《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》是上海無線電設備研究所於2012年5月29日申請的專利，該專利的申請號為2012101706516，公布號為CN102658874A，授權公布日為2012年9月12日，發明人是朱駿、周郁、魏穎。
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》包含：基座；連桿支架，該連桿支架的中部與所述基座連線設定；配平組件，該配平組件與所述連桿支架的一端連線設定；懸吊支架，該懸吊支架的頂端與所述連桿支架的一端連線設定，底端與安裝在微波雷達伺服機構的俯仰通道支架上的天饋組件連線設定；所述懸吊支架通過連桿支架將所述天饋組件的重力作用傳遞至配平組件。該發明結構簡單，安裝方便，通過重力配平的方法消除地球重力對微波雷達伺服機構的影響，精確模擬微波雷達伺服機構在太空失重條件下的工作環境。
2016年12月7日，《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置
- 公布號：CN102658874A
- 授權日：2012年9月12日
- 申請號：2012101706516
- 申請日：2012年5月29日
- 申請人：上海無線電設備研究所
- 地址：上海市楊浦區黎平路203號
- 發明人：朱駿、周郁、魏穎
- Int.Cl.：B64G7/00(2006.01)I
- 代理機構：上海信好專利代理事務所（普通合夥）
- 代理人：張妍
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2012年5月前技術中，衛星常會帶有微波雷達，微波雷達伺服機構是為微波雷達天饋組件提供一個支撐和運動的平台，使微波雷達能夠實現搜尋和跟蹤目標的功能。微波雷達伺服機構靠電機驅動執行部件實現動作，在太空中，衛星處於失重狀態，電機只需對微波雷達伺服機構的執行部件提供因慣量產生的扭矩，而不會附帶重力矩。而在地面實驗時，由於重力影響，在微波雷達伺服機構的整個運動過程中，電機都需要克服因重力帶來的額外扭矩，且此重力矩遠遠大於慣量帶來的扭矩，成為電機的主要功耗來源。因此，在微波雷達伺服機構的地面實驗中，排除重力的干擾是非常必要的。
微波雷達伺服機構是一個兩自由度伺服機構，分別為方位通道和俯仰通道。在地面實驗時，微波雷達伺服機構的方位通道沿與地面垂直的軸轉動，而俯仰通道則沿與地面平行的軸轉動，微波雷達的天饋組件是安裝在俯仰通道上的。微波雷達伺服機構在地面實驗時所受的重力矩來自於俯仰通道上的天饋組件偏心安裝的結構形式，此重力矩直接作用於俯仰通道的驅動電機。因此，需要提供一種重力卸載裝置可使微波雷達伺服機構在地面實驗時不受重力矩帶來的影響，最大限度的模擬太空中的真空失重環境。
截至2012年5月，中國專利“CN200910089095一種太陽能帆板地面實驗重力卸載機構”所公開的重力卸載機構與該專利的套用領域相同，但CN200910089095的使用條件存在局限性，其重力卸載機構結構組成較複雜，是機電一體化系統，構建系統的成本也較高。
發明內容
專利目的
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》的目的是提供一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，結構簡單，安裝方便，通過重力配平的方法消除地球重力對微波雷達伺服機構的影響，精確模擬微波雷達伺服機構在太空失重條件下的工作環境。
技術方案
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》的重力卸載裝置包含：基座；連桿支架，該連桿支架的中部與所述基座連線設定；配平組件，該配平組件與所述連桿支架的一端連線設定；懸吊支架，該懸吊支架的頂端與所述連桿支架的一端連線設定，底端與安裝在微波雷達伺服機構的俯仰通道支架上的天饋組件連線設定；所述懸吊支架通過連桿支架將所述天饋組件的重力作用傳遞至配平組件。
所述懸吊支架的底端與所述天饋組件之間通過第一連線機構連線。所述第一連線機構包含：第一深溝球軸承和第一螺釘；所述第一深溝球軸承套設在天饋組件的軸上，使其內圓與天饋組件的軸配合，該第一深溝球軸承插入所述懸吊支架的軸承孔內，使其外圓與懸吊支架的軸承孔配合；所述第一螺釘擰入天饋組件的軸上的螺紋孔中，軸向定位第一深溝球軸承。
所述連桿支架包含：軸承座，其頂端與所述基座之間通過螺釘連線；軸承支架，該軸承支架的頂端與所述軸承座的底端連線設定；連桿，該連桿的兩端分別連線懸吊支架的頂端和配平組件；該連桿的中部與所述軸承支架的底端連線設定。
所述軸承支架的頂端與所述軸承座的底端之間通過第二連線機構連線。所述第二連線機構包含：第二深溝球軸承和第二螺釘；所述第二深溝球軸承套設在軸承支架的軸上，使其內圓與軸承支架的軸配合，該第二深溝球軸承插入所述軸承座的軸承孔內，使其外圓與軸承座的軸承孔配合；所述第二螺釘擰入軸承支架的軸上的螺紋孔中，軸向定位第二深溝球軸承，使連桿可水平轉動。
所述軸承支架的軸與微波雷達伺服機構的方位通道旋轉軸同軸。
