要解决的问题。
[0004]所以，为了达到在轨动平衡状态，设计出在轨动平衡的方法是一急需解决的问题，所以本发明在现有基础上设计一种可进行在轨测量、调平的方法。目前没有发现类似要求的动平衡配重辅助装置的报道。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其包括卫星本体、有效载荷、力测量系统以及动平衡调整系统，其中所述有效载荷包括固定部分与转动部分；
所述力测量系统安装在所述卫星本体上，所述固定部分固定安装在所述力测量系统上，所述转动部分与所述固定部分活动连接并沿所述固定部分可转动，所述动平衡调整系统安装在所述转动部分上；
所述力测量系统在所述转动部分转动时测量所述有效载荷的动不平衡量，所述动平衡调整系统根据所述动不平衡量调整所述有效载荷达到动平衡状态。
[0006]较佳地，所述固定部分包括一主轴，所述转动部分沿所述主轴转动。
[0007]较佳地,所述转动部分包括一转动舱与支架组件,所述支架组件通过若干支架固定在所述转动舱上，所述转动舱包括两容置空间，所述两容置空间通过一竖板分割。
[0008]较佳地，所述动平衡调整系统包括第一丝杆滑块、第二丝杆滑块以及第三丝杆滑块，其中所述第一丝杆滑块与第二丝杆滑块分别水平设置在所述两容置空间的底面，所述第三丝杆滑块竖直设置在所述竖板表面。[0009]较佳地，所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块分别与一第一控制装置、第二控制装置连接，所述第一控制装置、第二控制装置分别控制所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块在水平方向上移动；所述第三丝杆滑块与第三控制装置连接，所述第三控制装置控制所述第三丝杆滑块在竖直方向上移动。
[0010]较佳地，所述力测量系统包括一远程通信装置，所述远程通信装置将所述力测量系统测得的动不平衡量发送至地面。
[0011]较佳地，所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置具有远程通信功能，所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置由地面发送的控制指令进行控制。
[0012]较佳地，所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块、第三丝杆滑块分别通过多次位置调整使所述有效载荷达到动平衡状态。
[0013]利用本发明解决实现了卫星有效载荷在轨动平衡状态调整的功能，实现了大惯量转动部件达到在轨动平衡状态的功能；且本发明具有可操作性强、实用性强、应用性强的优点，很好地保证了载荷卫星在轨的工作状态。
[0014]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星结构示意图。
具体实施例
[0016]本发明所要解决的问题是实现载荷卫星在轨的动平衡状态调整，从而达到有效载荷自身的在轨动平衡状态；另外，必要时可以增大整星的扰动。为此，本发明提供了一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其包括卫星本体1、有效载荷、力测量系统2以及动平衡调整系统，其中所述有效载荷包括固定部分3与转动部分4 ；
力测量系统2安装在卫星本体I上，固定部分3固定安装在测量系统2上，转动部分4与固定部分3活动连接并沿固定部分3可转动，所述动平衡调整系统安装在转动部分4上；力测量系统2在转动部分4转动时测量所述有效载荷的动不平衡量,所述动平衡调整系统根据所述动不平衡量调整所述有效载荷达到动平衡状态。
[0017]本实施例中，固定部分3包括一主轴，转动部分4沿主轴可以转动，主轴支撑着整个有效载荷，转动部分4包括一转动舱与支架组件，所述支架组件通过若干支架固定在所述转动舱上，所述转动舱包括两容置空间，所述两容置空间通过一竖板分割。这里转动舱也可以包括更多的容置空间，本发明在此并不对转动藏的容置空间数量做限定，竖板的数量根据容置空间的数量确定的。
[0018]本实施例中支架组件的支架固定在转动舱上，支架组件的另一端为雷达扫描装置，支架组件也的另一端也可以携带其他太空探测装置，如相机、望远镜等，本发明并不做限定，支架组件提供的支架也可以换成其他形式的固定装置，本发明仅以支架为例进行说明。
[0019]所述动平衡调整系统包括第一丝杆滑块5、第二丝杆滑块6以及第三丝杆滑块7，其中第一丝杆滑块5与第二丝杆滑块6分别水平设置在转动舱的两容置空间的底面，第三丝杆7滑块竖直设置在所述竖板表面。本发明提供的动平衡调整系统优先选择采用丝杆滑块进行调整，丝杆滑块具有很好的微调效果。同时，本发明对动平衡调整系统的丝杆滑块数量不做限制，在转动舱底面水平设置至少一个丝杆滑块进行水平方向上的平衡调整，在转动舱的竖板上至少设置一个丝杆滑块进行竖直方向上的平衡调整。
