一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟系统，涉及在轨服务与维护技术领域，所述刚柔约束转换装置包括：驱动单元、被动驱动单元和柔性悬吊单元；所述被动驱动单元直接或间接的与所述柔性悬吊单元连接，所述被动驱动单元适于选择性的与所述驱动单元连接；所述柔性悬吊单元在所述被动驱动单元与所述驱动单元连接时处于刚性约束状态；所述柔性悬吊单元在所述被动驱动单元与所述驱动单元脱离时处于柔性约束状态，此时所述柔性悬吊单元通过钢丝绳进行悬吊。本发明专利技术所述的刚柔约束转换装置在悬吊目标达到指定转速前为刚性约束，达到指定转速后，刚性约束脱开，仅由钢丝绳承受重力，模拟微重力状态。

A Rigid-Flexible Constraint Conversion Device and Microgravity Rolling State Simulation System

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟系统
本专利技术涉及在轨服务与维护
，特别涉及一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟系统。
技术介绍
地球静止轨道(GEO)是人类重要的地球轨道资源，在轨资源受轨位限制，极为紧缺。然而随着航天任务的飞速发展，GEO带(GEO±200km)已经堆积了许多不可控的或废弃的卫星，这些卫星导致GEO轨位资源严重浪费。针对在轨失效卫星，在姿态特性方面，由于星体太阳翼和推进剂晃动等能量耗散作用，最终会呈现出翻滚姿态，对其进行在轨捕获是一大难点。为解决这一难点，亟待开展在轨服务与维护相关关键技术攻关；而相关关键技术攻关过程中，由于限于科研成本以及环保等问题，不能直接在太空中进行关键技术验证，通常在工程应用之前，需要先在地面开展大量的验证试验。因此在关键技术在轨验证及应用之前，急需提供一种能够对在轨失效卫星在太空工作环境及目标的真实在轨状态进行模拟的系统，然而，为实现上述目的，首先需要满足地面对悬吊目标自旋状态的模拟，因此，需要提供一种装置能够在悬吊目标旋转后，由旋转状态切换为模拟翻滚的状态，并且在模拟翻滚状态下，仍然能够对悬吊目标进行保护性约束。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种手自动一体化起旋装置，以实现空间微重力状态下，对目标进行翻滚姿态的地面模拟。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种刚柔约束转换装置，其适于对所述悬吊目标进行刚性约束或柔性约束，所述刚柔约束转换装置包括：驱动单元、被动驱动单元和柔性悬吊单元；所述被动驱动单元直接或间接的与所述柔性悬吊单元连接，所述被动驱动单元适于选择性的与所述驱动单元连接；所述柔性悬吊单元在所述被动驱动单元与所述驱动单元连接时处于刚性约束状态；所述柔性悬吊单元在所述被动驱动单元与所述驱动单元脱离时处于柔性约束状态，此时所述柔性悬吊单元通过柔性组件进行悬吊。可选的，所述驱动单元包括摩擦件，所述被动驱动单元包括锥形旋转轴，所述锥形旋转轴与所述摩擦件同轴设置；在起旋状态下，所述锥形旋转轴的第二摩擦面与所述摩擦件的第一摩擦面相贴合，所述摩擦件利用摩擦力带动所述锥形旋转轴同轴转动。可选的，所述刚柔约束转换装置还包括一升降部；所述升降部在手动制动组件和或/制动电机提供的制动驱动力带动下，控制所述摩擦件与所述锥形旋转轴脱离或结合。可选的，所述升降部包括：双向丝杠，所述双向丝杠绕自身轴线转动；正向丝杠螺母座，套设于所述双向丝杠上半部分，并在所述双向丝杠的带动下，沿升降滑轨滑动，并带动轴承座升降杆运动。