[发明专利]一种空间在轨捕获过程运动绳系张力测量装置

说明书

一种空间在轨捕获过程运动绳系张力测量装置，包括安装在空间在轨飞行器上的结构主体和力传感器；力传感器安装于结构主体中，结构主体将规定角度的绳系张力传递给力传感器进行测量，力传感器将结构主体传递过来的绳系张力转换为差分电压信号输出。本发明的空间在轨捕获过程运动绳系测量装置具有线性度好、精度高、稳定性强、耐腐蚀、温度特性较好等特点，能满足±150℃宽温度范围下的可靠应用，可实现月面恶劣环境和空间复杂宇航环境下的柔性绳系张力的精确测量。

技术领域

本发明涉及一种运动绳系张力测量装置，属于空间攻防、机械工程以及电子工程等相关技术领域。本方法同样适用于其他深空星体柔性运动绳系张力的识别和提取。

背景技术

系绳收放装置是空间飞网的重要组成部分，空间飞网捕获目标后，实现目标拖拽功能，并具有系绳收放、系绳收放长度和速度控制、绳长测量、绳系角度测量、张力测量与控制、切断系绳等一系列功能。

针对空间在轨捕获过程中捕获目标运动状态复杂多变而难以稳定控制，在系绳收放装置执行在轨捕获过程中为了可靠地获取捕获目标与卫星平台之间的受力关系，捕获目标与卫星平台之间的连接绳系张力参数，直接决定了捕获目标拖拽控制工作的准确性和可靠性，因此，需对空间在轨捕获过程的绳系张力进行有效的识别和提取，以便实时调整控制策略。

在系绳收放装置进行空间在轨捕获过程中，绳系运动状态复杂多变，无法通过传统的力传感器对绳系张力开展直接测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供了一种空间在轨捕获过程运动绳系张力测量装置，用于解决空间在轨捕获过程中运动绳系张力难以准确有效识别和提取问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种空间在轨捕获过程运动绳系张力测量装置，包括安装在空间在轨飞行器上的结构主体和力传感器；力传感器安装于结构主体中，结构主体将规定角度的绳系张力传递给力传感器进行测量，力传感器将结构主体传递过来的绳系张力转换为差分电压信号输出。

所述结构主体包括底座、旋转轴、旋转块、回转轮以及预紧组件；

底座包括上顶面、支撑柱以及下底面；上顶面和下底面之间通过多个支撑柱支撑连接，力传感器设置在多个支撑柱中心；

旋转块通过旋转轴安装于上顶面上，回转轮安装在旋转块上，旋转块绕旋转轴进行旋转，旋转到位后通过预紧组件固定，此时旋转块的底部压在力传感器上，运动绳系的张力通过回转轮传递给旋转块，进而传递给力传感器进行测量。

结构主体还包括电缆压片安装在下底面上，用于固定力传感器的引出线。

结构主体还包括防跳线组件，安装在旋转块上，位于回转轮的上方，用于防止运动绳系在回转轮的凹槽上运动时跳脱。

防跳线组件与回转轮之间的间隙为运动绳系直径的1/4～1/2。

回转轮与旋转块之间为间隙配合，用于降低回转轮与旋转块之间的摩擦力。

预紧组件包括限幅螺钉和预紧弹簧，预紧弹簧套在限幅螺钉上，用于给旋转块阻尼限幅以及提供预紧力，同时也用于通过调节预紧弹簧的压缩量而调整张力测量零点。

力传感器包括外壳、第一电路板、第二电路板、第三电路板、弹性体、传感器接头、压杆、板套以及保护帽；

传感器接头与弹性体固连成一体结构，传感器接头上设置有压杆的导向孔，其与压杆之间采用滑配合方式，提供力传递的导向与压杆的轴向限位；压杆将旋转块传递下来的绳系张力施加给弹性体，弹性体用于实现张力与形变的线性转换；