一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法及装置，该方法包括：获取卫星跟踪转台在真实服役环境下的微重力和温度参数；根据所述微重力和温度参数获取转台运动轴系的摩擦力矩数值；将相应所述摩擦力矩数值的摩擦力矩作用到轴系上，同时轴系通过驱动机构使其与真实卫星跟踪转台的相应部件运动保持一致；通过获取驱动机构驱动轴系的参数来判断其运动跟踪精度的高低；所述轴系通过极低摩擦的润滑水膜悬浮于密闭环境中。该发明专利技术是一种高还原度的卫星跟踪转台地面模拟试验方法，成本较传统微重力环境模拟方法要低很多，适合不同运行轨道甚至深空环境工作的转台模拟试验，对发展高精度转台有重要的价值。

A Ground Simulation Test Method and Device for Satellite Tracking Turntable

【技术实现步骤摘要】
一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法及装置
本专利技术涉及卫星跟踪转台性能检测
，尤其涉及一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法及装置。
技术介绍
作为太空侦查活动中的核心装备，卫星跟踪转台通过其搭载的红外相机或太空望远镜能够实现对空间目标的探测和跟踪，从而及时、准确地掌握空间势态，因此是世界强国竞相研究的战略性装备。随着探测任务要求向全天时、全天候、高精度等方向不断发展，卫星转台的性能指标必须持续升级以应对这些挑战。虽然卫星转台长期工作于太空微重力环境中，但其制造、安装和调试工作都是在地面上进行的。由于温度、重力环境等条件不同，地面试运行得到的性能数据结果与空间服役的真实情况会有较大的误差，严重制约了高精度卫星跟踪转台的发展。为了最大程度上获取准确的性能数据，研究者们通常竭尽所能在地面上模拟太空微重力环境，然后开展试验、获取相关数据。总体来说，有关空间微重力条件的地面模拟试验方法主要有：落塔法、抛物飞行法、悬吊法、水浮法、气浮法等。落塔法是指在微重力塔中做自由落体运动，从而产生微重力环境的一种方法。该方法的模拟精度高，但单次微重力试验时间过短，具有较大的应用局限性。抛物飞行法即利用抛物线机动飞行来创造微重力环境，目前能够创造20-30秒左右的试验时间。与落塔法类似，单次试验持续时间过短难以对装置的性能指标进行充分考核。悬吊法即利用吊丝的垂直拉力来平衡试验装置自身重力，该方法的精度不高，不适合卫星转台这种精密装置的测试。气浮法是指主要通过气悬浮的方法在光滑平台上将试验装置平托起来，即悬浮力与重力抵消来实现微重力模拟的一种方法。该方法只能适用平面的微重力试验，不能实现三维度微重力环境模拟。水浮法是通过水的浮力来抵消实验装置重力的影响，可以实现三维空间的微重力试验且试验时间不受限制，但试验必须在有一定粘度的水中进行，会对运动副之间的运动产生影响且不适合卫星转台这类机电系统，一般用于纯机械系统的模拟试验。综上所述，现有的几种微重力环境模拟方法难以准确考核卫星转台真实服役性能指标，或因单次试验持续时间过短，或因精度不高，或因只能进行两维模拟，严重制约了高精度卫星跟踪转台的发展。究其本因，在重力无所不在的地面上，根本实现不了真正意义上的微重力环境。因此，必须转换思路，绕开微重力环境无法有效模拟的死结，重新提出卫星转台的地面模拟试验思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法及装置。一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法，包括：获取卫星跟踪转台在真实服役环境下的微重力和温度参数；根据所述微重力和温度参数获取转台运动轴系的摩擦力矩数值；将所述摩擦力矩数值的相应摩擦力矩作用到轴系上，同时轴系通过驱动机构使其与真实卫星跟踪转台的相应部件运动保持一致；通过获取驱动机构驱动轴系的参数来判断其运动跟踪精度的高低；所述轴系通过极低摩擦的润滑水膜悬浮于密闭环境中。本专利技术的另一目的在于提供一种卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，包括：轴系机构、为轴系机构的一端提供摩擦力矩的摩擦力矩施加装置、为轴系机构的另一端提供动力的驱动机构；所述轴系机构包括：由试验台上壳体、试验台下壳体密封构成的壳体，在该壳体内悬浮有通过左水润滑静压轴承右水润滑静压轴承支撑的转轴，所述转轴的两端分别伸出在壳体外；所述左水润滑静压轴承的左轴承体、右水润滑静压轴承的右轴承体分别安装在左轴承座、右轴承座中，并通过轴承轴向左定位环、轴承轴向右定位环在所述壳体内实现轴向固定；轴承工作介质来源于高压水泵，该工作介质分别通过左轴承体的左供水口经左节流器、右轴承体的右供水口经过右节流器进入轴承内、并在轴承内表面和转轴轴颈间形成压力水膜来悬浮支撑转轴；所述该工作介质通过出水口回流至水箱。进一步地，如上所述的卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，所述试验台上壳体、试验台下壳体分别通过试验台左端盖、试验台右端盖固接在一起；转轴的左右两端分别套设左轴向挡环、右轴向挡环，所述右轴向挡环、左轴向挡环分别由右轴向卡环、左轴向卡环固定，左轴向密封环、右轴向密封环分别安装在所述试验台左端盖、试验台右端盖内并由左轴向支撑环、右轴向支撑环实现轴向固定；所述转轴在轴向分别通过右轴向挡环、左轴向挡环和左轴向密封环、右轴向密封环实现一级密封；在径向分别设置左第一密封圈、右第一密封圈、左第二密封圈、右第二密封圈实现二级密封。进一步地，如上所述的卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，所述摩擦力矩施加装置包括：聚四氟乙烯圆盘、转轴的左端面、压力传感器、滚珠丝杠、步进电机；所述聚四氟乙烯圆盘的右端连接压力传感器，压力传感器的另一端连接滚珠丝杠，滚珠丝杠在步进电机的作用下能够直线进给，对压力传感器和聚四氟乙烯圆盘施加一定的压力，该压力通过聚四氟乙烯圆盘传递到转轴的左端面。进一步地，如上所述的卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，所述驱动机构包括：卫星跟踪转台力矩伺服电机、角度编码器、运动控制卡；所述卫星跟踪转台力矩伺服电机和角度编码器安装在转轴的另一端，运动控制卡连接卫星跟踪转台力矩伺服电机、角度编码器实现对转轴的转动控制。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术提出的一种卫星跟踪转台地面模拟试验方法及系统，基于运动行为模拟而不是运动环境模拟，抓住了卫星转台地面调试与空间运行之间的主要矛盾：轴系的摩擦力矩，克服了传统微重力环境模拟试验方法中的种种缺点。通过将轴系由极低摩擦的润滑水膜悬浮起来，将轴系摩擦力矩的控制调节集中到端面摩擦力施加装置处，大大简化了试验控制环节。2、本专利技术的数字样机仿真平台能够获取空间环境中轴系的摩擦力矩，并实时施加到转台轴系上，是一种高还原度的模拟试验方法，能够较为准确地评判转台服役时的性能指标。3、本专利技术提出的地面模拟试验方法原理简单，系统构建容易，相比于微重力环境模拟试验平台成本极低。4、由于本专利技术中摩擦力施加装置的调节范围宽，调节方便，能够适合不同运行轨道甚至深空环境中工作的转台地面模拟试验。附图说明图1是本专利技术提出的卫星跟踪转台地面模拟试验系统。图2是图1中摩擦力施加装置的结构原理图。图中，1-卫星跟踪转台数字样机仿真系统，2-控制器，3-步进电机，4-滚珠丝杠，5-压力传感器，6-聚四氟乙烯圆盘，7-试验台左端盖，8-左轴向支撑环，9-试验台上壳体，10-轴承轴向左定位环，11-左轴向密封环，12-左供水口，13-左水润滑静压轴承，14-左轴承座，15-左节流器、16-左轴承体、17-转轴，18-右轴承体，19-右轴承座，20-右供水口，21-右水润滑静压轴承，22-右节流器，23-运动控制卡，24-轴承轴向右定位环，25-右第二密封圈、26-右轴向支撑环，27-右轴向密封环，28-卫星跟踪转台力矩伺服电机，29-角度编码器，30-试验台右端盖，31-右轴向卡环、32-右第一密封圈、33-右轴向挡环、34-试验台下壳体，35-试验台底座，36-出水口，37-左第一密封圈、38-左第二密封圈，39-左轴向挡环，40-左轴向卡环。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法，其特征在于，包括：获取卫星跟踪转台在真实服役环境下的微重力和温度参数；根据所述微重力和温度参数获取转台运动轴系的摩擦力矩数值；将所述摩擦力矩数值的相应摩擦力矩作用到轴系上，同时轴系通过驱动机构使其与真实卫星跟踪转台的相应部件运动保持一致；通过获取驱动机构驱动轴系的参数来判断其运动跟踪精度的高低；所述轴系通过极低摩擦的润滑水膜悬浮于密闭环境中。

