一种基于可控磁流体的方向控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。保持平衡。保持平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可控磁流体的方向控制装置


[0001]本专利技术属于航天潜航等需要水平方向上的姿态控制的
，尤其涉及一种基于可控磁流体的方向控制装置。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术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。
[0005]本专利技术是这样实现的，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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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。
[0010]优选的，所述双层饼状空腔外壳为非磁性材料组成。
[0011]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。
[0012]优选的，所述磁流体周遭全部密封，达到防止泄露的目的。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术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；
[0018]2、本专利技术当不通电情况下，磁流体在空腔上层自由流动，但对电磁铁通电后，磁流体将受到电磁铁阵列的磁场影响，如需该装置保持水平面方向上的平衡，则打开一个任意角度对称的磁流体阵列，如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；
[0019]3、本专利技术的装置如需向特定方向偏移，则可以通过该装置的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的流动，也可以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。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的整体结构的立体图；
[0021]图2为本专利技术的整体结构的俯视图；
[0022]图3为本专利技术平衡状态下水平面上的磁流体分布图；
[0023]图4为本专利技术微偏情况下水平面上的磁流体分布图；
[0024]图5为本专利技术较偏情况下水平面上磁流体分布图；
[0025]图6为本专利技术极偏情况下的水平面上磁流体分布图；
[0026]图7为本专利技术的一种实施例图；
[0027]图8为电磁铁阵列电路图；
[0028]图9为实施例中74HC95模块电路(串并联)模块图；
[0029]图10为实施例中74HC95模块电路管脚脚图；
[0030]图11为实施例中74HC95模块电路功能表图。
[0031]图中：
[0032]1、双层饼状空腔外壳；2、磁流体；3、电磁铁阵列；31、电磁铁；4、电控机构。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]通常在此处附图中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。
[0035]基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获
得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]请参阅图1、图2和图3，本专利技术提供一种技术方案：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1、磁流体2、电磁铁阵列3和电控机构4；
[0039]双层饼状空腔外壳1设于装置最外层，双层饼状空腔外壳1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磁流体2，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电磁铁阵列3；
[0040]磁流体2位于双层饼状空腔外壳1的上层为主要的配重部分；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可控磁流体的方向控制装置，其特征在于：包括双层饼状空腔外壳(1)、磁流体(2)、电磁铁阵列(3)和电控机构(4)；所述双层饼状空腔外壳(1)设于装置最外层，所述双层饼状空腔外壳(1)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(2)，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(3)；所述磁流体(2)位于所述双层饼状空腔外壳(1)的上层为主要的配重部分；所述电磁铁阵列(3)由多个电磁铁(31)构成，多个所述电磁铁(31)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(2)的流动及分布；所述电控机构(4)由嵌入式系统连接所述电磁铁阵列(3)向其发送信号来控制每个所述电磁铁(31)的通断。2.如权利要求1所述的一种基于可控磁流体的方向控制装置，其特征在于：所述双层饼状空腔外壳(1)为非磁性材料组成。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，程余凯，赵可可，刘佳佳，聂仁豪，徐永俊，刘欣宇，刘蕴卓，孟娜妹，梁佳楠，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：