專利名稱：氦氣球懸掛重力卸載裝置的制作方法
技術領域：
氦氣球懸掛重力卸載裝置技術領域[0001]本實用新型涉及航天器可展開機構地面展開試驗的重力卸載，具體是可實現空間 展開的重力卸載裝置。
背景技術：
[0002]在航天器發射階段，由于受到空間的限制，其中的一些機構如天線、太陽翼電池板 通常在發射階段出于收攏狀態，待航天器入軌后相關機構進行展開，進入工作狀態。展開 過程的順利對衛星的工作狀態和壽命起著至關重要的作用，為了保證展開機構展開的可靠 性，衛星在地面需要進行一系列的展開試驗。[0003]在地面進行展開試驗時，由于展開關節的鉸鏈設計通常無法承載在地面展開后所 帶來的重力，為了更好地模擬衛星入軌后的實際狀態，需要采用重力卸載系統來模擬零重 力或者微重力的狀態。目前常用的重力卸載有氣浮平臺法、機械懸掛系統法，這些方法很好 地解決了太陽翼和天線的二維展開，但地面試驗需要的工裝(如大理石平臺、桁架)跟隨航 天器進入發射場成本很大，而且這些方法仍無法實現空間三維展開。實用新型內容[0004]本實用新型針對上述通用的重力卸載方法優缺點，提供一種氦氣球懸掛重力卸載 裝置，利用氦氣球懸掛的方法對展開機構進行重力卸載，從而簡化展開試驗所需工裝設備 的安裝調試過程，縮短展開試驗的工裝準備時間，提高試驗效率，通過氦氣回收裝置可以將 試驗所用的氦氣進行回收二次利用，從而控制采用氦氣球懸掛重力卸載裝置進行展開試驗 時的成本。[0005]為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下:[0006]一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及進氣口和出 氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗過程中拉力的變化進行采樣并實時傳輸至地面的計 算機，通過緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，采用充氣氦氣瓶通過減壓閥將氦氣充 入氦氣球，通過氦氣壓縮機將氦氣回收至回收氦氣瓶中以重復利用。[0007]所述安全繩位于氦氣球上方，所述牽控繩位于氦氣球兩側，所述懸掛繩均勻分布 在氦氣球底部周邊，所述進氣口和出氣口設置在氦氣球底端用于充氣和放氣。[0008]所述進氣口和出氣口可共用一口。[0009]所述氦氣球與懸掛工裝之間設有緩沖彈簧秤和拉力傳感器，所述緩沖彈簧秤用來 對展開試驗開始和結束時的沖擊進行緩沖，所述拉力傳感器測量展開試驗過程中的懸掛 力，通過數據線將數據傳輸至地面計算機上進行記錄和后期處理。[0010]所述緩沖彈簧秤和拉力傳感器的位置可以互換。[0011]所述氦氣球的大小根據實際展開試驗的對象進行設計，直徑小于4m時采用0.18mm厚輕質PVC (聚氯乙烯)制作，當直徑大于4m時采用0.18mm厚TPU (熱塑性聚氨酯 彈性體)制作。[0012]本實用新型克服了通用展開試驗方法無法實現空間三維展開的缺陷，提高了展開試驗工裝的通用型，大幅度降低展開試驗的人力和物力成本。
[0013]圖1為本實用新型的整體結構示意圖。[0014]101-氦氣球102-行車吊鉤103-安全繩104-牽控 105-懸掛繩[0015]106-氦氣壓縮機 107-回收氦氣瓶 108-計算機109-懸掛工裝 110-可展開機構[0016]111-配重塊112-緩沖彈簧秤 113-充氣氦氣瓶 114-減壓閥 115-拉力傳感器具體實施方式
[0017]現結合附圖，對本實用新型的技術內容進一步描述。[0018]圖1所示，本實用新型所提供的氦氣球懸掛重力卸載裝置，包括提供懸掛升力的氦氣球101，氦氣球的形狀和尺寸可以根據試驗的空間要求和展開機構所需的卸載力進行確定，當直徑4m以下的氣球采用輕質PVC (聚氯乙烯)進行制作，直徑大于4m時PVC材料連接處容易破裂，需采用TPU (熱塑性聚氨酯彈性體)材料進行制作。[0019]氦氣球101上端通過安全繩103懸掛在行車吊鉤102上，主要用來防止氣球泄氣或破裂后，試驗工裝對展開機構產生破環，保證展開試驗過程的安全可靠。