[发明专利]一种气浮式微重力模拟器及模拟方法

说明书

一种气浮式微重力模拟器及模拟方法，解决了现有气浮式微重力模拟器采用高压气瓶给气浮轴承供气存在危险及无法长时间工作的问题，属于微重力模拟技术领域。本发明包括：气泵泵出的空气经主供气管之后一部分气体通过供气盖支供气管流入供气盖内部，从供气盖下表面垂直向受气座的上表面喷出，供气盖和受气座之间形成隙；另一部分气体通过受气座锥气通孔直接流入受气座锥气通孔，流入受气座锥气通孔的气体会经过模拟器主供气管流入和模拟器支供气管给气浮轴承供气。气浮轴承通入空气后，垂直向大理石平台的上表面将气体喷出，在大理石平台的上表面和气浮轴承的下表面之间形成一层气隙，从而模拟器漂浮在空气中，达到了微重力模拟的目的。

技术领域

本发明涉及一种气浮式微重力模拟器及模拟方法，属于微重力模拟技术领域。

背景技术

在大力发展太空技术的背景下，地面微重力模拟平台在技术研发过程中起到至关重要的作用。地面微重力模拟平台的主要作用，是在地面上提供一个微重力环境，以模拟实验装置在太空中的情况。地面微重力模拟平台中，气浮式平面三自由度模拟器最为常见。气浮式微重力模拟器的底面通常安装有若干个气浮轴承，放置在大理石平台上。模拟器工作时，需要给气浮轴承供气，气浮轴承的底面向大理石平台的表面喷气，在气浮轴承的下表面和大理石平台的表面之间形成一层薄薄的气膜，从而模拟器悬浮在空气中。模拟器能够无摩擦地在平面上水平移动，也能够绕着垂直于大理石平面的转轴转动，模拟器模拟了微重力环境下平面三自由度的运动。

为了给气浮轴承供气，传统的模拟器上安装有高压气瓶，高压气瓶中充装高压空气。使用时，高压空气首先经过模拟器上安装的高压减压阀一级减压，再经过低压减压阀二级减压，之后输入给气浮轴承。这种传统的供气方式带来的问题是：一方面，模拟器上需要安装高压气瓶和高压减压阀，二者占据模拟器的空间并且高压气的使用会导致一定的危险性；另一方面，受制于气瓶的体积和承压，瓶内充装的高压气有限，往往无法支持模拟器长时间的工作。而为了延长模拟器的工作时间，不论是选择更换大体积的气瓶还是提高瓶内气体的压力，都会带来额外的成本开销并增加了危险性。

发明内容

针对现有气浮式微重力模拟器采用高压气瓶给气浮轴承供气存在危险及无法长时间工作的问题，本发明提供一种带并联绳牵型供气装置的气浮式微重力模拟器及模拟方法。

本发明的一种气浮式微重力模拟器，所述模拟器包括气泵、主供气管6、供气盖主供气管19、供气盖支供气管21、供气盖16、受气座20、模拟器上板15、模拟器底板8、模拟器主供气管14、模拟器支供气管9和气浮轴承7；

受气座20固定在模拟器上板15上，供气盖16设置在受气座20上，模拟器底板8设置在模拟器上板15的下方，气浮轴承7设置在模拟器底板8的底部；模拟器主供气管14和模拟器支供气管9位于模拟器上板15的下方；

所述供气盖16内部为多孔结构，所述孔的出气口垂直朝向受气座20的上表面，且在所述供气盖16的中部设有供气盖直气通孔23，受气座20的中部设置有受气座锥气通孔26；供气盖直气通孔23的孔径小于受气座锥气通孔26底面的直径；

气泵出气口与主供气管6的入气口连通，主供气管6的出气口连通供气盖主供气管19的入气口，供气盖主供气管19设有两个出气口，一个出气口连通供气盖直气通孔23的入气口，另一个出气口连通供气盖支供气管21的入气口，供气盖支供气管21的出气口连通供气盖16内部的多孔；

供气盖直气通孔23的出气口与受气座锥气通孔26的入气口连通，模拟器主供气管14的入气口穿过模拟器上板15与受气座锥气通孔26的出气口连通；

模拟器主供气管14的出气口与模拟器支供气管9的入气口连通，模拟器支供气管9的出气口穿过模拟器底板8与气浮轴承7的入气口连通，气浮轴承的出气口垂直朝下；

气泵泵出压缩空气后，供气盖16和受气座20之间会形成一层气隙，浮轴承7的下表面与其所在平台之间形成一层气隙。