適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置制造方法
【專利摘要】一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，包括基座、氣浮球軸承副、轉(zhuǎn)接環(huán)和儀表平臺(tái)，所述的氣浮球軸承副包括氣浮球軸、公共緩沖腔、單排環(huán)隙節(jié)流孔、排氣孔、環(huán)隙節(jié)流器和氣浮球軸承，基座安裝在地基上，氣浮球軸承下端安裝在基座上，氣浮球軸能夠懸浮于氣浮球軸承上，氣浮球軸能夠三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，氣浮球軸上端設(shè)有轉(zhuǎn)接環(huán)，轉(zhuǎn)接環(huán)與儀表平臺(tái)固定連接；本發(fā)明設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、安全可靠，同時(shí)具有一般空氣軸承的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)，具體說(shuō)就是一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空間飛行器一旦發(fā)射將難以維修，其特殊的運(yùn)行環(huán)境使其地面仿真試驗(yàn)顯得尤為重要，因此必須在地面進(jìn)行充分的試驗(yàn)分析，地面仿真系統(tǒng)研制過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)飛行器在太空中微干擾力矩運(yùn)行環(huán)境的模擬。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00710064795.2，專利名稱為“單軸全物理仿真磁浮臺(tái)”，該專利公開(kāi)了一種單軸全物理仿真磁浮臺(tái)，主要用于對(duì)航天器等運(yùn)動(dòng)體的控制系統(tǒng)進(jìn)行全物理仿真，作為一種自由轉(zhuǎn)臺(tái)，本發(fā)明克服了一般的半物理仿真機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦力矩大的缺點(diǎn)，但其磁浮特性不適用于對(duì)剩磁具有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，并且實(shí)現(xiàn)三軸磁浮具有一定的困難。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00720173799.X，專利名稱為“氣浮臺(tái)”，該專利公開(kāi)了一種氣浮臺(tái)，該氣浮臺(tái)包括氣浮平臺(tái)、高壓氣源、模擬平臺(tái)，高壓氣源為模擬平臺(tái)提供高壓氣體，并使模擬平臺(tái)在高壓氣體作用下漂浮在氣浮平臺(tái)上，所述模擬平臺(tái)由平臺(tái)本體和固定在平臺(tái)本體下方的至少三個(gè)氣浮塊構(gòu)成，該平臺(tái)具有一維轉(zhuǎn)動(dòng)和二維平動(dòng)能力。
[0005]李季蘇等在“氣浮臺(tái)在衛(wèi)星控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用”(航天控制，2008年，第5期，33-38頁(yè))論文中敘述了單軸和三軸氣浮臺(tái)仿真設(shè)備在衛(wèi)星控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，但沒(méi)有具體給出氣浮臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。
[0006]本發(fā)明基于氣浮球軸承給出一種原理簡(jiǎn)單、安全可靠、容易工程實(shí)現(xiàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，具有三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以模擬飛行器在空間中微干擾力矩的環(huán)境，適用于飛行器的地面全/半物理仿真試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種原理簡(jiǎn)單、安全可靠、容易工程實(shí)現(xiàn)并適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，包括基座、氣浮球軸承副、轉(zhuǎn)接環(huán)和儀表平臺(tái)，所述的氣浮球軸承副包括氣浮球軸、公共緩沖腔、單排環(huán)隙節(jié)流孔、排氣孔、環(huán)隙節(jié)流器和氣浮球軸承，基座安裝在地基上，氣浮球軸承下端安裝在基座上，氣浮球軸能夠懸浮于氣浮球軸承上，氣浮球軸能夠三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，氣浮球軸上端設(shè)有轉(zhuǎn)接環(huán)，轉(zhuǎn)接環(huán)與儀表平臺(tái)固定連接；氣浮球軸承內(nèi)部設(shè)置有公共緩沖腔，公共緩沖腔與供氣口連接，單排環(huán)隙節(jié)流孔一端連接公共緩沖腔，單排環(huán)隙節(jié)流孔另一端連接環(huán)隙節(jié)流器，環(huán)隙節(jié)流器鑲嵌在氣浮球軸承中，氣浮球軸承底部設(shè)置有排氣孔，氣浮球軸采用中空設(shè)計(jì)；供氣口設(shè)有單向閥。
