一种航天器试验测试仪器搭载系统的制作方法

本发明属于航天器地面试验技术领域，具体涉及一种航天器试验测试仪器搭载系统。

背景技术：

随着空间通信技术的发展和对深空探测的需求，天线直径越来越大，由于卫星的携带能力和携带空间的限制，星载可展开天线应运而生。一般星载可展天线都具有收拢态、从收拢态到展开态的中间的过渡状态、保持锁定为工作状态的展开态三种状态，但由于复杂的太空环境，一般仿真结果难以达到令人信服的展开天线的高可靠性的要求。一旦在太空中展开失败，代价将非常巨大。因此，大型星载展开天线的展开特性，需由地面试验来进行验证。

地面环境与太空环境差异非常大，特别是是温度环境。某航天器携带的一种可展开式天线，要求能在-100℃～+80℃正常工作，因此研制了一种高低温摄影测量系统对其在高低温变化时的性能进行测试。

由于天线展开后直径过大，需要把天线悬挂在大型平台网架上，然后用测量相机对其扫描，然后将扫描的数据传输给控制系统进行处理，一台测量相机的视场不能覆盖整个天线，现有的技术是设置四个测量相机对其进行扫描，然后将四个测量相机的视场进行拼接，但测量相机价格比较高昂，因此需要设计一种只需使用一台测量相机就可完成对整个天线测量的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种航天器试验测试仪器搭载系统，其结构简单、性能稳定，使用该系统只需用一台测量相机，降低了成本。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种航天器试验测试仪器搭载系统，包括固定导轨，其特殊之处在于，所述固定导轨为圆形导轨，其横截面为工字型；

还包括滑车组合和动力机构；滑车组合可在固定导轨上移动，动力机构为滑车组合提供动力。

进一步地，上述动力机构包括电机舱、伺服电机和钢缆；

电机舱为一密封舱，固定在安装基础的下部并靠近固定导轨，电机舱的外表面包裹有保温层，电机舱底部设有温控气出入口，温控气对电机舱的温度进行调节，控制系统控制温控气进出电机舱；

伺服电机设置在电机舱内，伺服电机的驱动轴伸出电机舱的上表面；

电机舱的上部设有超越离合器卷线轮和两个导向轮，固定导轨外侧的中部均匀设置有多个过线轮；动力机构的数量为两个，分别为左动力机构和右动力机构；

钢缆通过过线轮绕在固定导轨上，钢缆的两端经过导向轮后，分别卷绕在两个动力机构的超越离合器卷线轮上。

进一步地，所述两个导向轮之间还设有张紧轮，通过张紧轮绷紧钢缆。

进一步地，上述滑车组合包括底座和滑车；所述滑车的数量为两个，安装在底座上；底座上还设置有立柱，立柱上端设有固定环；

滑车包括u形支架，u形支架两翼内壁的上部设有对称的支撑导轮，u形支架底边内表面上设有两个辅助保持滚轮，两个辅助保持滚轮分别与两翼的支撑导轮相对应。

进一步地，上述u形支架底边内表面上设有立杆，立杆上套设有套座，套座可沿立杆上下移动，辅助保持滚轮设置在套座上，立杆上还套设有保持弹簧，保持弹簧的一端与u形支架底边内表面接触，另一端与套座接触，保持弹簧将套座顶起。

进一步地，上述支撑导轮和辅助保持滚轮的表面均设有橡胶层，可以降噪防振。

本发明相比现有技术的优点：

1、本发明只使用一台测量相机就可实现对待测天线进行测量，减少了成本。

2、本发明的电机舱的温度可进行调控，隔离试验舱环境温度变化对伺服电机的影响，保证伺服电机工作在最佳工作温度下工作。

3、滑车组合在固定导轨上的安装为下挂式，两个支撑导轮卡在工字型固定导轨内侧的下表面，两个辅助保持滚轮在保持弹簧的作用下从下向上顶住工字型固定导轨底部，这样就形成两组导轮抱紧工字型固定导轨的下横梁，即使在高低温环境下，也可以保持支撑导轮与导轨的良好接触，有效防止滑车组合在运动过程中发生翻车现象。把两组滑车的u形支架用底座固连，就可以保证滑车组合在滑动过程中始终保持水平状态，从而保证测量相机的平稳性。

