空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及仿真技術，具體涉及一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護目.o
【背景技術】
[0002]航天器在太空中運行時處于一種微干擾力矩環(huán)境中，航天器特殊的運行環(huán)境要求在研制過程中進行充分的地面仿真試驗?；谌S氣浮臺構建的微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)是一種十分有效的仿真手段，三軸氣浮臺依靠壓縮空氣在氣浮軸承與軸承座之間形成氣膜，使臺體浮起，從而實現(xiàn)近似無摩擦的相對運動條件，以模擬衛(wèi)星在大氣層外空間所受干擾力矩很小的力學環(huán)境。作為衛(wèi)星運動模擬器，采用球面氣浮軸承支持的三軸氣浮臺，不但能模擬衛(wèi)星三軸方向的姿態(tài)運動，還能模擬衛(wèi)星三軸姿態(tài)耦合動力學。通過氣浮臺進行全物理仿真具有重要意義，它是方案論證和功能驗證不可缺少的工具。仿真實踐證明，利用氣浮臺進行衛(wèi)星地面仿真不僅對衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)驗證有著重要作用，而且能夠顯著提高衛(wèi)星的效費比，降低風險，縮短研發(fā)周期。
[0003]為了確?；谌S氣浮臺構建的微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)各類設備在仿真試驗中的安全，需要設計完善的安全保護措施。目前關于這類基于氣浮臺構建的仿真系統(tǒng)的保護方法的文獻較為少見，經文獻檢索，李季蘇、牟小剛、孫維德、楊天安、李通生等在論文“大型衛(wèi)星三軸氣浮臺全物理仿真系統(tǒng)”（見《控制工程》，2001年，第三期，頁碼：736-741)中給出了三軸氣浮臺全物理仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)，但是并沒有提出氣浮臺防倒臺保護方法；許劍等在論文“五自由度氣浮仿真試驗臺樣機的研制及其關鍵技術的研究”（博士論文）中雖然提出了為了保證試驗時的平臺安全，添加了一套機械限位保護機構，但是卻并沒有給出具體的保護機構的實現(xiàn)方法。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置。
[0005]本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)：一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，包括旋轉平臺（1)、氣浮臺立柱（12)和儀表平臺（9)，氣浮臺立柱（12)固定安裝旋轉平臺（1)上，儀表平臺（9)通過氣浮球安裝在氣浮臺立柱（12)的氣浮球軸承上，其特點是：還包括三個千斤頂單元、傾倒保護限位伸縮機構（8)、三個定位球窩（10)和噴氣推力單元（11)，每個千斤頂單元包括基座（2)、千斤頂體（3)、定位球（4)、電動推桿（5)、減速器（6)和電機（7)，三個基座⑵平均分布在以氣浮臺立柱為中心的旋轉平臺⑴的圓平面上，每個千斤頂體（3)固定連接于一個基座（2)上，電動推桿（5)與千斤頂體（3)連接，電動推桿（5)上端固定有定位球（4)，氣浮臺立柱（12)四周固定連接有傾倒保護限位伸縮機構（8)，儀表平臺（9)下表面固定有三個定位球窩（10)，每個定位球窩（10)的位置與一個定位球（4)的位置相配合，噴氣推力單元（11)固定安裝于儀表平臺（9)上；通過電動推桿
(5)同步或異步實現(xiàn)儀表平臺（9)的升降，通過調整傾倒保護限位伸縮機構（8)的伸出長度限定儀表平臺的允許傾倒角度；當儀表平臺(9)處于特殊情況需要快速保護時，通過電動推桿(5)將儀表平臺(9)頂起；當儀表平臺(9)有倒臺趨勢時，通過噴氣推力單元(11)將儀表平臺(9)進行姿態(tài)調整。
[0006]本發(fā)明還具有如下技術特征:
[0007]1、所述傾倒保護限位伸縮機構(8)有6組，均勻分布在氣浮臺立柱圓周上；所述噴氣推力單元(11)共有6組噴氣推力器，均勻分布在儀表平臺的各個方向上。