【技术特征摘要】
1.一种卫星跟踪转台的地面模拟试验方法，其特征在于，包括：获取卫星跟踪转台在真实服役环境下的微重力和温度参数；根据所述微重力和温度参数获取转台运动轴系的摩擦力矩数值；将所述摩擦力矩数值的相应摩擦力矩作用到轴系上，同时轴系通过驱动机构使其与真实卫星跟踪转台的相应部件运动保持一致；通过获取驱动机构驱动轴系的参数来判断其运动跟踪精度的高低；所述轴系通过极低摩擦的润滑水膜悬浮于密闭环境中。2.一种卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，其特征在于，包括：轴系机构、为轴系机构的一端提供摩擦力矩的摩擦力矩施加装置、为轴系机构的另一端提供动力的驱动机构；所述轴系机构包括：由试验台上壳体(9)、试验台下壳体(34)密封构成的壳体，在该壳体内悬浮有通过左水润滑静压轴承(13)、右水润滑静压轴承(21)支撑的转轴(17)，所述转轴(17)的两端分别伸出在壳体外；所述左水润滑静压轴承(13)的左轴承体(16)、右水润滑静压轴承(21)的右轴承体(18)分别对应安装在左轴承座(14)、右轴承座(19)中，并分别通过轴承轴向左定位环(10)、轴承轴向右定位环(24)在所述壳体内实现轴向固定；轴承工作介质来源于高压水泵，该工作介质分别通过左轴承体(16)的左供水口(12)经左节流器(15)、右轴承体(18)的右供水口(20)经过右节流器(22)进入轴承内、并在轴承内表面和转轴(17)轴颈间形成压力水膜来悬浮支撑转轴(17)；所述工作介质通过出水口(36)回流至水箱。3.根据权利要求2所述的卫星跟踪转台的地面模拟试验装置，其特征在于，所述试验台上壳体(9)、试验台下壳体(34)分别通过试验台左端盖(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：许吉敏，郑文颖，王伟，刘焜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34