CN104655417A - 一种空间站某转位机构高低温性能测试装置 - Google Patents

一种空间站某转位机构高低温性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空间站某转位机构高低温性能测试装置，属于空间站转位机构测试装置领域，包括高低温箱、中部支撑与飞轮装置、下端控制装置；所述中部支撑与飞轮装置包括转位机构、支撑体、轴系、飞轮，其中：转位机构上端安放于高低温箱中，下端通过轴系与飞轮连接，支撑体上设有螺栓孔及不同接口，转位机构通过接口固定于支撑体上；所述下端控制装置包括气浮平台、电动缸、滑动小车、直线导轨、电气控制，其中：气浮平台位于飞轮顶部支撑部位的下方，电动缸位于飞轮下方，滑动小车、直线导轨安装在电动缸的下方；所述电气控制位于整套装置的下方。本发明解决了目前缺少对将发射到太空中的转位机构缺少模拟设备的问题。

Description

一种空间站某转位机构高低温性能测试装置
技术领域
本发明涉及一种空间站某转位机构高低温性能测试装置，属于物理实验装置领域。
背景技术
从苏联的礼炮一号空间站到现在仍在太空中服役的国际空间站，转位机构、对接机构、与展开机构等大型机构的性能以及工作寿命影响着空间站的服役年限。因此为了获得转位机构性能参数，分析转位机构可能存在的问题以便进行相应的改进优化，提高转位机构的工作寿命，在转位机构发射至太空之前，需要进行地面模拟实验。但是中国目前没有发射过国际空间站，在建造国际空间时，由于美国认为空间站技术会应用于军事用途，因此拒绝中国加入。所以，中国目前在转位机构性能测试装置方面还是很欠缺。
转位机构转位过程高低温性能测试装置是转位机构研制阶段的必须测试设备，主要用于转位机构单位总装完成后转位臂转位过程负载模拟，测试转位启动转矩、转速、转角和启动时间等数据，以考核转位机构关节性能。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种地面模拟空间站某转位机构高低温性能测试装置，能够对空间站某转位机构在高低温环境中转位过程的综合性能进行测试，采用的技术方案为：
一种空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，包括高低温箱1、中部支撑与飞轮装置、下端控制装置；
所述中部支撑与飞轮装置包括转位机构2、支撑体3、轴系4、飞轮5，其中：转位机构2上端安放于高低温箱1中，下端通过轴系4与飞轮5连接，支撑体3上设有螺栓孔及不同接口，转位机构2通过接口固定于支撑体3上；
所述下端控制装置包括气浮平台6、电动缸7、滑动小车8、直线导轨9、电气控制10，其中：气浮平台6位于飞轮5顶部支撑部位的下方，电动缸7位于飞轮5下方，滑动小车8、直线导轨9安装在电动缸7的下方；所述电气控制10位于整套装置的下方。
所述高低温箱1，框架采用不锈钢薄壁板和加强肋片，并在上端设计有吊耳结构，方便转位机构的安装与拆卸；所述高低温箱1进行密封，控制高低温箱的温度模拟太空中高低温环境。
所述轴系4上安装有增速器，能够减小惯量机械模拟部件的尺寸与电机需求；所述轴系4是惯量电模拟与惯量机械模拟的共用轴系，传递机械惯量至转位机构2。所述轴系4安装有传感器及信号采集器，采集信号，汇总到电气装置，处理和分析信号，获得转位机构的性能参数。
所述飞轮5整体结构为组合式，下部设有质量不同的配重块，模拟不同机械惯量，电动缸7对配重块进性安装和拆卸。
所述飞轮5支撑内部安装有电惯量模拟用的电机。
所述飞轮5整体置于气浮平台6上，气浮平台6气浮支撑飞轮5，模拟太空失重环境。所述电气控制10控制整个装置工作，采集、处理信号。