[0008]2、所述的三個千斤頂單元能夠實現(xiàn)同步的舉升和下降功能，達到對儀表平臺的托舉功能，當儀表平臺由工作狀態(tài)轉入停止試驗時，三軸氣浮臺系統(tǒng)繼續(xù)供氣，同時三個千斤頂單元啟動并同步上升，直至儀表平臺下方的定位球離開定位球窩一定安全距離后，氣浮系統(tǒng)停止供氣，完成千斤頂對儀表平臺的安全支撐；儀表平臺由靜止支撐工作狀態(tài)進入自由工作懸浮狀態(tài)時，氣浮系統(tǒng)先進行供氣，當供氣氣壓達到要求后，三個千斤頂再緩緩下降，使氣浮球精確落入氣浮球軸承上，千斤頂單元由地面控制器進行控制。
[0009]本發(fā)明的特點和優(yōu)點:
[0010]本發(fā)明可實現(xiàn)三組千斤頂系統(tǒng)的同步或者異步舉升和下降功能，可以完成對儀表平臺的安全支撐和傾覆保護等功能，原理簡單，操作方便，成本低，安全可靠，易于工程實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置結構示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明冷氣噴氣裝置推力器布局示意圖；
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]實施例1
[0015]—種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，包括旋轉平臺1、氣浮臺立柱12和儀表平臺9，氣浮臺立柱12固定安裝旋轉平臺I上，儀表平臺9通過氣浮球安裝在氣浮臺立柱12的氣浮球軸承上，其特征在于:還包括三個千斤頂單元、傾倒保護限位伸縮機構8、三個定位球窩10和噴氣推力單元11，每個千斤頂單元包括基座2、千斤頂體3、定位球4、電動推桿5、減速器6和電機7，三個基座2平均分布在以氣浮臺立柱為中心的旋轉平臺I的圓平面上，每個千斤頂體3固定連接于一個基座2上，電動推桿5與千斤頂體3連接，電動推桿5上端固定有定位球4，氣浮臺立柱12四周固定連接有傾倒保護限位伸縮機構8，儀表平臺9下表面固定有三個定位球窩10，每個定位球窩10的位置與一個定位球4的位置相配合，噴氣推力單元11固定安裝于儀表平臺9上；通過電動推桿5同步或異步實現(xiàn)儀表平臺9的升降，通過調整傾倒保護限位伸縮機構8的伸出長度限定儀表平臺的允許傾倒角度；當儀表平臺9處于特殊情況需要快速保護時，通過電動推桿5將儀表平臺9頂起；當儀表平臺9有倒臺趨勢時，通過噴氣推力單元11將儀表平臺9進行姿態(tài)調整。所述傾倒保護限位伸縮機構8有6組，均勻分布在氣浮臺立柱圓周上；所述噴氣推力單元11共有6組噴氣推力器，均勻分布在儀表平臺的各個方向上。
[0016]實施例2
[0017]結合圖1、圖2，三個千斤頂系統(tǒng)可實現(xiàn)同步的舉升和下降功能，達到對儀表平臺的托舉功能。當儀表平臺由工作狀態(tài)轉入停止試驗時，三軸氣浮臺系統(tǒng)繼續(xù)供氣，同時三個千斤頂系統(tǒng)啟動并同步上升，直至儀表平臺下端的氣浮球離開球窩一定安全距離后，氣浮系統(tǒng)停止供氣，完成千斤頂對儀表平臺的安全支撐，以避免氣浮球與球軸承接觸發(fā)生破壞；儀表平臺由靜止支撐工作狀態(tài)進入自由工作懸浮狀態(tài)時，氣浮系統(tǒng)先進行供氣，當供氣氣壓達到要求后，三個千斤頂再緩緩下降，使氣浮球精確落入氣浮球軸承上。千斤頂系統(tǒng)由地面控制器進行控制，通過設置不僅可以實現(xiàn)三臺千斤頂?shù)耐津寗?，還可以實現(xiàn)每臺千斤頂?shù)膯为毧刂疲僮魅藛T可以根據(jù)需要輸入相應指令，進行針對單個千斤頂?shù)倪\行控制。此夕卜，還可以通過控制三個千斤頂系統(tǒng)協(xié)同工作，實現(xiàn)儀表平臺傾覆保護等功能。
[0018]實施例3
[0019]結合圖1、圖2，傾倒保護限位伸縮機構的布局如圖1所示。用戶可根據(jù)每次試驗時，儀表平臺的運動范圍，對傾倒保護限位伸縮機構進行設置，改變傾倒保護限位伸縮機構的伸出長度，從而限制儀表平臺的最大運動角度，防止因發(fā)生大角度傾斜出現(xiàn)倒臺的現(xiàn)象。
[0020]實施例4
