一种适用于真空罐的卷筒式伸杆天线零重力补偿装置的制作方法

本发明涉及零重力补偿装置，尤其涉及适用于真空罐的卷筒式伸杆天线零重力补偿装置。

背景技术：

航天工程近年来在各国发展迅速，各种类型的卫星天线也得到了大量应用。天线尺寸往往都比较庞大，在上天之前需要在地面检验其能否在保证精度的情况下顺利展开。由于地面仅可借助可用空间小的真空罐来模拟外太空的真空、高低温环境，所以迫切需要研制一套适应真空罐环境的天线零重力补偿装置，并且平衡力支撑点随动，不对天线的展开过程造成干扰。现阶段根据气浮法、水浮法、抛物线飞行法、悬吊法等方法制作出的零重力补偿装置具有造价高，结构复杂等一些问题，更重要的是这些方法在狭小的真空罐内均无法使用。因此，研制在真空罐内使用的天线展开零重力补偿装置是十分有必要的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，公开了一种适用于真空罐环境下的高精度，可伸展式的卷筒式伸杆天线的零重力补偿装置，其能够对卷筒式伸杆(锥形天线，以下简称天线)在高精度下的直线连续伸展过程中进行重力补偿，模拟一个伸展的无重力环境。整个伸展过程由滑车组件牵引且在高精度滑轨上进行，连续流畅，功能完善，另外整体结构简单，极大节约成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种适用于真空罐的卷筒式伸杆天线零重力补偿装置，包括天线安装支座、滑车组件、伸杆支撑组件、导轨组件、搬运车组件；所述天线安装支座在导轨组件的上方端部，与其直接连接；所述滑车组件在导轨组件的上部，与导轨相接触；所述伸杆支撑组件在导轨组件上部，与其直接连接；所述搬运车组件在导轨组件下部，与导轨组件相接触。

所述滑车组件包括滑车框架、滑车车轮、限位螺杆、负载安装端、挡板；所述滑车车轮安装于滑车车架下方四个底角；所述限位螺杆安装于滑车框架与挡板之间；所述负载安装端安装于滑车框架中部；所述挡板一端安装于滑车框架侧部，另一端安装于滑车框架底部。

所述伸杆支撑组件包括滚筒、滚筒轴、滚筒支架、直线轴承、阶梯轴、底板、限位销、支架滚轮、滑块、定滑轮、配重块；所述滚筒安装于滚筒轴上；所述滚筒轴安装于滚筒支架上；所述滚筒支架与直线轴承相连，位于底板上方；所述直线轴承位于滚筒支架下方对称分布在两侧，与滚筒支架直接相连；所述阶梯轴垂直于底板，穿过直线轴承与滚筒支架和底板相连；所述限位销安装在阶梯轴的上方；所述支架滚轮位于滚筒支架下方，与其直接相连；所述滑块位于底板上方的凹槽中，上方与支架滚轮接触；所述定滑轮位于底板侧方；所述配重块位于定滑轮下方，通过软绳与滑块相连。

所述导轨组件包括直线导轨、侧面滑轮、定位挡板、底轮、不锈钢底板；所述直线导轨固定在不锈钢底板上方；所述侧面滑轮位于不锈钢底板两侧，间隔分布；所述定位挡板安装于不锈钢底板上方，位于直线导轨的一侧；所述底轮安装于不锈钢底板的底部，间隔分布。

所述搬运车组件包括车身、轨道、上部支撑组件、底部移动支撑组件；所述轨道固定在车身的上部；所述上部支撑组件固定在车身上，位于轨道的中间，沿轨道方向间隔分布；所述底部移动支撑组件安装于车身底部，间隔分布。

与现有技术相比，本发明的创新点是：

本发明可以引导天线进行展开或收缩并且进行零重力补偿，占用空间小，配合真空罐模拟外太空真空、高低温的环境；卷筒式伸杆天线在完全展开时具有质量均匀分布且在伸出和收缩过程中其锥度保持不变的特性，所以采取多点不等力支撑的形式，通过计算预设支撑点的位置，根据不同段的天线设置不同的重力平衡力，此重力平衡力的大小也可以通过改变配重块的重量或更换不同斜面角度的滑块进行改变；通过伸杆支撑组件的独特设计，即使天线的外形发生变化，由于滑块处于力平衡，所以可以提供大小恒定、支撑点随动的重力平衡力。此随动特点，保证不对天线的展开过程进行干预，维持原有的展开精度，再现天线性能用于评估；由滑车沿轨道进行引导天线展开和收缩，精度得到极大的提高，便于天线形状、轴线位置的保持。

