三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法，该装置包括旋转工作平台、设备基座等；其中，所述设备基座用于支撑整个模拟卫星轨道运动模拟装置，承受系统压力和扭矩拉力，其下部与隔振地基对接并固定，上面中部与姿态运动仿真平台结构对接固定。本发明专利技术结构紧凑，承载能力大，稳定性高，可以实现360度全轨道转动模拟；轨道模拟装置满足极低速高精度轨道调速旋转需求；轨道模拟装置和方法充分考虑到卫星各姿态敏感器的布置状态和使用；模拟精度高，且试验应用方便；能够模拟低、中、大椭圆轨道以及地球静止轨道卫星轨道变化，进行姿轨控性能仿真试验。

【技术实现步骤摘要】
三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法
本专利技术涉及一种对地遥感卫星全物理试验装置及方法，特别是涉及一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法。
技术介绍
三轴气浮台模拟零重力、无摩擦的太空环境，利用三轴自由转动广泛用于航天器的地面全物理仿真试验。一般三轴气浮台仅能模拟轨道坐标系下的姿态变化，为了保证地面仿真试验的有效性或任务扩展需要，可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法非常有必要。目前关于三轴气浮台轨道模拟装置介绍较少，经文献检索，中国专利技术专利号201520154332.5，专利名称为“一种仿真平台的圆弧导轨结构”，给出了一种半圆弧导轨结构实现为大型试验件的各种运动状态提供运动环境模拟，该专利技术给出的形状和结构尺寸较大，其滑块固定，通过多轨道解决大型、重载负载方案，不能用于三轴气浮台的卫星轨道模拟。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置及方法，其能够进行低轨道、中轨道、大椭圆轨道和地球静止轨道卫星轨道变化的模拟进行姿轨控性能仿真试验。根据本专利技术的一个方面，提供一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，其特征在于，所述三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置包括旋转工作平台、设备基座、环形滚动导轨、滑车机构、传动减速机构、姿态运动仿真平台、隔振地基、地球模拟器、太阳模拟器、驱动控制系统；其中，所述设备基座用于支撑整个模拟卫星轨道运动模拟装置，承受系统压力和扭矩拉力，其下部与隔振地基对接并固定，上面中部与姿态运动仿真平台结构对接固定；所述环形滚动导轨用于实现轨道工作平台360度和0.00417°/s～0.07°/s可变角速率旋转能力，环形滚动导轨上有六组滑车机构按等角度间隔均匀布置；所述滑车机构用于与旋转工作平台一起旋转；滑车机构上面与旋转工作平台下端圆环相连，下面与环形滚动导轨通过球或滚子作滚动运动；所述旋转工作平台安装地球模拟器，模拟卫星轨道角速度变化；旋转工作平台下端圆环装有大齿圈，大齿圈与小齿轮相啮合，小齿轮由驱动电机经过传动减速机构驱动，带动旋转工作平台旋转；所述传动减速机构具有大减速比功能，满足极低速高精度轨道调速旋转需求；所述姿态运动仿真平台用于模拟卫星姿态变化，安装卫星地球敏感器、太阳敏感器进行轨道变化条件下的姿轨控性能验证；所述地球模拟器安装在旋转工作台上，与旋转工作台一起旋转模拟卫星绕地球旋转变化；所述太阳模拟器安装在隔振地基上，不与旋转工作台一起旋转，模拟惯性空间太阳光入射；所述隔振地基用于隔离外界振动，与厂房外围间有隔振沟，隔振地基中部设计有基坑，整个可变速率卫星通用轨道模拟装置坐落在基坑内；所述驱动控制系统安装在传动减速机构上，用于采集驱动电机工作状态和上位机指令，据此给出旋转工作平台运动控制指令，对可能出现的故障进行处理，系统实时检测当前速度、当前位置、限位信息、电机运行状态、电源状态、和上位机的通讯状态。优选地，所述大减速比功能用于采集驱动电机工作状态和上位机指令，据此给出旋转工作平台运动控制指令，对可能出现的故障进行处理，系统实时检测当前速度、当前位置、限位信息、电机运行状态、电源状态、上位机的通讯状态。