所述懸吊支架的頂端與所述連桿的一端之間通過第三連線機構連線。所述第三連線機構包含：旋轉軸，其垂直穿設在連桿內；兩個第三深溝球軸承，分別套設在位於所述旋轉軸兩端的台階軸上，使得每個第三深溝球軸承的內圓與台階軸配合，同時每個第三深溝球軸承插入所述懸吊支架的軸承孔內，使其外圓與懸吊支架的軸承孔配合；兩個第三螺釘，分別擰入所述旋轉軸兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸兩端的第三深溝球軸承。
所述連桿的中部與所述軸承支架的底端之間通過第四連線機構連線。所述第四連線機構包含：旋轉軸，其垂直穿設在連桿內；兩個第四深溝球軸承，分別套設在位於所述旋轉軸兩端的台階軸上，使得每個第四深溝球軸承的內圓與台階軸配合，同時每個第四深溝球軸承插入所述軸承支架的軸承孔內，使其外圓與軸承支架的軸承孔配合；兩個第四螺釘，分別擰入所述旋轉軸兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸兩端的第四深溝球軸承。
所述配平組件包含配平支架和放置在配平支架上的配重塊。
所述連桿的另一端與所述配平支架之間通過第五連線機構連線。所述第五連線機構包含：旋轉軸，其垂直穿設在連桿內；兩個第五深溝球軸承，分別套設在位於所述旋轉軸兩端的台階軸上，使得每個第五深溝球軸承的內圓與台階軸配合，同時每個第五深溝球軸承插入所述配平支架的軸承孔內，使其外圓與配平支架的軸承孔配合；兩個第五螺釘，分別擰入所述旋轉軸兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸兩端第五深溝球軸承。
改善效果
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》所提供的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，結構簡單、安裝方便、使用可靠；能在不改變微波雷達伺服機構的自身結構形式和微波雷達伺服機構控制系統特性的情況下，通過重力配平的方法消除地球重力對微波雷達伺服機構的影響；同時採用深溝球軸承來連線重力卸載裝置的各個組件，實現無摩擦的相對運動，減少重力卸載裝置的自身阻尼給微波雷達伺服機構的俯仰通道驅動電機帶來額外扭矩，精確模擬微波雷達伺服機構在太空失重條件下的工作環境。
附圖說明
圖1為《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》中的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置的結構示意圖；
圖2為該發明中懸吊支架與天饋組件之間的連線示意圖；
圖3為該發明中懸吊支架與連桿之間的連線示意圖；
圖4為該發明中軸承支架分別於連桿和軸承座之間的連線示意圖；
圖5為該發明中配平塊與連桿之間的連線示意圖。
技術領域
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》涉及一種用於空間微波雷達伺服機構的地面實驗重力卸載裝置，可套用在微波雷達伺服機構的地面實驗中，消除地球重力的影響，屬於航天技術領域。
權利要求
1.《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》特徵在於，包含：基座（11）；連桿支架，該連桿支架的中部與所述基座（11）連線設定；配平組件（6），該配平組件（6）與所述連桿支架的一端連線設定；懸吊支架（3），該懸吊支架（3）的頂端與所述連桿支架的一端連線設定，底端與安裝在微波雷達伺服機構（1）的俯仰通道支架上的天饋組件（2）連線設定；所述懸吊支架（3）通過連桿支架將所述天饋組件（2）的重力作用傳遞至配平組件（6）；所述懸吊支架（3）的底端與所述天饋組件（2）之間通過第一連線機構連線；所述第一連線機構包含：第一深溝球軸承（8）和第一螺釘（9）；所述第一深溝球軸承（8）套設在天饋組件（2）的軸上，其內圓與天饋組件（2）的軸配合；該第一深溝球軸承（8）插入所述懸吊支架（3）的軸承孔內，其外圓與懸吊支架（3）的軸承孔配合；所述第一螺釘（9）擰入天饋組件（2）的軸上的螺紋孔中，軸向定位第一深溝球軸承（8）。
2.如權利要求1所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述連桿支架包含：軸承座（7），該軸承座（7）的頂端與所述基座（11）之間通過螺釘（12）連線；軸承支架（5），該軸承支架（5）的頂端與所述軸承座（7）的底端連線設定；連桿（4），該連桿（4）的兩端分別連線懸吊支架（3）的頂端和配平組件（6）；該連桿（4）的中部與所述軸承支架（5）的底端連線設定。
3.如權利要求2所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述軸承支架（5）的頂端與所述軸承座（7）的底端之間通過第二連線機構連線；所述第二連線機構包含：第二深溝球軸承（13）和第二螺釘（14）；所述第二深溝球軸承（13）套設在軸承支架（5）的軸上，其內圓與軸承支架（5）的軸配合；該第二深溝球軸承（13）插入所述軸承座（7）的軸承孔內，其外圓與軸承座（7）的軸承孔配合；所述第二螺釘（14）擰入軸承支架（5）的軸上的螺紋孔中，軸向定位第二深溝球軸承（13），使連桿（4）可水平轉動。
