CN111232255B - 一种随动重力平衡装置 - Google Patents

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崔琦峰
彭志龙
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Abstract

一种随动重力平衡装置，包括板式撑架等。支撑腿安装在板式撑架的两侧，共同作为缠链轮、收线盘的安装基础。缠链轮沿自身轴向布置，分别与两个支撑腿连接。配重链沿缠链轮的表面螺旋槽的旋向缠绕，一端与缠链轮边缘固定连接，另一端自由悬在缠链轮槽外。收线盘布置在两个缠链轮之间，通过连接关节串联起来。牵拉绳缠绕在收线盘上，自由悬挂端与被平衡重力的设备连接。本发明可用于一维伸展机构的地面竖直方向无重力展开或收拢的随动重力平衡功能，提高伸展机构地面展收功能验证的可靠性。

Description

一种随动重力平衡装置
技术领域
本发明涉及航天飞行器的展收机构技术领域，具体涉及一种随动重力平衡装置。
背景技术
航天器大型化趋势越来越明显，航天器上展开太阳电池阵或天线的展开机构尺寸越来越大，为提高在轨展收的可靠性，需在地面进行无重力模拟展开。伸展机构作为大面积太阳翼的核心部件之一，展开长度大、活动部件配合精密，其地面展收功能的测试需要可随展收方向随动及精确配重的重量平衡装置。
现有的重力平衡装置，主要通过水平方向的吊挂或支撑***进行伸展机构的重力平衡，该方式对地面空间需求大，全过程需有人参与进行吊挂或支撑操作。一方面，平衡***结构复杂，场地需求大，制造成本高；另一方面，无法在高低温试验等不便有人参与的环境中使用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：为了解决一维伸展机构地面展收功能测试的重力平衡问题，本发明提供了一种随动重力平衡装置，可为伸展机构在地面竖直展开时提供随动、精确的重力平衡。
本发明所采用的技术方案是：一种随动重力平衡装置，包括板式撑架、支撑腿、缠链轮、配重链、收线盘、牵拉绳、连接关节；支撑腿固定在板式撑架的下表面两侧；缠链轮对称安装在板式撑架下方并通过两侧的支撑腿支撑；收线盘安装在缠链轮之间，收线盘的转轴的两端分别通过连接关节与缠链轮的转轴连接；配重链沿缠链轮表面缠绕，一端与缠链轮边缘固定，另一端自由悬垂；牵拉绳缠绕在收线盘上，自由悬挂端与被平衡重力的设备连接。
板式撑架包括底板、加强条和吊耳，加强条构成框架结构，框架结构一侧安装底板，吊耳固定在加强条上，作为随动重力平衡装置工作时的吊挂及转运接口。
缠链轮表面设置螺旋槽，配重链沿缠链轮表面的螺旋槽的旋向缠绕。
为伸展机构展开配重时，配重链自由端预留一段作为初始展开配重的长度，自由端向下运动，配重链带动缠链轮旋转，缠链轮带动收线盘旋转，使得牵拉绳随展开过程逐渐缠绕在收线盘上。
为伸展机构收拢配重时，牵拉绳缠绕在收线盘上，牵拉绳的自由悬挂端带动收线盘旋转，收线盘带动两侧的缠链轮旋转，使得配重链随收拢过程逐渐缠绕在缠链轮的螺旋槽上。
缠链轮包括第一缠链轮、第二缠链轮，第一缠链轮、第二缠链轮的螺旋槽的旋向相反。
配重链缠绕或释放的速度可随伸展机构的展收速度变化而随动调整。
调整缠链轮和收线盘的外径比例，调整配重链与牵拉绳的传动减速比。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明能够随伸展机构的展开、收拢动作而进行重力随动平衡，调整配重链的线密度或调整缠链轮与收线盘的外径比例，可实现伸展机构展收过程的精确配重，提高了伸展机构地面试验可信度。
(2)本发明进行重力平衡工作过程中，不需要有人参与，可在高低温试验、真空试验等人类不便进入的试验环境中进行。
(3)本发明结构组成简单，可操作性强，相对于气浮吊挂、有源负载等重力平衡方法，占用场地空间小，无消耗功率，可拓展到不同规格、不同构型的伸展机构地面试验中。
附图说明
图1是本发明的随动重力平衡装置的结构示意图；
图2是本发明的板式撑架的结构示意图；
图3是本发明的配重链的结构示意图；
图4是本发明的缠链轮的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1～4所示，一种随动重力平衡装置，包括板式撑架1、支撑腿2、缠链轮3、配重链4、收线盘5、牵拉绳6、连接关节7。板式撑架1是所属重力平衡装置的安装座，支撑腿2固定在板式撑架1的下表面两侧；缠链轮3沿自身轴向布置2个，分别与两侧支撑腿2连接；配重链4沿缠链轮3的表面螺旋槽的旋向缠绕，一端与缠链轮3边缘固定，另一端自由悬在缠链轮3螺旋槽外；牵拉绳6缠绕在收线盘5上，自由悬挂端与被平衡重力的设备连接；收线盘5布置在两个缠链轮3之间，通过连接关节7串联起来。