优选地，所述设备基座采用铸钢加筋结构形式，有两圈地脚螺栓孔与隔振地基固定连接；设备基座上平面设计有一个固定姿态运动仿真平台结构的定位凸台和固定圆形导轨的定位凸台。优选地，所述旋转工作平台采用三根主梁结构支撑，每个主梁支撑结构底部延伸出两根辅支撑梁结构与相邻主梁顶端固定连接，三个主梁支撑对应的平台层板进行结构加强设计，用于固定地球模拟器，同时三根主梁支撑结构底部是等角度间隔位于环形滚动导轨的三个滑车机构上，旋转工作平台模拟卫星轨道角速度变化。优选地，所述六组滑车机构承载旋转工作平台一起运动，采用斜齿轮与蜗轮蜗杆结合的大减速比一体传动；所述驱动控制系统安配有抱闸刹车装置，一旦遇到限位需要紧急停车时，所述驱动控制系统通过一个电机下电自动抱闸刹车，电机一旦停转，其输出端转速较低，接近于停止状态。优选地，所述隔振地基由整体浇注的钢筋混凝土基座和基座下的沙石减震垫层组成，为了提高基坑的承载能力，防止产生不均匀沉降，在隔振地基底部打入大方桩和管桩，四周有隔振沟。优选地，所述姿态运动仿真平台用于模拟卫星姿态变化，并固定卫星地球敏感器、太阳敏感器进行轨道变化条件下的姿轨控性能验证；太阳模拟器模拟惯性空间太阳光入射。本专利技术还提供一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据所试验的卫星在轨轨道角速度变化曲线，编制驱动电机运动控制指令保存在上位机上；步骤二：合理布局调整旋转工作平台上的地球模拟器、隔振地基上的太阳模拟器，以及姿态运动仿真平台上的地球敏感器和太阳敏感器的指向，设置试验初始状态，必要时控制旋转工作平台转动一角度；步骤三：启动太阳模拟器风冷系统，打开太阳模拟器提供均匀、稳定的太阳光模拟；打开地球模拟器提供均匀、稳定的地球热辐射模拟；步骤四：根据试验工况设置，程控旋转工作平台按在轨道角速度变化控制指令运行，然后进行试验和数据采集分析。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术结构紧凑，承载能力大，稳定性高，可以实现360度全轨道转动模拟；轨道模拟装置满足极低速高精度轨道调速旋转需求；轨道模拟装置和方法充分考虑到卫星各姿态敏感器的布置状态和使用；模拟精度高，且试验应用方便。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，在本实施例中，本专利技术提供的一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置包括旋转工作平台1、设备基座2、环形滚动导轨3、滑车机构4、传动减速机构5、姿态运动仿真平台9、隔振地基6、地球模拟器7、太阳模拟器8、驱动控制系统11，设备基座2采用铸钢加筋结构形式，定位凸台，即两圈地脚螺栓孔保证其刚度和强度，满足承载能力、调平及稳定性的要求。设备基座2在组装时需要调水平。设备基座2上平面设计有一个固定立柱的定位凸台和固定圆形导轨的定位凸台，以保证三轴气浮台的气浮轴承垂直中心与旋转工作平台1的旋转中心具有足够的同心度。所述设备基座用于支撑整个三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，既承受系统压力，也承受扭矩拉力，其下部与隔振地基对接并固定，上面中部与姿态运动仿真平台结构对接固定。旋转工作平台1由滑车机构4、传动减速机构5组成，环形滚动导轨3、传动减速机构5固定在设备基座2上，旋转工作平台1通过若干滑块组成的滑车机构4固定在导轨上。所述旋转工作平台采用三根主梁结构支撑，每个主梁支撑结构底部延伸出两根辅支撑梁结构与相邻主梁顶端固连。三个主梁支撑对应的平台层板进行结构加强设计，用于安装地球模拟器等，同时三根主梁支撑结构底部是等角度间隔坐落在环形滚动导轨的三个滑车机构上，旋转工作平台模拟卫星轨道角速度变化。