[0020]氦氣球101兩側設有牽控繩104,牽控繩104的另一端引至地面,試驗過程中由專人負責，主要實現氦氣球101懸掛安裝時對氣球進行控制，同時防止試驗過程中由于氦氣球101過大位移。[0021]氦氣球101下端通過懸掛繩105連接至拉力傳感器115，懸掛拉力繩均勻布置于四周。拉力傳感器115主要用來觀察展開過程中重力卸載的情況是否滿足要求，其測得的數據通過數據線跟地面的計算機108進行實時傳輸。[0022]拉力傳感器115下端與緩沖彈簧秤112相連，緩沖彈簧秤112的作用是大展開機構啟動和停止時對氣球由于慣性而產生的額外沖擊進行緩沖，從而保證實驗過程的安全可O[0023]緩沖彈簧秤112下端與懸掛工裝109相連，懸掛工裝109安裝在進行展開試驗的可展開機構110，懸掛工裝109的設計視具體的展開機構結構有所區別，但都必須保證在整個展開試驗的過程中，懸掛繩通過可展開機構的質心位置。[0024]懸掛工裝109懸掛點處掛有配重塊111，主要用來對懸掛力進行調節。[0025]充氣氦氣瓶113通過減壓閥114將氦氣充入到氦氣球101中直到達到理論要求的升力為止，升力的具體數值可以通過拉力傳感器115獲得，當獲得穩定的升力后，在展開實驗過程中可以將整個充氣裝置移除。[0026]氦氣球101 中的氦氣通過氦氣壓縮機106充入至回收氦氣瓶107中，以達到重復利用的目的。
權利要求1.一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及 進氣口和出氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗過程中拉力的變化進行采樣并實時傳輸 至地面的計算機，通過緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，懸掛工裝懸掛點處掛有配 重塊，采用充氣氦氣瓶通過減壓閥將氦氣充入氦氣球，通過氦氣壓縮機將氦氣回收至回收 氦氣瓶中以重復利用。
2.根據權利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述安全繩位于氦氣 球上方，所述牽控繩位于氦氣球兩側，所述懸掛繩均勻分布在氦氣球底部周邊，所述進氣口 和出氣口設置在氦氣球底端用于充氣和放氣。
3.根據權利要求1或2所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述進氣口和出 氣口共用一口。
4.根據權利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述氦氣球與懸掛工 裝之間設有緩沖彈簧秤和拉力傳感器，所述緩沖彈簧秤用來對展開試驗開始和結束時的沖 擊進行緩沖，所述拉力傳感器測量展開試驗過程中的懸掛力，通過數據線將數據傳輸至地 面計算機上進行記錄和后期處理。
5.根據權利要求4所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述緩沖彈簧秤和拉 力傳感器的位置互換。
6.根據權利要求1所述氦氣球懸掛重力卸載裝置，其特征在于:所述氦氣球的大小根 據實際展開試驗的對象進行設計，直徑小于4m時采用0.18mm厚輕質PVC制作，當直徑大于 4m時采用0.18mm厚TPU制作。
專利摘要本實用新型公開一種氦氣球懸掛重力卸載裝置，應用于航天器上可展開機構的地面展開試驗，包括具有安全繩、懸掛繩、牽控繩以及進氣口和出氣口的氦氣球，利用拉力傳感器將試驗過程中拉力的變化進行采樣并實時傳輸至地面的計算機，通過緩沖彈簧秤連接拉力傳感器和懸掛工裝，采用充氣氦氣瓶通過減壓閥將氦氣充入氦氣球，通過氦氣壓縮機將氦氣回收至回收氦氣瓶中以重復利用。本實用新型重力卸載裝置可以實現可展開機構展開試驗的重力卸載，降低試驗成本的同時，提高展開試驗的效率和可靠性。
文檔編號B64G7/00GK203064210SQ20122066820
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者孫濤, 陳偉明, 車臘梅, 陳小弟 申請人:上海裕達實業公司