一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，包括支撑框架、一级扭丝、二级扭丝、磁阻尼器、水平秤杆、反光镜以及激光位移传感器，一级扭丝上端与支撑框架顶部中间位置连接，一级纽丝下端连接铝盘，铝盘下端连接与一级扭丝同轴布置的二级扭丝，二级扭丝的下端与水平秤杆的中心连接，支撑框架的顶部中间位置的下方还设有磁阻尼器，磁阻尼器套设在铝盘外侧；水平秤杆的两端上方分别设有一个反光镜，支撑框架上与两个反光镜对应的位置各设有一个激光位移传感器，反光镜正对激光位置传感器布置。本发明专利技术采用双路激光检测的测量方案，通过将两路激光位移传感器测试数据进行解耦与换算，对扭摆工作过程中的偶然误差具有一定的校正作用。校正作用。校正作用。

【技术实现步骤摘要】
一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置


[0001]本专利技术涉及空间扭摆装置相关
，具体涉及一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置。

技术介绍

[0002]空间常用的微力测量模式有直接测量方案和间接测量方案，直接测量方案是将推进器直接安装在测量装置上，通过测量推进器反作用于测量装置上的作用力，直接得到推力的大小。常见的间接测量模式有：杠杆放大模式、电磁天平模式和扭摆模式。
[0003]扭摆模式是利用旋丝扭摆的机理，在悬丝下方的水平秤杆一端放置推进器，另一端进行配重。通过测量微推力作用下，扭摆的扭转角或扭转周期，结合悬丝的扭转刚度系数，从而得出微推力和脉冲值的大小。这种测量模式结构简单，通过激光测量仪器检测，测量精度高，但仍存在悬丝扭摆所能承受的拉力与分辨率成反比，平衡所需的时间较长等不足。
[0004]同时，微力测量扭摆是用于空间引力波探测的惯性传感器进行地基实验时不可或缺的一套测试系统，它利用精密的激光测量仪器，可以很好地进行微小干扰力(mN量级以下)的测试。既可以测试分析检验质量锁紧释放干扰力的影响，又可以对检验质量所受到的静电力进行标定测量，现实应用价值很高。
[0005]美国佛罗里达大学研制的用于空间引力波观测站和大地测量飞行任务相关技术的开发的新型扭摆，将扭转摆的旋转运动转化为测试质量的平移，通过激光干涉仪检测测试质量的位移。该扭摆所能承受载荷质量为477g，不能满足大质量载荷的整机测试，只适用于小质量的对称结构测试。并且佛罗里达大学扭摆结构较复杂，实现难度与成本均较高。r/>[0006]华中科技大学研制出用于万有引力常数G测量的扭摆测量系统，该系统由悬丝扭摆、标定系统、磁阻尼系统、激光测量系统、环境监测系统以及静电伺服系统组成。它利用自由振荡法标定固有频率，利用定位球标定转动惯量，得出扭摆系统的扭转刚度，并通过静电伺服控制进行快速稳定。华中科技大学的扭摆承载质量为80g，仪器自身配置真空系统，限制了载荷的参数，所能承载的质量较小，无法满足大质量、大体积载荷的整机测试。此外，该扭摆具有较大的测量局限性，采用单路自准直仪对中心点反光镜进行位姿测量，不能实现较大量程的测试，分辨率与量程之间对立互斥性强，并且搭建所需成本较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有的扭摆系统承重较轻，可测推力范围较小的问题，提供了一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，包括支撑框架、一级扭丝、二级扭丝、磁阻尼器、水平秤杆、反光镜以及激光位移传感器，所述一级扭丝上端与支撑框架顶部中间位置连接，所述一级纽丝下端连接铝盘，所述铝盘下端连接与一级扭丝同轴布置的二级扭丝，所述二级扭丝的下端与水平秤杆的中心连
接，所述支撑框架的顶部中间位置的下方还设有磁阻尼器，所述磁阻尼器套设在所述铝盘外侧；所述水平秤杆的两端上方分别设有一个反光镜，所述支撑框架上与两个反光镜对应的位置各设有一个激光位移传感器，所述反光镜正对所述激光位置传感器布置。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术的推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置能够实现对空间站核心舱高微柜外体喷气推进系统的微力测试；采用双路激光检测的测量方案，通过将两路激光位移传感器测试数据进行解耦与换算，对扭摆工作过程中的偶然误差具有一定的校正作用，并且降低了单路激光测量仪器的性能要求，所需的成本减少。本专利技术采用二级悬丝连接水平秤杆，水平秤杆上可以设置多个载荷固定点，一方面实现了一器多用，可以对众多类型载荷进行微力测量，另一方面达到了更高的测量精度，降低地脉动对测量结果的影响，可以有效减低环境噪声的影响。本专利技术在两级扭丝连接位置设置磁阻尼器，降低扭丝受力不垂直时的摆动影响。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，所述一级扭丝的下端连接有两个夹头，两个夹头的非夹持端连接固定，两个夹头的夹持端分别朝上和朝下布置并分别与一级扭丝的下端以及二级扭丝的上端夹紧固定；两个所述夹头的非夹持端的外周侧壁上套设固定有铝盘。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：采用相互连接的两个夹头，可以分别对一级扭丝和二级扭丝连接位置进行夹紧固定，方便组装。
