用于航天器挠性附件的在轨增频机构

1.一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，包括驱动元件、减速装置、支撑架、拉绳织带、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒，所述驱动元件、减速装置、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒分别安装在支撑架上，所述拉绳织带缠绕在绕线筒上，所述驱动元件的驱动通过减速装置、过渡轴段和单向轴承传递到达绕线筒，所述绕线筒转动带动绳织带张紧和松弛，所述拉绳织带的端部通过接口支座与挠性附件相连接；
所述单向轴承的外圈与绕线筒相连，单向轴承的内圈与过渡轴段相连；
所述绕线筒的中部与单向轴承的外圈相连，绕线筒的绕线部分设有绕线槽；
设定正向为单向轴承的外圈可相对单向轴承的内圈自由转动的方向，挠性附件在轨展开过程中，拉绳织带带动绕线筒正向转动，用于航天器挠性附件的在轨增频机构处于随动状态；挠性附件展开到位后，驱动元件带动单向轴承的内圈，绕线筒正转将拉绳织带收紧。
2.根据权利要求1所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，所述驱动元件为步进电机，所述步进电机采用脉冲信号进行开环控制。
3.根据权利要求1所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，所述减速装置为具有自锁性的蜗轮蜗杆减速器。
4.根据权利要求1所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，所述拉绳织带采用凯夫拉绳。
5.根据权利要求1所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，所述绕线槽的宽度与深度与拉绳织带的直径尺寸相适配。
6.根据权利要求1所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，所述支撑架的两侧设有肋板，支撑架上设有用于连接航天器的固定接口；所述肋板上加工有三角孔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，其特征在于，还包括上防护罩和下防护罩，所述上防护罩和下防护罩封装在过渡轴段、单向轴承以及绕线筒的外部；所述上防护罩设有用于拉绳织带穿过的通孔，所述通孔处设有用于对拉绳的运动起导向作用的挡片。

用于航天器挠性附件的在轨增频机构
技术领域
[0001] 本发明涉及航天器技术领域的一种挠性附件增频机构，具体是一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构。
背景技术
[0002] 随着航天技术的发展，现代航天器正在向大型化、低刚度与柔性化方向发展。航天器的挠性附件基频较低，低频密集现象也比较明显。而航天器在轨由于反作用飞轮、伺服机构、陀螺等活动部件的运动成为动力扰动源，易与挠性附件产生耦合和共振现象，从而对整星的姿态产生不良影响，并可能影响部分关键载荷工作的可靠性和稳定性。
[0003] 根据如上分析，耦合共振是航天器上常见的现象，其发生将导致某些结构件在非预期的情况下，与某些活动部件产生耦合，从而使得卫星平台的超静定状态受到破坏，轻则对整星姿态产生干扰，重则导致卫星载荷的工作不正常。
[0004] 针对此问题，采用有效的手段，根据实际的使用情况，对挠性附件的频率进行一定范围的改变，使得其自身固有频率与星上活动部件频率错开，具有紧迫的工程应用价值。
发明内容
[0005] 本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0007] 一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构，包括驱动元件、减速装置、支撑架、拉绳织带、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒，所述驱动元件、减速装置、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒分别安装在支撑架上，所述拉绳织带缠绕在绕线筒上，所述驱动元件的驱动通过减速装置、过渡轴段和单向轴承传递到达绕线筒，所述绕线筒转动带动绳织带张紧和松弛，所述拉绳织带的端部通过接口支座与挠性附件相连接。
[0008] 所述驱动元件为步进电机，所述步进电机采用脉冲信号进行开环控制。
[0009] 所述减速装置为具有自锁性的蜗轮蜗杆减速器。
[0010] 所述单向轴承的外圈与绕线筒相连，单向轴承的内圈与过渡轴段相连。
[0011] 所述拉绳织带采用凯夫拉绳(kevlar(R))。
[0012] 所述绕线筒的中部与单向轴承的外圈相连，绕线筒的绕线部分设有绕线糟。
[0013] 所述绕线槽的宽度与深度与拉绳织带的直径尺寸相适配。
[0014] 所述支撑架的两侧设有肋板，支撑架上设有用于连接航天器的固定接口。
[0015] 上述用于航天器挠性附件的在轨增频机构，还包括上防护罩和下防护罩，所述上防护罩和下防护罩封装在过渡轴段、单向轴承以及绕线筒的外部;所述上防护罩设有用于拉绳织带穿过的通孔，所述通孔处设有用于对拉绳的运动起导向作用的挡片。
