本發(fā)明屬于小行星探測(cè)衛(wèi)星推進(jìn)應(yīng)用，具體地說(shuō)是一種l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)的迅速發(fā)展，空間任務(wù)對(duì)航天器推進(jìn)系統(tǒng)的需求愈加多樣化。深空探測(cè)、空間衛(wèi)星組網(wǎng)、全電推衛(wèi)星、高精度空間科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星等新型航天任務(wù)不斷涌現(xiàn)。這些任務(wù)對(duì)衛(wèi)星的推進(jìn)系統(tǒng)又有著不同的要求。無(wú)拖曳控制要求推進(jìn)系統(tǒng)具有微推力、高分辨率來(lái)實(shí)時(shí)補(bǔ)償非保守力。商業(yè)衛(wèi)星要求空間推進(jìn)系統(tǒng)成本低、性價(jià)比高以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了滿足來(lái)自軍事、商業(yè)、科學(xué)研究等不同領(lǐng)域的空間任務(wù)的需求，空間推進(jìn)技術(shù)一直在不斷地發(fā)展與改進(jìn)。

2、二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為空間推進(jìn)系統(tǒng)的安裝平臺(tái)，帶動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行方位和俯仰運(yùn)動(dòng)，從而改變推力器推力方向并實(shí)時(shí)測(cè)量二維方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)微小衛(wèi)星的軌道轉(zhuǎn)移、姿態(tài)控制、位置保持以及星座編隊(duì)飛行。二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為空間推進(jìn)技術(shù)發(fā)展與改進(jìn)起著至關(guān)重要的作用。但是，目前的二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)仍存在尺寸大，質(zhì)量重，精度低，成本高等諸多問(wèn)題，因此不能滿足微小衛(wèi)星推進(jìn)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了滿足微小衛(wèi)星推進(jìn)的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠改變推進(jìn)器推力方向并實(shí)時(shí)測(cè)量二維方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，為微小衛(wèi)星的軌道轉(zhuǎn)移、姿態(tài)控制、位置保持以及星座編隊(duì)飛行提供支撐。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:

3、本發(fā)明提供一種l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括模擬星體、方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、l型連接板、俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓緊釋放機(jī)構(gòu)及電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)，其中方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于模擬星體上，且輸出端與l型連接板連接，俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于l型連接板上，且輸出端與電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)連接；壓緊釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置于模擬星體和電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)之間，用于鎖緊或釋放電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)；電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)用于安裝推力器，方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別用于調(diào)整推進(jìn)器的俯仰和方位角度。

4、所述模擬星體上設(shè)有安裝座，所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在安裝座上；所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直。

5、所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均包括步進(jìn)電機(jī)、外殼、端部傳動(dòng)法蘭、輸出軸組件、光電編碼器及諧波減速器，其中諧波減速器設(shè)置于外殼內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)安裝在外殼上且輸出端與諧波減速器的輸入軸連接，諧波減速器的輸出端通過(guò)輸出軸組件與端部傳動(dòng)法蘭連接；光電編碼器設(shè)置于輸出軸組件上，光電編碼器用于檢測(cè)輸出軸組件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

6、所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述安裝座和所述l型連接板之間，以及所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述l型連接板和所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)之間均通過(guò)隔熱墊進(jìn)行隔熱。

7、所述壓緊釋放機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)接件、記憶合金脹斷器、連接板、到位開關(guān)、底座及旋轉(zhuǎn)軸，其中底座設(shè)置于所述模擬星體上，連接板的下端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接板的上端通過(guò)記憶合金脹斷器與所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)連接；到位開關(guān)設(shè)置于底座上，當(dāng)記憶合金脹斷器脹斷時(shí)，連接板向下轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)到位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)的解鎖。

8、所述底座與所述模擬星體之間設(shè)有隔熱墊d。

9、所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還包括設(shè)置于所述模擬星體與電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)之間的管路系統(tǒng)，管路系統(tǒng)經(jīng)過(guò)所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且能夠跟隨所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

