一种便于微振源抑制的动量轮安装板的制作方法

本实用新型属于航天器机械总体及结构领域，涉及一种动量轮安装板。

背景技术：

高分二号卫星是迄今为止我国研制的空间分辨率最高的民用遥感卫星，相对其它卫星使用了更多数量的动量轮和力矩更大的控制力矩陀螺，且重量与体积较大、安装精度要求高、安装调整操作难度大；并且作为星上主要的微振动源，在轨工作阶段会对相机的成像质量造成一定影响。

按照以往型号的布局方式，动量轮和控制力矩陀螺一般放置在服务舱顶板上面。这种布局方式在整星总装过程中需每台设备都要进行基准找正、精测和调整安装，总装可操作性较差；并且因放置在结构板的不同位置，振源较为分散，通过结构板传递之后的衰减效果较弱。另一方面，就是服务舱顶板相对相机安装板的距离较近，从而在轨工作阶段，动量轮和控制力矩陀螺这些振源对相机成像质量的干扰影响较大，不适应高分辨卫星的成像精度要求。

为解决上述问题，需要设计一种动量轮安装板，以实现微振源的集中布局及微振动抑制要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种便于微振源抑制的动量轮安装板，改进了以往的布局方式对基准找正、精测和调整安装等总装操作的不利影响，以及因振源分散布置导致的微振动抑制效果不明显；在实现振源集中布局及微振动有效抑制的同时，通过优化构型和加强结构设计，改善了安装较多数量的大质量设备导致的力学响应问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种便于微振源抑制的动量轮安装板，包括主连接梁、辅助连接梁、加强筋、设备安装面、拉杆支座；四根主连接梁组成井字形支撑结构，主连接梁之间分别通过辅助连接梁加强，辅助连接梁与主连接梁垂直，辅助连接梁与主连接梁形成框架结构；在框架结构中各连接梁的交叉位置处设置设备安装面；主连接梁、辅助连接梁均为工字梁；在平行的两条主连接梁中部分别设置拉杆支座；在设备安装面底部对应设备安装点的位置处，各主连接梁、辅助连接梁工字梁的内部增加加强筋。

各主连接梁边缘形成圆形，用于与承力筒下端框内法兰配合连接，各主连接梁边缘形成圆形的最大外径为φ1174mm。

加强筋厚度大于等于5mm。

拉杆支座的材料为铝合金，通过螺钉与主连接梁固定连接。

主连接梁、辅助连接梁、加强筋、设备安装面为一体化成型，材料为铸造镁合金。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型实现了动量轮和控制力矩陀螺的集中布局要求，改进了以往型号的分散布局方式对基准找正、精测和调整安装等总装操作的不利影响，以及因振源分散布置导致的微振动抑制效果不明显；

(2)本实用新型动量轮板放置在刚度最好的承力筒下端框处，同时通过设计加强筋、增加碳纤维拉杆的优化措施，可进一步改善设备安装面处的力学环境，适用于安装较多数量、较大体积的动量轮和控制力矩陀螺；

(3)本实用新型优化之后的微振动传递路径直接经过阻尼特性良好的承力筒，从而得到最大程度的衰减，有效抑制了对相机成像质量的影响。

附图说明

图1为卫星振源集中布置的布局示意图；

图2(a)为本实用新型动量轮安装板的平面正视图；

图2(b)为本实用新型动量轮安装板的平面侧视图；

图3为本实用新型动量轮安装板的三维构型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述。

如图1所示，按照优化布局原则，作为星上主要微振动源的动量轮1和控制力矩陀螺2，集中布局在同一个动量轮安装板3上面，安装在刚度最好的承力筒下端框4处，而高分辨率相机通过铸镁构架相机安装板放置在承力筒的上端框5处。

如图2(a)、图2(b)所示，一种便于微振源抑制的动量轮安装板，包括主连接梁8、辅助连接梁9、加强筋10、设备安装面11、拉杆支座12；四根主连接梁8组成井字形支撑结构，主连接梁8之间分别通过辅助连接梁9加强，辅助连接梁9与主连接梁8垂直，辅助连接梁9与主连接梁8形成框架结构；在框架结构中各连接梁的交叉位置处设置设备安装面11；主连接梁8、辅助连接梁9均为工字梁；在平行的两条主连接梁8中部分别设置拉杆支座12；在设备安装面11底部对应设备安装点的位置处，各主连接梁8、辅助连接梁9工字梁的内部增加加强筋10。

各主连接梁8边缘形成圆形，用于与承力筒下端框7内法兰配合连接，各主连接梁8边缘形成圆形的最大外径为φ1174mm。加强筋10厚度大于等于5mm。拉杆支座12的材料为铝合金，通过螺钉与主连接梁8固定连接。主连接梁8、辅助连接梁9、加强筋10、设备安装面11为一体化成型，材料为铸造镁合金。

如图1所示，3台控制力矩陀螺2和4台动量轮1集中布局在同一个动量轮安装板3上，安装在承力筒刚度最好的下端框4处，而高分辨率相机通过铸镁构架相机安装板放置在承力筒的上端框5处。这种布局方式是最为直接的载荷传递路径，并且因动量轮振源布局相对集中，距离相机具有足够的安全距离。在轨工作时，振源通过阻尼特性良好的承力筒结构传递之后可以得到最大程度的衰减。

在满足微振源抑制的同时，为了满足设备安装接口要求，改善因安装较多大质量设备导致的振动响应加大问题，需对动量轮安装板3进行适应性加强及优化设计：

因为动量轮安装板3需要为多台动量轮1和控制力矩陀螺2提供安装接口及总装操作空间，结构形式较为复杂，故选用铸镁构架结构形式，整体刚度及连接强度性能更好；

如图2(a)、图2(b)、图3所示，动量轮安装板3为一体化铸造成型的构架形式，采用铸造镁合金材料，厚度65mm，最大外径φ1174mm，主要组成部分包括主连接梁8、辅助连接梁9、加强筋10、设备安装面11以及拉杆支座12；动量轮安装板3的结构本体为四根主连接梁8，基本截面为厚度5mm的工字梁，梁的端头处提供接口与承力筒的下端框4内法兰相连；在本实施例中，辅助连接梁9有四根，其中1根辅助连接梁9沿井字形支撑结构对称轴、两端分别与平行的2根主连接梁8连接且与2根主连接梁8垂直，另2根关于上述辅助连接梁9对称、两端分别与平行的2根主连接梁8端部连接，第4根辅助连接梁 9沿与上述对称轴垂直的另一条井字形支撑结构对称轴、分别与其他3根辅助连接梁9及主连接梁8交叉垂直，组成网格结构。

根据动量轮1和控制力矩陀螺2的安装位置设计多处设备安装面11，通过四根辅助连接梁9与主连接梁8实现搭接和传力，并且对应每个设备安装点的位置，在工字梁的内部增加加强筋10，通过调整加强筋的分布及截面，保证每个安装点处的力学特性满足要求；

设计两处拉杆安装座11与主连接梁8进行螺接，通过两根碳纤维拉杆7 与承力筒的筒体6相连，起到增加整体刚度以及降低安装板响应的作用，加强之后的动量轮安装板3设备安装面11处的振动响应量级低于5g；

通过该使用新型的动量轮安装板3设计，实现了4台动量轮1和3台控制力矩陀螺2的集中布置，并且安装在距离相机距离较远的承力筒下端框4，对整星结构进行微振动地面测试，微振源的加速度响应经过承力筒传递后，降低了一个量级，有效抑制了对相机在轨成像质量的影响。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。