基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置制造方法
【專利摘要】一種基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，屬于航空航天方向地面物理仿真和空間姿態(tài)調(diào)節(jié)領(lǐng)域。所述氣浮平動裝置主要用于裝置在氣浮環(huán)境中二維平面上實(shí)現(xiàn)平動，包括等離子體驅(qū)動器、平動臺體、測量機(jī)構(gòu)、控制器、電能轉(zhuǎn)換裝置五個部分。平面光柵傳感器實(shí)時測量當(dāng)前姿態(tài)信號發(fā)送給控制器，控制器經(jīng)過計算將控制量發(fā)送給各個等離子體推進(jìn)器，等離子體推進(jìn)器部分作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)平動臺體部分在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運(yùn)動。本發(fā)明具有系統(tǒng)載荷比高、效率高、工作時間長的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天方向地面物理仿真和空間姿態(tài)調(diào)節(jié)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用等離子體推進(jìn)器驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今航空航天領(lǐng)域中，航天器或地面仿真裝備的姿態(tài)調(diào)節(jié)方面普遍采用傳統(tǒng)的噴氣式方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的噴氣式方法需要攜帶氣缸，利用噴射氣缸中的氣體實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)節(jié)，但是氣缸中的氣體是有限的，并且氣體密度小、占用空間大，且噴氣式方法出力較小。但等離子體推進(jìn)器則是利用激光束輻照靶面產(chǎn)生超高音速噴射的等離子體產(chǎn)生推力，在大氣層中可利用空氣作為介質(zhì)、在太空中選用合適的推進(jìn)劑作為介質(zhì)。這樣，在大氣層中，等離子體推進(jìn)器就可直接吸收外界空氣而省略了氣缸；在太空中，等離子體推進(jìn)器可攜帶密度遠(yuǎn)大于空氣的推進(jìn)劑作為介質(zhì)。并且，等離子體推進(jìn)器所產(chǎn)生的推力遠(yuǎn)大于噴氣式推進(jìn)器，且由于電能的充足，等離子體推進(jìn)器可以長時間工作。所以，如何設(shè)計一個應(yīng)用等離子體推進(jìn)器驅(qū)動的裝置就成為了航空航天領(lǐng)域的重中之重。
[0003]經(jīng)查驗(yàn)相關(guān)文獻(xiàn)，200720173799.X中公開了一種以高壓氣源作為動力的兩自由度氣浮臺，氣浮和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都使用高壓氣瓶內(nèi)的氣體，導(dǎo)致仿真時間很短，無法滿足航天器長時間仿真的需要。
[0004]200410009086.7公開了一種剛體空間位姿測量裝置及其測量方法，采用拉線式編碼器實(shí)現(xiàn)一種接觸式的剛體空間位置姿態(tài)的測量，該測量方式無疑給系統(tǒng)帶來了不必要的干擾，影響了模擬仿真的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種推力大、效率高、工作時間長的基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，主要用于裝置在氣浮環(huán)境中二維平面上實(shí)現(xiàn)平動。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，包括等離子體驅(qū)動器、平動臺體、測量機(jī)構(gòu)、控制器、電能轉(zhuǎn)換裝置五個部分，其中:
[0008]所述等離子體驅(qū)動器為八個，由激光器、固體靶面、等離子體存儲器組成，通過控制不同推進(jìn)器噴射等離子體、噴射等離子體速度大小，從而實(shí)現(xiàn)臺體二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運(yùn)動；
[0009]所述平動臺體為矩形剛性臺體，在平動臺體的四邊上沿中心對稱擺放八個等離子體推進(jìn)器；
[0010]所述測量機(jī)構(gòu)由平面光柵傳感器和通信電路組成，平面光柵傳感器用于測量平動臺體三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器；
[0011]所述控制器用于接收測量機(jī)構(gòu)測得的臺體平面上三個自由度的信息，并發(fā)送計算后的控制指令給各個等離子體驅(qū)動器；
[0012]所述電能轉(zhuǎn)換裝置為太陽能轉(zhuǎn)電能的裝置，其負(fù)責(zé)給等離子體驅(qū)動器、測量機(jī)構(gòu)以及控制器提供長時間供電。