10、所述管路系統(tǒng)包括隔熱套a、穿板接頭a、穿板接頭固定板、穿板接頭b、管路a、管路b、穿板接頭c及隔熱套b，其中隔熱套a的一端與所述l型連接板連接，另一端與穿板接頭固定板連接，隔熱套a的軸線與所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線共線；管路a纏繞于隔熱套a上，且兩端分別與穿板接頭a和穿板接頭b連接，穿板接頭a安裝在所述模擬星體上，穿板接頭b安裝在穿板接頭固定板上；

11、隔熱套b設(shè)置于所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，且隔熱套b的軸線與所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線共線；管路b纏繞于隔熱套b上，且兩端分別與穿板接頭b和穿板接頭c連接，穿板接頭c安裝在所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)上。

12、所述隔熱套a的外側(cè)沿周向設(shè)有多個(gè)管夾a，管夾a防止所述管路a脫落；

13、所述隔熱套b的外側(cè)沿周向設(shè)有多個(gè)管夾b，管夾b防止所述管路b脫落。

14、所述管路a包括內(nèi)側(cè)管路a、中側(cè)管路a和外側(cè)管路a；所述管路b包括內(nèi)側(cè)管路b、中側(cè)管路b及外側(cè)管路b；其中內(nèi)側(cè)管路a與內(nèi)側(cè)管路b對(duì)接，中側(cè)管路a與中側(cè)管路b對(duì)接，外側(cè)管路a與外側(cè)管路b對(duì)接。

15、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:

16、本發(fā)明提供的一種l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，作為衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的主要功能部件，用來(lái)改變推力器推力方向并實(shí)時(shí)測(cè)量二維方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，根據(jù)平臺(tái)的指令實(shí)時(shí)調(diào)整指向角度；在進(jìn)行角度調(diào)節(jié)時(shí)對(duì)電推進(jìn)器、驅(qū)動(dòng)測(cè)角單元與艙板間起連接支撐作用，具備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)斷電保持姿態(tài)的能力；在衛(wèi)星發(fā)射階段壓緊，限制機(jī)構(gòu)活動(dòng)，保證機(jī)構(gòu)經(jīng)受住發(fā)射階段惡劣的力學(xué)環(huán)境；在衛(wèi)星入軌后解鎖，釋放機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)能夠開始進(jìn)行方向調(diào)節(jié)；在電推進(jìn)器點(diǎn)火進(jìn)行方向調(diào)節(jié)時(shí)給推進(jìn)器提供氣路供給，兩端連接推進(jìn)器與整星，從轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)外側(cè)穿過(guò)，固定且盡可能減小阻力矩；該設(shè)計(jì)既滿足當(dāng)前衛(wèi)星推進(jìn)的需求，也能作為小航天器的主推進(jìn)系統(tǒng)，用于軌道提升和近地軌道任務(wù)的壽命延長(zhǎng)。