所述电气控制10设有控制柜，与轴系4安装的传感器及信号采集器相连，控制和采集信号，并与单测设备交互产品信息。
所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置的长、宽、高之比为：长：宽：高＝9420：5055：8364。
所述飞轮5的直径及支撑体3的长、宽之比为：飞轮直径：支撑体长：支撑体宽＝6550：5600：5600。
将需要进行时模拟的转位机构2安装在支撑体3上，整体置放于高低温箱中，高低温箱1进行密封，通过控制高低温箱1的温度，模拟太空中温度的变化。高低温箱1同样安放在支撑体3上。
所述轴系4进行扭矩的惯量的传递，同时在轴系上安装有增速器，能够减小惯量机械模拟部件的尺寸与电机需求。
所述支撑体3是整套装置的基础，在整套装置中充当支撑作用，支撑体3上留有螺栓孔及其它对应接口，方便转位机构进行安装拆卸与调整，将需要进行时模拟的转位机构2安装在支撑体3上，整体置放于高低温箱1中，高低温箱1进行密封，通过控制高低温箱1的温度，模拟太空中温度的变化。
所述飞轮5整体置于气浮平台6上，当进行惯量模拟时，通过气浮平台6将飞轮5进行气浮支撑，减小下端摩擦力，以达到模拟太空中的失重环境。
所述飞轮5的整体结构做成组合式，以方便进行不同惯量的模拟，充分模拟太空中不同规格的实验舱的物理惯量；飞轮5下部配有质量不同的配重块，在模拟不同惯量时，不必更换装置，只需增减飞轮下端配重块的数量即可。飞轮配重块通过电动缸7进行拆卸与安装，当需要改变飞轮惯量进行模拟式，只需要经电动缸7升起、降低至合适高度松开或者旋紧相应的螺栓即可，而不必通过人力去安装，极大地方便安装与拆卸，极大地减少了人力物力的消耗。
在整套装置的下部分，安装有直线导轨9与滑块，可以调整整套装置的位置。
所述电器气装置10在整个装置充当控制角色，负责整套装置的信号分析与处理。
本发明采用将转位装置固定在支撑体上，放在高低温箱中，通过改变高低温箱中不同的温度来模拟太空中的温度环境；飞轮惯量模拟装置置于气浮装置上，模拟太空中的失重环境。并且飞轮结构做成组合式，可以模拟不同机械惯量，改变惯量时只需要更换不同规格的飞轮即可。飞轮机械惯量通过轴系传递至空间站某转位机构上。并且在整个装置中安装一定数量的传感器及信号采集器，可以进行信号的采集，并最终将信号汇总到电气装置，进行信号的处理和分析，以获得转位机构的性能参数。
本发明的工作原理为：飞轮惯量模拟装置模拟转位过程中的惯量负载，测试转位臂在飞轮惯量负载下的启动、停止特性。飞轮下部分是气浮平台，工作时通过气浮平台支撑起飞轮，以减小摩擦，模拟太空中的失重环境；同时在飞轮内部，安装有特定规格的电机，已完成电惯量模拟；电惯量模拟与机械惯量模拟通过轴系上安装的电磁离合器即可；整体惯量通过轴系传递至上部分的转位机构上，转位机构安放在支撑体上，并且与支撑体一同安放在高低温箱中，模拟太空中的高低温环境；控制柜用于设备控制和信号采集，并与单测设备进行产品信息交互。
本发明有益效果：
(1)在总体方案上：为使转位机构测试过程简单、方便，减少成本。整套装置可以对于不同型号的转位机构进行不同的模拟，下段部分结构不需要改变，只需要改变上端接口即可。
(2)将惯量模拟装置置放于飞轮之上，模拟太空中失重环境；将转位机构置放于高低温箱中，通过控制高低温箱的内部温度，模拟太空中温度变化。本装置可以十分逼真的模拟转位机构在太空中工作环境。
(3)可以进行不同惯量的机械模拟，下端飞轮采用组合式结构，针对不同的惯量，只需要安装或者卸下不同数量的配重块个数即可，及时当下的飞轮惯量依旧无法满足要求，只需要加工出特定惯量两的飞轮即可，而不需将整套装置重新制作。
(4)下端设计有直线导轨，能够调整整套装置的位置，满足工作需要。
附图说明
