模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)接分離試驗(yàn)，尤其涉及一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]兩空間飛行器(運(yùn)輸飛船稱為主動(dòng)飛行器，空間站稱為目標(biāo)飛行器)在空間零重力環(huán)境下需要實(shí)現(xiàn)空間的對(duì)接和分離，空間對(duì)接機(jī)構(gòu)即為實(shí)現(xiàn)上述功能的一個(gè)接口，為了保證空間飛行器的下一次再次對(duì)接成功，需要空間飛行器在上一次分離時(shí)滿足一定的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度等指標(biāo)，這對(duì)空間對(duì)接機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)都提出嚴(yán)格的技術(shù)要求，為此，現(xiàn)有技術(shù)在地面上開展了大量的地面試驗(yàn)研宄。
[0003]在地面上，由于有重力的作用無法模擬飛行器在空間的六自由度的運(yùn)動(dòng)情況，故而，在國(guó)內(nèi)外公知的對(duì)接分離試驗(yàn)方法和裝置，均為10自由度的運(yùn)動(dòng)模擬，與真實(shí)的太空環(huán)境有一定的差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)接分離試驗(yàn)12自由度的模擬。
[0005]為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，包括主梁、主桿、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、氣浮裝置、氣浮平臺(tái)、第一類質(zhì)量慣量模擬件和第二類質(zhì)量慣量模擬件，所述主梁至少用以安裝所述試驗(yàn)件，所述主梁安裝于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)安裝于所述主桿上，所述第一質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主梁上，所述主桿安裝于所述氣浮平臺(tái)上，所述第二質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主桿上；
[0006]所述主梁能夠通過所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞所述主桿軸向的旋轉(zhuǎn)；
[0007]所述氣浮裝置和二維轉(zhuǎn)臺(tái)之間能夠互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。
[0008]可選的，所述第一類質(zhì)量慣量模擬件的數(shù)量為兩組，分別位于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)的兩側(cè)。
[0009]可選的，所述氣浮裝置和二維轉(zhuǎn)臺(tái)之間通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。
[0010]可選的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)定滑輪和一個(gè)滑動(dòng)架，所述滑動(dòng)架與所述主桿滑動(dòng)連接，且能沿著所述主桿平移，所述定滑輪安裝于所述主桿上，所述定滑輪的兩側(cè)分別連接所述氣浮裝置和所述滑動(dòng)架，所述滑動(dòng)架支承于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)下側(cè)。
[0011]可選的，所述主梁沿水平向布置；所述主桿沿豎直向布置。
[0012]本發(fā)明利用氣浮平臺(tái)和裝置克服了重力作用的影響，X、Y向的平動(dòng)和Z向轉(zhuǎn)動(dòng)由氣浮平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，Χ、γ向轉(zhuǎn)動(dòng)由二維轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)，Z向的平動(dòng)由氣浮裝置實(shí)現(xiàn)。通過主動(dòng)設(shè)置12自由度的初始條件，進(jìn)行試驗(yàn)件的對(duì)接分離試驗(yàn)。可見，本發(fā)明提出一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)思路，通過12自由度的運(yùn)動(dòng)模擬，再現(xiàn)更為真實(shí)的太空失重環(huán)境，達(dá)到提高試驗(yàn)真實(shí)度的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中，1-氣浮平臺(tái)；2_第一類質(zhì)量慣量模擬件；3-氣浮裝置；4-二維轉(zhuǎn)臺(tái)；5-主梁；6_試驗(yàn)件；7_第二類質(zhì)量慣量模擬件；8_定滑輪；9_滑動(dòng)架；10_主桿。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明提供的模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置進(jìn)行詳細(xì)的描述，其為本發(fā)明可選的實(shí)施例，可以認(rèn)為，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不改變本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和潤(rùn)色。
[0016]請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例提供了一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，包括主梁5、主桿10、二維轉(zhuǎn)臺(tái)4、氣浮裝置3、氣浮平臺(tái)1、第一類質(zhì)量慣量模擬件2和第二類質(zhì)量慣量模擬件7，所述主梁5至少用以安裝所述試驗(yàn)件6，所述主梁5安裝于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4上，所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4安裝于所述主桿10上，所述第一質(zhì)量慣量模擬件2安裝于所述主梁5上，所述主桿10安裝于所述氣浮平臺(tái)I上，所述第二質(zhì)量慣量模擬件7安裝于所述主桿10上；
[0017]所述主梁5能夠通過所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4實(shí)現(xiàn)繞所述主桿10軸向的旋轉(zhuǎn)；
[0018]所述氣浮裝置3和二維轉(zhuǎn)臺(tái)4之間能夠互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿10軸向或其平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。當(dāng)然也包括主梁5上的第一質(zhì)量慣量模擬件2隨二維轉(zhuǎn)臺(tái)4發(fā)生平移?？梢姡S轉(zhuǎn)臺(tái)4與主桿10之間是滑動(dòng)連接的。這種互相彼此驅(qū)動(dòng)的機(jī)制在第一類質(zhì)量慣量模擬件2和第二類質(zhì)量慣量模擬件7的作用下可以提供模擬失重的效果。
[0019]其中，所述主梁5沿水平向布置；所述主桿10沿豎直向布置。
