气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法，通过在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离。本发明专利技术既实现了气浮物理仿真平台供气与外部地面环境的非接触气膜密封，又可获得持续不断的气体供应，具有理论无限长实验时间以及模拟环境干扰力矩小等优点。

Non contact gas supply device and method for air floatation physical simulation platform of gas film seal

The invention discloses a non-contact gas supply device and a method of a gas-film sealed air-floating physical simulation platform. A gas conducting unit composed of a gas conducting block and a gas conducting hole is arranged at the vertical central position of the horizontal platform of the air-floating physical simulation platform, and the gas conducting hole is located at the center of the gas conducting block, and a solid is arranged corresponding below the gas conducting unit. The air supply unit fixed on the basic platform is equipped with air supply holes in the center of the air supply unit and a large area shallow cavity around the air supply holes, so that the air supply holes are always located in the shallow cavity when the air floatation physical simulation platform is in plane motion, and the air conduction unit and the finishing surface of the air supply unit are set up, and keep several micron orders of magnitude. The distance. The invention not only realizes the non-contact gas film seal between the air-floating physical simulation platform and the external ground environment, but also obtains the continuous gas supply, and has the advantages of infinite theoretical experiment time and small disturbance torque of the simulated environment.

【技术实现步骤摘要】
气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法
本专利技术属于航天器物理仿真领域，主要涉及一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法。
技术介绍
针随着航天技术的快速发展，航天器的用途不断增加，对于航天器的快速机动性能、姿轨稳定性能和可靠性能的要求日益提高。为了验证并确保航天器的在轨运动性能，进行模拟失重及微干扰力矩空间环境的地面仿真实验就变得尤为重要。目前航天器地面仿真平台的结构形式由丝杠导轨接触式、气悬浮非接触式和磁悬浮非接触式等形式。丝杠导轨式仿真平台的摩擦力矩大，难以满足微干扰力矩的环境要求。专利CN101286281A提出一种刚弹液耦合航天器物理仿真实验系统，通过磁悬浮实现多自由度运动，以获得贴近实际的刚弹液耦合多体航天器系统。但是磁悬浮形式会产生较大的磁场干扰，进而产生不可忽视的磁力矩，且强磁性材料存在消磁风险。因此，气悬浮式物理仿真平台已为航天器全物理仿真测试系统的主流设备。专利CN106494653A、CN105242573A和CN105179478A均采用了气悬浮形式，通过气浮轴承实现平台的悬浮，从而模拟卫星在轨微干扰力矩状态下的动力学特性。专利CN105321398A中提出一种六自由度气浮运动模拟系统，通过一个球面气浮轴承和三个平面气浮轴承，实现平台的六自由度运动，完成航天器空间姿态的旋转和平移运动模拟。在上述专利提到的气悬浮物理仿真平台中，在姿态平台和平动平台上放置气瓶，通过气瓶的串联，结合减压阀和稳定气容对气浮轴承供气。但是通过气瓶的供气方式会再带来实验时长受限、运动平台质量随时间变化等问题，而对于通过外部气管对气浮平台供气方式，又会带来供气气管的牵引作用以及大的干扰力矩。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置及方法，利用固定供气单元和可移动导气单元之间极薄气膜，既实现了气浮物理仿真平台供气与外部地面环境的非接触气膜密封，又通过供气单元的供气孔与导气单元的导气孔的气体传输，可获得持续不断的气体供应，具有理论无限长实验时间以及模拟环境干扰力矩小等优点。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气方法，在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离，在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气单元与供气单元的对应精加工表面进行非接触气膜封气。本专利技术还提供了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置，包括旋转平台、支撑立柱、平动平台、基础平台、气浮球轴承、浮球碗、以及通过支撑筒安装于旋转平台下方的仪表平台，气浮球轴承和气浮球碗组成的气浮球轴承组件，用于实现旋转平台和仪表平台的Rx、Ry和Rz向旋转；所述气浮球轴承固定安装在旋转平台下方，支撑立柱固定安装在平动平台上方，且其上端与气浮球碗固连，支撑立柱中心设置有通气孔以及侧向通气管路，平动平台通过均匀分布的平面止推气浮轴承实现气浮物理仿真平台的X和Y向平面非接触运动，在平动平台与平面止推气浮轴承安装侧的中心位置设置有由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔与支撑立柱中心的通气孔连通，借助支撑立柱中心的通气孔沿支撑立柱+z方向对气浮球轴承组件供气，所述侧向通气管路与平面止推气浮轴承连接，用于为平面止推气浮轴承供气；基础平台下底面与导气单元的-z方向对应位置设置有一供气单元，供气单元由供气块、供气孔和大面积浅腔组成，供气孔设置在导气块的中心设置，且供气孔周围开设有大面积浅腔，在气浮物理仿真平台在运动时，导气孔始终位于大面积浅腔内；导气块与供气块对应面精加工处理，并保持微米量级的距离；在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气块与供气块对应的精加工表面进行供气的非接触气膜密封。优选地，导气单元在与供气单元对应侧的非浅腔面采用研磨等精加工方式获得高平面度工作面。优选地，所述大面积浅腔可设置在供气块上，也可设置在导气块上。优选地，所述平面止推气浮轴承在平动平台下方圆周方向上均匀布置三个或者多个。优选地，所述平面止推气浮轴承可以采用环形平面止推小孔节流气浮轴承、多孔质气浮轴承或者其他平面止推气浮轴承形式，且不限于以上所述的平面止推气浮轴承形式。优选地，气浮物理仿真平台中的气浮球组件和平面止推气浮轴承，可通过在支撑立柱和侧向通气管路中分别增设减压阀以不同的供气压力单独供气，也可以对气浮球组件和平面止推气浮轴承以相同的供气压力同时供气。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、突破了压缩空气瓶的容量带来的实验时间限制。该专利技术通过固定于运动平台上的导气单元与固定于基础平台上的供气单元的相对布置，可以实现对气浮物理仿真平台中的气浮球轴承与平面止推气浮轴承连续不断的供气，进而气浮物理仿真平台的实验测试时长不受传统物理仿真平台中气瓶容量，与此同时，相比原有的气浮物理仿真平台，本专利技术中消除了平台上气瓶的放置，减轻了平台的运动质量及平台台体的转动惯量，进而消除了由于气瓶供气造成运动平台质量的变化，大大增强了气浮物理仿真平台的姿轨控制精度，降低了姿轨控制难度。2、实现了对气浮物理仿真平台的非接触供气。气浮物理仿真平台中供气单元与导气单元之间对应的精加工表面，始终保持数微米至十数微米的非接触状态，进而可实现对供应气体的气膜密封，相比于气管连接供气方式的平台结构，由于外部供气气管的连接，带来了气管的牵引作用和较大的干扰力矩，致使无法获得准确的太空环境下的微小力矩模拟，本专利技术通过非接触供气，完全消除了供气气管对平台运动的影响。附图说明图1为本专利技术实施例总体结构示意图。图2本专利技术的非接触供气部分剖视图。图中：1—旋转平台；2—支撑筒；3—仪表平台；4—支撑立柱；5—侧向通气管路；6—平动平台；7—平面止推气浮轴承；8—供气单元；8a—供气块；8b—供气孔；8c—大面积浅腔；9—导气单元；9a—导气块；9b—导气孔；10—基础平台；11—气浮球碗；12—气浮球轴承。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气方法，在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离，在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气单元与供气单元的对应精加工表面进行非接触气膜封气。如图1-图2所示，本专利技术实施例还提供了一种气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置，包括旋转平台1、支撑立柱4、平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气方法，其特征在于：在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离，在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气单元与供气单元的对应精加工表面进行非接触气膜封气。

