一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，包含气浮导轨、气浮导轨悬挂固定杆、随动滑块装置、抑制杆系运动卷帘、杆系卸载装置吊挂板以及横向短距离运动卸载单层吊挂装置和横向长距离运动卸载双层吊挂装置等，展开运动的实施分为纵向展开运动和横向展开运动两个阶段，通过气浮导轨与随动滑块装置实现展开结构的纵向大位移长距离的卸载展开，通过杆系卸载装置实现展开结构的横向面内上下起伏以及纵向的小幅运动，通过两者的结合满足大位移多维展开结构的展开过程中的无摩擦、重力有效卸载和三维复杂运动轨迹的目的。

A zero-gravity friction-free deployment device for large displacement multi-dimensional deployment structure

The invention discloses a zero-gravity friction-free deployment device for large-displacement multi-dimensional deployment structure, which comprises air-floating guideway, air-floating guideway suspension fixed rod, follow-up slider device, restraining rod motion curtain, rod unloading device suspension plate, single-layer suspension device for lateral short-distance movement unloading and double-layer suspension device for lateral long-distance movement unloading, etc. In order to realize the two stages of longitudinal and lateral deployment, the long-distance and large-displacement unloading of the deployed structure is realized by air-bearing guideway and servo slider device, and the ups and downs in the horizontal plane and small-amplitude movement in the longitudinal direction of the deployed structure are realized by the rod unloading device. The combination of the two can satisfy the friction-free and heavy-weight during the deployment of the multi-dimensional deployed structure with large displacement. Effective unloading of force and the purpose of three-dimensional complex trajectory.

【技术实现步骤摘要】
一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置
本专利技术属于机械
，特别涉及一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，主要应用于空间和地面大位移多维可展结构的无摩擦零重力卸载展开试验。
技术介绍
