【技术实现步骤摘要】
一种四自由度卫星模拟装置
[0001]本专利技术属于空间微重力地面模拟
,涉及一种四自由度卫星模拟装置。
技术介绍
[0002]卫星在太空中通常处于微重力环境,而地面受重力影响通常不具备等效条件。环境的差异不仅会影响卫星本身的动力学特性,还会影响到卫星与其他设备进行碰撞交互时的动力学特性。而卫星的研发成本和发射成本都非常昂贵,因此,卫星在进入太空之前,需要开展充分的实验验证和测试,尤其是对其姿态、轨道控制等进行充分的试验。如何实现对卫星在地面的微重力状态模拟是亟需研究和解决的关键问题。
[0003]常用的卫星模拟方式有:水浮法、悬吊法、抛物飞行法、气浮法。其中各种方法存在以下问题:
[0004](1)水浮法:缺点是水的阻力和紊流会影响被试设备的动力学特性,影响空间环境模拟精度,被试设备必须进行专门防水处理,维护成本高,试验期间的密封性要求高。
[0005](2)悬吊法:缺点是微重力模拟精度不高,支撑绳索的桁架机构复杂,占用空间大,绳索运动时所受摩擦力大,严重影响试验精度,主动式悬吊法易产生干涉,此外,绳索的柔性、抖动以及配重块的惯性效应等因素都会对微重力模拟带来不利影响。
[0006](3)抛物飞行法:缺点是造价昂贵,被试设备外形尺寸、重量受限制,飞行的安全性需考虑,微重力模拟时间短。
[0007](4)气浮法:缺点现有的设备是仅能实现在平面内的3个自由度的微重力模拟,采用气浮轴承造价较高、安装繁琐,设备维护昂贵且复杂。
[0008]因此,现有的微重力模拟装置很难 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种四自由度卫星模拟装置,其特征在于,包括基体框架、N个气足、M个喷嘴、第一定滑轮组、第二定滑轮组、目标载荷配重组件、第一反向配重组件、第二反向配重组件、压力系统;M为大于1的偶数,N为4的整数倍;目标载荷组件设置在基体框架的内部,用于搭载目标载荷;基体框架为立方体框架式结构,气足对称设置在基体框架的底端四周,喷嘴均匀、对称设置在基体框架的底端各条边的中间位置以及目标载荷的侧面;第一定滑轮组、第二定滑轮组设置在基体框架上端面的外部,其中,第一定滑轮组、第二定滑轮组的第一端均设置在基体框架上端面的中心点处,并分别通过绳索连接到目标载荷配重组件;第一定滑轮组、第二定滑轮组的第二端分别设置在基体框架上端面相互平行的两条边的中点处,其中,第一定滑轮组的第二端通过绳索连接到第一反向配重组件,第二定滑轮组的第二端通过绳索连接到第二反向配重组件;第一反向配重组件、第二反向配重组件用于实现目标载荷组件在竖直方向的重力平衡;压力系统用于为气足和喷嘴提供预设时长、预设压力的气体;其中,提供给气足的气体用于产生气膜,使所述装置悬浮,达到失重和无摩擦状态;按照姿态调整需求设置压力系统对M个喷嘴的供气时间,使整个装置实现沿大地坐标系X轴、Y轴、Z轴的平移以及绕Z轴的转动这四个自由度的姿态及位置控制。2.根据权利要求1所述的一种四自由度卫星模拟装置,其特征在于,所述目标载荷组件包括第一直杆、目标载荷、第一直线轴承组件、第二直线轴承组件;第一定滑轮组、第二定滑轮组的第一端分别通过绳索与第一直杆上端相连,第一直线轴承组件、第二直线轴承组件分别固定在基体框架上端面中心点与下端面中心点处,第一直杆的上端穿入第一直线轴承组件,第一直杆的下端穿入第二直线轴承组件,第一直杆与第一直线轴承组件、第二直线轴承组件线接触,实现第一直杆在第一直线轴承组件、第二直线轴承组件内上下运动;目标载荷通过定位块固定搭载在第一直杆的中间;目标载荷组件安装时,第一直线轴承组件、第二直线轴承组件、第一直杆、目标载荷的中心轴线均重合。3.根据权利要求2所述的一种四自由度卫星模拟装置,其特征在于,所述第一反向配重组件、第二反向配重组件的组成与结构相同,第一反向配重组件包括第二直杆、反向配重块、夹紧块、第三直线轴承组件、第四直线轴承组件;第一定滑轮组的第二端通过绳索与第一反向配重组件的第二直杆上端相连;第一反向配重组件的第三直线轴承组件、第四直线轴承组件分别固定在基体框架上端面与下端面相互平行的两条边的中点处,并使得第一反向配重组件的第二直杆上端穿入第三直线轴承组件、第二直杆下端穿入第四直线轴承组件,第二直杆与第三直线轴承组件、第四直线轴承组件线接触,实现第二直杆在第三直线轴承组件、第四直线轴承组件内上下运动;第一反向配重组件的反向配重块通过夹紧块固定在第二直杆的中间,且第一反向配重组件、第二反向配重组件的反向配重块质量都等于目标载荷质量的一半;第一反向配重组件、第二反向配重组件在安装时,同一个反向配重组件的第三直线轴承组件、第四直线轴承组件、第二直杆、反向配重块的中...
【专利技术属性】
技术研发人员:段嘉琪,邓松波,赵红超,石炎,智建康,蔡赫,
申请(专利权)人:北京精密机电控制设备研究所,
类型:发明
国别省市:
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