[发明专利]悬挂式重力补偿吊点位置确定方法

说明书

本发明提供了悬挂式重力补偿吊点位置确定方法，属于仿真实验领域，包括以下步骤，S1、确定所需重力补偿设备及工装的质量；S2、确定工装重心与回转中心连线和设备重心与回转中心连线之间的夹角θ₁；S3、确定悬吊点与回转中心连线和设备重心与回转中心连线θ₁；S4、计算回转中心到悬吊点长度l及外界施加力F；S5、根据θ₁、l和F确定悬吊点位置及重力补偿量；S6、根据步骤S5的结果，在悬吊点上施加恒力，确保航天产品处于微重力环境。本发明可精确的计算出重力补偿吊点位置及补偿值，保证航天器地面仿真整体试验过程中，重力补偿精度满足技术指标要求，缩短了试验准备时间，缩短试验周期，极大降低人为风险事故。

技术领域

本发明属于仿真实验领域，涉及悬挂式重力补偿吊点位置确定方法。

背景技术

随着我国航天产业的快速发展，航天器微低重力地面模拟仿真试验，是其在轨有效运行的重要保证，试验设备精度的高低将直接影响到航天器地面试验的精度，从而影响航天器在轨效能。

悬挂式重力补偿系统作为航天器地面微低重力模拟试验的关键设备，其用途是为了减小或消除地心引力作用在设备竖直方向的重力分量。但针对航天器地面模拟运动范围越来越广，重力卸载精度越来越高，目前传统的悬挂式重力补偿设计方法采用逼近式原则，通过多次试验的方式，寻找整体系统的最佳吊点。该悬挂方式存在严重弊端。首先采用逼近式方法，增加了试验准备时间，延长试验周期，并且在逼近过程中，由于装调次数多，系统的人为风险事故率将显著提高。其次逼近式方法无法确定实际重力补偿值，为此较难保证重力补偿精度。最关键的一点，由于地面仿真试验一般进行动态模拟仿真试验，逼近法只能满足某一特征点重力补偿，当系统处于动态仿真工况下，将无法保证重力卸载精度。

传统悬挂方式采取重心点悬挂，未精确考虑工装对悬吊精度影响，面对高精度动态地面仿真试验，由于引入工装质量，导致其悬吊点与实际质心出现偏差，在动态工况下，极易产生补偿失效现象，从而降低重力补偿精度，进而影响航天器地面仿真准确性及可靠性。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供悬挂式重力补偿吊点位置确定方法，精确的计算出重力补偿吊点位置及补偿值，保证航天器地面仿真整体试验过程中，重力补偿精度满足技术指标要求，缩短了试验准备时间，缩短试验周期，极大降低人为风险事故。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：悬挂式重力补偿吊点位置确定方法，包括以下步骤，

S1、确定所需重力补偿设备及工装的质量；

S2、确定工装重心与回转中心连线和设备重心与回转中心连线之间的夹角θ₁；

S3、确定悬吊点与回转中心连线和设备重心与回转中心连线θ₂；

S4、计算回转中心到悬吊点长度l及外界施加力F，根据如下公式；

其中，m₁表征工装质量；R表征工装重心至回转中心距离；θ₁表征两连线夹角，即工装重心与回转中心连线和设备重心与回转中心连线；F表征外界对整体系统的作用力；l表征回转中心到悬吊点长度；θ₁表征两连线夹角，即悬吊点与回转中心连线和设备重心与回转中心连线之间的夹角；m₀表征设备质量；g表征设备当前位置重力加速度；r表征设备重心至回转中心距离；k为工况状态下，相对地球引力的系数，n为0或1，在无重力或微重力下是0，在地球引力状态下是1；

S5、根据θ₂、l和F确定悬吊点位置及重力补偿量；

S6、根据步骤S5的结果，在悬吊点上施加恒力，确保航天产品处于微重力环境。