用于航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统的制作方法

本发明涉及一种航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统，尤其为航天器模拟在轨失重环境提供先进的隔离外部传递至产品的振动干扰手段，具体涉及一种航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统。

背景技术：

航天器受到姿态动量轮调整、推力器调姿、太阳帆板调整、相机扫描机构工作等扰振源的单一或综合作用，会导致航天器对微振动环境敏感的系统产生误动作，这种微振动的动能小，频带宽，姿态控制系统很难测控，而且会引起组成空间相机结构和光学系统的各个零件内部的微变形或者相互之间的微位移，影响成像品质。为了更加真实地模拟航天器在轨失重环境下的工作状态，需将航天器悬吊空中来模拟，为此，需在微振动试验区域上方设置大承载低刚度柔性悬吊系统。为了减小悬吊微振动试验时吊顶传递至卫星的振动，拟采用在刚性悬吊中加入高静低动隔振器的方案。高静低动零刚度隔振器相比于传统的线性隔振器，具有更低的起始隔振频率。与线性隔振器不同，高静地动零刚度隔振器的性能受到激振幅值的影响，但是只影响共振区域附近的性能，系统的激励越小，力传递率的最大值越小，隔振区间也越大。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统，能模拟在轨失重状态，又保证隔离外部传递至产品的振动干扰。具有使用方便、安装简便、工作可靠、占用空间小等特点，可快速实现在轨失重环境模拟。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统，包括地基板、台架立柱、升降横梁、悬挂平台、测力传感器拖动机构、拖动配重和转向滑轮，所述弹性绳安装盘和所述升降横梁通过所述弹性绳弹性连接，所述弹性绳安装盘和所述悬挂平台通过刚性杆连接，刚性杆上安装所述测力传感器，所述拖动机构与拖动配重和转向滑轮通过钢丝绳连接。

所述台架立柱通过下面安装螺钉固定在地基板上。地基板可以调平，保证台架安装的垂直。

优选地，所述悬挂平台沿圆周方向有六个均匀的吊挂点，并且吊挂点可以在圆周方向一定范围内运动，适应不同吊挂点产品的安装要求。

其中，刚性杆上安装3个测力传感器，测量悬挂平台下面力和相对中心的XY平面质心位置。

优选地，所述升降横梁用侧面台架立柱8安装的四根导轨导向。所述升降横梁有四个导向点，每个导向点有一个侧向滚轮和一个正向滚轮。所述升降横梁用于整个悬挂装置的升降，方便产品的安装和系统的维护。

其中，所述台架立柱上安装了4个保险销，在台架不工作时或者处于悬挂状态，所述升降横梁均放在保险销上，保险销4承受整个横梁的力，保险销4承载大，并为悬臂承载，

优选地，所述测力传感器安装在所述弹性绳安装盘和悬挂平台之间，测量悬挂平台的重力。弹性绳安装盘和悬挂平台用3个承力柱连接，在每根承力柱之间安装测力传感器。

其中，所述测力传感器和弹性绳安装盘以及下面的承力柱之间采用柔性铰链连接，补偿配合误差或者倾斜造成的测量误差。

优选地，配重平台用于所述悬挂平台的重心配平，在悬挂具有较大偏心的产品时，进行配重，有利于悬挂平台的调平。

其中，所述拖动机构用于提升所述升降横梁，拖动配重用于配平悬挂装置空载重量，使得拖动力尽量小。

优选地，每根所述弹性绳采用多股绳，弹性绳两端均有死扣，所述弹性绳悬挂盘和悬挂平台相对位置均有可方便拆卸的悬挂挂钩。

与现有技术相比，本发明解决了现有技术中用于航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统设计的技术难点，采用悬吊平台的结构形式，对航天器在轨失重环境进行模拟，为微振动地面力学测试提供了测试手段。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)本发明设计了可升降横梁，更换弹性绳、维修安装在横梁上的设备很方便。

2)本发明横梁较重，在提升升降过程中，采用了配重法，需要拖动电机功率很小，减小了拖动钢丝绳的负载，使得系统更加安全。

3)在悬挂产品后，地面有一个产品升降平台作为主提升，不用横梁承力，大大减小了提升横梁的力，保证系统的安全。

4)悬挂平台可以悬挂不同重量的产品进行试验，并且可以在一定范围内调整系统隔振固有频率；

5)系统具有一定的配重能力，对于偏心较大的位置或者没有安装完成的产品均可以进行测试。

6)采用了调整刚度的方法。在设计中将弹性绳分为多股，在一个圆盘上均匀分布，弹性绳两边有扣，只需要挂在两边固定盘上的挂钩上，安装和装卸方便。

7)设计了一个可升降的横梁，虽然造价较高，但是弹性绳更换方便、安全，系统维护也方便、安全。较好地解决了系统的安装、更换、维修等问题。

8)本发明结构合理简单，易于推广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明悬吊承载结构示意图；

图中：

1升降横梁；2弹性绳；3弹性绳安装盘；4悬挂平台；5拖动机构；6地基板；7拖动配重；8台架立柱；9测力传感器；10保险销；11转向滑轮；12钢丝绳；13悬挂配重。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明所提供的用于航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统，主要由承载、调平、配重、安装、测控等子系统组成。调平子系统用于悬挂平台的调平，包括粗调和精调。配重子系统用于悬挂平台偏心的自动配平。安装子系统用于产品的转运和安装调整。测控子系统用于承载平台运动机构的控制和状态显示、调平机构运动控制和系统状态显示，安装子系统运动控制和状态显示。

