[发明专利]一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法

摘要

本发明所提供的方法基于所设计的配重系统，该配重系统以控制器为中心，采用质测台测得每次进行推进剂加注前航天器的质量和质心位置，控制器根据质心位置，确定所需加注的对象，控制器根据加注对象、航天器质心位置和测得的各贮箱的质心位置，采用力矩平衡计算得到加注对象的质量，控制器根据计算得到的质量和加注对象，控制相应加注器通过贮箱接口加注推进剂至相应贮箱，此时，若质测台测得的航天器质心位置仍不满足设计要求，则控制台重复上述过程，直到航天器质心位置满足设计要求为止。

主权项

一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法，其特征在于，该方法基于一种配重系统，该系统包括质测台、质测采集系统、控制器、加注器1～4、推进剂转注罐1～4和称重系统1～4；航天器被设置在质测台上，该航天器内的4个贮箱分布安装；质测台通过质测采集系统连接控制器，控制器分别连接各加注器和各称重系统，各加注器分别通过管路连接至航天器的贮箱接口，各加注器还分别连接有推进剂转注罐，各推进剂转注罐被设置在称重系统上；质测台用于测量航天器的质量和质心位置，并作为测量数据；质测采集系统用于实时采集质测台的测量数据并发送至控制器；控制器用于接收所述测量数据，根据测量数据确定所需加注的贮箱并计算得到该贮箱的推进剂加注量，控制器根据所确定的加注贮箱，控制相应加注器进行推进剂加注，同时，控制器实时采集各称重系统的测量数据并计算每次采集得到的测量数据与首次采集得到的测量数据作差，将差值作为数据变化量，控制器将数据变化量与所述推进剂加注量进行比较，当数据变化量与所述推进剂加注量相等时，控制器控制加注器停止加注推进剂；加注器用于在控制器的控制下，从推进剂转注罐提取推进剂并加注给相应贮箱；推进剂转注罐用于存储待加注的推进剂；称重系统用于实时测量推进剂转注罐的重量；基于上述系统，本发明所提供方法的具体步骤为：1)建立航天器本体坐标系O‑XYZ：以垂直于质测台竖直向上为+X方向，水平向右为+Y方向，+Z方向与+X、+Y方向构成右手坐标系；2)系统上电，在ZOY平面内，质测台测得当系统为初始状态时，航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)；其中，Δh₀为当系统为初始状态时，航天器质心所在ZOY平面内的横坐标；Δl₀为当系统为初始状态时，航天器质心所在ZOY平面内的纵坐标；当系统为初始状态时，各贮箱内的推进剂装填量均为0；根据航天器内贮箱的分布状态，测得在所建立的ZOY平面内，各贮箱质心坐标并输入至控制器，控制器存储各贮箱质心坐标；3)质测采集系统从质测台采集得到航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)，并发送至控制器；4)控制器接收得到航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)并存储，将|Δl₀|和|Δh₀|作比较并进行贮箱选取，具体为：若|Δl₀|＞|Δh₀|，则选取‑Δl₀所在区域内的两个贮箱作为加注对象；若|Δl₀|＝|Δh₀|，则选取点(‑Δh₀，‑Δl₀)所在区域内的贮箱作为加注对象；若|Δl₀|＜|Δh₀|，则选取‑Δh₀所在区域内的贮箱作为加注对象；控制器根据所选取的加注对象，从内部所存储的各贮箱质心坐标中提取该加注对象的质心坐标，控制器根据加注对象、航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)以及加注对象质心坐标，计算得到加注对象所需加注的推进剂质量并存储；5)控制器根据加注对象和相应所需加注的推进剂质量，控制与加注对象对应的加注器，使得该加注器从推进剂转注罐中提取推进剂并通过管路加注推进剂至相应贮箱，同时，控制器实时采集称重系统的测量数据并计算得到数据变化量，当测量数据变化量为所需加注的推进剂质量时，控制器控制加注器停止加注；此时，质测台测得航天器质量为M₁以及加注后的质心位置O”(Δh₁,Δl₁)；6)控制器接收质测采集系统采集得到的航天器质量M₁以及加注后的质心位置O”(Δh₁,Δl₁)，若Δh₁＝0且Δl₁＝0，则结束配重过程，否则，控制器根据航天器质量M₁和加注后的质心位置O”(Δh₁,Δl₁)，重复步骤4)～6)，直到质测台测得的航天器最佳质心位置O”’为(0，0)为止。