【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航天器结构和机构的，特别是一种三自由度可展开式全功能矢量调节机构。
技术介绍
1、电推进技术是目前国际上提高卫星有效载荷承载能力的最有效手段，是未来长寿命、大功率地球同步轨道卫星必不可少的应用技术，与传统的化学推进相比，电推进最大的优点是高比冲和由此带来的低推进剂消耗。然而推力器点火过程中推力偏离星体质心会造成干扰力矩影响和推进剂的低效率消耗，难以保证全寿命周期内推力器的推力矢量通过整星质心。
技术实现思路
1、本申请提供一种三自由度可展开式全功能矢量调节机构，电推进分系统通过配置矢量调节机构，保证全寿命周期内推力器的推力矢量通过整星质心。
2、第一方面，提供了一种三自由度可展开式全功能矢量调节机构，包括：
3、压紧支撑结构；
4、串联三自由度驱动结构，所述串联三自由度驱动结构承载于压紧支撑结构；
5、推力器安装板，所述推力器安装板用于承载所述矢量调节机构的负载，所述推力器安装板在所述串联三自由度驱动结构的驱动下运动至指定工作位置；
6、其中，所述串联三自由度驱动结构包括第一关节组件、第二关节组件和第三关节组件，所述第一关节组件提供第一方向的旋转驱动力，所述第二关节组件提供第二方向的旋转驱动力，所述第三关节组件提供第三方向的旋转驱动力，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；
7、所述第一关节组件、所述第二关节组件和所述第三关节组件按序提供旋转驱动力，所述第一关节组件的远离所述第三关节组件的
8、上述方案可以实现推力器安装板的灵活运动。其中，在一些实施例中，通过驱动第一关节组件，使推力器安装板展开；通过驱动第二关节组件，使推力器安装板上的负载转动至转移轨道变轨位置，以实现转移轨道变轨功能；在星体进入工作轨道后，通过驱动第一关节组件，推力器安装板上的负载转动至南北位置保持位置，以进入工作位置；第三关节组件用于实现以下至少一项：偏转推力器安装板上的负载，以实现南北位保兼顾东西位保功能；驱动第三关节组件，颠倒推力器安装板上的双负载的位置，以实现星体位姿调整的备份功能。
9、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，串联三自由度驱动结构还包括关节连接架和关节支座；第一关节组件和第二关节组件通过关节连接架连接，第二关节组件和第三关节组件通过关节支座连接，其中，第一关节组件用于驱动关节连接架绕第一方向旋转，第二关节组件用于在关节连接架上驱动关节支座绕第二方向旋转，第三关节组件用于在关节支座上驱动所述推力器安装板绕第三方向旋转。
10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述关节连接架包括第一连接环和第二连接环，第一连接环的轴线和第一方向平行，第二连接环的轴线和第二方向平行；
11、所述第一关节组件包括：
12、第一关节输出筒，所述第一关节输出筒固定在所述压紧支撑结构上；
13、第一关节，所述第一关节包括第一关节轴体和第一关节壳体，第一关节轴体和第一关节壳体之间的相对旋转绕第一方向；第一关节轴体和第一关节输出筒固定连接，第一关节壳体固定在关节连接架的第一连接环上；
14、所述第二关节组件包括：
15、臂杆，所述臂杆与关节支座固定连接；
16、第二关节，所述第二关节包括第二关节轴体和第二关节壳体，第二关节轴体和第二关节壳体之间的相对旋转绕第二方向；第二关节轴体和臂杆固定连接，第二关节壳体固定在关节连接架的第二连接环上。
17、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一关节组件还包括第一关节限位片，第一关节限位片相对于第一关节轴体固定，用于限制第一关节壳体的相对转动量，第一关节提供的最大旋转量为180～220°。
18、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二关节组件还包括第二关节限位片，第二关节限位片相对于第二关节壳体固定，用于限制第二关节轴体的相对转动量，第二关节提供的最大旋转量为170～190°。
19、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，关节支座具有支座环，支座环在轴平行于第三方向；第三关节组件包括：
20、第二关节输出筒，所述第二关节输出筒与推力器安装板连接在一起；
21、第三关节，所述第三关节包括第三关节轴体和第三关节壳体，第三关节轴体和第三关节壳体之间的相对旋转绕第三方向；第三关节轴体和第二关节输出筒固定连接，第三关节壳体固定在关节支座的支座环上。
22、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第三关节组件还包括第三关节限位片，第三关节限位片相对于第三关节壳体固定，用于限制第三关节轴体的相对转动量，第三关节提供的旋转范围为-45～225°。
23、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述压紧支撑结构包括：
24、底板，所述底板用于固定于卫星设备上；
25、支撑支架，所述支撑支架承载于所述底板，所述支撑支架用于承载所述串联三自由度驱动结构，所述第一关节组件设置于所述支撑支架上。
26、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述推力器安装板在正式工作前处于压紧的未解锁状态；所述推力器安装板还用于在解锁前与所述压紧支撑结构相对固定；其中，