4.如權利要求3所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述軸承支架（5）的軸與微波雷達伺服機構（1）的方位通道旋轉軸同軸。
5.如權利要求2所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述懸吊支架（3）的頂端與所述連桿（4）的一端之間通過第三連線機構連線；所述第三連線機構包含：旋轉軸（15），其垂直穿設在連桿（4）內；兩個第三深溝球軸承（16），分別套設在位於所述旋轉軸（15）兩端的台階軸上，即每個第三深溝球軸承（16）的內圓與台階軸配合；每個第三深溝球軸承（16）插入所述懸吊支架（3）的軸承孔內，其外圓與懸吊支架（3）的軸承孔配合；兩個第三螺釘（17），分別擰入所述旋轉軸（15）兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸（15）兩端的第三深溝球軸承（16）。
6.如權利要求2所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述連桿（4）的中部與所述軸承支架（5）的底端之間通過第四連線機構連線；所述第四連線機構包含：旋轉軸（18），其垂直穿設在連桿（4）內；兩個第四深溝球軸承（19），分別套設在位於所述旋轉軸（18）兩端的台階軸上，即每個第四深溝球軸承（19）的內圓與台階軸配合；每個第四深溝球軸承（19）插入所述軸承支架（5）的軸承孔內，其外圓與軸承支架（5）的軸承孔配合；兩個第四螺釘（20），分別擰入所述旋轉軸（18）兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸（18）兩端的第四深溝球軸承（19）。
7.如權利要求5所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述配平組件（6）包含配平支架（61）和放置在配平支架（61）上的配重塊（62）。
8.如權利要求7所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，其特徵在於，所述連桿（4）的另一端與所述配平支架（61）之間通過第五連線機構連線；所述第五連線機構包含：旋轉軸（21），其垂直穿設在連桿（4）內；兩個第五深溝球軸承（22），分別套設在位於所述旋轉軸（21）兩端的台階軸上，即每個第五深溝球軸承（22）的內圓與台階軸配合；每個第五深溝球軸承（22）插入所述配平支架（61）的軸承孔內，其外圓與配平支架（61）的軸承孔配合；兩個第五螺釘（23），分別擰入所述旋轉軸（21）兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸（21）兩端第五深溝球軸承（22）。
實施方式
以下結合圖1～圖5，詳細說明《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》的一個優選實施例。
如圖1所示，為《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》所述的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置的結構示意圖，其中，天饋組件2安裝在微波雷達伺服機構1的俯仰通道支架上。該重力卸載裝置包含：基座11；連桿支架，該連桿支架的中部與所述基座11連線設定；配平組件6，該配平組件6與所述連桿支架的一端連線設定；懸吊支架3，該懸吊支架3的頂端與所述連桿支架的一端連線設定，底端與所述天饋組件2連線設定；所述懸吊支架3通過連桿支架將所述天饋組件2的重力作用傳遞至配平組件6。
如圖2所示，所述懸吊支架3的底端與所述天饋組件2之間通過第一連線機構連線。所述第一連線機構包含：第一深溝球軸承8和第一螺釘9；所述第一深溝球軸承8套設在天饋組件2的軸上，使其內圓與天饋組件2的軸配合，該第一深溝球軸承8插入所述懸吊支架3的軸承孔內，使其外圓與懸吊支架3的軸承孔配合，並通過將第一螺釘9擰入天饋組件2的軸上的螺紋孔中，軸向定位第一深溝球軸承8，並實現懸吊支架3的底端與天饋組件2之間的連線。
所述連桿支架包含：軸承座7，其頂端與所述基座11之間通過螺釘12連線（參見圖4）；軸承支架5，該軸承支架5的頂端與所述軸承座7的底端連線設定；連桿4，該連桿4的兩端分別連線懸吊支架3的頂端和配平組件6；該連桿4的中部與所述軸承支架5的底端連線設定。