大型可展开结构，如：反射阵天线、太阳翼帆板以及机械臂等，发射前处于收纳状态，当发射进入预定轨道后解锁展开至工作状态。由于此等结构具有低频、密模态、纵、横、扭耦合的空间三维模态以及非线性等复杂的动力学特性，因此需要通过地面展开试验保证其在轨执行任务的安全性。由于重力、摩擦阻力等因素的影响，在地面上对大型可展开航天器结构进行模拟太空展开试验是极其困难的。随着空间可展开机构越来越复杂且朝着大收纳比、大尺寸、大柔度等方向发展，其展开轨迹由原来的二维平面展开发展到空间多维展开，复杂的展开运动轨迹对地面零重力卸载装置系统提出了更高的要求。一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置主要是模拟大位移多维展开结构的无重力展开环境以实现此类结构的零重力条件下的多维展开试验之目的。现有的大位移可展开结构的地面零重力试验系统，如太阳翼帆板的卸载装置，通常采用被动式机械悬挂系统来实现。资料显示该类被动式机械悬挂系统采用导轨小车在纵向导轨和横向导轨上移动来实现地面展开试验，可展开机构通过悬挂绳索与导轨小车相连，展开过程中通过展开机构的展开带动小车在导轨上的滑动以实现在横向与纵向的移动。该类系统无法消除摩擦力对机构展开的影响且也无法满足运动轨迹比较复杂的展开运动要求。由于气浮导轨具有摩擦阻力小、运动精度高等特点，已广泛应用于短距离、长距离等无摩擦装置中。专利申请号为201010165536.0的“用于超长距离跟随吊点运动轨迹的无摩擦气浮装置”以及专利申请号为201010165658.X的“不受气管扰动力影响的超长距离跟随吊点运动轨迹的气浮装置”等方案已实现了一维的无摩擦的平动。专利申请号为201210403329.3的“二维无摩擦长距离运动的多层气浮吊挂装置”提供了二维无摩擦大位移长距离运动的解决方案。虽然一维及二维长距离运动气浮吊挂装置实现了摩擦阻力小、大位移、长距离运动的解决方案，但针对于运动轨迹复杂的大位移三维展开结构来说，设计存在着一定的缺陷。现有的大位移多维可展开结构的地面零重力试验卸载系统具有的缺陷如下：(1)摩擦力较大。被动式机械悬挂系统采用导轨小车在纵向导轨和横向导轨上的滑动实现大位移长距离的运动，小车与导轨间的摩擦给可展结构的展开带来了一定的阻力，影响结构的展开。(2)无法满足大位移多维复杂运动轨迹的可展结构的卸载需求。目前的大位移卸载系统只能满足一维或二维运动的需求，无法满足具有三维复杂运动轨迹的可展结构。(3)无法实现结构重力的有效卸载。随着大尺寸、大柔性和多维运动展开结构的应用发展，对地面零重力试验卸载系统提出了更高的要求，不仅要求消除摩擦力对展开的影响，还要保证卸载的充分性以避免对测量造成较大的影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，采用气浮导轨与杆系配重卸载组合的方式对大位移多维可展结构进行重力卸载，可展结构的每一个局部部件均可通过杆系卸载装置进行有效卸载。本专利技术的技术方案如下：一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，包括气浮导轨、气浮导轨悬挂固定杆、随动滑块装置、杆系卸载装置吊挂板以及杆系卸载装置，两根所述纵向气浮导轨由所述气浮导轨悬挂固定杆固定于天花板或具有较高稳定性的框架上，两根所述气浮导轨上对称分布若干个所述随动滑块装置，每两相对应的所述随动滑块装置下方固结一块狭长的所述杆系卸载装置吊挂板；所述杆系卸载装置上方固定于所述杆系卸载装置吊挂板上，所述杆系卸载装置由轻质悬挂杆、绳索以及配重组成，所述轻质悬挂杆通过所述绳索与所述杆系卸载装置吊挂板相连，所述轻质悬挂杆两端分别通过所述绳索与所述配重和结构的卸载点相连；气浮导轨与随动滑块装置实现展开结构的纵向大位移长距离的展开卸载，杆系卸载装置实现展开结构的横向面内上下起伏以及纵向的小幅运动。优选的，还包括抑制杆系运动卷帘，所述杆系卸载装置吊挂板一侧固定所述抑制杆系运动卷帘，在收拢及纵向展开过程中抑制杆系运动卷帘处于释放状态以控制杆系卸载系统不会出现较大的晃动，当纵向展开结束准备横向展开阶段，收起抑制杆系运动卷帘以实现卸载点的横向运动。优选的，所述绳索与所述轻质悬挂杆的连接处设置有防倾倒凸台。优选的，用于所述轻质悬挂杆与卸载点之间连接的所述绳索的中部设置有一轻质软弹簧。优选的，所述杆系卸载装置根据卸载目标的复杂情况设计成单层或多层卸载方式，所述杆系卸载装置为横向短距离运动卸载单层吊挂装置或横向长距离运动卸载双层吊挂装置；当所述杆系卸载装置为横向短距离运动卸载单层吊挂装置时，所述轻质悬挂杆一端通过所述绳索与所述配重相连，所述轻质悬挂杆另一端通过所述绳索和结构的卸载点相连；当所述杆系卸载装置为横向长距离运动卸载双层吊挂装置时，上层的所述轻质悬挂杆两端分别通过所述绳索与所述配重和下层的所述轻质悬挂杆的相连，下层的所述轻质悬挂杆两端分别通过所述绳索与所述配重和结构的卸载点相连。优选的，所述轻质悬挂杆的杆长设计原则为在满足卸载点运动范围的要求的基础上能尽量的短以避免运动过程中干涉的问题产生，根据运动范围的设计基准，单双层悬挂杆长设计分别为：L1≥D1/2；其中D1、D2分别为单双层卸载装置的卸载点的展开初始态与展开末态之间的直线距离，L1、为沿所述轻质悬挂杆从防倾倒凸台中心至非配重端的长度。