【技术特征摘要】
1.气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气方法，其特征在于：在气浮物理仿真平台的平动平台垂向下方中心位置设置由导气块和导气孔组成的导气单元，导气孔位于导气块的中心，在导气单元下方对应设置固定于基础平台的供气单元，在供气单元的中心设置供气孔，并在供气孔周围设置大面积浅腔，使得在气浮物理仿真平台平面运动时，供气孔始终位于浅腔范围内，且导气单元与供气单元的精加工面对应设置，并保持数微米量级的距离，在对气浮物理仿真平台供气过程中，通过导气单元与供气单元的对应精加工表面进行非接触气膜封气。2.气膜密封的气浮物理仿真平台的非接触供气装置，其特征在于：包括旋转平台(1)、支撑立柱(4)、平动平台(6)、基础平台(10)、气浮球轴承(12)、浮球碗(11)、以及通过支撑筒(2)安装于旋转平台(1)下方的仪表平台(3)，气浮球轴承(12)和气浮球碗(11)组成的气浮球轴承组件，用于实现旋转平台(1)和仪表平台(3)的Rx、Ry和Rz向旋转；所述气浮球轴承(12)固定安装在旋转平台(1)下方，支撑立柱(4)固定安装在平动平台(6)上方，且其上端与气浮球碗(11)固连，支撑立柱(4)中心设置有通气孔以及侧向通气管路(5)，平动平台(6)通过均匀分布的平面止推气浮轴承(7)实现气浮物理仿真平台的X和Y向平面非接触运动，在平动平台(6)与平面止推气浮轴承(7)安装侧的中心位置设置有由导气块(9a)和导气孔(9b)组成的导气单元(9)，导气孔(9b)与支撑立柱(4)中心的通气孔连通，借助支撑立柱(4)中心的通气孔沿支撑立柱(4)+z方向对气浮球轴承组件供气，所述侧向通气管路(5)与平面止推气浮轴承(7)连接，用于为平面止推气浮轴承(7)供气；基础平台(10)下底...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳彬，廖鹤，许域菲，赵洪波，马伟，谢进进，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31