本發(fā)明屬地面微重力模擬，特別是涉及一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)及懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)作為航天器分系統(tǒng)的重要組成部分，在高精度天線、空間望遠(yuǎn)鏡、大功率太陽(yáng)翼展開(kāi)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，在地面上建立重力卸載系統(tǒng)產(chǎn)生等效的太空環(huán)境開(kāi)展航天任務(wù)驗(yàn)證需求快速增大。目前，針對(duì)二維指向機(jī)構(gòu)的地面展開(kāi)試驗(yàn)，現(xiàn)有的重力卸載裝置，其擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)常采用滾動(dòng)軸承的支撐方式，在被動(dòng)式重力卸載場(chǎng)合，該支撐方式摩擦阻力較大，不僅跟隨精度不高，而且地面展開(kāi)試驗(yàn)速度也十分有限，因此，考慮引入氣浮支承方式，然而目前氣浮支承均是采用微小孔節(jié)流的氣浮墊結(jié)構(gòu)形式，這種氣浮墊結(jié)構(gòu)形式盡管氣阻極小，但受到空隙數(shù)和比表面積的限制，其承載能力和靜態(tài)剛度較低，很難用于較大負(fù)載地面微重力試驗(yàn)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出了一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)及懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，可以有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、水平擺動(dòng)單元和供氣單元；

4、所述機(jī)架包括底板和支撐座，所述支撐座固定在所述底板上；

5、所述水平擺動(dòng)單元包括兩個(gè)徑向氣浮支承、一個(gè)端面氣浮支承以及轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂；

6、其中，兩個(gè)所述徑向氣浮支承上下固定在所述支撐座的側(cè)面，所述徑向氣浮支承包括套筒和襯套，所述套筒的內(nèi)側(cè)壁開(kāi)設(shè)有若干第一進(jìn)氣孔，所述襯套由多孔介質(zhì)碳基材料制成，固定套設(shè)在所述套筒內(nèi)；

7、所述端面氣浮支承設(shè)置在所述徑向氣浮支承下方的底板上，所述端面氣浮支承包括安裝座和止推板，所述安裝座的頂面開(kāi)設(shè)有安裝槽，所述止推板由多孔介質(zhì)碳基材料制成，固定嵌設(shè)在所述安裝槽中，所述安裝槽的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有若干第二進(jìn)氣孔；

8、所述轉(zhuǎn)軸穿設(shè)在兩個(gè)所述徑向氣浮支承的襯套內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸的底部具有端面板，所述端面板支撐于所述止推板上；

9、所述轉(zhuǎn)臂與所述轉(zhuǎn)軸固定連接；

10、所述供氣單元分別通過(guò)管道與所述第一進(jìn)氣孔、第二進(jìn)氣孔連接。

11、較佳的是，所述端面氣浮支承還包括支撐桿，所述支撐桿固定在所述底板上，其頭部為球形，所述安裝座的底面具有球窩，所述支撐桿的頭部與所述球窩球副接觸形成球鉸。

12、一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，包括上述的擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，還包括水平直線隨動(dòng)單元、豎直懸吊單元、吊掛工裝單元和控制單元；

13、所述水平直線隨動(dòng)單元包括圓柱形導(dǎo)軌和滑車(chē)組件，所述圓柱形導(dǎo)軌固定在所述轉(zhuǎn)臂的底部，所述滑車(chē)組件水平滑動(dòng)安裝于所述圓柱形導(dǎo)軌上；

14、所述豎直懸吊單元包括依次通過(guò)鋼絲繩連接的電動(dòng)缸、力傳感器、角度傳感器和彈性組件，所述電動(dòng)缸通過(guò)鋼絲繩與所述滑車(chē)組件固定連接；

15、所述吊掛工裝單元通過(guò)鋼絲繩與所述彈性組件固定連接，用于安裝二維指向機(jī)構(gòu)；

16、所述控制單元分別與所述電動(dòng)缸、力傳感器、角度傳感器電性連接。

17、較佳的是，所述圓柱形導(dǎo)軌通過(guò)調(diào)整組件固定在所述轉(zhuǎn)臂的底部，所述調(diào)整組件包括t型塊和連接塊，所述連接塊固定在所述t型塊的頂部，所述連接塊與所述轉(zhuǎn)臂固定連接，所述連接塊與所述轉(zhuǎn)臂之間設(shè)置有墊片，所述圓柱形導(dǎo)軌上開(kāi)設(shè)有矩形槽，所述t型塊與所述矩形槽配合后固定連接。

18、較佳的是，所述滑車(chē)組件包括滑車(chē)座和四個(gè)滾輪件，所述滑車(chē)座為“y”型結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述滾輪件對(duì)稱(chēng)安裝在所述滑車(chē)座的兩端頂部，空間呈90°夾角，所述滾輪件包括中心軸和滾輪軸承，所述中心軸的下端與所述滑車(chē)座固定連接，上端安裝所述滾輪軸承，所述圓柱形導(dǎo)軌位于所述滑車(chē)座的中間凹陷區(qū)域中，與所述滾輪軸承抵接。