可选的，所述刚柔约束转换装置还包括套筒轴承座，所述轴承座升降杆通过轴承座升降杆法兰与所述套筒轴承座固定连接，所述套筒轴承座在所述轴承座升降杆带动下同步运动。可选的，所述套筒轴承座套设于伸缩套筒外部，并通过轴承与所述伸缩套筒转动连接，且所述套筒轴承座与所述伸缩套筒同轴设置，同时，所述套筒轴承座能够带动所述伸缩套筒沿轴线方向上下运动，进而带动所述摩擦件沿轴线方向上下运动。可选的，所述刚柔约束转换装置还包括至少一轴承座导向杆，所述轴承座导向杆一端与所述套筒轴承座固定连接，在所述套筒轴承座运动时，所述轴承座升降杆为所述套筒轴承座提供驱动力，所述轴承座导向杆为所述套筒轴承座进行导向。可选的，所述柔性组件包括：钢丝绳，所述钢丝绳下端与钢丝绳套筒一端固定连接，所述钢丝绳套筒另一端与拉力传感器连接，所述拉力传感器通过球螺母与圆螺母座固定连接，所述圆螺母座固定连接于钢丝绳板上，所述钢丝绳板用于直接或间接悬吊所述悬吊目标。可选的，所述刚柔约束转换装置还包括：导向件，所述导向件套设于所述摩擦件内部，所述导向件能够在柔性约束状态下，对所述锥形旋转轴进行偏摆幅度的限位；限位锥形块，所述限位锥形块设置于导向件远离所述摩擦件的一端端部，所述限位锥形块沿径向方向尺寸大于所述锥形旋转轴的最小内径。相对于现有技术，本专利技术所述的刚柔约束转换装置具有以下优势：本专利技术提供的刚柔约束转换装置在悬吊目标达到指定转速前为刚性约束，达到指定转速后，刚性约束脱开，仅由钢丝绳承受重力，模拟微重力状态；任意切换对悬吊目标的刚性约束和柔性约束状态，从而实现对在轨故障卫星某一种可能存在的姿态翻滚状态的地面模拟。本专利技术的另一目的在于提出一种微重力翻滚状态模拟系统，所述包括如上述所述刚柔约束转换装置。所述微重力翻滚状态模拟系统与上述刚柔约束转换装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术微重力翻滚状态模拟系统整体结构示意图；图2为本专利技术悬吊起旋机构立体图一；图3的本专利技术悬吊起旋机构立体图二；图4为本专利技术手摇齿轮箱结构示意图；图5为本专利技术起旋组件立体图；图6为本专利技术起旋组件截面图；图7为本专利技术悬吊起旋机构局部结构立体图；图8为本专利技术升降单元立体图；图9为图7中A处放大图；图10为图7中B处放大图；图11为本专利技术制动盘与套筒轴承座结构示意图；图12为本专利技术悬吊起旋机构截面图一；图13为图12中C处放大图；图14为本专利技术摩擦件与锥形旋转轴结构示意图；图15为本专利技术柔性悬吊单元示意图；图16为本专利技术钢丝绳组件截面图；图17为本专利技术制动盘非制动状态示意图；图18为本专利技术制动盘制动状态示意图；图19为本专利技术角度和偏心调整装置立体图；图20为本专利技术角度和偏心调整装置角度调整示意图一；图21为本专利技术角度和偏心调整装置角度调整示意图二。附图标记说明：11-桁架，12-电气箱，13-桁架连接板，9-悬吊目标；2-手动组件；21-手摇齿轮箱，22-起旋齿轮箱，23-制动齿轮箱，24-制动第一万向联轴器，25-起旋第一万向联轴器，26-制动第二万向联轴器，27-起旋第二万向联轴器；211-第一手轮，212-第二手轮，213-第一锥齿，214-第二锥齿，215-第三锥齿，216-第四锥齿，221-第五锥齿，222-第六锥齿，421-第七锥齿，422-第八锥齿；3-欠驱动装置；31-制动电机，32-制动传动部，33-升降部，35-锥形旋转轴；331-升降底座，332-升降滑轨，333-双向丝杠，334-正向丝杠螺母座，335-反向丝杠螺母座，336-轴承座升降杆，337-制动盘升降杆，338-丝杠固定座；341-安装板，342-制动盘，3421-制动器