[0009]本發(fā)明還具有如下特征:
[0010]所述的氣浮球軸承副工作氣壓不大于0.8MPa，壓縮空氣經(jīng)一根管路進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)環(huán)隙節(jié)流孔進(jìn)入氣浮球軸承，壓縮空氣在氣浮球軸與氣浮球軸承之間形成氣膜，該氣膜壓力抵消掉氣浮臺(tái)體的重力后，臺(tái)體就能夠自由旋轉(zhuǎn)。
[0011]本發(fā)明適用于飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，利用高壓氣體在氣浮球軸和氣浮球軸承座之間形成高壓氣膜，具有摩擦力/力矩極小的特點(diǎn)，可以模擬飛行器在空間中微干擾力矩的環(huán)境，適用于飛行器的地面全/半物理仿真試驗(yàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、安全可靠、制造工藝性好，同時(shí)具有一般空氣軸承的優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)動(dòng)精度受溫度變化影響小、無(wú)磨損、精度壽命長(zhǎng)、適應(yīng)速度變化范圍大。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的原理及組成示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的氣浮球軸承副組成示意圖。
[0014]其中，1、基座，2、氣浮球軸承，3、氣浮球軸，4、轉(zhuǎn)接環(huán)，5、儀表平臺(tái)，6、公共緩沖腔，7、單排環(huán)隙節(jié)流孔，8、排氣孔，9、環(huán)隙節(jié)流器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]結(jié)合圖1，一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，包括基座
1、氣浮球軸承副、轉(zhuǎn)接環(huán)4和儀表平臺(tái)5，所述的氣浮球軸承副包括氣浮球軸3、公共緩沖腔
6、單排環(huán)隙節(jié)流孔7、排氣孔8、環(huán)隙節(jié)流器9和氣浮球軸承2，基座I安裝在地基上，氣浮球軸承2下端安裝在基座I上，氣浮球軸3能夠懸浮于氣浮球軸承2上，氣浮球軸3能夠三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，氣浮球軸3上端設(shè)有轉(zhuǎn)接環(huán)4，轉(zhuǎn)接環(huán)4與儀表平臺(tái)5固定連接，可以安裝不同規(guī)格的儀表平臺(tái)；氣浮球軸承2內(nèi)部設(shè)置有公共緩沖腔6，有效提高球軸承的動(dòng)態(tài)特性和可靠性，公共緩沖腔6與供氣口連接，單排環(huán)隙節(jié)流孔7 —端連接公共緩沖腔6，單排環(huán)隙節(jié)流孔7另一端連接環(huán)隙節(jié)流器9，環(huán)隙節(jié)流器9鑲嵌在氣浮球軸承2中，氣浮球軸承2底部設(shè)置有排氣孔8，氣浮球軸3采用中空設(shè)計(jì)，在保證自身剛度的情況下減輕自重，提高有效載重能力；供氣口設(shè)有單向閥，防止回流，提高工作安全性；所述的氣浮球軸承副工作氣壓不大于0.8MPa，有利于提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，并且低壓供氣安全、易實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣經(jīng)管路進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)環(huán)隙節(jié)流孔進(jìn)入氣浮球軸承，壓縮空氣在氣浮球軸與氣浮球軸承之間形成氣膜，該氣膜壓力抵消掉氣浮臺(tái)體的重力后，臺(tái)體就能夠自由旋轉(zhuǎn)。
[0018]實(shí)施例2
[0019]如圖2所示，所述的氣浮球軸承副包括氣浮球軸3、公共緩沖腔6、單排環(huán)隙節(jié)流孔
