阅读说明：本技术 一种立方星二维质心配平装置 (Cubic star two-dimensional centroid balancing device ) 是由 陆正亮 谈曾巧 钱鹏俊 胡远东 陶红海 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种立方星二维质心配平装置,包括质量块安装板、四个粗调质量块和四个细调质量块,质量块安装板被经过中心点的横轴X轴和纵轴Y轴分为四个区域,每个区域内设置有一个空槽,四个空槽沿中心点对称布置,每两个相邻的空槽之间设置有一个导轨槽,四个导轨槽沿中心点对称布置,每个空槽的四周均匀分布有多个安装孔,粗调质量块的两侧分别设置有一个条形孔,细调质量块能够嵌入导轨槽并沿导轨槽轴向移动,细调质量块上贯穿设置有至少一个第一螺纹孔。本发明在不影响卫星总装测试、不改变卫星内部结构设计的前提下,利用安装在立方星顶部的二维质心调节模块可快速、精确地实现立方星二维质心的配平。(The invention discloses a cubic star two-dimensional mass center balancing device which comprises a mass block mounting plate, four coarse tuning mass blocks and four fine tuning mass blocks, wherein the mass block mounting plate is divided into four regions by a transverse axis X axis and a longitudinal axis Y axis which pass through a central point, each region is internally provided with a hollow groove, the four hollow grooves are symmetrically arranged along the central point, a guide rail groove is arranged between every two adjacent hollow grooves, the four guide rail grooves are symmetrically arranged along the central point, a plurality of mounting holes are uniformly distributed around each hollow groove, two sides of each coarse tuning mass block are respectively provided with a strip-shaped hole, the fine tuning mass blocks can be embedded into the guide rail grooves and axially move along the guide rail grooves, and the fine tuning mass blocks are provided with at least one first threaded. The invention can quickly and accurately realize the balancing of the two-dimensional centroid of the cube star by utilizing the two-dimensional centroid adjusting module arranged on the top of the cube star on the premise of not influencing the assembly test of the satellite and not changing the internal structure design of the satellite.)

一种立方星二维质心配平装置

技术领域

本发明涉及立方星技术领域,具体涉及一种立方星二维质心配平装置。

背景技术

随着机械、电子等行业向着微型化、智能化方向的发展，立方体卫星已经成为航天器中一个主流的研究方向之一。目前立方星的轨道机动能力相对于星上其他平台技术发展较不成熟，固体推进技术因其密度冲量高、占用星内的体积较小、结构简单、工作时间短、性能可靠等优势，成为目前立方星轨道机动任务的多种推进系统方式中优势较明显的一种推进方式，具有广泛的应用前景。固体推进系统中，卫星质心的偏移导致星体惯性轴与推力器纵轴存在偏差，必然造成固体火箭推力器存在推力偏心。由于固体推进推力较大，由此带来的推力偏心力矩很容易导致卫星姿态翻转失去控制。

目前已有的质心配平方法有配重法，例如专利CN201110273085.7，通过增加配重来实现质心的配平，该方法操作复杂，且质量块质量难以确定和调整，所以质心配平的难度较大，精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构和操作简单、精度较高的立方星二维质心配平装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种立方星二维质心配平装置，包括质量块安装板、四个粗调质量块和四个细调质量块，所述质量块安装板被经过中心点的横轴X轴和纵轴Y轴分为四个区域，每个区域内设置有一个空槽，四个空槽沿所述中心点对称布置，每两个相邻的空槽之间设置有一个导轨槽，四个导轨槽沿所述中心点对称布置，每个空槽的四周均匀分布有多个安装孔，所述粗调质量块的两侧分别设置有一个条形孔，所述细调质量块能够嵌入所述导轨槽并沿所述导轨槽轴向移动，所述细调质量块上贯穿设置有至少一个第一螺纹孔。

进一步地，所述粗调质量块的底部具有一与所述空槽两侧配合的凸台。

进一步地，所述粗调质量块的一个没有设置条形孔的侧边开设有一U形缺口。

进一步地，所述细调质量块的顶部两边分别开设有一个凹槽。

进一步地，所述细调质量块上贯穿设置有两个第一螺纹孔。

进一步地，所述质量块安装板的四个角上分别开设有一个90°的缺口。

进一步地，所述质量块安装板的四个侧边上分别设置有两个第二螺纹孔。

进一步地，所述质量块安装板的中心上开设有一个悬挂孔，所述悬挂孔的上半部分为圆形通孔、下半部分为倒锥形孔。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

(1)本发明立方星二维质心配平装置包括能安装于质量块安装板上的四个粗调质量块和四个细调质量块，在进行立方星质心配平时可根据测量的质心偏移量具体选择需要使用的质量块个数和安装位置，粗调质量块与细调质量块的区别设计使得质心调整的可操空间大，提高了质心配平的精度，大大缩短了立方星质心配平过程所需的时间；

(2)本发明中质心调节模块上的粗调质量块的两侧分别设置有一个条形孔，一个没有设置条形孔的侧边开设有一U形缺口，通过调整条形孔与安装孔的安装位置以及U形缺口的安装朝向能够实现粗调质量块的安装位置和质心的可调性；