技術(shù)特征：

1.一種l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括模擬星體(1)、方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、l型連接板(3)、俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)、壓緊釋放機(jī)構(gòu)(5)及電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)，其中方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)設(shè)置于模擬星體(1)上，且輸出端與l型連接板(3)連接，俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)設(shè)置于l型連接板(3)上，且輸出端與電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)連接；壓緊釋放機(jī)構(gòu)(5)設(shè)置于模擬星體(1)和電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)之間，用于鎖緊或釋放電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)；電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)用于安裝推力器，方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)分別用于調(diào)整推進(jìn)器的俯仰和方位角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述模擬星體(1)上設(shè)有安裝座(213)，所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)安裝在安裝座(213)上；所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的結(jié)構(gòu)相同，均包括步進(jìn)電機(jī)(201)、外殼(204)、端部傳動(dòng)法蘭(207)、輸出軸組件、光電編碼器(211)及諧波減速器(218)，其中諧波減速器(218)設(shè)置于外殼(204)內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)(201)安裝在外殼(204)上且輸出端與諧波減速器(218)的輸入軸(219)連接，諧波減速器(218)的輸出端通過(guò)輸出軸組件與端部傳動(dòng)法蘭(207)連接；光電編碼器(211)設(shè)置于輸出軸組件上，光電編碼器(211)用于檢測(cè)輸出軸組件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)與所述安裝座(213)和所述l型連接板(3)之間，以及所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)與所述l型連接板(3)和所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)之間均通過(guò)隔熱墊進(jìn)行隔熱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壓緊釋放機(jī)構(gòu)(5)包括轉(zhuǎn)接件(501)、記憶合金脹斷器(502)、連接板(503)、到位開關(guān)(504)、底座(506)及旋轉(zhuǎn)軸(507)，其中底座(506)設(shè)置于所述模擬星體(1)上，連接板(503)的下端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸(507)與底座(506)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接板(503)的上端通過(guò)記憶合金脹斷器(502)與所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)連接；到位開關(guān)(504)設(shè)置于底座(506)上，當(dāng)記憶合金脹斷器(502)脹斷時(shí)，連接板(503)向下轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)到位開關(guān)(504)，實(shí)現(xiàn)所述電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)的解鎖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述底座(506)與所述模擬星體(1)之間設(shè)有隔熱墊d(505)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括設(shè)置于所述模擬星體(1)與電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)(7)之間的管路系統(tǒng)(6)，管路系統(tǒng)(6)經(jīng)過(guò)所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)，且能夠跟隨所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和所述俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)運(yùn)動(dòng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述管路系統(tǒng)(6)包括隔熱套a(601)、穿板接頭a(603)、穿板接頭固定板(604)、穿板接頭b(606)、管路a、管路b、穿板接頭c(613)及隔熱套b(614)，其中隔熱套a(601)的一端與所述l型連接板(3)連接，另一端與穿板接頭固定板(604)連接，隔熱套a(601)的軸線與所述方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的旋轉(zhuǎn)軸線共線；管路a纏繞于隔熱套a(601)上，且兩端分別與穿板接頭a(603)和穿板接頭b(606)連接，穿板接頭a(603)安裝在所述模擬星體(1)上，穿板接頭b(606)安裝在穿板接頭固定板(604)上；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述隔熱套a(601)的外側(cè)沿周向設(shè)有多個(gè)管夾a(602)，管夾a(602)防止所述管路a脫落；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的l型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述管路a包括內(nèi)側(cè)管路a(607)、中側(cè)管路a(608)和外側(cè)管路a(609)；所述管路b包括內(nèi)側(cè)管路b(610)、中側(cè)管路b(611)及外側(cè)管路b(612)；其中內(nèi)側(cè)管路a(607)與內(nèi)側(cè)管路b(610)對(duì)接，中側(cè)管路a(608)與中側(cè)管路b(611)對(duì)接，外側(cè)管路a(609)與外側(cè)管路b(612)對(duì)接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于小行星探測(cè)衛(wèi)星推進(jìn)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種L型電推進(jìn)二維轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。包括模擬星體、方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、L型連接板、俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓緊釋放機(jī)構(gòu)及電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)，其中方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于模擬星體上，且輸出端與L型連接板連接，俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于L型連接板上，且輸出端與電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)連接；壓緊釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置于模擬星體和電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)之間，用于鎖緊或釋放電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)；方位向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和俯仰向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別用于調(diào)整電推進(jìn)系統(tǒng)安裝平臺(tái)上推進(jìn)器的俯仰和方位角度。本發(fā)明能夠改變推進(jìn)器推力方向并實(shí)時(shí)測(cè)量二維方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，為微小衛(wèi)星的軌道轉(zhuǎn)移、姿態(tài)控制、位置保持以及星座編隊(duì)飛行提供支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：韓洪業(yè),張趙威,張偉,周維佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19