7、排氣孔8、環(huán)隙節(jié)流器9和氣浮球軸承2，其中氣浮球軸3采用中空設(shè)計(jì)，在保證自身剛度的情況下減輕自重，提高有效載重能力；氣浮球軸承2設(shè)計(jì)有單排環(huán)隙節(jié)流孔7，氣浮球軸承2底部設(shè)計(jì)有I個(gè)排氣孔8，提高了制造工藝性，并且避免多排節(jié)流孔、排氣孔的擾流問(wèn)題，提高系統(tǒng)的性能；所述的氣浮球軸承2設(shè)計(jì)有公共緩沖腔6，一方面可以起到濾波穩(wěn)定供氣壓力的作用，對(duì)氣浮球軸承2起到“阻尼”作用，進(jìn)一步提高了軸承的動(dòng)態(tài)特性；同時(shí)由于在進(jìn)氣口設(shè)計(jì)有單向閥，可以在供氣故障中保持氣浮球軸承正常工作一段時(shí)間，給工作人員足夠的反應(yīng)時(shí)間，這也提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。并且這種設(shè)計(jì)只需連接一條供氣管路即可向所有的節(jié)流器同時(shí)供氣，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了供氣管路故障率，而且減少了供氣管路的沿程壓力損失和局部壓力損失，提高了供氣效率。
[0020]實(shí)施例3
[0021]如圖2所示，所述環(huán)隙節(jié)流器9是鑲嵌在氣浮球軸承中的，并選擇過(guò)盈配合，以防配合面漏氣或節(jié)流器在壓力作用下脫落，妨礙氣浮軸承副正常工作。由于節(jié)流器是單獨(dú)零件，不僅便于加工維護(hù)，而且保證了精度的同一性。
[0022]實(shí)施例4
[0023]為了減輕重量，儀表平臺(tái)采用硬鋁制造，并由形狀相同的四部分組合而成，以提高鑄造和加工工藝性。球軸和球軸承采用38(:具人制造，經(jīng)過(guò)滲氮淬火，滲氮表面具有一定的抗銹性及尺寸穩(wěn)定性?；捎没诣T鐵(HT200)鑄造，既降低了成本，又具有較好的工藝性。
[0024]實(shí)施例5
[0025]該裝置基于氣浮球軸承構(gòu)建，氣浮球軸承供氣壓力不大于0.SMPa，經(jīng)管路進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)環(huán)隙節(jié)流孔進(jìn)入氣浮球軸承，壓縮空氣在氣浮球軸與軸承之間形成氣膜，該氣膜壓力抵消掉氣浮臺(tái)體的重力后，臺(tái)體就可以自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)空間飛行器在軌三軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的模擬；儀表平臺(tái)上裝載飛行器的各種模擬設(shè)備或運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及飛行器有效載荷等產(chǎn)品，以便真實(shí)地模擬整個(gè)飛行器的結(jié)構(gòu)布局和工作狀態(tài)，通過(guò)對(duì)其臺(tái)體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)心的調(diào)整，減小重力引起的靜不平衡力矩，可模擬衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的質(zhì)量特性，以及飛行器在軌微干擾力矩狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，其特征在于:包括基座、氣浮球軸承副、轉(zhuǎn)接環(huán)和儀表平臺(tái)，所述的氣浮球軸承副包括氣浮球軸、公共緩沖腔、單排環(huán)隙節(jié)流孔、排氣孔、環(huán)隙節(jié)流器和氣浮球軸承，基座安裝在地基上，氣浮球軸承下端安裝在基座上，氣浮球軸能夠懸浮于氣浮球軸承上，氣浮球軸能夠三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，氣浮球軸上端設(shè)有轉(zhuǎn)接環(huán)，轉(zhuǎn)接環(huán)與儀表平臺(tái)固定連接；氣浮球軸承內(nèi)部設(shè)置有公共緩沖腔，公共緩沖腔與供氣口連接，單排環(huán)隙節(jié)流孔一端連接公共緩沖腔，單排環(huán)隙節(jié)流孔另一端連接環(huán)隙節(jié)流器，環(huán)隙節(jié)流器鑲嵌在氣浮球軸承中，氣浮球軸承底部設(shè)置有排氣孔，氣浮球軸采用中空設(shè)計(jì)；供氣口設(shè)有單向閥。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于空間飛行器仿真試驗(yàn)的微干擾力矩環(huán)境模擬裝置，其特征在于:所述的氣浮球軸承副工作氣壓不大于0.8MPa，壓縮空氣經(jīng)一根管路進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)環(huán)隙節(jié)流孔進(jìn)入氣浮球軸承，壓縮空氣在氣浮球軸與氣浮球軸承之間形成氣膜，該氣膜壓力抵消掉氣浮臺(tái)體的重力后，臺(tái)體就能夠自由旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】B64G7/00GK103496450SQ201310470025
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】王常虹, 夏紅偉, 馬廣程, 宋效正, 李莉, 龐志成 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)