图1为本发明整体结构装配图的主视图；
(1，高低温箱；2，转位机构；3，支撑体；4，轴系；5，飞轮；6，气浮平台；7，电动缸；8，滑块；9，直线导轨；10，电气控制)。
图2为本发明主视图的局部放大图；
(2，转位机构；3，支撑体；4，轴系)。
图3为本发明主视图的局部放大图；
(5，飞轮；6，气浮平台；7，电动缸；8，滑块；9，直线导轨；10，电气控制)。
图4为本发明整体结构装配图的侧视图。
图5为本发明整体结构装配图的俯视图。
具体实施方式
结合附图1-5说明本实施方式，本实施方式的空间站某转位机构高低温性能测试装置包括高低温箱1、转位机构2、支撑体3、轴系4、飞轮5、气浮平台6、电动缸7、滑动小车8、直线导轨9、电气控制10。高低温箱1框架主要采用不锈钢薄壁板与加强肋片组成，并在上端设计有吊耳结构，方便转位机构的安装与拆卸。高低温箱1安放在支撑体3上。在整个装置中，支撑体3是整套装置的基础，支撑体3在整套装置充当支撑作用，上端有螺栓孔及其它对应接口，方便转位机构进行安装拆卸与调整。将需要进行模拟的转位机构2通过支撑体3上的对应接口安装在支撑体3上，整体置放于高低温箱中，高低温箱进行密封，通过控制高低温箱的温度，模拟太空中高低温环境。转位机构2与下端飞轮部件通过轴系4进行连接，轴系部件4进行扭矩的惯量的传递。在轴系上安装有增速器，能够减小惯量机械模拟部件的尺寸与电机需求。飞轮5整体置于气浮平台上，当进行惯量模拟时，通过气浮平台将飞轮5进行气浮支撑，减小下端摩擦力，以达到模拟太空中的失重环境。飞轮5的整体结构做成组合式，以方便进行不同惯量的模拟，充分模拟太空中不同规格的实验舱的物理惯量。在模拟不同惯量时，不必更换装置，只需增减飞轮下端配重块的数量即可。飞轮配重块通过电动缸7进行拆卸与安装，当需要改变飞轮惯量进行模拟式，只需要经电动缸升起、降低至合适高度松开或者旋紧相应的螺栓即可。在整个结构的下部，安装有直线导轨9，可以轻微调整整套装置的位置。电气装置10控制着整个装置的工作，并负责信号的采集与处理。
轴系4是惯量电模拟与惯量机械模拟共用轴系，其中电惯量模拟用的电机安放在飞轮支撑内部；轴系4上安装有增速器，能够减小惯量机械模拟部件的尺寸与电机需求；轴系4是惯量电模拟与惯量机械模拟的共用轴系，传递机械惯量至转位机构2。
轴系4安装有传感器及信号采集器，采集信号，汇总到电气装置，处理和分析信号，获得转位机构的性能参数。
电气控制10设有控制柜，与轴系4安装的传感器及信号采集器相连，控制和采集信号，并与单测设备交互产品信息。
空间站某转位机构高低温性能测试装置的长、宽、高之比为：长：宽：高＝9420：5055：8364。
飞轮(5)的直径及支撑体(3)的长、宽之比为：飞轮直径：支撑体长：支撑体宽＝6550：5600：5600。
所述飞轮5的整体结构做成组合式，以方便进行不同惯量的模拟，充分模拟太空中不同规格的实验舱的物理惯量；飞轮5下部配有质量不同的配重块，在模拟不同惯量时，不必更换装置，只需增减飞轮下端配重块的数量即可。飞轮配重块通过电动缸7进行拆卸与安装，当需要改变飞轮惯量进行模拟式，只需要经电动缸7升起、降低至合适高度松开或者旋紧相应的螺栓即可，而不必通过人力去安装，极大地方便安装与拆卸，极大地减少了人力物力的消耗。
工作原理：飞轮惯量模拟装置模拟转位过程中的惯量负载，测试转位臂在飞轮惯量负载下的启动、停止特性。飞轮下部分是气浮平台，工作时通过气浮平台支撑起飞轮，以减小摩擦，模拟太空中的失重环境。同时在飞轮内部，安装有特定规格的电机，已完成电惯量模拟。电惯量模拟与机械惯量模拟通过轴系上安装的电磁离合器即可。整体惯量通过轴系传递至上部分的转位机构上，转位机构安放在支撑体上，并且与支撑体一同安放在高低温箱中，模拟太空中的高低温环境；控制柜用于设备控制和信号采集，并与单测设备进行产品信息交互。