4、左动力机构和右动力机构的驱动电机进行卷线，收线相互配合，实现测量相机的圆周扫描拍摄任务。在运动过程中，为了防止钢缆因为左右两个伺服电机的的配合上出现长度偏差，设计了张紧轮，使钢缆在运动和静止状态下都能保值在导向轮上绷紧。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构主视图；

图2是本发明实施例的实验舱内的俯视图；

图3是本发明实施例的支撑系统和扫描拍摄系统的结构示意图；

图4是本发明实施例的扫描拍摄系统的立体图；

图5是本发明实施例的航天器试验测试仪器搭载系统立体图；

图6是本发明实施例的滑车安装于固定导轨的立体图；

图7是本发明实施例的滑车组合的结构图；

图8是本发明实施例的桁架单元结构示意图；

图9是本发明实施例的动力机构剖视图；

图10是本发明实施例桁架单元中连接球体及部分连接杆的结构示意图。

其中：1-试验舱；2-支撑系统；201-平台网架；202-支撑柱；203-连接球体；204-连接杆；3-控制系统；4-航天器试验测试仪器搭载系统；402-固定导轨；403-滑车组合；4031-底座；4032-滑车；4033-立柱；4034-固定环；4035-u形支架；4036-支撑导轮；4037-辅助保持滚轮；4038-立杆；4039-套座；40310-保持弹簧；4041-电机舱；4042-伺服电机；4043-钢缆；4044-超越离合器卷线轮；4045-导向轮；4046-过线轮；4047-张紧轮；4048-温控气出入口；5-测量相机；6-待测天线。

具体实施方式

下面结合附图及给出的实施例对本发明进行详述：

参见图1和图2，一种高低温摄影测量系统，包括试验舱1、支撑系统2、控制系统3、航天器试验测试仪器搭载系统4和测量相机5。支撑系统2、航天器试验测试仪器搭载系统4和测量相机5设置在试验舱1内，控制系统3设置在试验舱1外。

试验舱1为一密封舱，设有隔温层。

平台网架201和支撑柱202均由多个桁架单元组成。

航天器试验测试仪器搭载系统4搭载测量相机5用于对待测天线6进行扫描，获取图像和测量数据，并实时传输给控制系统3。控制系统3用于对测量相机5传输的图像和测量数据进行实时采集、数据处理及存储。

参见图3，支撑系统2包括平台网架201，平台网架201由多根支撑柱202进行支撑，航天器试验测试仪器搭载系统4设置在平台网架201的下部。

参见图4和图5，该航天器试验测试仪器搭载系统，包含固定导轨402，滑车组合403和动力机构。固定导轨402为圆形导轨，其横截面为工字型。

固定导轨402设置在平台网架201底面的中央，滑车组合403可在固定导轨402上移动，测量相机401设置在滑车组合403上，动力机构为滑车组合403提供动力。

参见图6和图7，一种滑车组合403，包括底座4031和滑车4032；滑车4032的数量为两个，安装在底座4031上；底座4031上还设置有立柱4033，立柱4033上端设有固定环4034。滑车组合403通过固定环4034与钢缆4043连接。

滑车4032包括u形支架4035，u形支架4035两翼内壁的上部设有对称的支撑导轮4036，u形支架4035底边内表面上设有两个辅助保持滚轮4037，两个辅助保持滚轮4037分别与两个支撑导轮4036相对应。u形支架4035底边内表面上设有立杆4038，立杆4038上套设有套座4039，套座4039可沿立杆4038上下移动，辅助保持滚轮4037设置在套座4039上，立杆4038上还套设有保持弹簧40310，保持弹簧40310的一端与u形支架4035底边内表面接触，另一端与套座4039接触。