[0020]第一丝杆滑块5、第二丝杆滑块6分别与一第一控制装置、第二控制装置连接，所述第一控制装置、第二控制装置分别控制第一丝杆户快5、第二丝杆滑块6在水平方向上移动；第三丝杆滑块7与第三控制装置连接，所述第三控制装置控制第三丝杆滑块7在竖直方向上移动。
[0021]在本实施例中，力测量系统2包括一远程通信装置，所述远程通信装置将力测量系统2测得的动不平衡量发送至地面，地面的技术人员对力测量系统2发来的动不平衡量进行分析处理；同时所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置也具有远程通信功能，所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置由地面工作人员发送的控制指令进行控制。本实施例中底面与第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置以及力测量系统2的通信都是通过卫星通信完成的。
[0022]本发明的具体工作过程为:
有效载荷的转动部分4沿固定部分3转动并扫描，扫描之后力测量系统2通过整星将测量值传输到地面，通过力测量系统2测量到力的波形，计算出动不平衡量的大小以及相位，转动部分2的转动舱内的第一丝杆滑块5与第二丝杆滑块6用于调整有效载荷的静平衡，竖直方向的第三丝杆滑块7用于调整有效载荷的动平衡，根据力测量系统2测量的结果来调整丝杆滑块的位置实现动平衡状态的调整；然后再通过力测量系统2进行复测，然后再次对丝杆滑块进行调整位置使其更解决动平衡状态，通过反复的多次调整，最终使有效载荷达到动平衡最优值，从而实现在轨动平衡。
[0023]该发明解决了在轨动平衡的调整，从而实现在轨动平衡。应用于在轨环境差异引起的动平衡变化、结构机构变形引起的在轨动平衡变化等。在运用该方法的过程中，操作简单，方便直观。该方法还具有很强的实用性、应用性，可运用于其他型号卫星载荷的研制上。
[0024]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，包括卫星本体、有效载荷、力测量系统以及动平衡调整系统，其中所述有效载荷包括固定部分与转动部分； 所述力测量系统安装在所述卫星本体上，所述固定部分固定安装在所述力测量系统上，所述转动部分与所述固定部分活动连接并可沿所述固定部分转动，所述动平衡调整系统安装在所述转动部分上； 所述力测量系统在所述转动部分转动时测量所述有效载荷的动不平衡量，所述动平衡调整系统根据所述动不平衡量调整所述有效载荷达到动平衡状态。
2.如权利要求1所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述固定部分包括一主轴，所述转动部分沿所述主轴转动。
3.如权利要求2所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述转动部分包括一转动舱与支架组件，所述支架组件通过若干支架固定在所述转动舱上，所述转动舱包括两容置空间，所述两容置空间通过一竖板分割。
4.如权利要求3所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述动平衡调整系统包括第一丝杆滑块、第二丝杆滑块以及第三丝杆滑块，其中所述第一丝杆滑块与第二丝杆滑块分别水平设置在所述两容置空间的底面，所述第三丝杆滑块竖直设置在所述竖板表面。
5.如权利要求4所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块分别与一第一控制装置、第二控制装置连接，所述第一控制装置、第二控制装置分别控制所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块在水平方向上移动；所述第三丝杆滑块与一第三控制装置连接，所述第三控制装置控制所述第三丝杆滑块在竖直方向上移动。
6.如权利要求1所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述力测量系统包括一远程通信装置，所述远程通信装置将所述力测量系统测得的动不平衡量发送至地面。
7.如权利要求5所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置具有远程通信功能，所述第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置由地面发送的控制指令进行控制。
8.如权利要求1所述的具有大惯量转动部件有效载荷的在轨动平衡卫星，其特征在于，所述第一丝杆滑块、第二丝杆滑块、第三丝杆滑块分别通过多次位置调整使所述有效载荷达到动平衡状态。
【文档编号】G01M1/38GK103454041SQ201310411788
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】翁艺航, 吕利清, 史耀强, 李国民 申请人:上海航天测控通信研究所