板式撑架1包括底板1-1、加强条1-2和吊耳1-3，加强条1-2构成框架结构，框架结构一侧安装底板1-1，加强条1-2在提高底板1-1形状稳定性的同时减轻了所述板式撑架1的重量，吊耳1-3固定在加强条1-2上，作为所述重力平衡装置工作时的吊挂及转运接口。
为伸展机构展开配重时，配重链4缠绕在缠链轮3的螺旋槽上，自由端预留小段长度作为初始展开配重的长度，自由端向下运动，配重链4带动缠链轮3旋转，缠链轮3带动收线盘5旋转，使得牵拉绳6随展开过程逐渐缠绕在收线盘5上；为伸展机构收拢配重时，牵拉绳6缠绕在收线盘5上，牵拉绳6的自由悬挂端带动收线盘5旋转，收线盘5带动两侧的缠链轮3旋转，使得配重链4随收拢过程逐渐缠绕在缠链轮的螺旋槽上。
缠链轮3包括第一缠链轮3-1、第二缠链轮3-2，两侧缠链轮3的螺旋槽的旋向相反，使配重链4在缠绕或释放时保持相向运动状态，保证板式撑架1受力均匀、结构稳定。
配重链4是一种线密度相同的链条或绳索，缠绕或释放的速度可随伸展机构的展收速度变化而随动调整。
调整缠链轮3和收线盘5的外径比例，可以实现配重链4与牵拉绳6的传动减速比的适应性设计，对伸展机构进行展收过程的精确配重。连接关节7是一种径向、角向和轴向偏差适应性强的通用传递部件，例如联轴器、万向节。
本发明主要应用于一维伸展机构，提供了一种随动重力平衡装置，为伸展机构的地面展开、收拢试验验证提供了无重力模拟保证条件，通过精确配重及随动展收动作，提高地面试验验证的可靠性。
本技术领域的技术人员应理解，本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，所作的任何变动和修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种随动重力平衡装置，其特征在于：包括板式撑架(1)、支撑腿(2)、缠链轮(3)、配重链(4)、收线盘(5)、牵拉绳(6)、连接关节(7)；支撑腿(2)固定在板式撑架(1)的下表面两侧；缠链轮(3)对称安装在板式撑架(1)下方并通过两侧的支撑腿(2)支撑；收线盘(5)安装在缠链轮(3)之间，收线盘(5)的转轴的两端分别通过连接关节(7)与缠链轮(3)的转轴连接；配重链(4)沿缠链轮(3)表面缠绕，一端与缠链轮(3)边缘固定，另一端自由悬垂；牵拉绳(6)缠绕在收线盘(5)上，自由悬挂端与被平衡重力的设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：板式撑架(1)包括底板(1-1)、加强条(1-2)和吊耳(1-3)，加强条(1-2)构成框架结构，框架结构一侧安装底板(1-1)，吊耳(1-3)固定在加强条(1-2)上，作为随动重力平衡装置工作时的吊挂及转运接口。
3.根据权利要求1或2所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：缠链轮(3)表面设置螺旋槽，配重链(4)沿缠链轮(3)表面的螺旋槽的旋向缠绕。
4.根据权利要求3所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：为伸展机构展开配重时，配重链(4)自由端预留一段作为初始展开配重的长度，自由端向下运动，配重链(4)带动缠链轮(3)旋转，缠链轮(3)带动收线盘(5)旋转，使得牵拉绳(6)随展开过程逐渐缠绕在收线盘(5)上。
5.根据权利要求4所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：为伸展机构收拢配重时，牵拉绳(6)缠绕在收线盘(5)上，牵拉绳(6)的自由悬挂端带动收线盘(5)旋转，收线盘(5)带动两侧的缠链轮(3)旋转，使得配重链(4)随收拢过程逐渐缠绕在缠链轮(3)的螺旋槽上。
6.根据权利要求5所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：缠链轮(3)包括第一缠链轮(3-1)、第二缠链轮(3-2)，第一缠链轮(3-1)、第二缠链轮(3-2)的螺旋槽的旋向相反。
7.根据权利要求6所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：配重链(4)缠绕或释放的速度可随伸展机构的展收速度变化而随动调整。
8.根据权利要求7所述的一种随动重力平衡装置，其特征在于：通过调整缠链轮(3)和收线盘(5)的外径比例，实现调整配重链(4)与牵拉绳(6)的传动减速比。
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