19、較佳的是，所述彈性組件為低剛度彈簧。

20、較佳的是，所述控制單元包括電動(dòng)缸控制模塊和上位機(jī)軟件系統(tǒng)，所述電動(dòng)缸控制模塊分別與所述電動(dòng)缸、力傳感器、角度傳感器以及上位機(jī)軟件電性連接。

21、本發(fā)明提供了一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)及懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，具備以下有益效果：

22、1、供氣單元供氣后，襯套與轉(zhuǎn)軸之間形成氣膜，用于徑向支撐所述轉(zhuǎn)軸，止推板與端面板之間形成氣膜，用于支撐轉(zhuǎn)軸的底部，通過(guò)兩個(gè)徑向氣浮支承和一個(gè)端面氣浮支承可將轉(zhuǎn)軸無(wú)接觸地穩(wěn)定支撐，轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力極低，從而可以保證本裝置的跟隨精度，并提高地面展開(kāi)試驗(yàn)速度。

23、2、本發(fā)明襯套和止推板均采用多孔介質(zhì)碳基材料制成，空隙數(shù)和比表面積大，可以大幅提高徑向氣浮支承和端面氣浮支承的承載能力和靜態(tài)剛度，從而使得將本裝置可以用于較大負(fù)載地面微重力試驗(yàn)中。

24、3、角度傳感器和力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量鋼絲繩受到的力和空間傾角，控制單元根據(jù)角度傳感器和力傳感器的反饋信號(hào)自動(dòng)計(jì)算調(diào)整量，并反饋至電動(dòng)缸自動(dòng)控制其位移伸縮量，進(jìn)行卸載力的補(bǔ)償，從而可提供二維指向機(jī)構(gòu)及天線展開(kāi)過(guò)程中的精確重力卸載。

25、4、豎直懸吊單元中還配置了彈性組件，可對(duì)沖擊載荷等外界干擾帶來(lái)的繩索力擾動(dòng)起到良好的抑制作用。

技術(shù)特征：

1.一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括機(jī)架、水平擺動(dòng)單元和供氣單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述端面氣浮支承還包括支撐桿，所述支撐桿固定在所述底板上，其頭部為球形，所述安裝座的底面具有球窩，所述支撐桿的頭部與所述球窩球副接觸形成球鉸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，包括權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，其特征在于：還包括水平直線隨動(dòng)單元、豎直懸吊單元、吊掛工裝單元和控制單元；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述圓柱形導(dǎo)軌通過(guò)調(diào)整組件固定在所述轉(zhuǎn)臂的底部，所述調(diào)整組件包括t型塊和連接塊，所述連接塊固定在所述t型塊的頂部，所述連接塊與所述轉(zhuǎn)臂固定連接，所述連接塊與所述轉(zhuǎn)臂之間設(shè)置有墊片，所述圓柱形導(dǎo)軌上開(kāi)設(shè)有矩形槽，所述t型塊與所述矩形槽配合后固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述滑車(chē)組件包括滑車(chē)座和四個(gè)滾輪件，所述滑車(chē)座為“y”型結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述滾輪件對(duì)稱(chēng)安裝在所述滑車(chē)座的兩端頂部，空間呈90°夾角，所述滾輪件包括中心軸和滾輪軸承，所述中心軸的下端與所述滑車(chē)座固定連接，上端安裝所述滾輪軸承，所述圓柱形導(dǎo)軌位于所述滑車(chē)座的中間凹陷區(qū)域中，與所述滾輪軸承抵接。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述彈性組件為低剛度彈簧。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種懸吊式重力卸載試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述控制單元包括電動(dòng)缸控制模塊和上位機(jī)軟件系統(tǒng)，所述電動(dòng)缸控制模塊分別與所述電動(dòng)缸、力傳感器、角度傳感器以及上位機(jī)軟件電性連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種擺動(dòng)式跟隨機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、水平擺動(dòng)單元和供氣單元；機(jī)架包括底板和支撐座；水平擺動(dòng)單元包括兩個(gè)徑向氣浮支承、一個(gè)端面氣浮支承以及轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臂；徑向氣浮支承包括套筒和襯套，套筒的內(nèi)側(cè)壁開(kāi)設(shè)有第一進(jìn)氣孔；端面氣浮支承包括安裝座和止推板，安裝座的頂面開(kāi)設(shè)有安裝槽，安裝槽的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有第二進(jìn)氣孔；轉(zhuǎn)軸穿設(shè)在兩個(gè)徑向氣浮支承的襯套內(nèi)，轉(zhuǎn)軸的底部具有端面板，端面板支撐于止推板上；供氣單元分別通過(guò)管道與第一進(jìn)氣孔、第二進(jìn)氣孔連接。通過(guò)兩個(gè)徑向氣浮支承和一個(gè)端面氣浮支承可將轉(zhuǎn)軸無(wú)接觸地穩(wěn)定支撐，轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力極低，從而可以保證本裝置的跟隨精度，并提高地面展開(kāi)試驗(yàn)速度。

技術(shù)研發(fā)人員：王慶霞,顏嘉杰,黃順舟,楊帥,朱忠良,李娜,吳重軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30