[发明专利]一种悬挂式六自由度微重力环境模拟系统

摘要

本发明一种悬挂式六自由度微重力环境模拟系统包括模拟航天器、空间三维主动随动单元、姿态随动及固定单元、缓冲及传感器安装单元和控制单元，空间三维主动随动单元主动跟随航天器的位置运动，并补偿航天器所受到的重力；姿态随动及固定单元可跟随航天器的姿态调整运动，并可在航天器姿态调整好后保持航天器现有姿态；缓冲及传感器安装单元包括缓冲模块和传感器安装测量模块，缓冲模块利用弹簧上的力不会瞬间改变的性质提高系统重力补偿的精度，传感器安装测量模块包括无线倾角传感器和张力传感器，为系统提供闭环控制；控制单元根据传感器的测量结果控制伺服电机的运动，主动跟随航天器的运动。

主权项

一种悬挂式六自由度微重力环境模拟系统，其特征是：系统包括模拟航天器、空间三维主动随动单元、姿态随动及固定单元、缓冲及传感器安装单元和控制单元，缓冲及传感器安装单元包括缓冲模块和传感器安装测量模块，传感器安装测量模块包括无线倾角传感器和张力传感器；空间三维主动随动单元包括三角固定块、立柱、筋板、横梁、横向线性模组及横向电机、纵向线性模组及纵向电机与竖向线性模组及竖向电机，三角固定块连接在立柱侧面用来外界连接固定立柱，三角固定块、立柱、筋板与横梁构成了空间三维主动随动单元的三角支撑结构，横向线性模组及横向电机安装的横梁上，纵向线性模组及纵向电机安装在横向线性模组及横向电机的滑块上，竖向线性模组及竖向电机安装在纵向线性模组及纵向电机的滑块上；所述姿态随动及固定单元包括滚转模块、俯仰及姿态保持模块、悬挂架与偏航模块，模拟航天器通过滚转模块与姿态随动及固定单元连接，滚转模块与俯仰及姿态保持模块连接，俯仰及姿态保持模块安装在悬挂架的两侧，悬挂架上端横梁正中位置安装有偏航模块，滚转模块包括内接板固定螺栓、滚转轴承固定顶丝、滚转轴承内接连接板、滚转轴承、滚转轴承内固定、弧面垫片与固定螺母；俯仰及姿态保持模块包括电磁制动、俯仰连接板、俯仰轴承与大轴承外固定框；偏航模块包括偏航外固定、偏航内轴、偏航角接触轴承与偏航外接端；模拟航天器与姿态随动及固定单元的连接安装步骤为：1)将滚转轴承内固定与航天器主体连接，通过弧面垫片与固定螺母初步固定上述之间的连接位置，另一侧同样的方式安装，保证两侧的滚转轴承内固定的螺纹轴轴线在同一直线上；2)将航天器对接端与航天器主体连接，将航天器底板安装到航天器主体上，将对接杆安装到航天器对接端上；3)将滚转轴承的内圈与滚转轴承内固定配合，通过内接板固定螺栓将滚转轴承内连接板固定到滚转轴承内固定的螺纹孔上，通过滚转轴承固定顶丝将滚转轴承内圈与滚转轴承内连接板与滚转轴承内固定固连，另一侧以同样的步骤安装；4)将俯仰轴承安装到俯仰连接板内；5)将大轴承外固定框固定到滚转轴承的外圈上，并将大轴承外固定框固定到俯仰轴承上；6)将俯仰连接板固定到悬挂架上；7)对另外一侧重复步骤4)～6)；8)将悬挂架的横梁水平固定，两侧同时调整滚转轴承内固定与航天器主体的滚转定位槽的连接位置，直到模拟航天器保持水平；9)拆下模拟航天器的航天器底板，拧紧固定螺母，将滚转轴承内固定与航天器主体固连，将航天器底板安装到航天器主体上；10)将两侧的电磁制动安装在对应的俯仰连接板上；11)将偏航内轴与偏航角接触轴承连接，将偏航角接触轴承安装到偏航外固定内，将偏航外接端安装到偏航内轴上，其下端与偏航角接触球轴承内圈侧面紧固，形成偏航单元；12)将偏航单元安装到悬挂架的上端；所述缓冲及传感器安装单元包括缓冲模块及传感器安装测量模块，缓冲模块包括弹簧下端固定块、压簧、内轴、弹簧外套与加长型直线轴承，加长型直线轴承安装在弹簧外套上端，其内壁与内轴配合，压簧上端与加长型直线轴承下端接触，下端通过弹簧下端固定块固定，传感器安装测量模块包括传感器安装板、十字万向节、无线倾角传感器、电池安装板、张力传感器连接柱与张力传感器，无线倾角传感器安装在传感器安装板上，传感器安装板安装在内轴上，内轴通过销钉与十字万向节下端固连，十字联轴器的上端通过张力传感器连接柱连接到张力传感器上，张力传感器连接柱上还安装有电池安装板；模拟航天器安装在姿态随动及固定单元上，姿态随动及固定单元通过偏航模块的偏航外接端与缓冲及传感器安装单元的弹簧外套连接，缓冲及传感器安装单元通过张力传感器的连接件与空间三维随动单元的竖向线性模组及竖向电机的齿条下端连接。