(3)细调质量块能够嵌入导轨槽并沿导轨槽轴向移动，细调质量块上贯穿设置有至少一个第一螺纹孔，因此能够通过调节细调质量块在导轨槽内的位置实现质心的微调，通过使用螺钉穿过第一螺纹孔即可实现细调质量块在导轨槽内的定位；

(4)本发明立方星二维质心配平装置能够通过第二螺纹孔直接安装固定于立方星的顶部，因此不改变卫星内部结构设计，不影响卫星的总装测试，也不影响立方星在标准的分离机构内的安装。

附图说明

图1为本发明立方星二维质心配平装置结构示意图。

图2为本发明立方星二维质心配平装置***图。

图3为质量块安装板的结构示意图。

图4为粗调质量块的结构示意图。

图5为细调质量块的结构示意图。

图6为粗调质量块第一种安装方式示意图。

图7为粗调质量块第二种安装方式示意图。

图8为细调质量块的安装示意图。

图9为质量块安装板的中心悬挂孔的悬挂安装示意图。

图10为本发明立方星二维质心配平装置的安装使用示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-5所示，一种立方星二维质心配平装置，包括质量块安装板1、四个粗调质量块2和四个细调质量块3，所述质量块安装板1被经过中心点的横轴X轴和纵轴Y轴分为四个区域，每个区域内设置有一个空槽6，四个空槽6沿所述中心点对称布置，每两个相邻的空槽6之间设置有一个导轨槽8，四个导轨槽8沿所述中心点对称布置呈十字形分布，导轨槽8内有凹槽，用于细调质量块3的限位，每个空槽6的四周均匀分布有多个安装孔7，多个安装孔7能够实现粗调质量块2的位置调整和安装定位，所述粗调质量块2的两侧分别设置有一个条形孔10，配合螺钉用于其在质量块安装板1上的定位，设计条形孔10的目的在于确保粗调质量块2在各个位置都能找到安装孔进行定位便于实现安装位置的调整，粗调质量块2的上表面与质量块安装板1上的导轨上表面齐平，所述细调质量块3能够嵌入所述导轨槽8并沿所述导轨槽8轴向移动，所述细调质量块3上贯穿设置有两个第一螺纹孔14。

结合图4，所述粗调质量块2的底部具有一与所述空槽6两侧配合的凸台12，其大小可以放入质量块安装板1四个角的空槽6内，用于增加粗调质量块2的质量，提高其调节质心的能力，所述粗调质量块2的一个没有设置条形孔10的侧边开设有一U形缺口11。

结合图6、7，粗调质量块2在质量块安装板1上有两个安装方向，当立方星质心在x轴上有较大偏移时，可按图6方式安装，使其可在x轴方向上进行调节，当立方星质心在y轴上有较大偏移时，可按图7方式安装，使其可在y轴方向上进行调节，这种安装方式的设计，使粗调质量块2可在四个方向上进行立方星质心的粗调，提高了二维质心配平模块的质心调节能力。

结合图5，所述细调质量块3的顶部两边分别开设有一个凹槽13，凹槽13的形状与质量块安装板1上的导轨槽8正好配合，使其只能沿导轨轴向运动，细调质量块3凸起的上表面面与导轨槽8的上表面平齐，细调质量块3与导轨槽8的安装嵌入方式如图8所示，细调质量块3上有两个第一螺纹孔14，配合螺钉用于其位置确定之后将其定位在质量块安装板1上，螺钉穿过第一螺纹孔14后抵接于导轨槽8的底部实现细调质量块3的定位。

结合图3，所述质量块安装板1的四个角上分别开设有一个90°的缺口4，缺口4可刚好与立方星外框架四个导轨配合定位，所述质量块安装板1的四个侧边上分别设置有两个第二螺纹孔5，用于配合沉头螺钉将质量块安装板1固定在立方星顶端。

结合图9，所述质量块安装板1的中心上开设有一个悬挂孔9，所述悬挂孔9的上半部分为圆形通孔、下半部分为倒锥形孔，细绳15穿过圆形通孔和锥形台体16，利用螺钉17固定，即可将安装有二维质心配平模块的立方星吊起。

结合图10，立方星二维质心配平装置主体部分二维质心调节模块占用100mm×100mm×5mm的空间，通过利用八个沉头螺钉配合八个螺纹孔安装于立方星框架顶端，所述二维质心配平装置总高5mm，不会超出立方星外框架导轨延伸出的部分，不改变立方星整体包络形状，不影响立方星在分离机构内的安装，可安装在按照国际立方星标准设计的1单元、2单元和3单元立方星上。

本发明立方星二维质心配平装置的质心调节方法包括以下步骤：

(1)将粗调质量块2不同的安装数量和位置进行组合，利用MATLAB计算出每个组合可调节的质心范围，建立一个粗调质量块安装数量、位置与可调节质心范围相对应的表格；

(2)将质量块安装板1安装在立方星顶端；

(3)测定立方星质心的位置；

(4)根据立方星质心的位置可在表格里找出可调节质心范围与立方星质心位置最接近的一组粗调质量块2安装方式；

(5)将粗调质量块2安装在对应位置进行立方星质心的粗调；

(6)利用细调质量块3进行质心的精确配平。例：若立方星质心在x轴正向有偏移，可在x轴负向的导轨内安装细调质量块进行调节，其他方向同理；若立方星质心在x轴、y轴正向都有偏移，可在x轴、y轴负向导轨内安装细调质量块进行调节，其他情况同理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。