[发明专利]一种基于可控磁流体的方向控制装置

说明书

本发明提供了一种基于可控磁流体的方向控制装置，通过电磁铁阵列的控制来形成特定的磁场用以控制磁流体的分布改变装置的重心，改变装置的运动姿态和方向；当不通电情况下，磁流体在空腔上层自由流动，对电磁铁通电后，磁流体将受到电磁铁阵列的磁场影响，如需装置保持水平面方向平衡，将磁流体阵列全部打开或仅仅打开磁流体阵列外层一圈的电磁铁均可以达到在水平方向上保持平衡的效果；装置如需向特定方向偏移，通过电控机构的嵌入式系统对电磁铁阵列发送指令，使其按照需求产生相应的磁场来控制磁流体流动，也可搭配陀螺仪等设备使用，在颠簸状态下，通过陀螺仪的信息反馈，利用磁流体和电磁铁阵列的动态调整，来使整个装置保持平衡。

技术领域

本发明属于航天潜航等需要水平方向上的姿态控制的技术领域，尤其涉及一种基于可控磁流体的方向控制装置。

背景技术

磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，它在实际中有着广泛的应用。

诸多航天器需要在发射后对水平方向上的姿态进行调整，来确保数值或向特定方向倾斜移动，包括但不限于火箭，导弹水下发射的浮标鱼雷以及一些水面航行器大多数相关机械都装有尾舵或侧舵，等外置装置通过扰动气流或水流来达到转向的目的，但由于其转向装置设置于外侧，在工作时极易发生碰撞损坏，对转向功能造成影响。而且复杂的气流水文条件也会牵扯到大量的运算数据以及意外情况，对装置的稳定运行造成了极大的不确定性。目前有一种通过机械来改变重心的方向控制装置，但由于机械的一些特性需要定期维护容易产生故障损坏，而且机械结构复杂，不易于维修以及保养。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可有效对航天潜航等需要水平方向上进行姿态控制的机械进行内置转向方案。本装置可将精度控制在像素级别，通过对电磁铁的大小数量进行调整，均可以改变装置的精度以及效率。

本发明是这样实现的，一种基于可控磁流体的方向控制装置，包括双层饼状空腔外壳、磁流体、电磁铁阵列和电控机构；

所述双层饼状空腔外壳设于装置最外层，所述双层饼状空腔外壳分为上下两个部分，上层为一个密封的饼状空腔且空腔内部用于盛放所述磁流体，下层为一个半开放式的圆柱且空圆柱内部有若干固定位点用于固定所述电磁铁阵列；

所述磁流体位于所述双层饼状空腔外壳的上层为主要的配重部分；

所述电磁铁阵列由多个电磁铁构成，多个所述电磁铁在水平平面圆形区域内呈均匀分布的阵列状，主要用于控制所述磁流体的流动及分布；

所述电控机构由嵌入式系统连接所述电磁铁阵列向其发送信号来控制每个所述电磁铁的通断。

优选的，所述双层饼状空腔外壳为非磁性材料组成。

优选的，所述磁流体受其下方的所述电磁铁的磁力分布影响，从而改变所述磁流体的分布，进一步的改变整个装置的重心分布。

优选的，所述磁流体周遭全部密封，达到防止泄露的目的。

优选的，所述电磁铁阵列用于吸引所述磁流体向相应方向进行移动及分布，达到重心改变和方向控制的作用。

优选的，所述电磁铁引出的正负极均接入所述电控机构的嵌入式系统。

优选的，所述电控机构的嵌入式系统给每个位置上的所述电磁铁发送信号来达到平衡或向某一方向偏移的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中通过电磁铁阵列的控制来形成特定的磁场，用以控制磁流体的分布，从而进一步的改变装置的重心，从而进一步的改变装置的运动姿态和方向，达到方向控制的目的；