所述环形滚动导轨用于实现轨道工作平台360度和0.00417°/s～0.07°/s可变角速率旋转能力，环形滚动导轨上有六组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，其特征在于，所述三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置包括旋转工作平台、设备基座、环形滚动导轨、滑车机构、传动减速机构、姿态运动仿真平台、隔振地基、地球模拟器、太阳模拟器、驱动控制系统；其中，所述设备基座用于支撑整个模拟卫星轨道运动模拟装置，承受系统压力和扭矩拉力，其下部与隔振地基对接并固定，上面中部与姿态运动仿真平台结构对接固定；所述环形滚动导轨用于实现轨道工作平台360度和0.00417°/s～0.07°/s可变角速率旋转能力，环形滚动导轨上有六组滑车机构按等角度间隔均匀布置；所述滑车机构用于与旋转工作平台一起旋转；滑车机构上面与旋转工作平台下端圆环相连，下面与环形滚动导轨通过球或滚子作滚动运动；所述旋转工作平台安装地球模拟器，模拟卫星轨道角速度变化；旋转工作平台下端圆环装有大齿圈，大齿圈与小齿轮相啮合，小齿轮由驱动电机经过传动减速机构驱动，带动旋转工作平台旋转；所述传动减速机构具有大减速比功能，满足极低速高精度轨道调速旋转需求；所述姿态运动仿真平台用于模拟卫星姿态变化，安装卫星地球敏感器、太阳敏感器进行轨道变化条件下的姿轨控性能验证；所述地球模拟器安装在旋转工作台上，与旋转工作台一起旋转模拟卫星绕地球旋转变化；所述太阳模拟器安装在隔振地基上，不与旋转工作台一起旋转，模拟惯性空间太阳光入射；所述隔振地基用于隔离外界振动，与厂房外围间有隔振沟，隔振地基中部设计有基坑，整个可变速率卫星通用轨道模拟装置坐落在基坑内；所述驱动控制系统安装在传动减速机构上，用于采集驱动电机工作状态和上位机指令，据此给出旋转工作平台运动控制指令，对可能出现的故障进行处理，系统实时检测当前速度、当前位置、限位信息、电机运行状态、电源状态、和上位机的通讯状态。...

【技术特征摘要】
1.一种三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，其特征在于，所述三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置包括旋转工作平台、设备基座、环形滚动导轨、滑车机构、传动减速机构、姿态运动仿真平台、隔振地基、地球模拟器、太阳模拟器、驱动控制系统；其中，所述设备基座用于支撑整个模拟卫星轨道运动模拟装置，承受系统压力和扭矩拉力，其下部与隔振地基对接并固定，上面中部与姿态运动仿真平台结构对接固定；所述环形滚动导轨用于实现轨道工作平台360度和0.00417°/s～0.07°/s可变角速率旋转能力，环形滚动导轨上有六组滑车机构按等角度间隔均匀布置；所述滑车机构用于与旋转工作平台一起旋转；滑车机构上面与旋转工作平台下端圆环相连，下面与环形滚动导轨通过球或滚子作滚动运动；所述旋转工作平台安装地球模拟器，模拟卫星轨道角速度变化；旋转工作平台下端圆环装有大齿圈，大齿圈与小齿轮相啮合，小齿轮由驱动电机经过传动减速机构驱动，带动旋转工作平台旋转；所述传动减速机构具有大减速比功能，满足极低速高精度轨道调速旋转需求；所述姿态运动仿真平台用于模拟卫星姿态变化，安装卫星地球敏感器、太阳敏感器进行轨道变化条件下的姿轨控性能验证；所述地球模拟器安装在旋转工作台上，与旋转工作台一起旋转模拟卫星绕地球旋转变化；所述太阳模拟器安装在隔振地基上，不与旋转工作台一起旋转，模拟惯性空间太阳光入射；所述隔振地基用于隔离外界振动，与厂房外围间有隔振沟，隔振地基中部设计有基坑，整个可变速率卫星通用轨道模拟装置坐落在基坑内；所述驱动控制系统安装在传动减速机构上，用于采集驱动电机工作状态和上位机指令，据此给出旋转工作平台运动控制指令，对可能出现的故障进行处理，系统实时检测当前速度、当前位置、限位信息、电机运行状态、电源状态、和上位机的通讯状态。2.根据权利要求1所述的三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，其特征在于，所述大减速比功能用于采集驱动电机工作状态和上位机指令，据此给出旋转工作平台运动控制指令，对可能出现的故障进行处理，系统实时检测当前速度、当前位置、限位信息、电机运行状态、电源状态、上位机的通讯状态。3.根据权利要求1所述的三轴气浮台可变速率卫星通用轨道模拟装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋效正，王田野，曾擎，顾亦磊，钱秋瑛，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31