[发明专利]一种微低重力模拟装置及模拟试验方法

说明书

本发明提供了一种微低重力模拟装置及试验方法，其中模拟装置包括导磁平板、回转机构、圆弧导轨、倒吸式轴承、滑轮组、悬吊机构和定滑轮；导磁平板、圆弧导轨分别水平放置，圆弧导轨圆心位于回转机构回转轴线上；倒吸式轴承稳定在导磁平板底面一非接触平衡点处方；悬吊机构通过滑轮组吊装在倒吸式轴承上，绳索一端固定在圆弧导轨的滑块上，另一端绕过第一定滑轮后挂装有配重块。本发明所述的一种微低重力模拟装置，提供一种低成本微重力模拟实验环境，倒吸式轴承结合气浮技术和电磁技术，其能够吸附在导磁平板下表面，在该导磁平板底面平面内进行自由移动，且具有无摩擦、非接触优点，使试验干扰大大降低，进一步增大了试验模拟结果的精确性。

技术领域

本发明属于航天领域微低重力环境模拟技术领域，尤其是涉及一种微低重力模拟装置及模拟试验方法。

背景技术

通过地面设备模拟仿真航天器的特殊工作环境进行测试试验以在地面研究验证航天器结构性能是在航天领域常用的一种方法，也是研制过程中兼顾经济性和时效性的一种策略。

近年来，航天器结构越来越复杂，其上的可展开机构如雷达天线、太阳翼、机械臂等也趋向复杂化和大型化，表现为运动部件多，机构复杂、精度要求高，展开轨迹复杂和运动范围大等，利用传统的微重力模拟方法进行航天器可展开机构的微重力试验已经越来越难以满足要求。

传统的微重力模拟方法包括气浮法，悬吊法、水浮法、落塔法、失重飞机法等。气浮式微重力模拟系统通常利用气体润滑机理在气浮垫和气浮支撑平台之间创造的一层薄薄的气模，将在地面重力环境中展开的天线所受的外扰动力/力矩降至最低。此外，由于气浮装置的微扰动特性，可以用于天线与卫星/模拟墙之间的微应力装配以及天线的微重力展开试验等，随着试验技术指标要求的精度越来越高，采用气浮式微低重力模拟方式，利用超平平台、圆弧导轨和气浮轴承等技术模拟航天器运动的微低重力环境成为一种扰动小和精度高的方法。然而受限于气浮平台和导轨等外形限制，展开运动的空间受限，展开时多需增加复杂的支撑机构等附加质量，造成额外扰动。悬吊法常用支架，龙门架，摆臂等结构悬挂展开机构，结构复杂，悬吊的跟随机构如摆臂等结构复杂，质量较大，对航天器展开机构的运动形成较大的附加扰动，运动惯量大，影响展开精度。水浮法精度低，阻力大，难以满足高精度试验要求，其他落塔法、失重飞机法等不适用于当前航天器的微重力试验条件和要求，且成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种微低重力模拟装置，以满足于现在大型航天器微重力试验要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种微低重力模拟装置，包括倒吸式轴承、滑轮组、悬吊机构及位置相对固定的导磁平板、回转机构、圆弧导轨和第一定滑轮；满足：

导磁平板、圆弧导轨分别水平放置，回转机构回转轴线竖直设置，圆弧导轨为气浮导轨结构，该圆弧导轨圆心位于回转机构回转轴线上；

第一定滑轮安装在回转机构上，第一定滑轮跟随回转机构回转；

倒吸式轴承包括气浮垫及安装在该气浮垫上的磁铁机构,气浮垫出气孔设置在其顶面，高压气体通过出气孔输出后在气浮垫和导磁平板间形成气膜，通过磁铁机构和导磁平板间吸附力将倒吸式轴承稳定在导磁平板底面一非接触平衡点处；

悬吊机构通过滑轮组吊装在倒吸式轴承上，该滑轮组匹配设置的绳索绕过该滑轮组后，其一端固定在圆弧导轨的滑块上，该绳索另一端绕过第一定滑轮后挂装有配重块。

进一步的，所述磁铁机构包括永磁体和电磁体，所述气浮垫顶面居中设有凹陷部，所述永磁体嵌装在该凹陷部内，电磁体两个磁极连线竖直设置，通过改变电磁体线圈电流大小和方向，调整倒吸式轴承和导磁平板间吸附力大小。

进一步的，所述电磁体设有多个，该多个电磁体绕永磁体均匀布置。

进一步的，所述倒吸式轴承还包括基块，所述基块为导磁基块，所述气浮垫嵌装在基块顶部，所述电磁体安装在基块上。