具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置制造方法及图纸

具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置，主要由试验平台、轴向力随动施加系统、法向力施加系统、转动力矩施加系统、试验吊具、高速摄影系统组成，试验平台包括有采用型材矩形组装而成的承载框架，承载框架的顶面上设置有横梁，横梁上设置有轴向力随动施加系统，轴向力随动施加系统主要用于航天器轴向方向的主动分离，法向力施加系统主要用于航天器分离时法向扰动力的施加，转动力矩施加系统主要用于航天器分离时扭矩扰动力的施加，高速摄影测量系统设置在试验系统中用于测量吊挂舱体的分离速度、角速度、姿态角并记录分离过程。相比于现有技术，本发明专利技术可为航天器的分离提供更大范围的加速度，且稳定、可靠、可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置
本专利技术属于机械
，具体而言，本专利技术特别涉及一种具有扰动力施加功能的航天器地面实验装置。
技术介绍
国内航天器分离试验方法主要分为：配重式、自由落体式和水平分离式等3种，目前国内比较权威的试验标准为GJB2203A。国外航天器分离试验方法主要有：摆式悬挂试验方法(pendulumsuspension)、无摩擦或气浮表面的水平试验方法(horizontaltestingonafriction-freeorairbearingsurface)、自由落体试验方法(droptest)、自由抛体试验方法(free-risetest)等，权威的试验文件NASASP-8056。相对国内外的对比，其中国内水平分离式与国外摆式悬挂试验方法(horizontaltestingonafriction-freeorairbearingsurface)类似；国内自由落体式与国外自由落体试验方法(droptest)类似。1、CZ-2F返回舱和逃逸飞行器分离试验试验原理：采用自由落体方式(droptest)试验背景：为了保证航天员的生命安全，神舟号上带有逃逸系统，在发射后一定时段内如果出现异常，逃逸塔将带着半截整流罩、轨道舱和返回舱升空并转移到安全空间内，然后返回舱与逃逸飞行器进行分离，航天员乘返回舱回到地面。试验装置：系统由试验装置、上回收系统、下回收系统和摆动分离机构等4部分组成。1)试验装置由试验架和组合悬吊系统组成，试验架由特制高强度大梁和柱块对接成的双龙门架组成，高16.5m，长和宽各4.8m。组合悬吊系统由5根钢梁、双铰链、杆系、上回收装置和吊具组成；2)上回收系统由缓冲器主体、调节拉杆和钢丝绳组成，上端和梁连接，下端和限定重量的专用圆环板吊具相连。缓冲系统选用12组缓冲器，分两层组成：第1层回收一段时间后，第2层再参与回收；3)下回收系统：试验时，以交叉叠集的方法，铺设泡沫海绵缓冲垫，其形状和返回舱舱底基本相似，上加双层锅状高强度尼龙网组合回收；4)摆动分离机构：采用挂弹钩作为定角摆动释放装置。2、卫星包带解锁分离试验试验原理：采用自由落体方式(droptest)，上部分试验件悬吊，下部分试验件自由落体。试验方法：试验前将航天器和适配器整体吊起，分离火工品(爆炸螺栓)起爆，适配器与航天器分离后自由落下。该试验方法适用于初样和正样航天器。试验装置：一般包括火工装置、分离火工品发火控制装置、火工品测试盒、包带测量及加力设备、分离弹簧压缩器、工艺装配台架、脐带电缆脱落控制器及电缆、吊具、冲击响应测量仪器和照相设备。3、神舟飞船初样阶段的摆式分离试验试验原理：采用摆式悬挂试验方法(pendulumsuspension)，试验件分离方向与重力方向垂直。试验方法：将试验件纵轴处于水平状态，并将被分离的两部分分别吊挂，按照时序进行解锁和分离。该试验方法适用于初样航天器。试验装置：包括试验架(含起吊设备)、悬吊机构、时序控制装置(需要时)、引爆装置和保护装置等。4、深空探测航天器舱段配重方案分离试验试验原理：采用配重方式：下部分试验件固定，上部分试验件悬吊配重在克服重力状态下向上运动分离；。试验方法：参见中国专利申请201310608661.8航天器垂直被动式分离试验方设备，试验前将航天器停放在支架车上，底部舱段与支架车连接，上部舱段与试验系统吊装，上下两部分舱段通过分离火工品(爆炸螺栓)连接，待火工品起爆后，上部舱段在试验系统的拉力下与下端舱段分离。试验装置：由试验支架、滑轮组件、缓冲机构、锁定机构、连接绳索、配重及提升机构、拉力记录仪、试验吊具等组成：5、海盗号地面高空抛大底试验试验原理：自由抛体试验方法(free-risetest)：下部分试验件(含降落伞)，上部分试验件悬吊气球可实现预定速度分离。试验方法：试验采用气球方法将试验模型升至高空，在释放后，试验模型通过自由落体得到试验速度，试验前将航天器试验件与吊挂系统连接，吊挂系统上方分别连接启动气球和主上升气球，试验过程中通过天线与地面进行通讯，航天器的上下两部分舱段通过分离机构连接，待达到预定速度后，上部舱段与下端舱段(大底)分离。然而，实际工程中，某航天器由多个舱体对接而成，在航天器整体完成振动试验后，须对各舱段进行分离试验，以验证分离功能正常。上述试验装置和试验方法均不能很好地实现试验中的约束条件。试验方案的选择主要约束条件：1)实施可行性：该航天器翻转成水平难度较大，同时两个分离的舱体其缺乏相应的吊点，不具备单独水平状态起吊的可行性。如果采用L型支架、工艺环等设备则大大增加试验件质量，使得分离速度等参数严重失真；2)试验件的安全性：航天器试验件为一套结构产品，除了完成本试验外还需要开展其他相关试验不能损坏，如果采用自由落体方式或者自由抛体试验方法(free-risetest)，舱体回收难度很大，美国海盗号四套模拟件进行自由抛体试验方法无法参考；3)试验的有效性：无论采用自由落体、水平摆式或者分离，均无法获得准确分离速度，不满足试验要求，因此，急需一种主动跟随式的分离试验方案。
技术实现思路
基于此，本专利技术的专利技术目的在于提供一种具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置，该实验装置通过轴向、法向以及扭矩上施加绕动力来进行航天器的地面分离实验，并通过安全减速网是的分离更加安全和可靠。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置，主要由试验平台、轴向力随动施加系统、法向力施加系统、转动力矩施加系统、试验吊具、高速摄影系统组成，试验平台主要由试验支架、航天器停放支架、安全减速网组成，试验平台为轴向力随动施加系统、法向力施加系统和转动力矩施加系统、安全防护网提供安装平台，航天器停放支架用于支撑停放待试验的航天器试验件，安全防护网用于吸收分离后舱段向上运动的动能，使得其平稳停止；试验平台包括有采用型材矩形组装而成的承载框架，承载框架的顶面上设置有横梁，其特征在于，横梁上设置有轴向力随动施加系统，轴向力随动施加系统包括轴向电机伺服组件、轴向提升绳索、吊带和试验吊具，其中轴向提升绳索一端垂直地与轴向电机伺服组件连接，另一端通过吊带与待分离航天器的试验吊具连接；法向力施加系统包括设置在承载框架一侧面上的两个水平电机伺服组件、法向方向内侧绳索和法向方向外侧绳索，两绳索的一端分别连接相应侧的电机伺服组件，另一端分别连接于试验吊具起吊分离航天器的两侧吊点上，且内外侧绳索的水平力作用点等效于作用在被分离航天的质心处；转动力矩施加系统包括力矩电机伺服组件，转动力矩拉力绳索，其中，转动力矩绳索一端连接相应侧的电机伺服组件，一端连接于试验吊具上，且转动力矩拉力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置，主要由试验平台、轴向力随动施加系统、法向力施加系统、转动力矩施加系统、试验吊具、高速摄影系统组成，试验平台主要由试验支架、航天器停放支架、安全减速网组成，试验平台为轴向力随动施加系统、法向力施加系统和转动力矩施加系统、安全防护网提供安装平台，航天器停放支架用于支撑停放待试验的航天器试验件，安全防护网用于吸收分离后舱段向上运动的动能，使得其平稳停止；试验平台包括有采用型材矩形组装而成的承载框架，承载框架的顶面上设置有横梁，其特征在于，横梁上设置有轴向力随动施加系统，轴向力随动施加系统包括轴向电机伺服组件、轴向提升绳索、吊带和试验吊具，其中轴向提升绳索一端垂直地与轴向电机伺服组件连接，另一端通过吊带与待分离航天器的试验吊具连接；法向力施加系统包括设置在承载框架一侧面上的两个水平电机伺服组件、法向方向内侧绳索和法向方向外侧绳索，两绳索的一端分别连接相应侧的电机伺服组件，另一端分别连接于试验吊具起吊分离航天器的两侧吊点上，且内外侧绳索的水平力作用点等效于作用在被分离航天的质心处；转动力矩施加系统包括力矩电机伺服组件，转动力矩拉力绳索，其中，转动力矩绳索一端连接相应侧的电机伺服组件，一端连接于试验吊具上，且转动力矩拉力绳索的作用点等效于作用在被分离航天的质心处；高速摄影测量系统设置在试验系统中用于测量吊挂舱体的分离速度、角速度、姿态角并记录分离过程。/n...

