技术发明奖公示材料.PDFVIP

技术发明奖公示材料 一、项目名称 宇航空间机构的悬吊法微低重力模拟关键技术及应用 二、提名者及提名意见 提名者： 中华人民共和国工业和信息化部 提名意见： 该项目针对宇航空间机构的微低重力模拟试验需求解决了一系列关键技术 问题，主要成果如下：1．建立了多自由度宇航空间机构的场-力等效转换理论模 型；2 ．发明了一类具有三自由度质心随动功能的补偿力施加机构；3 ．发明了双 层大跨度大惯性吊点水平跟踪技术；4 ．发明了主被动复合式高精度恒拉力控制 技术。该项目解决了宇航空间机构悬吊法微低重力模拟的多项核心技术，应用于 多个航天型号产品的地面微低重力模拟测试，具有多项自主知识产权。总体技术 水平国际领先，社会效益显著。 推荐国家技术发明奖二等奖。 三、项目简介 目前发射的所有航天器都工作于微低重力环境中。在发射前的地面实验中， 必须抵消航天器的全部或部分自重。悬吊法通过受主动控制的吊索力抵消对象自 重。项目组围绕我国航天发展需求，突破场-力等效转换、补偿力施加、大范围 水平位置跟踪、高精度恒拉力控制等一系列关键技术，为我国航天器地面实验验 证做出重要贡献。发明点如下： 1. 建立了多自由度宇航空间机构的场-力等效转换理论模型 建立了微低 重力模拟状态下宇航空间机构的场-力等效转换统一模型，提出了星球车整车三 维低重力模拟方法和空间机械臂三维微重力模拟方法，为实现宇航空间机构的悬 吊法微低重力模拟奠定了理论基础。 2. 发明了一类具有三自由度质心随动功能的补偿力施加机构 通过一类与 实验对象姿态随动的机构将实验对象外部的吊索力等效作用于内部质心，不仅解 决了无法向航天器内部施加补偿力的问题，同时解决了实验对象三自由度姿态变 化带来的质心位置跟踪问题。 3. 发明了双层大跨度大惯性吊点水平跟踪技术 提出双层冗余跟踪方法， 解决了跟踪系统主梁惯性大、跨度大、变形复杂所造成的控制精度低、响应速度 慢的难题。 4 ：发明了主被动复合式高精度恒拉力控制技术 通过双电机宏微控制、主 被动响应结合的恒拉力技术，解决了恒拉力控制系统精度低、拉力跟踪滞后的问 题。 本项目受国家载人航天与探月工程重大科技专项、国家自然科学基金和国家 863 计划项目支持。获授权国家发明专利 32 项、软件著作权 5 项、行业标准 1 项、发表论文65 篇、出版专著1 部；相关成果获2015 年黑龙江省技术发明一等 奖1 项。应用于多个航天型号产品的微低重力模拟。 四、客观评价 2018 年 12 月 15 日，中科合创（北京）科技成果评价中心在北京组织召开 了科技成果评价会，对哈尔滨工业大学和北京卫星环境工程研究所“宇航空间机 构的悬吊法微低重力模拟关键技术及应用”项目进行了成果评价。评价委员会听 取了项目组的研制总结报告，审查了相关报告及附件。经质疑讨论，形成意见如 下： 1．提供的技术资料齐全，符合科技成果评价要求；2 ．建立了多自由度宇航 空间机构的场-力等效转换理论模型；3 ．发明了一类具有三自由度质心随动功能 的补偿力施加机构；4 ．发明了双层大跨度大惯性吊点水平跟踪技术；5 ．发明 了主被动复合式高精度恒拉力控制技术。 该项目从2010 年开始，应用于多个航天型号产品的微低重力模拟。具有多 项自主知识产权。 综上，评价委员会一致认为：该项目解决了宇航空间机构悬吊法微低重力模 拟的多项核心技术；总体技术水平国际领先，社会效益显著。 建议在地面无应力装配中进行拓展应用。 五、推广应用情况 该项目从2010 年开始，先后应用于空间机械臂、星球车的微低重力模拟， 成功地保障了以上型号任务的性能测试任务。 悬吊式微低重力模拟技术具有广泛应用前景，可推广应用至以下方面：1. 卫星运动的三维零重力模拟系统；2.空间站大型机械臂的地面全物理操作训练系 统；3.宇航员低重力/零重力行走模拟系统；4.港口集装箱吊车起停阶段、大风天 作业中集装箱摆动的快速衰减，提高港口吞吐效率；5.冻土带大型管道的恒力支 撑。 六、主要知识产权证明目录 表1 已授权专利情况 序 知识产权类 授权国家 授权项目名称