[發明專利]一種實現杜瓦萬向穩定的無動力方法及相應的裝置

有效

• 申請號: 201310190333.0
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103322117A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 伍俊;榮亮亮;王會武;邱隆清;常凱;侍文;蔣坤;徐婷;謝曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

1.一種實現杜瓦萬向穩定的無動力的方法，其特征在于：

①基于先減振后穩定的思路利用杜瓦及其載體的重心發生偏離時形成的扭矩阻礙狀態的改變，并引入流體控制動態增加回歸扭矩，再結合分級阻尼系數調節系統穩定性；

②采用類同心球體結構，杜瓦固定于內部球體，所述的球體通過非對稱分布的滾動滑輪與不封閉的球形艙體連接，利用重力及其轉換動力控制內部球體的旋轉，從而在運動狀態下無動力實現杜瓦的萬向穩定。

2.按權利要求1所述的方法，其特征在于在固定杜瓦的內部球體和不封閉的球形艙體之間添加流體，利用其流動性和粘稠度，動態增加回歸扭矩，并減弱穩定過程中的振蕩。

3.按權利要求1所述的方法，其特征在于不封閉的球形艙體通過減震器與飛行器連接，實現先減振后穩定，從而消弱高頻振動，為萬向穩定創造積極的條件。

4.按權利要求1所述的方法，其特征在于固定杜瓦的內部球體和不封閉的球形艙體通過非對稱分布的滾動滑輪連接，減小接觸壓力從而降低摩擦力，并通過在不同振幅的位置配置不同摩擦系數的滾動滑輪減弱穩定過程中不同程度的振蕩。

5.實現權利要求1-4中任一項所述的方法的相應的裝置，其特征在于：

①不完整球體的下部（12）和不完整球體的上部（15）通過不完整球體固定螺栓（13）連接成一整體——不完整球體（17）；

②不完整球體（17）通過摩擦力對杜瓦（1）進行固定，并作為杜瓦（1）的萬向穩定載體；杜瓦置于這兩個半球中間的空腔內；

③不封閉球形艙體的上部（3）和不封閉球形艙體的下部（8）通過不封閉球形艙體的固定板（7）和不封閉球形艙體固定螺栓（14）連接成一整體——不封閉球形艙體（18）；

④不封閉球形艙體（18）通過第一組球形滾動滑輪（6）和第四組球形滾動滑輪（9）采用點接觸的方式支撐并限位不完整球體（17），并且兩者的球心重合。

6.按權利要求5所述的裝置，其特征在于四個限位銷（2）均勻固定于不封閉球形艙體（18）的上方，而不封閉球形艙體（18）通過6個三軸減震器（10）固定于飛行器內。

7.按權利要求5或6所述的裝置，其特征在于：

①通過三軸減震器（10）分離不同頻率的飛行器震動和晃動，通過減振系統消除高頻部分的影響，再利用萬向穩定裝置濾除低頻部分；

②杜瓦（1）和不完整球體（17）的整體重力延長線通過不完整整體（17）的球心。

8.按權利要求5所述的裝置，其特征在于：

①不完整球體上半部（15）選用密度低于0.8g/cm³的非金屬材料，不完整球體下半部（12）選用密度高于1.5g/cm³的非金屬材料；

②不完整球體（17）和不封閉球形艙體（18）間加入潤滑油（11），在萬向穩定過程動態增加四歸扭力，又防止振蕩；

③在不封閉球形艙體（18）的上部另外安裝兩組不同摩擦系數的球形滾動滑輪，其中第二組球形滾動滑輪（5）摩擦系數適中，用于消弱不完整球體（17）的振蕩，其安裝位置略高出靜止狀態下的不完整球體（17）一小部分；

第三組球形滾動滑輪（4）摩擦系數偏大，用于防止不完整球體（17）的劇烈運動，即防止杜瓦（1）偏轉角度偏大。

9.按權利要求8所述的裝置，其特征在于第二組球形滾動滑輪5在不封閉球形艙體18的球面內均勻分布，從而減少單個第二組球形滾動滑輪5的受力，防止與不完整球體17的接觸處變形。