本發(fā)明涉及空間實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺。

背景技術(shù)：

在載人航天領(lǐng)域，人們利用航天器中的失重環(huán)境，在航天器內(nèi)開展多種基礎(chǔ)物理或科學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是在實(shí)驗(yàn)過程中，需要的設(shè)備之間需要一定的線纜連接，從而造成對在軌運(yùn)行的航天器的干擾，而航天器受到各種擾動后，很難保證理想的失重環(huán)境，從而破壞了物理或科學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的理想的高微重力條件，所以，急需研發(fā)一種設(shè)備，能夠?yàn)樵谲夁\(yùn)行航天器上的實(shí)驗(yàn)載荷提供航天器內(nèi)的高微重力環(huán)境，從而使科學(xué)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺，包括：定子和浮子，所述定子固連于航天器內(nèi)，所述浮子通過防脫落螺釘與所述定子相連，所述定子內(nèi)設(shè)置有位移傳感器，所述浮子內(nèi)設(shè)置有定位片，所述位移傳感器與所述定位片配合使用；所述定子內(nèi)設(shè)置有二維電磁激勵器，所述浮子內(nèi)設(shè)置有磁鐵，所述二維電磁激勵器與所述磁鐵配合使用，所述定子通過所述位移傳感器與所述定位片對所述浮子的位移進(jìn)行測量，所述定子上通過所述二維電磁激勵器和所述磁鐵對所述浮子的位置和姿態(tài)進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述位移傳感器設(shè)置為六個，其中，三個所述位移傳感器用于測量所述浮子底部的位移，兩個所述位移傳感器用于測量所述浮子上對應(yīng)的兩個共面的所述定位片在前后方向的位移，一個所述位移傳感器用于測量所述浮子上對應(yīng)的所述定位片在左右方向的位移。

優(yōu)選地，所述二維電磁激勵器設(shè)置為三個，其中，前兩個所述二維電磁激勵器對稱安裝，且前兩個所述二維電磁激勵器與第三個所述二維電磁激勵器之間的夾角為120°。

優(yōu)選地，所述浮子內(nèi)與所述二維電磁激勵器對應(yīng)的位置設(shè)置有U型磁鐵架，所述U型磁鐵架的開口朝向所述二維電磁激勵器開設(shè)，所述U型磁鐵架的兩端分別設(shè)置有磁極相對的兩塊所述磁鐵。

優(yōu)選地，所述定子內(nèi)還設(shè)置有無線傳能發(fā)射器，所述浮子內(nèi)設(shè)置有無線傳能接收器，所述無線傳能發(fā)射器與所述無線傳能接收器配合使用。

優(yōu)選地，所述定子內(nèi)還設(shè)置有隔振電控盒，所述隔振電控盒內(nèi)設(shè)置有二維電磁激勵器控制電路板和主控電路板，所述二維電磁激勵器控制電路板與所述二維電磁激勵器連接，所述主控電路板上設(shè)置有無線通信模塊。

優(yōu)選地，所述定子為盒式結(jié)構(gòu)，所述浮子為蓋式結(jié)構(gòu)，所述浮子位于所述定子的上方。

優(yōu)選地，所述定子是由前面板、左右側(cè)板、背板和底板組成的長方體盒式結(jié)構(gòu)，所述前面板外側(cè)安裝有電源接插件，所述左右側(cè)板和所述背板上均安裝有激光位移傳感器，所述底板上安裝有二維電磁激勵器。

優(yōu)選地，所述底板上設(shè)置有冷水循環(huán)管。

優(yōu)選地，所述定子的左右側(cè)板上分別設(shè)置有限位銷，所述浮子上與所述限位銷對應(yīng)的位置處設(shè)置有限位孔，所述限位銷可插入所述限位孔中。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺，對浮子平臺的定位、控制、通訊、能量傳輸都采用了非接觸方式，減少了線纜對浮子的干擾作用，能夠?yàn)楦∽由线M(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效載荷更好的提供高微重力環(huán)境。服務(wù)于高微重力需求的實(shí)驗(yàn)載荷，是一種能夠長期在軌的懸浮實(shí)驗(yàn)隔振平臺。