将转位装置固定在支撑体上，放在高低温箱中，通过改变高低温箱中不同的温度来模拟太空中的温度环境；飞轮惯量模拟装置置于气浮装置上，模拟太空中的失重环境。并且飞轮结构做成组合式，可以模拟不同机械惯量，改变惯量时只需要更换不同规格的飞轮即可。飞轮机械惯量通过轴系传递至空间站某转位机构上。并且在整个装置中安装一定数量的传感器及信号采集器，可以进行信号的采集，并最终将信号汇总到电气装置，进行信号的处理和分析，以获得转位机构的性能参数。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，包括高低温箱(1)、中部支撑与飞轮装置、下端控制装置；
所述中部支撑与飞轮装置包括转位机构(2)、支撑体(3)、轴系(4)、飞轮(5)，其中：转位机构(2)上端安放于高低温箱(1)中，下端通过轴系(4)与飞轮(5)连接，支撑体(3)上设有螺栓孔及不同接口，转位机构(2)通过接口固定于支撑体(3)上；
所述下端控制装置包括气浮平台(6)、电动缸(7)、滑动小车(8)、直线导轨(9)、电气控制(10)，其中：气浮平台(6)位于飞轮(5)顶部支撑部位的下方，电动缸(7)位于飞轮(5)下方，滑动小车(8)、直线导轨(9)安装在电动缸(7)的下方；所述电气控制(10)位于整套装置的下方。
2.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述高低温箱(1)，框架采用不锈钢薄壁板和加强肋片，并在上端设有吊耳结构；所述高低温箱(1)进行密封，控制高低温箱的温度模拟太空中高低温环境。
3.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述轴系(4)安有增速器；所述轴系(4)是惯量电模拟与惯量机械模拟的共用轴系，传递机械惯量至转位机构(2)。
4.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述轴系(4)安装有传感器及信号采集器，采集信号，汇总到电气装置，处理和分析信号，获得转位机构的性能参数。
5.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述飞轮(5)整体结构为组合式，下部设有质量不同的配重块，模拟不同机械惯量，电动缸(7)对配重块进性安装和拆卸。
6.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述飞轮(5)支撑内部安装有电惯量模拟用的电机。
7.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述飞轮(5)整体置于气浮平台(6)上，气浮平台(6)气浮支撑飞轮(5)，模拟太空失重环境。
8.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述电气控制(10)设有控制柜，与轴系(4)安装的传感器及信号采集器相连，控制和采集信号，并与单测设备交互产品信息。
9.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，长、宽、高之比为：长：宽：高＝9420：5055：8364。
10.根据权利要求1所述的空间站某转位机构高低温性能测试装置，其特征在于，所述飞轮(5)的直径及支撑体(3)的长、宽之比为：飞轮直径：支撑体长：支撑体宽＝6550：5600：5600。
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