优选的，单双层配重杆长设计分别为：L2≤L1；以满足它们运动的空间包络线互不干涉，L2、为沿所述轻质悬挂杆从防倾倒凸台中心至配重端的长度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用气浮导轨与杆系配重卸载组合的方式对大位移多维可展结构进行重力卸载，可展结构的每一个局部部件均可通过杆系卸载装置进行有效卸载；本卸载系统纵向运动通过气浮导轨实现，横向运动通过杆系卸载装置的转动来实现，因此消除了摩擦力对可展结构的展开运动带来的影响；还可以通过设计杆系卸载装置以满足可展开结构局部有效的卸载且杆系卸载装置可满足可展开结构的三维复杂的运动轨迹，各卸载点的卸载装置可设计成独立的形式完成各自单独卸载以避免相互之间的干扰。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1(a)为本专利技术的一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置收拢态示意图；图1(b)为本专利技术的一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置展开态示意图；图2本专利技术实施例的用于横向短距离运动卸载单层吊挂装置；图3本专利技术实施例的用于横向长距离运动卸载双层吊挂装置图中标记：1-气浮导轨；2-气浮导轨悬挂固定杆；3-随动滑块装置；4-抑制杆系运动卷帘；5-杆系卸载装置吊挂板；6-轻质悬挂杆；7-绳索；8-防倾倒凸台；9-轻质软弹簧；10-配重；L1、为沿所述轻质悬挂杆从防倾倒凸台中心至非配重端的长度；L2、为沿所述轻质悬挂杆从防倾倒凸台中心至配重端的长度。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，其特征在于，包括气浮导轨、气浮导轨悬挂固定杆、随动滑块装置、杆系卸载装置吊挂板以及杆系卸载装置，两根所述纵向气浮导轨由所述气浮导轨悬挂固定杆固定于天花板或具有较高稳定性的框架上，两根所述气浮导轨上对称分布若干个所述随动滑块装置，每两相对应的所述随动滑块装置下方固结一块狭长的所述杆系卸载装置吊挂板；所述杆系卸载装置上方固定于所述杆系卸载装置吊挂板上，所述杆系卸载装置由轻质悬挂杆、绳索以及配重组成，所述轻质悬挂杆通过所述绳索与所述杆系卸载装置吊挂板相连，所述轻质悬挂杆两端分别通过所述绳索与所述配重和结构的卸载点相连；气浮导轨与随动滑块装置实现展开结构的纵向大位移长距离的展开卸载，杆系卸载装置实现展开结构的横向面内上下起伏以及纵向的小幅运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，其特征在于，包括气浮导轨、气浮导轨悬挂固定杆、随动滑块装置、杆系卸载装置吊挂板以及杆系卸载装置，两根所述纵向气浮导轨由所述气浮导轨悬挂固定杆固定于天花板或具有较高稳定性的框架上，两根所述气浮导轨上对称分布若干个所述随动滑块装置，每两相对应的所述随动滑块装置下方固结一块狭长的所述杆系卸载装置吊挂板；所述杆系卸载装置上方固定于所述杆系卸载装置吊挂板上，所述杆系卸载装置由轻质悬挂杆、绳索以及配重组成，所述轻质悬挂杆通过所述绳索与所述杆系卸载装置吊挂板相连，所述轻质悬挂杆两端分别通过所述绳索与所述配重和结构的卸载点相连；气浮导轨与随动滑块装置实现展开结构的纵向大位移长距离的展开卸载，杆系卸载装置实现展开结构的横向面内上下起伏以及纵向的小幅运动。2.根据权利要求1所述的用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，其特征在于，还包括抑制杆系运动卷帘，所述杆系卸载装置吊挂板一侧固定所述抑制杆系运动卷帘，在收拢及纵向展开过程中抑制杆系运动卷帘处于释放状态以控制杆系卸载系统不会出现较大的晃动，当纵向展开结束准备横向展开阶段，收起抑制杆系运动卷帘以实现卸载点的横向运动。3.根据权利要求1所述的用于大位移多维展开结构的零重力无摩擦展开装置，其特征在于，所述绳索与所述轻质悬挂杆的连接处设置有防倾倒凸台。4.根据权利要求1所述的用于大位移多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓凯，崔琦峰，杜江华，陈晓峰，王中王，周鑫，蒋松，朱雪龙，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31