[0013]进一步，所述支撑框架的顶部中间位置连接有夹头，所述夹头的夹持端朝下布置且与一级扭丝的上端夹紧固定；所述水平秤杆的中心位置固定有夹头，该夹头的夹持端朝上布置且与二级扭丝的下端夹紧固定。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：便于以及扭丝上端和二级扭丝下端的连接固定。
[0015]进一步，所述夹头包括第一螺纹套筒、夹紧头以及第二螺纹套筒，所述第一螺纹套筒的外侧壁上设有外螺纹，所述第二螺纹套筒的内侧壁上设有内螺纹，所述第二螺纹套筒的一端设有圆锥形锁紧结构，所述圆锥形锁紧结构的中心位置开设有夹持孔，所述夹紧头的一端具有多个圆周排布且间隔布置的夹紧块，多个夹紧块形成具有缓冲间隙的圆锥形夹紧头结构，所述圆锥形夹紧头结构适配套设在所述第二螺纹套筒一端的圆锥形锁紧结构内，所述夹紧头的另一端套设并限位在所述第一螺纹套筒内，所述第二螺纹套筒另一端套设并螺纹连接在所述第一螺纹套筒的外侧壁上，通过拧动第二螺纹套筒使圆锥形锁紧结构锁紧多个夹紧块实现夹紧固定。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：利用圆锥形锁紧结构与圆锥形夹紧头配合，可以通过旋紧第二螺纹套筒，实现多个夹持块的共同合拢作用，实现对扭丝的夹紧固定。还可以通过旋松第二螺纹套筒，实现多个夹持块的共同张开，实现对扭丝取消夹持。
[0017]进一步，所述磁阻尼器包括套筒、环形永磁体以及固定杆，所述套筒竖直套设在所述铝盘外侧，所述套筒的外侧壁上设有环形法兰边，所述环形法兰边通过固定杆固定在所述支撑框架的顶部中间位置，所述套筒的内侧壁上端位置和下端位置各设有一个环形永磁体，位于套筒内侧壁上端位置的环形永磁体套设在所述一级扭丝外侧并位于铝盘的上方，位于套筒内侧壁下端位置的环形永磁体套设在所述二级扭丝外侧并位于铝盘的下方。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过调节固定杆，调节套筒的高度。
[0019]进一步，所述一级扭丝以及二级扭丝均采用钨丝，所述一级扭丝的外径大于二级扭丝的外径。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：采用钨丝作为扭丝，较细的扭丝可以使扭摆具有很高的灵敏度与分辨率。
[0021]进一步，所述支撑框架的顶部中间位置螺纹连接有竖直布置的调节螺杆，所述调节螺杆的下端一级扭丝的上端连接固定。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：通过空载时调节螺杆的手动旋转，从而调整扭丝的总长度。并可以在装入载荷后，小角度旋转调节螺杆，调节反光镜与激光位移传感器间的初始角度。
[0023]进一步，所述水平秤杆的上方设有多个标定球。
[0024]进一步，还包括载荷工装板，所述载荷工装板的上表面固定在所述水平秤杆的下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，其特征在于，包括支撑框架、一级扭丝、二级扭丝、磁阻尼器、水平秤杆、反光镜以及激光位移传感器，所述一级扭丝上端与支撑框架顶部中间位置连接，所述一级纽丝下端连接铝盘，所述铝盘下端连接与一级扭丝同轴布置的二级扭丝，所述二级扭丝的下端与水平秤杆的中心连接，所述支撑框架的顶部中间位置的下方还设有磁阻尼器，所述磁阻尼器套设在所述铝盘外侧；所述水平秤杆的两端上方分别设有一个反光镜，所述支撑框架上与两个反光镜对应的位置各设有一个激光位移传感器，所述反光镜正对所述激光位置传感器布置。2.根据权利要求1所述一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，其特征在于，所述一级扭丝的下端连接有两个夹头，两个夹头的非夹持端连接固定，两个夹头的夹持端分别朝上和朝下布置并分别与一级扭丝的下端以及二级扭丝的上端夹紧固定；两个所述夹头的非夹持端的外周侧壁上套设固定有铝盘。3.根据权利要求1所述一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，其特征在于，所述支撑框架的顶部中间位置连接有夹头，所述夹头的夹持端朝下布置且与一级扭丝的上端夹紧固定；所述水平秤杆的中心位置固定有夹头，该夹头的夹持端朝上布置且与二级扭丝的下端夹紧固定。4.根据权利要求2或3所述一种推进器脉冲力与持续力测量的扭摆装置，其特征在于，所述夹头包括第一螺纹套筒、夹紧头以及第二螺纹套筒，所述第一螺纹套筒的外侧壁上设有外螺纹，所述第二螺纹套筒的内侧壁上设有内螺纹，所述第二螺纹套筒的一端设有圆锥形锁紧结构，所述圆锥形锁紧结构的中心位置开设有夹持孔，所述夹紧头的一端具有多个圆周排布且间隔布置的夹紧块，多个夹紧块形成具有缓冲间隙的圆锥形夹紧头结构，所述圆锥形夹紧头结构适配套设在所述第二螺纹套筒一端的圆锥形锁紧结构内，所述夹紧头的另一端套设并限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉洁，李宗峰，吴博健，贾远东，王珂，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：