附圖說明

圖1是的隔振平臺的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是浮子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是定子的內(nèi)部的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，各符號的含義如下：

1定子，2浮子，3位移傳感器，4定位片，5二維電磁激勵器，6磁鐵，7無線傳能發(fā)射器，8無線傳能接收器，9隔振電控盒，10二維電磁激勵器控制電路板，11主控電路板，12冷水進(jìn)水管，13冷水出水管，14限位銷，15限位孔，16實(shí)驗(yàn)載荷。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明涉及一種航天器艙內(nèi)的隔振平臺，具體涉及一種在密封艙內(nèi)有限空間下的，服務(wù)于高微重力懸浮實(shí)驗(yàn)的隔振平臺。

如圖1-4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺，包括：定子1和浮子2，定子1固連于航天器內(nèi)，浮子2通過防脫落螺釘與定子1相連，定子1內(nèi)設(shè)置有位移傳感器3，浮子2內(nèi)設(shè)置有定位片4，位移傳感器3與定位片4配合使用；定子1內(nèi)設(shè)置有二維電磁激勵器5，浮子2內(nèi)設(shè)置有磁鐵6，二維電磁激勵器5與磁鐵6配合使用，定子1通過位移傳感器3與定位片4對浮子2的位移進(jìn)行測量，定子1通過二維電磁激勵器5和磁鐵6對浮子2的位置和姿態(tài)進(jìn)行控制。

上述結(jié)構(gòu)的隔振平臺，在航天器上使用時，定子固連于航天器的實(shí)驗(yàn)柜內(nèi)，有效實(shí)驗(yàn)載荷可安裝在浮子上。

航天器發(fā)射階段，可通過防脫落螺釘使定子和浮子固連；

航天器進(jìn)入穩(wěn)定在軌運(yùn)行階段，可通過航天員操作解除防脫落螺釘，使定子和浮子分離，釋放浮子。

浮子釋放后，可以通過定子內(nèi)的位移傳感器對浮子的位移進(jìn)行測量，并通過控制二維電磁激勵器對浮子的位置和姿態(tài)進(jìn)行控制，從而使浮子相對定子保持靜止?fàn)顟B(tài)，為實(shí)驗(yàn)載荷提供高微重力環(huán)境，使科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谠谲夁\(yùn)行的航天器上順利進(jìn)行。

本發(fā)明實(shí)施例中，位移傳感器3可以設(shè)置為六個，其中，三個位移傳感器3用于測量浮子2底部的位移，兩個位移傳感器3用于測量浮子2上對應(yīng)的兩個共面的定位片4在前后方向的位移，一個位移傳感器3用于測量浮子2上對應(yīng)的定位片4在左右方向的位移。

本發(fā)明實(shí)施例中，位移傳感器可以采用激光位移傳感器，對應(yīng)的，定位片可以采用激光定位片，則利用激光位移傳感器測量距離和位置的原理，浮子上下方向的位移在測量過程中，可以不需要定位片，位移傳感器直接將激光發(fā)射在浮子的底部即可，則在實(shí)際應(yīng)用過程中，只需要在左右方向的位移測量過程和前后方向的位移測量過程中，需要安裝定位片。

本發(fā)明實(shí)施例中，采用上述結(jié)構(gòu)，就可以測量得到兩組前后方向的位移和一組左右方向的位移。從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)載荷的非接觸式定位。

通過測量得到的浮子各方向的位移，可以采用下述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步對其位置和姿態(tài)進(jìn)行控制。

本發(fā)明優(yōu)選的一個實(shí)施例中，二維電磁激勵器5可以設(shè)置為三個，其中，前兩個二維電磁激勵器5對稱安裝，且前兩個二維電磁激勵器5與第三個二維電磁激勵器5之間的夾角為120°。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，浮子2內(nèi)與二維電磁激勵器5對應(yīng)的位置設(shè)置有U型磁鐵架，U型磁鐵架的開口朝向二維電磁激勵器5開設(shè)，U型磁鐵架的兩端分別設(shè)置有磁極相對的兩塊磁鐵6。