如圖4所示，所述軸承支架5的頂端與所述軸承座7的底端之間通過第二連線機構連線。所述第二連線機構的結構與連線形式與所述第一連線機構相同，其包含：第二深溝球軸承13和第二螺釘14；所述第二深溝球軸承13套設在軸承支架5的軸上，使其內圓與軸承支架5的軸配合，該第二深溝球軸承13插入所述軸承座7的軸承孔內，使其外圓與軸承座7的軸承孔配合，並通過將第二螺釘14擰入軸承支架5的軸上的螺紋孔中，軸向定位第二深溝球軸承13，並實現軸承支架5的頂端與軸承座7的底端之間的連線，從而使得連桿4可水平轉動。其中，所述軸承支架5的軸與微波雷達伺服機構1的方位通道旋轉軸同軸，保證在地面實驗時，《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》所述的重力卸載裝置可與微波雷達伺服機構1同步轉動。
如圖3所示，所述懸吊支架3的頂端與所述連桿4的一端之間通過第三連線機構連線。所述第三連線機構包含：旋轉軸15，其垂直穿設在連桿4內；兩個第三深溝球軸承16，分別套設在位於所述旋轉軸15兩端的台階軸上，使得每個第三深溝球軸承16的內圓與台階軸配合，同時每個第三深溝球軸承16插入所述懸吊支架3的軸承孔內，使其外圓與懸吊支架3的軸承孔配合；兩個第三螺釘17，分別擰入所述旋轉軸15兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸15兩端的第三深溝球軸承16，從而實現懸吊支架3的頂端與所述連桿4的一端之間的連線。
如圖4所示，所述連桿4的中部與所述軸承支架5的底端之間通過第四連線機構連線。所述第四連線機構的結構與連線形式與所述第三連線機構相同，其包含：旋轉軸18，其垂直穿設在連桿4內；兩個第四深溝球軸承19，分別套設在位於所述旋轉軸18兩端的台階軸上，使得每個第四深溝球軸承19的內圓與台階軸配合，同時每個第四深溝球軸承19插入所述軸承支架5的軸承孔內，使其外圓與軸承支架5的軸承孔配合；兩個第四螺釘20，分別擰入所述旋轉軸18兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸18兩端的第四深溝球軸承19，從而實現軸承支架5的底端與所述連桿4的中部之間的連線。
如圖5所示，所述配平組件6包含配平支架61和放置在配平支架61上的配重塊62。所述連桿4的另一端與所述配平支架61之間通過第五連線機構連線。所述第五連線機構的結構與連線形式與所述第三連線機構相同，其包含：旋轉軸21，其垂直穿設在連桿4內；兩個第五深溝球軸承22，分別套設在位於所述旋轉軸21兩端的台階軸上，使得每個第五深溝球軸承22的內圓與台階軸配合，同時每個第五深溝球軸承22插入所述配平支架61的軸承孔內，使其外圓與配平支架61的軸承孔配合；兩個第五螺釘23，分別擰入所述旋轉軸21兩端的螺紋孔內，軸向定位旋轉軸21兩端第五深溝球軸承22，從而實現配平組件6與所述連桿4的另一端之間的連線。
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》所提供的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，在進行地面實驗時，軸承支架5是連桿4的中間支點，微波雷達伺服機構1的天饋組件2把重力傳遞給懸吊支架3，懸吊支架3進一步把此重力作用在連桿4的一端，形成對連桿4的中間支點的重力矩；而配平組件6則通過配重塊62的重力作用在連桿4的另一端，對連桿4的中間支點也同時形成重力矩。此時可通過調節配重塊62的重量，使連桿4的兩側質量相等，即使得連桿4兩側的兩個重力達到平衡狀態，以此來抵消天饋組件2的重力對微波雷達伺服機構1俯仰通道電機的影響，從而達到重力卸載的目的。
另外，由於軸承支架5與軸承座7之間是通過第二深溝球軸承13實現連線的，從而使得連桿4可水平轉動。並且由於軸承支架5的軸與微波雷達伺服機構1的方位通道旋轉軸同軸，從而能夠保證在地面實驗時，該發明所提供的重力卸載裝置可與微波雷達伺服機構1同步轉動。
《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》所提供的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，具有以下有益效果。首先，該發明在不改變微波雷達伺服機構的自身結構形式，不改變微波雷達伺服機構控制系統特性的情況下，通過重力配平的方法消除地球重力對微波雷達伺服機構的影響，能夠模擬伺服機構在太空失重條件下的工作環境。
第二，該發明所提供的空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置，結構簡單、安裝方便、使用可靠；所使用的各組件的零部件均為普通機械加工便可實現，加工工藝性好；並且該發明不涉及電路設計、感測器、控制設備和顯示設備等，成本低廉，維護保養極為便利。
第三，該發明採用深溝球軸承來連線重力卸載裝置的各個組件從而構成活動關節，可使得各組件之間能夠實現無摩擦的相對運動，減少重力卸載裝置的自身阻尼給微波雷達伺服機構的俯仰通道驅動電機帶來額外扭矩，能夠精確模擬微波雷達伺服機構在太空失重條件下的工作環境，減少地面實驗時的誤差。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種空間微波雷達伺服機構地面實驗重力卸載裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