【技术特征摘要】
1.具有扰动力施加功能的航天器地面分离实验装置，主要由试验平台、轴向力随动施加系统、法向力施加系统、转动力矩施加系统、试验吊具、高速摄影系统组成，试验平台主要由试验支架、航天器停放支架、安全减速网组成，试验平台为轴向力随动施加系统、法向力施加系统和转动力矩施加系统、安全防护网提供安装平台，航天器停放支架用于支撑停放待试验的航天器试验件，安全防护网用于吸收分离后舱段向上运动的动能，使得其平稳停止；试验平台包括有采用型材矩形组装而成的承载框架，承载框架的顶面上设置有横梁，其特征在于，横梁上设置有轴向力随动施加系统，轴向力随动施加系统包括轴向电机伺服组件、轴向提升绳索、吊带和试验吊具，其中轴向提升绳索一端垂直地与轴向电机伺服组件连接，另一端通过吊带与待分离航天器的试验吊具连接；法向力施加系统包括设置在承载框架一侧面上的两个水平电机伺服组件、法向方向内侧绳索和法向方向外侧绳索，两绳索的一端分别连接相应侧的电机伺服组件，另一端分别连接于试验吊具起吊分离航天器的两侧吊点上，且内外侧绳索的水平力作用点等效于作用在被分离航天的质心处；转动力矩施加系统包括力矩电机伺服组件，转动力矩拉力绳索，其中，转动力矩绳索一端连接相应侧的电机伺服组件，一端连接于试验吊具上，且转动力矩拉力绳索的作用点等效于作用在被分离航天的质心处；高速摄影测量系统设置在试验系统中用于测量吊挂舱体的分离速度、角速度、姿态角并记录分离过程。

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，易旺民，赵志纲，侯森浩，郑圣余，杨旺，孟凡伟，李群智，李长勋，李晓欢，刘笑，王辰星，阮国伟，杨再华，刘福全，李庆辉，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11