CN109367826A - 空间姿态模拟台高精度轴系稳定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空间姿态模拟台高精度轴系稳定系统，包含安装台面、主控制器、高精密轴系、干燥气体保温保压系统、气压监测系统、温度监测系统、保温保压气体通路；所述高精密轴系包括模拟台框架、静密封机构、动密封机构、转动轴、轴承；干燥气体保温保压系统包含气体发生及干燥装置、真空机组及加热装置、气体阀等；气压监测系统包含压力监测传感器和压力监测报警器等；温度监测系统包含温度传感器和温度监测报警器等；保温保压气体通路包含气体软管、密封接头、框架内气路通道及多层隔热材料。为姿态模拟台的高精度轴系提供了常温、常压的工作环境，解决了姿态模拟台在高真空、高低温下驱动元件、测角元件无法正常工作的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种能实现地面高真空、高低温环境下姿态模拟台高精度轴系稳定系统。
背景技术
随着我国航天技术的发展，空间载荷的功能越来越多、可靠性越来越高、使用寿命越来越长，这从侧面推动空间试验验证技术逐步向高真空、高低温环境下的全功能、全指标模拟仿真试验方向发展，全时空间姿态模拟台是解决该问题的首选措施，是近几年逐步开始研究的一种空间试验验证设备，具有工作时间长、系统稳定性高、实现方法简单等优点，已逐渐应用到空间载荷的实物仿真试验中。
由于在高真空、高低温等复杂工况下存在非金属材料气孔挥发、结构件热胀冷缩、高精密测角器件无法正常工作等固有现象的存在，现有的高精度地面姿态模拟设备还不具备直接在高真空、高低温等复杂工况下工作的能力，需要通过地面实验室仿真性能试验和真空功能性试验两种方式对空间载荷进行真空环境摸底试验，由于空间载荷的功能、可靠性和使用寿命逐渐提升，现有试验验证方法已不能满足要求。
发明内容
本发明目的在于提出姿态模拟台高精度轴系稳定系统，该系统为姿态模拟台的精密轴系提供了温度、压强及湿度恒定的环境，为姿态模拟台的轴系精度、仿真精度保持稳定性提供了应对方法和相应设备，可简单、低成本的实现空间载荷姿态模拟台的长时间、高精度稳定工作。
本发明是通过如下技术方案实现的，稳定系统是由安装台面、主控制器、高精密轴系、干燥气体保温保压系统、气压监测系统、温度监测系统、保温保压气体通路共同实现；高精密轴系包括模拟台框架、静密封机构、动密封机构、转动轴、轴承；干燥气体保温保压系统包含气体发生及干燥装置、真空机组及加热装置、气体阀等；气压监测系统包含压力监测传感器、连接线缆和压力监测报警器；温度监测系统包含温度传感器、连接线缆和温度监测报警器；保温保压气体通路包含气体软管、密封接头、框架内气路通道及多层隔热材料。
上述轴承可采用固体润滑或真空润滑脂润滑的方式；
上述干燥保温保压气体管路由外置空气保温管路和姿态仿真台内部气体管路共同构成；
上述温度控制装置能保证轴系温度控制在20±5℃范围内，实时温度由温度传感器反馈；
上述气体经过除尘、除湿、恒温后进入气体管路；
上述轴系可位于真空、高低温等复杂综合工况下保持高精度；
上述各组成部件同时接入主控制器，实现系统的协同联动控制；
本发明的优点是：空间姿态模拟台高精度轴系稳定系统构成简单、能保持转动轴系在真空度及温度交变工况下结构件变量小、测角器件精度及重复性高，根据不同的结构形式可应用到单轴、双轴、三轴姿态模拟台中。
图1是本发明系统组成示意图
图2是本发明高精密轴系组成示意图
图3是本发明干燥气体保温保压系统组成示意图
图4是本发明温度、压力监测系统组成示意图
图5是本发明保温保压气体通路组成图
图1中：
1、安装台面 2、高精密轴系 3、干燥气体保温保压系统
4、温度监测系统 5、气压监测系统 6、保温保压气体通路
7、主控制器
图2中：
101、模拟台框架 102、静密封机构 103、动密封机构
104、高精密轴承 105、转动轴
图3中：
201、真空机组及气体加热装置 202、气体阀
203、温控气体导出管 204、气体发生装置及气体干燥装置
图4中：
301、温度传感器 302、压力传感器 303、连接线缆
304、温度监测报警器 305、压力监测报警器
图5中：
401、气路软管 402、密封接头 403、密封腔体
404、隔热材料 405、气体流动导向机构 406、框架内气路通道
具体实施方法
将模拟台框架101固定在安装台面1上；
将转动轴105通过一对高精密轴承104安装到模拟台框架101，实现轴系的回转精度达到10″以内；
先安装动密封机构103，再安装静密封机构102，形成第一组高精密轴系2，依次安装其他组高精密轴系；
气体阀202通过温控气体导出管203与真空机组及气体加热装置201实现互连；
真空机组及气体加热装置201通过温控气体导出管203与气体发生及干燥装置204实现互连；
依靠连接线缆303将温度传感器301、主控制器7和温度监测报警器304互连，构成温度监测系统4；
依靠连接线缆303将压力传感器302、主控制器7和压力监测报警器305互连，构成压力监测系统5；
温控气体导入管401与温控气体导出管203相互连接，通过密封接头402与模拟台框架101连接不泄漏气体；隔热材料404固定在模拟台框架101上，形成密封腔体403；
干燥气体通过密封腔体403进入气体流动导向机构405，进入其他组高精密轴系2内，形成框架内气路通道406；
当安装台面1固定到特性工作场景后，依次开启主控制器7、气体阀202、气体发生及干燥装置204、真空机组及气体加热装置201，工作20min后达到稳定状态；
开启温度真空装置，按照设定工作路线开始工作，达到设定工况后，温度传感器301、压力传感器302的监测状态正常后开启空间姿态模拟台进行试验。
Claims (6)
1.空间姿态模拟台高精度轴系稳定系统，该系统包含安装台面、主控制器、高精密轴系、干燥气体保温保压系统、气压监测系统、温度监测系统、保温保压气体通路；所述高精密轴系包括模拟台框架、静密封机构、动密封机构、转动轴、轴承；干燥气体保温保压系统包含气体发生及干燥装置、真空机组及加热装置、气体阀等；气压监测系统包含压力监测传感器、连接线缆和压力监测报警器；温度监测系统包含温度传感器、连接线缆和温度监测报警器；保温保压气体通路包含气体软管、密封接头、框架内气路通道及多层隔热材料。
2.根据权利要求1所述的安装台面为铝件，可以直接放置到真空温变、低气压温变、高湿温变等复杂环境下。
3.根据权利要求1所述的轴系，其特征可分为单轴系、双轴系、三轴系。
4.根据权利要求1所述的干燥气体保温保压系统，其特征在于实现干燥、恒温清洁气体能实现单方向、固定通道内循环流动。
5.根据权利要求1所述温度监测传感器，其特征在于其特征在于分布于精密测角元件表面以及精密轴系表面，位于密封腔体内部。
6.根据权利要求1所述压力监测传感器，其特征在于分布于气体进口和出口位置，位于外部环境。
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