[0016] 本发明提供的用于航天器挠性附件的在轨增频机构，通过主动地调整，对挠性附件进行一定的控制，通过施予外力和约束的方法,改变挠性附件自身的频率特性，从而达到增频设计的目的。
[0017] 本发明具有以下技术效果:
[0018] 首先，本发明的应用于航天器挠性附件的在轨增频机构，在设计过程中充分考虑航天器及挠性附件的安装和使用环境要求，通过设计，使增频机构具有展开随动功能、挠性附件频率调整功能和停转保持功能，使该发明满足航天器挠性附件增频使用要求。
[0019] 其次，本发明的应用于航天器挠性附件的在轨增频机构在设计过程中充分考虑了加工安装等因素，使整个机构具有接口简单，质量较轻，可扩展性强等特点，只需对相关部件进行修改，就可以满足不同航天器的安装使用要求，具有较高的通用性。
[0020] 本发明解决了航天器上挠性部件基频过低或者低阶频率与星上振源耦合需要增加频率的问题，同时该机构还具有质量轻、控制简单、体积小、可随动展开及功耗低等特点，有效的保证了增频机构的可靠性和适用性。
[0021] 综上所述，本发明提供的用于航天器的挠性附件的在轨增频机构，其原理正确，具有展开随动功能、挠性附件频率调整功能和停转保持功能，整个机构具有接口简单，质量较轻，可扩展性强等特点，可以满足不同航天器的安装使用要求，具有较高的通用性，应用前景广阔。
附图说明
[0022] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0023] 图1为本发明的用于航天器的挠性附件的在轨增频机构结构示意图;
[0024] 图2为本发明的转动部分结构示意图;
[0025] 图中:1为步进电机，2为蜗轮蜗杆减速器，3为支撑架，4为上防护罩，5为拉绳织带，6为接口支座，7为下防护罩，8为过渡轴段，9为单向轴承，10为绕线筒。
具体实施方式
[0026] 下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
[0027] 如图1所示，本实施例提供了一种用于航天器挠性附件的在轨增频机构，包括驱动元件、减速装置、支撑架、拉绳织带、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒，所述驱动元件、减速装置、接口支座、过渡轴段、单向轴承以及绕线筒分别安装在支撑架上，所述拉绳织带缠绕在绕线筒上，所述驱动元件的驱动通过减速装置、过渡轴段和单向轴承传递到达绕线筒，所述绕线筒转动带动绳织带张紧和松弛，所述拉绳织带的端部通过接口支座与挠性附件相连接。
[0028] 进一步地，所述驱动元件为步进电机，所述步进电机采用脉冲信号进行开环控制。
步进电机的使用脉冲信号进行开环控制，方法简单，重量较轻，在航天器上使用较为成熟。
[0029] 进一步地，所述减速装置为具有自锁性的蜗轮蜗杆减速器。因其具有自锁性，即在步进电机不通电的情况下，减速器输出轴转不动，可以使增频装置在执行部分断电，功耗很小。
[0030] 进一步地，所述单向轴承的针圈与绕线筒相连，单向轴承的内圈与过渡轴段相连。
设定正向为外圈可相对内圈自由转动的方向，挠性附件在轨展开过程中，拉绳带动绕线筒正向转动，系统处于随动状态。挠性附件展开到位后，驱动部分带动单向轴承内圈，绕线筒正转将拉绳收紧。
[0031] 进一步地，所述拉绳织带采用凯夫拉绳(kevlar(R))。选用的凯夫拉绳，它由凯夫拉纤维织造，具有高强度，高模量，低密度的特点，满足增频机构对拉绳刚度、强度、韧性和空间环境使用要求。
[0032] 进一步地，所述绕线筒的中部与单向轴承的外圈相连，绕线筒的绕线部分设有绕线糟。
[0033] 进一步地，所述绕线槽的宽度与深度与拉绳织带的直径尺寸相适配。
[0034] 进一步地，所述支撑架的两侧设有肋板，支撑架上设有用于连接航天器的固定接口。支撑架为蜗轮蜗杆减速器和上下防护罩的安装提供接口，为整个在轨增频机构的主体与航天器的固定提供接口。支撑架两侧加工有带三角孔的肋板，在提高支撑刚度的同时减轻结构重量。
[0035] 进一步地，上述用于航天器挠性附件的在轨增频机构，还包括上防护罩和下防护罩，所述上防护罩和下防护罩封装在由过渡轴段、单向轴承以及绕线筒构成的转动部分的外部;所述上防护罩设有用于拉绳织带穿过的通孔，所述通孔处设有用于对拉绳的运动起导向作用的挡片。上下防护罩对转动部分起封装保护作用，其直径可依具体情况调整。通孔为方形孔，方形孔可根据垃绳的尺寸调整，挡片对拉绳的运动具有导向作用。
[0036] 进一步地，接口支架为拉绳和挠性附件提供转接，其尺寸和外形可根据在具体挠性附件的安装位置和要求做调整。
[0037] 在本实施例中，支撑架、上防护罩、下防护罩均采用2Al4T6加工而成，其尺寸主要由绕线筒的尺寸包络确定;
[0038] 用于航天器挠性附件的在轨增频机构通过支撑架与航天器本体进行安装，其上有
4个Φ6.5的光孔，通过4个M6的螺钉与航天器本体上预埋的螺孔相连。具体安装位置可以根据情况调整。拉绳通过转接支架与挠性附件相连。挠性附件在框架上加装M3螺孔埋件即可;
[0039] 步进电机的选用42系列步进电机，输出扭矩满足张紧需求，而蜗轮蜗杆减速器的减速比为70，可以根据实际需求的不同，选用不同系列的电机并设计不同的减速比组合满足使用要求;
[0040] 凯夫拉绳的宽度为1.5mm，厚度小于0.5mm，绕线筒的绕线部分为加工的2mm宽度的绕线糟，中间的环支撑的单向轴承的外圈相连。
[0041] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。