附图说明

图1为本发明一种实施例的整体结构示意图。

图2为本发明一种实施例的天线及其安装支座结构示意图。

图3为本发明一种实施例的滑车组件结构示意图。

图4为本发明一种实施例的伸杆支撑组件结构示意图。

图5为本发明一种实施例的导轨组件结构示意图。

图6为本发明一种实施例的搬运车组件结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及具体实例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施不限于此。

一种适用于真空罐的卷筒式伸杆天线零重力补偿装置(参见图1-6)，包括天线安装支座1、滑车组件2、伸杆支撑组件3、导轨组件4、搬运车组件5；所述天线安装支座1在导轨组件4的上方端部，与其直接连接，用于将天线安装支座1一端固定在导轨组件4上；所述滑车组件2在导轨组件4的上部，与导轨相接触，用于牵引天线安装支座1的另一端，沿导轨方向可水平伸缩；所述伸杆支撑组件3在导轨组件4上部，与其直接连接；所述搬运车组件5在导轨组件4下部，与导轨组件4相接触。

所述滑车组件(参见图1和图3)包括滑车框架2.1、滑车车轮2.2、限位螺杆2.3、负载安装端2.4、挡板2.5；所述滑车车轮2.2安装于滑车车架2.4下方四个底角，用于将滑车组件2在导轨上进行移动；所述限位螺杆2.3安装于滑车框架2.1与挡板2.5之间，用于防止在挡板2.5受力时发生过大的变形；所述负载安装端2.4安装于滑车框架2.1中部，用于安装天线安装支座1的端部，可沿自身轴线方向旋转，带动天线水平螺旋展开收缩；所述挡板2.5一端安装于滑车框架2.1侧部，另一端安装于滑车框架2.1底部，可以对伸杆支撑组件3施加力，并起到导向的作用。

所述伸杆支撑组件(参见图1和图4)包括滚筒3.1、滚筒轴3.2、滚筒支架3.3、直线轴承3.4、阶梯轴3.5、底板3.6、限位销3.7、支架滚轮3.8、滑块3.9、定滑轮3.10、配重块3.11；所述滚筒3.1安装于滚筒轴3.2上，用于对滑车组件2施加重力补偿力时，便于滑车组件2的移动；所述滚筒轴3.2安装于滚筒支架3.3上；所述滚筒支架3.3与直线轴3.4承相连，位于底板3.6上方；所述直线轴承3.4位于滚筒支架3.3下方对称分布在两侧，与滚筒支架3.3直接相连，用于滚筒支架3.3受力时的垂直移动；所述阶梯轴3.5垂直于底板3.6，穿过直线轴承3.4与滚筒支架3.3和底板3.6相连，用于承接直线轴承3.4的运动；所述限位销3.7安装在阶梯轴3.5的上方，用于限制滚筒支架3.3的移动；所述支架滚轮3.8位于滚筒支架3.3下方，与其直接相连，用于对滑块3.9施加力；所述滑块3.9位于底板3.6上方的凹槽中，上方与支架滚轮3.8接触，用于进行力的传导，起到对展开天线的重力补偿作用；所述定滑轮3.10位于底板3.6侧方；所述配重块3.11位于定滑轮3.10下方，通过软绳与滑块3.9相连，用于施加固定的平衡力。

所述导轨组件4(参见图1和图5)包括直线导轨4.1、侧面滑轮4.2、定位挡板4.3、底轮4.4、不锈钢底板4.5；所述直线导轨4.1固定在不锈钢底板4.5上方，用于对滑车组件2进行导向；所述侧面滑轮4.2位于不锈钢底板4.5两侧，间隔分布，用于导轨组件4整体相对搬运车组件5进行移动的导向；所述定位挡板4.3安装于不锈钢底板4.5上方，位于直线导轨4.1的一侧，用于天线安装支座1的定位；所述底轮4.4安装于不锈钢底板4.5的底部，间隔分布，用于导轨组件4整体相对搬运车组件5水平方向的移动。