[0021]結合圖1、圖2，噴氣推力器的布局如圖2所示，均勻分布在儀表平臺的各個方向，通過支架安裝在儀表平臺的中層板外側，其推力矢量有六個方向，可根據(jù)總體要求，每個方向上的推力器成對稱式力偶工作，也可單獨工作。6臺噴氣推力器兩兩成對工作，每對噴氣推力器可提供力偶式工作力矩，不僅可以完成三軸氣浮臺的姿態(tài)控制任務，為飛輪的動量卸載提供力矩，同時當臺體傾斜角大于規(guī)定的角度時，可自動啟動噴氣推力器噴氣，對臺體產生反作用力矩，快速的將臺體控回安全位置，防止儀表平臺出現(xiàn)倒臺現(xiàn)象。
【主權項】
1.一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，包括旋轉平臺(I)、氣浮臺立柱(12)和儀表平臺(9)，氣浮臺立柱(12)固定安裝旋轉平臺⑴上，儀表平臺(9)通過氣浮球安裝在氣浮臺立柱(12)的氣浮球軸承上，其特征在于:還包括三個千斤頂單元、傾倒保護限位伸縮機構(8)、三個定位球窩(10)和噴氣推力單元(11)，每個千斤頂單元包括基座⑵、千斤頂體(3)、定位球⑷、電動推桿(5)、減速器(6)和電機(7)，三個基座⑵平均分布在以氣浮臺立柱為中心的旋轉平臺(I)的圓平面上，每個千斤頂體(3)固定連接于一個基座(2)上，電動推桿(5)與千斤頂體(3)連接，電動推桿(5)上端固定有定位球(4)，氣浮臺立柱(12)四周固定連接有傾倒保護限位伸縮機構(8)，儀表平臺(9)下表面固定有三個定位球窩(10)，每個定位球窩(10)的位置與一個定位球(4)的位置相配合，噴氣推力單元(11)固定安裝于儀表平臺(9)上；通過電動推桿(5)同步或異步實現(xiàn)儀表平臺(9)的升降，通過調整傾倒保護限位伸縮機構(8)的伸出長度限定儀表平臺的允許傾倒角度；當儀表平臺(9)處于特殊情況需要快速保護時，通過電動推桿(5)將儀表平臺(9)頂起；當儀表平臺(9)有倒臺趨勢時，通過噴氣推力單元(11)將儀表平臺(9)進行姿態(tài)調整。2.根據(jù)權利要求1所述的一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，其特征在于，所述傾倒保護限位伸縮機構(8)有6組，均勻分布在氣浮臺立柱圓周上；所述噴氣推力單元(11)共有6組噴氣推力器，均勻分布在儀表平臺的各個方向上。3.根據(jù)權利要求1所述的一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，其特征在于，所述的三個千斤頂單元能夠實現(xiàn)同步的舉升和下降功能，達到對儀表平臺的托舉功能，當儀表平臺由工作狀態(tài)轉入停止試驗時，三軸氣浮臺系統(tǒng)繼續(xù)供氣，同時三個千斤頂單元啟動并同步上升，直至儀表平臺下方的定位球離開定位球窩一定安全距離后，氣浮系統(tǒng)停止供氣，完成千斤頂對儀表平臺的安全支撐；儀表平臺由靜止支撐工作狀態(tài)進入自由工作懸浮狀態(tài)時，氣浮系統(tǒng)先進行供氣，當供氣氣壓達到要求后，三個千斤頂再緩緩下降，使氣浮球精確落入氣浮球軸承上，千斤頂單元由地面控制器進行控制。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種空間微干擾力矩環(huán)境地面模擬系統(tǒng)安全保護裝置，包括旋轉平臺、氣浮臺立柱和儀表平臺，本裝置還包括三個千斤頂單元、傾倒保護限位伸縮機構、三個定位球窩和噴氣推力單元，每個千斤頂單元包括基座、千斤頂體、定位球、電動推桿、減速器和電機，電動推桿與千斤頂體連接，電動推桿上端固定有定位球，氣浮臺立柱四周固定連接有傾倒保護限位伸縮機構，儀表平臺下表面固定有三個定位球窩，每個定位球窩的位置與一個定位球的位置相配合，噴氣推力單元固定安裝于儀表平臺上；通過電動推桿同步或異步實現(xiàn)儀表平臺的升降，通過調整傾倒保護限位伸縮機構的伸出長度限定儀表平臺的允許傾倒角度。本發(fā)明操作方便，安全可靠。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN105045136
【申請?zhí)枴緾N201510359408
【發(fā)明人】王常虹, 夏紅偉, 馬廣程, 李志慧, 王新波
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月19日