[0020]本實(shí)施例中，所述第一類質(zhì)量慣量模擬件2的數(shù)量為兩組，分別位于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4的兩側(cè)，具體來說，兩個(gè)第一類質(zhì)量慣量模擬件2沿著主梁5的方向，即圖中所示的X+與X-方向，分別位于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4的兩側(cè)。
[0021]所述氣浮裝置3和二維轉(zhuǎn)臺(tái)4之間通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿10軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)定滑輪8和一個(gè)滑動(dòng)架9，所述滑動(dòng)架9與所述主桿10滑動(dòng)連接，且能沿著所述主桿10平移，所述定滑輪8安裝于所述主桿10上，這里指的是定滑輪8的位置時(shí)相對(duì)主桿10固定的，所述定滑輪8的兩側(cè)分別連接所述氣浮裝置3和所述滑動(dòng)架9，組成定滑輪通常包括滑輪本體和套在滑輪本體上的繩子，這里的兩側(cè)就是繩子的兩端，由于定滑輪8是常規(guī)的物件，用兩側(cè)來描述應(yīng)不會(huì)造成歧義。所述滑動(dòng)架9支承于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4下側(cè)。
[0022]從以上結(jié)構(gòu)可以看出，驅(qū)動(dòng)所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)4及安裝于其上的主梁5實(shí)現(xiàn)沿所述主桿10軸向的平移并非一個(gè)絕對(duì)的概念，而是相對(duì)的，該描述僅僅是為了表明其能夠起到這一作用，但并不意味著氣浮裝置3的升降必然帶來平移。
[0023]本發(fā)明利用氣浮平臺(tái)和裝置克服了重力作用的影響，X、Y向的平動(dòng)和Z向轉(zhuǎn)動(dòng)由氣浮平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，Χ、γ向轉(zhuǎn)動(dòng)由二維轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)，Z向的平動(dòng)由氣浮裝置實(shí)現(xiàn)。通過主動(dòng)設(shè)置12自由度的初始條件，進(jìn)行試驗(yàn)件的對(duì)接分離試驗(yàn)。可見，本發(fā)明提出一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)思路，通過12自由度的運(yùn)動(dòng)模擬，再現(xiàn)更為真實(shí)的太空失重環(huán)境，達(dá)到提高試驗(yàn)真實(shí)度的目的。
[0024]在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)件6安裝在主梁5上，并通過第一類質(zhì)量慣量模擬件2和第二類質(zhì)量慣量模擬件7進(jìn)行質(zhì)量和慣量的模擬。通過氣浮平臺(tái)1、二維轉(zhuǎn)臺(tái)4和氣浮裝置3的驅(qū)動(dòng)，在達(dá)到規(guī)定的12自由度初始條件時(shí)，切換到各自由度的隨動(dòng)模式，進(jìn)行對(duì)接和分離試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括主梁、主桿、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、氣浮裝置、氣浮平臺(tái)、第一類質(zhì)量慣量模擬件和第二類質(zhì)量慣量模擬件，所述主梁至少用以安裝所述試驗(yàn)件，所述主梁安裝于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)安裝于所述主桿上，所述第一質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主梁上，所述主桿安裝于所述氣浮平臺(tái)上，所述第二質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主桿上； 所述主梁能夠通過所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞所述主桿軸向的旋轉(zhuǎn)； 所述氣浮裝置和二維轉(zhuǎn)臺(tái)之間能夠互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。2.如權(quán)利要求1所述的模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一類質(zhì)量慣量模擬件的數(shù)量為兩組，分別位于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)的兩側(cè)。3.如權(quán)利要求1所述的模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述氣浮裝置和二維轉(zhuǎn)臺(tái)之間通過一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。4.如權(quán)利要求3所述的模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)定滑輪和一個(gè)滑動(dòng)架，所述滑動(dòng)架與所述主桿滑動(dòng)連接，且能沿著所述主桿平移，所述定滑輪安裝于所述主桿上，所述定滑輪的兩側(cè)分別連接所述氣浮裝置和所述滑動(dòng)架，所述滑動(dòng)架支承于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)下側(cè)。5.如權(quán)利要求1所述的模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述主梁沿水平向布置；所述主桿沿豎直向布置。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬失重運(yùn)動(dòng)的12自由度對(duì)接分離試驗(yàn)裝置，包括主梁、主桿、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、氣浮裝置、氣浮平臺(tái)、第一類質(zhì)量慣量模擬件和第二類質(zhì)量慣量模擬件，所述主梁至少用以安裝所述試驗(yàn)件，所述主梁安裝于所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)安裝于所述主桿上，所述第一質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主梁上，所述主桿安裝于所述氣浮平臺(tái)上，所述第二質(zhì)量慣量模擬件安裝于所述主桿上；所述主梁通過所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞所述主桿軸向的旋轉(zhuǎn)；所述氣浮裝置和二維轉(zhuǎn)臺(tái)之間能夠互相驅(qū)動(dòng)彼此沿所述主桿軸向或平行于該軸向的方向進(jìn)行平移。
【IPC分類】B64G7/00
【公開號(hào)】CN104925276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510236160
【發(fā)明人】侯建文, 張玉花, 劉仲, 鄭云青, 王衛(wèi)軍, 丁同才, 施飛舟, 傅麗佳, 李洪波, 劉洲
【申請(qǐng)人】上海宇航系統(tǒng)工程研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日