，343-套筒轴承座，344-制动盘导向杆，345-轴承座导向杆，346-直线轴承，347-导向件，348-限位锥形块，351-第一摩擦面，352-压紧部，353-第三轴承；4-电动起旋组件；41-起旋电机，42-起旋传动部，43-起旋转动部，44-起旋伸缩部，45-摩擦件；411-联轴器，423-齿轮驱动轴，424-第一超越离合器，425-第二超越离合器，431-起旋轴承座，432-上部套筒，433-第一轴承，434-第二轴承，441-伸缩套筒，442-连接键，451-第一摩擦面；5-角度和偏心调整装置；51-第一目标转接板，52-第二目标转接板，53-手摇部，54-丝杠部，55-连杆部；531-手轮，532-固定盘；541-丝杠，542-丝杠螺母座，543-丝杠支撑端，544-丝杠固定端，545-导轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚柔约束转换装置，其特征在于，其适于对悬吊目标(9)进行刚性约束或柔性约束，所述刚柔约束转换装置包括：驱动单元、被动驱动单元和柔性悬吊单元(6)；所述被动驱动单元直接或间接的与所述柔性悬吊单元(6)连接，所述被动驱动单元适于选择性的与所述驱动单元连接；所述柔性悬吊单元(6)在所述被动驱动单元与所述驱动单元连接时处于刚性约束状态；所述柔性悬吊单元(6)在所述被动驱动单元与所述驱动单元脱离时处于柔性约束状态，此时所述柔性悬吊单元(6)通过柔性组件进行悬吊。

【技术特征摘要】
1.一种刚柔约束转换装置，其特征在于，其适于对悬吊目标(9)进行刚性约束或柔性约束，所述刚柔约束转换装置包括：驱动单元、被动驱动单元和柔性悬吊单元(6)；所述被动驱动单元直接或间接的与所述柔性悬吊单元(6)连接，所述被动驱动单元适于选择性的与所述驱动单元连接；所述柔性悬吊单元(6)在所述被动驱动单元与所述驱动单元连接时处于刚性约束状态；所述柔性悬吊单元(6)在所述被动驱动单元与所述驱动单元脱离时处于柔性约束状态，此时所述柔性悬吊单元(6)通过柔性组件进行悬吊。2.根据权利要求1所述的刚柔约束转换装置，其特征在于，所述驱动单元包括摩擦件(45)，所述被动驱动单元包括锥形旋转轴(35)，所述锥形旋转轴(35)与所述摩擦件(45)同轴设置；在起旋状态下，所述锥形旋转轴(35)的第二摩擦面(351)与所述摩擦件(45)的第一摩擦面(451)相贴合，所述摩擦件(45)利用摩擦力带动所述锥形旋转轴(35)同轴转动。3.根据权利要求2所述的刚柔约束转换装置，其特征在于，所述刚柔约束转换装置还包括一升降部(33)；所述升降部(33)在手动制动组件和或/制动电机(31)提供的制动驱动力带动下，控制所述摩擦件(45)与所述锥形旋转轴(35)脱离或结合。4.根据权利要求3所述的刚柔约束转换装置，其特征在于，所述升降部(33)包括：双向丝杠(333)，所述双向丝杠(333)绕自身轴线转动；正向丝杠螺母座(334)，套设于所述双向丝杠(333)上半部分，并在所述双向丝杠(333)的带动下，沿升降滑轨(332)滑动，并带动轴承座升降杆(336)运动。5.根据权利要求4所述的刚柔约束转换装置，其特征在于，所述刚柔约束转换装置还包括套筒轴承座(343)，所述轴承座升降杆(336)通过轴承座升降杆法兰与所述套筒轴承座(343)固定连接，所述套筒轴承座(343)在所述轴承座升降杆(336)带动下同步运动。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑斌，李志，黄龙飞，蒙波，李伟达，张志民，庞羽佳，韩旭，王尹，耿安鸿，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11