支撑导轮4036和辅助保持滚轮4037的表面均设有橡胶层，起到减振和降噪作用。

滑车4032在固定导轨402上的安装为下挂式，两个支撑导轮4036卡在工字型固定导轨402内侧下表面，两个辅助保持滚轮4037在保持弹簧40310的作用下从下向上顶住工字型固定导轨402底部，这样就形成两组导轮抱紧工字型固定导轨402的下横梁，即使在高低温环境下，也可以保持支撑导轮4036与固定导轨402的良好接触，有效防止滑车4032在运动过程中发生翻车现象。

滑车4032在固定导轨402上滑动时，两组导轮的剖切面垂直与固定导轨402截面，滑车就有较好的滑动性能，但是，不能保证滑车4032始终保持水平状态，造成测量相机5不稳定。因此，把两组滑车4032用底座4031固连，就可以保证测量相机55在滑车4032滑动过程中始终保持水平状态。

参见图8，动力机构包括电机舱4041、伺服电机4042和钢缆4043。动力机构的数量为两个，分别为左动力机构和右动力机构。

电机舱4041为一密封舱，固定在平台网架201的下部并靠近固定导轨402，电机舱4041的外表面包裹有保温层，电机舱4041底部设有温控气出入口，温控气对电机舱4041的温度进行调节，控制系统3控制温控气进出电机舱4041。

伺服电机4042设置在电机舱4041内，伺服电机4042的驱动轴伸出电机舱4041的上表面。

电机舱4041的上部设有超越离合器卷线轮4044和两个导向轮4045，固定导轨402外侧的中部均匀设置有多个过线轮4046。钢缆4043通过过线轮4046绕在固定导轨402上，钢缆4043的两端经过导向轮4045后，分别卷绕在两个动力机构的超越离合器卷线轮4044上。两个导向轮4045之间还设有张紧轮4047，张紧轮4047用于绷紧钢缆4043。

参见图9和图10，桁架单元由八个连接球体203和至少十二根连接杆204组成；连接球体203上设置有正向螺孔和斜向螺孔；正向螺孔最多包括上、下、左、右、前、后向螺孔；斜向螺孔包括水平斜向、垂直斜向、斜下方向、斜上方向的一个或多个螺孔。连接杆204的两端设置有与连接球体203螺孔相匹配的螺纹；八个连接球体203通过至少十二根连接杆204固连为长方体结构，其中正方体结构为最佳。

固定导轨402与支撑系统2均采用304不锈钢材质，使高低温环境下材料膨胀系数保持一致。固定导轨选用10#标准截面工字钢。

高低温摄影测量系统的工作原理是：试验舱1内的温度在-100℃～+80℃之间变化。控制系统3发出测量指令后，动力机构开始转动，左动力机构和右动力机构通过两个伺服电机4042钢缆4043驱动安装测量相机5的滑车组合403沿固定导轨402做圆周运动。测量相机5开始进行拍摄测量，转过360度后，动力机构停止，此时系统完成一次测量数据的采集过程。控制系统3在测量过程中，实时监测试验舱1内的环境温度、电机舱4041的温度，如果电机舱4041的温度超出伺服电机4042的工作温度，控制系统3将发出指令，温控气从温控气进出电机舱4041进行温度调节；在一次数据采集完成后，控制系统3计算出待测天线6的面型数据。如果要监测随温度变化的面型数据，则需要进行多次基于温度的面型参数，最终计算得出待测天线5面型随温度的变化特征。

测量相机5在扫描运动过程中，左动力机构的伺服电机驱动超越离合器卷线轮收线；此时右动力机构超越离合器卷线轮内的超越离合器发生作用，根据左动力机构的伺服电机收线的力矩大于右动力机构的超越离合器卷线轮中的超越离合器的反向保持力矩时，右动力机构的卷线轮放线，测量相机实现0～360°的绕待测天线6垂轴拍摄运动；到终点后，右驱动电机收线，左驱动电机放线，过程同上，测量相机实现360°～0°的拍摄运动。

左动力机构和右动力机构的卷线、收线相互配合，实现测量相机5的圆周扫描拍摄任务。在运动过程中，为了防止钢缆4043因为两个伺服电机4042的的配合上出现长度偏差，设计了张紧轮4047，使钢缆4043在运动和静止状态下都能保持在向轮4045上绷紧。