27、所述推力器安装板上设置有第一压紧解锁点和第二压紧解锁点，在解锁前，所述推力器安装板通过第一压紧解锁点固定在支撑支架上，所述推力器安装板通过第二压紧解锁点固定在底板上。
28、第二方面，提供了一种如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的三自由度可展开式全功能矢量调节机构的使用方法，所述使用方法包括：
29、驱动第一关节组件，使推力器安装板展开；
30、驱动第二关节组件，使推力器安装板上的负载转动至转移轨道变轨位置，以实现转移轨道变轨功能；
31、在星体进入工作轨道后，驱动第一关节组件，推力器安装板上的负载转动至南北位置保持位置，以进入工作位置；
32、所述使用方法还包括以下至少一项：
33、驱动第三关节组件，偏转推力器安装板上的负载，以实现南北位保兼顾东西位保功能；
34、驱动第三关节组件，颠倒推力器安装板上的双负载的位置，以实现星体位姿调整的备份功能。
35、与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
36、此机构采用串联三自由度结构，为两台电推力器提供卫星发射和在轨飞行时的安装和支撑、实现三维方向推力矢量的指向调节、实现在卫星发射阶段对推力器安装平台的锁紧和卫星入轨后的解锁功能、提供与卫星表面之间的安装接口和与推力器安装面的安装接口、能够向控制单元提供推力器运动位置和运动方向的测量信号。
37、此矢量调节机构可同时兼具轨道变轨、南北位保、东西位保、动量卸载、轨道圆化等多种任务，可使两推力器实现互为等效率备份的星本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三自由度可展开式全功能矢量调节机构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矢量调节机构，其特征在于，串联三自由度驱动结构(2)还包括关节连接架(2-5)和关节支座(2-11)；第一关节组件和第二关节组件通过关节连接架(2-5)连接，第二关节组件和第三关节组件通过关节支座(2-11)连接，其中，第一关节组件用于驱动关节连接架(2-5)绕第一方向旋转，第二关节组件用于在关节连接架(2-5)上驱动关节支座(2-11)绕第二方向旋转，第三关节组件用于在关节支座(2-11)上驱动所述推力器安装板(1-5)绕第三方向旋转。
3.根据权利要求2所述的矢量调节机构，其特征在于，所述关节连接架(2-5)包括第一连接环和第二连接环，第一连接环的轴线和第一方向平行，第二连接环的轴线和第二方向平行；
4.根据权利要求3所述的矢量调节机构，其特征在于，第一关节组件还包括第一关节限位片(2-3)，第一关节限位片(2-3)相对于第一关节轴体固定，用于限制第一关节壳体的相对转动量，第一关节(2-4)提供的最大旋转量为180～220°。
5.根据权利要
6.根据权利要求2所述的矢量调节机构，其特征在于，关节支座(2-11)具有支座环，支座环在轴平行于第三方向；第三关节组件包括：
7.根据权利要求6所述的矢量调节机构，其特征在于，第三关节(2-11)组件还包括第三关节限位片(2-12)，第三关节限位片(2-12)相对于第三关节壳体固定，用于限制第三关节轴体的相对转动量，第三关节(2-11)提供的旋转范围为-45～225°。
8.根据权利要求1所述的矢量调节机构，其特征在于，所述压紧支撑结构(1)包括：
9.根据权利要求8所述的矢量调节机构，其特征在于，所述推力器安装板(1-5)在正式工作前处于压紧的未解锁状态；所述推力器安装板(1-5)还用于在解锁前与所述压紧支撑结构(1)相对固定；其中，
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的三自由度可展开式全功能矢量调节机构的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三自由度可展开式全功能矢量调节机构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矢量调节机构，其特征在于，串联三自由度驱动结构(2)还包括关节连接架(2-5)和关节支座(2-11)；第一关节组件和第二关节组件通过关节连接架(2-5)连接，第二关节组件和第三关节组件通过关节支座(2-11)连接，其中，第一关节组件用于驱动关节连接架(2-5)绕第一方向旋转，第二关节组件用于在关节连接架(2-5)上驱动关节支座(2-11)绕第二方向旋转，第三关节组件用于在关节支座(2-11)上驱动所述推力器安装板(1-5)绕第三方向旋转。
3.根据权利要求2所述的矢量调节机构，其特征在于，所述关节连接架(2-5)包括第一连接环和第二连接环，第一连接环的轴线和第一方向平行，第二连接环的轴线和第二方向平行；
4.根据权利要求3所述的矢量调节机构，其特征在于，第一关节组件还包括第一关节限位片(2-3)，第一关节限位片(2-3)相对于第一关节轴体固定，用于限制第一关节壳体的相对转动量，第一关节(2-4)提供的最大旋转量为180～220°。
5.根据权利要求3所述的矢量调节机构，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张强，孙静，李兴光，魏超然，韩知非，赵靖超，李晓辉，高卫青，种朝方，白云路，李根，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。