增速飞轮惯量模拟器及利用增速飞轮惯量模拟器实现航天器转动惯量和平动惯量模拟的方法技术

技术编号:10492948 阅读:269 留言:0更新日期:2014-10-03 19:55
本发明专利技术公开了一种增速飞轮惯量模拟器及利用增速飞轮惯量模拟器实现航天器转动惯量和平动惯量模拟的方法,本发明专利技术增速飞轮惯量模拟器,与传统的机械式(如多片杠铃型等)机械惯量模拟器相比,通过增速飞轮惯量模拟器模拟大型航天器机械惯量的方法,具有体积小、重量轻、结构简单、工作性能稳定性好、动态响应快、费效比低的特点,可大大减小对于气浮基础平台及其附属试验设备的结构和空间方面试验环境的要求,增速飞轮惯量模拟器可直接安装于转臂关节处来模拟航天器的转动惯量,同时只需在气浮基础平台两个侧面安装增速飞轮惯量模拟器即可模拟航天器的平动惯量。

【技术实现步骤摘要】

: 本专利技术涉及一种,其应用于大型航天器地面动力学物理仿真试验,属于力学、机械、控制等

技术介绍
: 大型航天器如大型空间站等需要通过航天器在轨对接、转位等过程来实现,如何在地面实现全时序的地面运动学和动力学模拟,是航天器研制任务中关键和重要的必要环节。大型航天器运动具有惯量大,速度低的特点。传统的机械式(如多片杠铃型等)航天器惯量模拟器一般用于模拟旋转惯量,其旋转角速度与航天器实际转位角速度相同。为达到大型航天器转位地面模拟试验的要求,此类惯量模拟器的质量(即平动惯量)或尺寸往往非常大,不但具有较高的实施成本,而且对试验场地、设备等方面提出了苛刻要求。
技术实现思路
: 本专利技术提出一种,其能够实现大型航天器的转动惯量和平动惯量模拟,可用于航天器地面仿真的研制、验收和鉴定试验。 本专利技术采用如下技术方案:一种增速飞轮惯量模拟器,其包括壳体、输入轴、安装于输入轴上的增速机、增速机的输出轴以及安装于输出轴下末端飞轮,所述输出轴、增速机及飞轮均位于壳体中,所述输入轴的上末端位于壳体的上方之外。 本专利技术还采用如下技术方案:一种利用增速飞轮惯量模拟器实现航天器转动惯量模拟的方法,其包括如下步骤: I).试验前,根据试验所要求的待模拟的在轨航天器转动惯量、航天器模拟件转动惯量以及在轨航天器与地面航天器模拟件的几何尺寸差异,确定增速机的增速比及飞轮转动惯量; 2).将航天器模拟件与转臂相连,转臂关节处安装有一电机,同时在转臂关节处安装增速飞轮惯量模拟器,其中电机转轴一端与增速飞轮惯量模拟器输入轴相连,另一端与转臂相连,同时,电机与增速飞轮惯量模拟器的壳体均与基座(即与地面相连的固定端)相连; 3).在转臂驱动力矩Tdiive的作用下,增速飞轮惯量模拟器输入轴通过电机转轴连同航天器模拟件一起转位,同时增速机将带动增速飞轮惯量模拟器的飞轮旋转,根据天地动力学相似原理,地面转位角加速度εground天上角加速度εspace相同,设增速飞轮惯量模拟器中飞轮惯量Jg,增速机传动比r,待模拟的在轨航天器转动惯量为Jspace,地面试验中航天器模拟件相对于电机转轴的转动惯量为Jground,则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增速飞轮惯量模拟器,其特征在于:包括壳体(5)、输入轴(1)、安装于输入轴(1)上的增速机(2)、增速机的输出轴(3)以及安装于输出轴(3)下末端飞轮(4),所述输出轴(3)、增速机(2)及飞轮(4)均位于壳体(5)中,所述输入轴(1)的上末端位于壳体(5)的上方之外。

【技术特征摘要】
1.一种增速飞轮惯量模拟器,其特征在于:包括壳体(5)、输入轴(I)、安装于输入轴(I)上的增速机(2)、增速机的输出轴(3)以及安装于输出轴(3)下末端飞轮(4),所述输出轴(3)、增速机(2)及飞轮⑷均位于壳体(5)中,所述输入轴⑴的上末端位于壳体(5)的上方之外。2.一种利用如权利要求1所述的增速飞轮惯量模拟器实现航天器转动惯量模拟的方法,其特征在于:包括如下步骤 1).试验前,根据试验所要求的待模拟的在轨航天器转动惯量、航天器模拟件转动惯量以及在轨航天器与地面航天器模拟件的几何尺寸差异,确定增速机的增速比及飞轮转动惯量; 2).将航天器模拟件与转臂相连,转臂关节处安装有一电机,同时在转臂关节处安装增速飞轮惯量模拟器,其中电机转轴一端与增速飞轮惯量模拟器输入轴相连,另一端与转臂相连,同时,电机与增速飞轮惯量模拟器的壳体均与基座相连; 3).在转臂驱动力矩Ttive的作用下,增速飞轮惯量模拟器输入轴通过电机转轴连同航天器模拟件一起转位,同时增速机将带动增速飞轮惯量模拟器的飞轮旋转,根据天地动力学相似原理,地面转位角加速度egMund与天上角加速度esp 相同,设增速飞轮惯量模拟器中飞轮惯量JK,增速机传动比r,待模拟的在轨航天器转动惯量为Jsp.,地面试验中航天器模拟件相对于电机转轴的转动惯量为JgMund,则3.一种利用如权利要求1所述的增速飞轮惯量模拟器实现航天器平动惯量模拟的方法,其特征在于:包括如下步骤 1).试验前,根据试验所要求的待模拟平动惯量、航天器模拟件平动惯量以及在轨航天器与地面航天器模拟件的几何尺寸差异...

【专利技术属性】
技术研发人员:文浩金栋平陈提余本嵩
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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