[0013]平面光柵傳感器實(shí)時測量當(dāng)前姿態(tài)信號發(fā)送給控制器，控制器經(jīng)過計算將控制量發(fā)送給各個等離子體推進(jìn)器，等離子體推進(jìn)器部分作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)平動臺體部分在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運(yùn)動。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、系統(tǒng)載荷比高
[0016]裝置采用等離子體推進(jìn)器進(jìn)行驅(qū)動，單位體積推進(jìn)劑所產(chǎn)生的推力大。
[0017]2、體積小
[0018]裝置采用等離子體推進(jìn)器進(jìn)行驅(qū)動，在相同效率情況下，推進(jìn)器裝置體積小。
[0019]3、工作時間長
[0020]裝置采用等離子體推進(jìn)器進(jìn)行驅(qū)動，電能轉(zhuǎn)換裝置供電，實(shí)現(xiàn)了裝置長時間的工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明基于等離子體推進(jìn)器驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置包括等離子體驅(qū)動器1、平動臺體2、測量機(jī)構(gòu)、控制器4、電能轉(zhuǎn)換裝置5五個部分。
[0024]在平動臺體2上，沿中心對稱在四邊擺放八個等離子體推進(jìn)器I作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即:上邊擺放第一等離子體推進(jìn)器1-1、第二等離子體推進(jìn)器1-2，右邊擺放第三等離子體推進(jìn)器1-3、第四等離子體推進(jìn)器1-4，下邊擺放第五等離子體推進(jìn)器1-5、第六等離子體推進(jìn)器1-6，左邊擺放第七等離子體推進(jìn)器1-7、第八等離子體推進(jìn)器1-8。測量機(jī)構(gòu)由平面光柵傳感器3和通信電路組成，平面光柵傳感器3用于測量平動臺體2三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器4，再由控制器4發(fā)送控制指令給各個等離子體推進(jìn)器
I。其中，X向正向的運(yùn)動由第一等離子體推進(jìn)器1-1、第二等離子體推進(jìn)器1-2實(shí)現(xiàn)，X向負(fù)向的運(yùn)動由第五等離子體推進(jìn)器1-5、第六等離子體推進(jìn)器1-6實(shí)現(xiàn)，Y向正向的運(yùn)動由第七等離子體推進(jìn)器1-7、第八等離子體推進(jìn)器1-8實(shí)現(xiàn)，Y向負(fù)向的運(yùn)動由第三等離子體推進(jìn)器1-3、第四等離子體推進(jìn)器1-4實(shí)現(xiàn)，Rz向正向的運(yùn)動由第二等離子體推進(jìn)器1-2、第六等離子體推進(jìn)器1-6、第四等離子體推進(jìn)器1-4、第八等離子體推進(jìn)器1-8實(shí)現(xiàn)，Rz向負(fù)向的運(yùn)動由第一等離子體推進(jìn)器1-1、第五等離子體推進(jìn)器1-5、第七等離子體推進(jìn)器1-7、第三等離子體推進(jìn)器1-3實(shí)現(xiàn)。這樣就實(shí)現(xiàn)了平動臺體在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的自由運(yùn)動。并且，由電能轉(zhuǎn)換裝置5將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)了裝置長時間的工作。
【權(quán)利要求】
1.一種基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述氣浮平動裝置包括等離子體驅(qū)動器、平動臺體、測量機(jī)構(gòu)、控制器、電能轉(zhuǎn)換裝置五個部分，其中: 所述等離子體驅(qū)動器為八個； 所述平動臺體的四邊上沿中心對稱擺放有八個等離子體推進(jìn)器； 所述測量機(jī)構(gòu)由平面光柵傳感器和通信電路組成，平面光柵傳感器用于測量平動臺體三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器； 所述控制器用于接收測量機(jī)構(gòu)測得的臺體平面上三個自由度的信息，并發(fā)送計算后的控制指令給各個等離子體驅(qū)動器； 所述電能轉(zhuǎn)換裝置負(fù)責(zé)給等離子體驅(qū)動器、測量機(jī)構(gòu)以及控制器提供長時間供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述等離子體驅(qū)動器由激光器、固體靶面、等離子體存儲器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述平動臺體為矩形剛性臺體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子推進(jìn)驅(qū)動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述電能轉(zhuǎn)換裝置為太陽能轉(zhuǎn)電能的裝置。
【文檔編號】G05B17/02GK104002996SQ201410277197
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】劉楊, 陳震宇, 陳興林, 李宗哲, 劉啟循, 李欣 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)