所述搬运车组件5(参见图1和图6)包括车身5.1、轨道5.2、上部支撑组件5.3、底部移动支撑组件5.4；所述轨道5.2固定在车身5.1的上部，用于限位，确保零重力补偿装置从搬运车组件5上进出真空罐时前进方向的准确性；所述上部支撑组件5.3固定在车身5.1上，位于轨道的中间，沿轨道5.2方向间隔分布，用于利用螺杆撑起整套零重力补偿装置，以便装置的调试和拆卸；所述底部移动支撑组件5.4安装于车身5.1底部，间隔分布，用于提供一定的移动性，当搬运车组件5移动到位后，利用螺杆将车身撑起固定。

本发明的一种适用于真空罐的卷筒式伸杆天线零重力补偿装置的工作原理和过程是(参见图1-6)：

直线移动：天线一端固定在天线安装支座1上，另一端与滑车组件2的负载安装端2.4固定；滑车组件2通过滑车车轮2.2与直线导轨4.1接触；天线一开始为伸缩状态，在天线螺旋展开的过程中，因为一端与负载安装端2.4固定，所以推动滑车组件2，一同沿直线导轨4.1移动；天线螺旋收缩时，同样拉动滑车组件2，一同沿直线导轨4.1移动。

重力平衡：整体装置共有四套伸杆支撑组件3，沿直线导轨4.1方向间隔分布。在滑车组件2不与伸杆支撑组件3接触时，配重块3.11通过定滑轮3.10上的软绳对滑块3.9施加水平力，此力为平衡重力的预设力。在配重块3.11水平力的作用下，滑块3.9对支架滚轮3.8施加向上的力，此向上的力由于大于滚筒支架3.3的重力，使滚筒支架3.3在限位销3.7的阻挡下，位于竖直方向的最高处。在天线螺旋展开时，推动滑车组件2前进，依次与伸杆支撑组件3接触。由于滑车组件2的重力大于平衡重力的预设力，所以滚筒3.1在挡板2.5的导向下，自身滚动的同时带动滚筒支架3.3向下移动，直到滚筒3.1与天线接触。此时滚筒支架3.3位于限位销3.7下方，所以伸杆支撑组件3提供大小恒定的重力平衡力。天线具有在完全展开时其质量均匀分布且在伸出和收缩过程中其锥度保持不变的特点，经受力分析后可以得出各伸杆支撑组件3的重力平衡力，通过改变配重块3.11的重量和更换不同斜面角度的滑块3.9，可以灵活改变此重力平衡力的大小；天线在展开过程中，外形会发生变化，与伸杆支撑组件3接触的天线直径会逐渐增大，但由于滑块3.9始终处于力平衡状态，仅会在底板3.6的凹槽中水平移动，重力平衡力不发生变化，且可以起到随动的作用，不影响原有的展开精度，达到整体卷筒式伸杆天线的零重力补偿作用。在天线螺旋收缩时，带动滑车组件2后退，依次与伸杆支撑组件3脱离，回到原位。

水平搬运：由于卷筒式伸杆天线的展开和收缩是在真空罐内完成的，真空罐的外形为长圆筒，罐体内设千斤顶，用于对零重力补偿装置进行支撑，真空鼻内两侧有滑道用以将零重力补偿装置推入或退出真空罐，且距离地面有一定高度，所以需要搬运车组件5对其进行移动。在进入真空罐前，搬运车组件5位于导轨组件4的正下方。进入真空罐时，搬运车组件5将整个零重力补偿装置移动到真空罐入口处，搬运车组件5上方有轨道，可提供导轨组件4的移动，导轨组件4通过侧面滑轮4.2和底轮4.4，沿搬运车组件5上方的导轨移动并进入真空罐。退出真空罐时，导轨组件4通过侧面滑轮4.2和底轮4.4，沿搬运车组件5的轨道移动到搬运车的正上方。

本发明未述及之处适用于现有技术。