采用上述結(jié)構(gòu)，可以通過控制3個二維電磁激勵器中的電流，從而對浮子底部安裝的3組磁鐵提供6個可變大小和方向的驅(qū)動力來實(shí)現(xiàn)對浮子的位置和姿態(tài)的控制，保持浮子的良好的微重力環(huán)境，從而使得航天器內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以順利進(jìn)行。

可見，采用上述結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)非接觸式的位置和姿態(tài)的控制。

本發(fā)明實(shí)施例中，定子1內(nèi)還設(shè)置有無線傳能發(fā)射器7，浮子2內(nèi)設(shè)置有無線傳能接收器8，無線傳能發(fā)射器7與無線傳能接收器8配合使用。

定子通過無線傳能發(fā)射器傳輸能量到浮子的無限傳能接收器，從而為安裝在浮子上的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷供電，實(shí)現(xiàn)了非接觸式供電。

其中，無線傳能發(fā)射器可以安裝在定子的底板的中間位置處，無限傳能接收器可以安裝在浮子的底部，且與無線傳能發(fā)射器的位置對應(yīng)安裝。

本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，定子1內(nèi)還可以設(shè)置有隔振電控盒9，隔振電控盒9內(nèi)設(shè)置有二維電磁激勵器控制電路板10和主控電路板11，二維電磁激勵器控制電路板10與二維電磁激勵器5連接，主控電路板11上設(shè)置有無線通信模塊。

采用上述結(jié)構(gòu)，可以通過二維電磁激勵器控制電路板控制二維電磁激勵器中的電流。

其中，無線通信模塊可以為WI FI通信模塊，則定子和浮子之間可以通過WI FI實(shí)現(xiàn)無線通信，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式通訊。

本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，定子1可以為盒式結(jié)構(gòu)，浮子2可以為蓋式結(jié)構(gòu)，浮子2位于定子1的上方。

在使用過程中，可以將實(shí)驗(yàn)載荷放置在浮子的上方。

其中，定子1是由前面板、左右側(cè)板、背板和底板組成的長方體盒式結(jié)構(gòu)，所述前面板外側(cè)安裝有電源接插件，所述左右側(cè)板和所述背板上均安裝有激光位移傳感器3，底板上安裝有二維電磁激勵器5。

采用上述結(jié)構(gòu)，可以對定子和浮子內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，使其免受外界因素的破壞，而且整體結(jié)構(gòu)緊湊，外觀整潔干凈，便于維護(hù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述底板內(nèi)設(shè)置有冷板，所述冷板的端面上設(shè)置有冷水進(jìn)水管12和冷水出水管13。

上述結(jié)構(gòu)中，底板內(nèi)置的冷板通過進(jìn)水和出水的方式提供液體散熱回路，為電子學(xué)設(shè)備提供散熱支持。

本發(fā)明實(shí)施例中，定子1的左右側(cè)板上分別設(shè)置有限位銷14，浮子2上與限位銷14對應(yīng)的位置處設(shè)置有限位孔15，限位銷14可插入限位孔15中。

通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以對浮子的運(yùn)動范圍進(jìn)行限制。

通過采用本發(fā)明公開的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的服務(wù)于高微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)的隔振平臺，對浮子平臺的定位、控制、通訊、能量傳輸都采用了非接觸方式，減少了線纜對浮子的干擾作用，能夠?yàn)楦∽由线M(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效載荷更好的提供高微重力環(huán)境。服務(wù)于高微重力需求的實(shí)驗(yàn)載荷，是一種能夠長期在軌的懸浮實(shí)驗(yàn)隔振平臺。

本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例提供的方法步驟的時序可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也可根據(jù)實(shí)際情況并發(fā)進(jìn)行。

上述實(shí)施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于計(jì)算機(jī)設(shè)備可讀取的存儲介質(zhì)中，用于執(zhí)行上述各實(shí)施例方法所述的全部或部分步驟。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如：個人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能移動終端、智能家居設(shè)備、穿戴式智能設(shè)備、車載智能設(shè)備等；所述的存儲介質(zhì)，例如：RAM、ROM、磁碟、磁帶、光盤、閃存、U盤、移動硬盤、存儲卡、記憶棒、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲、網(wǎng)絡(luò)云存儲等。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。