一种微重力模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种微重力模拟装置及方法，涉及地面微重力模拟技术领域，以解决现有技术中的成本高、实验持续时间短的问题。微重力模拟装置包括：转动驱动机构、至少一个漂浮器以及至少一个用于容纳液体介质的容器，转动驱动机构具有至少一个动力输出轴，每个漂浮器设在相应的动力输出轴上，漂浮器浮于液体介质上，漂浮器的质心位于液体介质的上方，漂浮器的几何中心与漂浮器的质心之间的距离大于0。所述微重力模拟装置的方法用于模拟微重力。本发明专利技术提供的微重力模拟装置及方法用于微重力模拟中。供的微重力模拟装置及方法用于微重力模拟中。供的微重力模拟装置及方法用于微重力模拟中。

【技术实现步骤摘要】
一种微重力模拟装置及方法


[0001]本专利技术涉及地面微重力模拟
，尤其涉及一种微重力模拟装置及方法。

技术介绍

[0002]为了确保空间电机系统在空间工作时的安全性和可靠性，在空间电机的研制和测试阶段，需要在地面上进行充分的模拟试验，经过几十年的发展，相继出现落塔法、抛物飞行法以及液浮法等空间微重力地面模拟试验方法。
[0003]现有技术中，落塔法就是通过在微重力塔中执行自由落体运动，物体在作自由落体运动时可以获得很好的微重力状态。抛物飞行法是一种利用抛物线机动飞行来创造微重力和低重力环境的方法。落塔法以及抛物飞行法的成本高、实验持续时间短，不足以充分提供地面实验依据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微重力模拟装置及方法，以解决现有技术中的成本高、实验持续时间短的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种微重力模拟装置，包括：转动驱动机构、至少一个漂浮器以及至少一个用于容纳液体介质的容器，转动驱动机构具有至少一个动力输出轴，每个漂浮器设在相应的动力输出轴上，漂浮器浮于液体介质上，漂浮器的质心位于液体介质的上方，漂浮器的几何中心与漂浮器的质心之间的距离大于0。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的微重力模拟装置中，转动驱动机构具有至少一个动力输出轴，每个漂浮器设在相应的动力输出轴上，而漂浮器浮在容器装有的液体介质上，漂浮器的质心位于液体介质的上方，因此，在动力输出轴的支撑力的作用下，可以保证漂浮器处在微重力状态。
[0007]在漂浮器处在初始阶段，漂浮器在初始位置的几何中心位于相应动力输出轴的中心轴线所在直线，可以保证漂浮器所受到的浮力可以模拟漂浮器所受到的微重力。而由于漂浮器的重力与动力输出轴的转动中心不在一条直线上，重力矩会抑制漂浮器的运动，因此，可以通过转动驱动机构驱动动力输出轴转动带动漂浮器至预设位置，使得漂浮器在预设位置受到的重力矩m4g
×
lsinθ与摩擦转矩T
f
达到平衡。这种情况下，在漂浮器在摩擦转矩T
f
的作用下，漂浮器在预设位置的几何中心有可能没有位于相应所述动力输出轴的中心轴线所在直线，因此，可以通过调节液体介质的物理参数，从而间接控制液体介质向漂浮器所施加的浮力，保证漂浮器在预设位置的几何中心位于相应所述动力输出轴的中心轴线所在直线。此时，漂浮器所受到的浮力可以模拟漂浮器在预设位置所受到的微重力。可见，由上述微重力模拟装置的实施过程可知，上述装置结构简单、成本低，通过调节液体介质的物理参数可以使得漂浮器的浮力产生不同的变化，漂浮器所受到的不同浮力可以模拟漂浮器在不同位置所受到的微重力，不同的浮力变化可以引起漂浮器能够长时间的模拟漂浮器在不同位置所受到的微重力。
[0008]第二方面，本专利技术提供了一种微重力模拟装置的方法，包括：
[0009]在漂浮器的几何中心位于相应动力输出轴的中心轴线所在直线的情况下，控制转动驱动机构驱动至少一个漂浮器从初始位置开始转动至预设位置；
[0010]若漂浮器从初始位置转动至预设位置，调节液体介质的物理参数，直到漂浮器在预设位置的几何中心位于相应动力输出轴的中心轴线所在直线，漂浮器在预设位置受到的重力矩与摩擦转矩达到平衡。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的微重力模拟装置的方法的有益效果与本专利技术所述微重力模拟装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0013]图1示出了本专利技术示例性实施例的微重力模拟装置的结构图；
[0014]图2示出了微重力模拟装置的方法的流程示意图；
[0015]图3示出了本专利技术示例性实施例示出了漂浮器静止时的受力分析图；
[0016]图4示出了本专利技术示例性实施例示出了漂浮器初始运动状态时的受力分析图；
[0017]图5示出了本专利技术示例性实施例示出了漂浮器平衡状态时的受力分析图。
[0018]附图标记：
[0019]101
‑
转动驱动机构，1011
‑
电机，1012
‑
动力输出轴，1013
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转轴，102
‑
漂浮器，1021
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漂浮结构件，1021a
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第一漂浮结构，1021b
‑
第二漂浮结构，1022
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轴承，103
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容器，104
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液体介质。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0022]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0023]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。
[0024]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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]为了确保空间电机系统在空间工作时的安全性和可靠性，在空间电机的研制和测试阶段，需要在地面上进行充分的模拟试验，经过几十年的发展，相继出现落塔法、抛物飞行法以及液浮法等空间微重力地面模拟试验方法。
[0026]现有技术中，落塔法就是通过在微重力塔中执行自由落体运动，物体在作自由落体运动时可以获得很好的微重力状态。抛物飞行法是一种利用抛物线机动飞行来创造微重力和低重力环境的方法。落塔法以及抛物飞行法的成本高、实验持续时间短，不足以充分提供地面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微重力模拟装置，其特征在于，包括：转动驱动机构、至少一个漂浮器以及至少一个用于容纳液体介质的容器，所述转动驱动机构具有至少一个动力输出轴，每个所述漂浮器设在相应的所述动力输出轴上，所述漂浮器浮于所述液体介质上，所述漂浮器的质心位于所述液体介质的上方，所述漂浮器的几何中心与所述漂浮器的质心之间的距离大于0。2.根据权利要求1所述的微重力模拟装置，其特征在于，所述至少一个漂浮器包括两个漂浮器，所述转动驱动机构包括电机、以及与所述电机的输出轴轴连的转轴，所述转轴与两个所述漂浮器连接。3.根据权利要求1所述的微重力模拟装置，其特征在于，所述漂浮器包括漂浮结构件以及设在所述漂浮结构件中的轴承，转轴与所述轴承连接。4.根据权利要求3所述的微重力模拟装置，其特征在于，所述漂浮结构件包括第一漂浮结构和第二漂浮结构，所述第一漂浮结构和所述第二漂浮结构围成容纳所述轴承的容纳空间。5.根据权利要求4所述的微重力模拟装置，其特征在于，所述第一漂浮结构的质量大于所述第二漂浮结构的质量。6.根据权利要求4所述的微重力模拟装置，其特征在于，所述第一漂浮结构和...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓峰，于曦，杨雁勇，杨騉，崔慧峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：