如图1、图2所示，本发明实施例涉及的用于航天器在轨失重环境模拟的大承载低刚度悬吊系统，采用集中悬挂方式，包括地基板6、台架立柱8、升降横梁1、升降横梁1、悬挂平台4、传感器9及拖动机构5，所述弹性绳安装盘3和所述升降横梁1通过所述弹性绳2弹性连接，所述弹性绳安装盘3和所述悬挂平台4通过刚性杆连接，刚性杆上安装所述测力传感器9，所述拖动机构5与所述拖动配重7和所述转向滑轮11通过所述转钢丝绳12连接。

进一步地，所述台架立柱8通过下面安装螺钉固定在地基板6上。地基板可以调平，保证台架安装的垂直。

进一步地，所述悬挂平台4沿圆周方向有六个均匀的吊挂点，并且吊挂点可以在圆周方向一定范围内运动，适应不同吊挂点产品的安装要求。

进一步地，刚性杆上还安装三个测力传感器9，测量悬挂平台下面力和相对中心的XY平面质心位置。

进一步地，所述升降横梁1用侧面台架立柱8安装的四根导轨导向。所述升降横梁1有四个导向点，每个导向点有一个侧向滚轮和一个正向滚轮。所述升降横梁1用于整个悬挂装置的升降，方便产品的安装和系统的维护。

进一步地，所述台架立柱8上安装了4个保险销10，在台架不工作时或者处于悬挂状态，所述升降横梁1均放在保险销上，保险销4承受整个横梁1的力，保险销4承载大，并为悬臂承载，

进一步地，所述测力传感器9安装在所述弹性绳安装盘3和悬挂平台4之间，测量悬挂平台4的重力。弹性绳安装盘3和悬挂平台4用3个承力柱连接，在每根承力柱之间安装测力传感器9。

进一步地，所述测力传感器9和弹性绳安装盘3以及下面的承力柱之间采用柔性铰链连接，补偿配合误差或者倾斜造成的测量误差。

进一步地，配重平台用于所述悬挂平台4的重心配平，在悬挂具有较大偏心的产品时，进行配重，有利于悬挂平台4的调平。

进一步地，所述拖动机构5用于提升所述升降横梁1，拖动配重用于配平悬挂装置空载重量，使得拖动力尽量小。

进一步地，每根所述弹性绳2采用多股绳，弹性绳2两端均有死扣，所述弹性绳安装盘3和悬挂平台4相对位置均有可方便拆卸的悬挂挂钩。

使用时，模拟整星在轨失重状态，在悬吊系统中安装隔振装置减少安装边界传递至产品的振动，进行整星悬吊状态下试验。试验产品安装在悬挂平台4下方，台架立柱8支撑整个悬吊系统。悬挂系统的力通过拖动机构5的钢丝绳12、转向滑轮11和保险销10传递到台架立柱8上，在详细设计时，需要保证台架转向滑轮11处的受力，使得其刚度尽量小。悬挂平台4为一个圆形的底板，在具体设计时可以进行减重处理。

悬挂平台4和弹性绳安装盘3用刚性杆连接，悬挂平台4和刚性杆之间采用铰链，避免悬挂不水平时出现过约束。和安装盘连接的刚性杆有一段梯形螺纹，梯形螺纹和梯形螺母配合，梯形螺母可以在伺服电机的带动下运动，带动刚性杆上下运动，进行悬挂平台的调平。测力传感器9选用铰链安装方式，两边用铰链和刚性杆连接。

另一方面，在工作中，升降横梁1起吊点基本在中心，使系统受的两个侧向力均很小，保证在接触时摩擦力尽量小。升降横梁1为悬挂系统的主要承力件，通过弹性绳2将悬挂盘和产品的重力传递到升降横梁1上。横梁长度较长，为了保证横梁的刚度，需要进行横梁的结构优化设计，满载下横梁中心的最大变形和安全系数在要求范围内。

更为具体地，如图1所示，台架立柱8上安装了四个保险销10，在台架不工作时或者处于悬挂状态，横梁均放在保险销上，保险销承受整个横梁的力，保险销承载大，并为悬臂承载，在详细设计时应考虑四个保险销高度调整方便，导向可靠，运动灵活，对保险销及连接螺钉进行详细的计算。

本发明采用集中悬挂方式，其结构紧凑，可实现自动调平、重量与中心测试、频率标定等功能，从而使得本发明具有实用性强，可靠性高等优点，该系统建立悬吊状态下的边界，为航天器模拟在轨失重状态，隔离外部传递至产品的振动干扰。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。