[其他]驅(qū)動與動量補(bǔ)償裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86209750
• 申請日: 1986-12-01
• 公開（公告）號: CN86209750U
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚俊杰;何志剛;劉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: F16H33/02
• 分類號: F16H33/02;F16H33/20
• 代理公司: 中科院長春專利事務(wù)所
• 代理人: 劉樹清

本實(shí)用新型屬于空間機(jī)械領(lǐng)域里，用于解決宇航器中裝載儀器的周期運(yùn)動部件的運(yùn)動及動量補(bǔ)償問題〔F16H33／02，F(xiàn)16H33／20〕。

宇航器中裝載的儀器，如遙感相機(jī)的擺動鏡頭，多光譜掃描儀的擺鏡，多波段微波幅射計(jì)的掃描天線等都是周期運(yùn)動的部件，用伺服驅(qū)動系統(tǒng)可精確的復(fù)現(xiàn)它們所需的運(yùn)動。可是，這些部件的運(yùn)動產(chǎn)生一個較大的干擾動量作用在裝載它們的宇航器上，引起飛行姿態(tài)誤差。為了保證宇航器飛行姿態(tài)精度，用動量補(bǔ)償裝置消除干擾動量，即用一個補(bǔ)償輪與運(yùn)動部件做相反運(yùn)動，使補(bǔ)償輪的動量矩與運(yùn)動部件的動量矩大小相等，方向相反，動量矩之和為零。

這樣它們對宇航器的作用力互相抵消，從而保證了宇航器的姿態(tài)。

就目前所掌握的實(shí)現(xiàn)這種驅(qū)動與動量補(bǔ)償?shù)难b置，美國曾提出用兩套伺服驅(qū)動系統(tǒng)〔SCANNING????MECHA????NISM????STUDY????FOR????MULTI－FREOUENCY????MICROWAVE????RADIOMETERS????NASACR－144853????N77－15369〕。一套由光電編碼器，驅(qū)動電機(jī)、伺服電路及運(yùn)動部件組成。另一套由光電編碼器、驅(qū)動電機(jī)、伺服電路及補(bǔ)償輪組成并跟蹤運(yùn)動部件反向運(yùn)動，這兩套裝置需有完全相同的結(jié)構(gòu)和控制特征，分別完成驅(qū)動和動量補(bǔ)償。美國的這種裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、價格昂貴、可靠性差，一旦其中一個系統(tǒng)出故障，便使宇航器的飛行姿態(tài)受到干擾。

本實(shí)用新型的目的在于，為了克服美國上述方案的缺點(diǎn)，保證宇航器飛行姿態(tài)的精度，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、經(jīng)濟(jì)、可靠性高，用一套伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在驅(qū)動運(yùn)動部件的同時又能高精度的進(jìn)行動量補(bǔ)償?shù)难b置。并且補(bǔ)償輪可以作得很小，減少結(jié)構(gòu)的空間體積和重量。

本實(shí)用新型的具體內(nèi)容見附圖，該裝置由位置檢測器〔1〕，驅(qū)動電機(jī)〔2〕，補(bǔ)償輪〔3〕，機(jī)械諧波減速器（包括：高速軸〔4〕、發(fā)生器〔11〕、柔輪〔13〕、剛輪〔12〕、低速軸〔6〕和箱體〔5〕）及固定其位置的殼體〔9〕組成。本裝置非常巧妙的運(yùn)用了機(jī)械諧波傳動的特點(diǎn)，將剛輪〔12〕固定，使裝補(bǔ)償輪〔3〕的高速軸〔4〕與裝運(yùn)動部件〔7〕的低速軸〔6〕實(shí)現(xiàn)同軸反向轉(zhuǎn)動。裝置中驅(qū)動電機(jī)〔2〕安裝在低速軸〔6〕上，如附圖中虛線所示，也可以達(dá)到同樣的目的。補(bǔ)償輪〔3〕是實(shí)現(xiàn)動量補(bǔ)償?shù)牟考瑸榱藴p少重量，提高慣量／質(zhì)量比，補(bǔ)償輪做成園盤狀，在園盤上不同的直徑位置加工有多圈孔，可對稱地安裝螺栓〔10〕，用來增加質(zhì)量或在徑向方向?qū)ΨQ移動螺栓改變園盤上的質(zhì)量分布半徑，來調(diào)節(jié)補(bǔ)償輪慣量的大小，達(dá)到精確補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1、本實(shí)用新型用一套伺服驅(qū)動系統(tǒng)，在驅(qū)動部件運(yùn)動的同時可進(jìn)行動量補(bǔ)償，使裝置簡單、價廉、可靠性高。

2、用機(jī)械聯(lián)結(jié)方法進(jìn)行動量補(bǔ)償?shù)难b置，不會出現(xiàn)無補(bǔ)償狀態(tài)，這對宇航器的飛行姿態(tài)是至關(guān)重要的。

3、本裝置易于實(shí)現(xiàn)大的速比（一般單級傳動可在50～500范圍），使補(bǔ)償輪做的很小，可以大大減小空間和重量，這對宇航器是非常重要的。

4、本裝置傳動精度高、剛度大，又可做到無間隙，因此，可以得到高的動態(tài)補(bǔ)償精度。如本裝置在氣浮臺上實(shí)驗(yàn)取得了積極效果，有98.4％的干擾動量被補(bǔ)償，對這種裝置用計(jì)算機(jī)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果是99.9％的干擾動量被補(bǔ)償。而兩套系統(tǒng)的補(bǔ)償裝置能補(bǔ)償93％左右。

5、本裝置易于做成密閉結(jié)構(gòu)，為空間運(yùn)動部件創(chuàng)造良好的潤滑條件，可提高裝置的使用壽命。

本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方案如附圖所示：位置檢測器〔1〕、驅(qū)動電機(jī)〔2〕、補(bǔ)償輪〔3〕安裝在高速軸〔4〕上，它與發(fā)生器〔11〕相接，運(yùn)動部件〔7〕安裝在低速軸〔6〕上，它與柔輪〔13〕相連。整個裝置固定在殼體〔9〕中，它與宇航器本體聯(lián)接。

裝置中機(jī)械諧波減速器的剛輪〔12〕固定在箱體〔5〕上，速比可取i＝50～200，為了減小補(bǔ)償輪〔3〕的尺寸和慣量，當(dāng)運(yùn)動部件〔7〕慣量大時，i可取大些。本裝置經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，取i＝90、運(yùn)動部件〔7〕的口徑可在0.6～2.5米之間，本裝置中為0.8米，補(bǔ)償輪〔3〕的慣量為運(yùn)動部件〔7〕慣量的1／i。在補(bǔ)償輪〔3〕上對稱增減或改變螺栓〔10〕的數(shù)量和它在補(bǔ)償輪〔3〕徑向上的位置，調(diào)整到最佳補(bǔ)償狀態(tài)。

本實(shí)用新型取得了一舉兩得的結(jié)果，既驅(qū)動了運(yùn)動部件又進(jìn)行了動量補(bǔ)償。