[发明专利]一种用于太阳翼低温展开试验的重力补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种重力补偿装置，特别是一种用于太阳翼低温展开试验的重力补偿装置，能够实现-120°低温环境及低重力环境下太阳翼多种姿态的展开，属于深空探测领域。

背景技术

在某深空探测器太阳翼研制过程中，需模拟月球表面工况进行-120°低温环境下太阳翼1/6重力及零重力展开试验，同时需模拟探测器着陆时的极限位置即太阳翼与水平面呈15°，进行多姿态、多角度重复展收。

传统的太阳翼展开重力补偿装置包括气球悬挂重力补偿式及双导轨重力补偿式：前者在低温环境下气球内囊塑料可能破裂，并且气球惯性力可能导致太阳翼末端收拢时电机收拢到位信号无法触发，最终展开和收拢步进数不一致，影响展开可靠性；后者采用纵向导轨和横向导轨组合的双向导轨运行结构，活动部件多，系统复杂，设计过程中为防止横向导轨运动过程中发生卡死现象，采用了直线轴承，该直线轴承含有塑料元件，低温情况下会断裂失效，并且由于结构局限性，传统双向导轨结构不能实现太阳翼质心三维运动，无法完成太阳翼多种姿态、多种角度的调整。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于太阳翼低温展开试验的重力补偿装置，采用一根导轨、滑车组件、定滑轮和主梁的摆动完成了太阳翼质心三维轨迹运动，突破了传统太阳翼的双向导轨运行结构，实现了太阳翼多种姿态调整，并且采用全金属结构以适应低温环境，采用定滑轮配重来实现1/6重力及零重力补偿，同时活动部件的减少，降低了系统复杂性，提高了展开运动的可靠性。

本发明的技术解决方案是：一种用于太阳翼低温展开试验的重力补偿装置，包括：展开架组件、导轨组件、滑车组件、水平转动组件、主梁组件和定滑轮组件；

展开架组件为龙门框架，导轨组件通过展开架组件上的过渡槽铝安装在展开架组件上；

所述展开架组件包括：加强拉杆、立柱、脚轮、升降机构、横梁、纵梁和底座；

立柱的个数为4，横梁的个数为2，横梁的两端分别与立柱固定连接，两个横梁相互平行，纵梁的两端与两个横梁呈工字型固定连接，立柱、横梁和纵梁均为桁架结构；

每个立柱的顶端有两个加强拉杆与纵梁连接，增加整个展开架组件的刚度；

每个底座通过四个升降机构与一个立柱连接，通过调节每个立柱底部的四个升降机构来调节纵梁的高度并使得纵梁与地面平行，每个底座的底部安装有四个脚轮；

水平转动组件安装在主梁组件上，并沿着主梁组件轴向滑动，水平转动组件通过滑车组件和导轨组件连接；

所述滑车组件包括：滑车座、深沟球轴承、盘钩、吊杆、第一连接螺栓、套筒和第二连接螺栓；

滑车座的一端通过个深沟球轴承与导轨组件连接并通过深沟球轴承沿着导轨组件的轴向滑动，滑车座的另一端通过盘钩与吊杆连接；

套筒的两端分别与第一连接螺栓和第二连接螺栓连接，第一连接螺栓、套筒和第二连接螺栓组成套筒组件；

吊杆通过套筒组件与水平转动组件连接；

所述水平转动组件包括：吊盒、球心滚子轴承和连接板；

吊盒为凸台结构，球心滚子轴承安装在吊盒凸台结构的凸台内并与第二连接螺栓同轴固定连接；

连接板为长方形金属板，吊盒通过连接板与主梁组件固定连接；

定滑轮组件安装在主梁组件的下端，太阳翼通过定滑轮组件与重力补偿装置连接，重力补偿装置在太阳翼的展开和收拢过程中为太阳翼提供不同姿态下的1/6重力及零重力。

所述定滑轮组件包括：定滑轮、配重和连接线；

两个定滑轮分别安装在主梁组件的两端，连接线穿过两个定滑轮，一端与配重连接，另外一端与太阳翼连接，通过改变配重的质量来模拟1/6重力或者零重力，同时实现太阳翼的上升或下降。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用全金属结构以适应-120°低温环境，解决了气球悬挂重力补偿及双向导轨重力补偿方式下塑料元件在低温下破裂失效的问题；

(2)本发明采用单根导轨及工字铝主梁结构，简化了结构，比起原不锈钢横向导轨与纵向导轨结合的方式，有效减小了活动部件的质量，降低了太阳翼展开和收拢时的惯性力，提高了太阳翼展开可靠性；