[發明專利]一種用于星球探測車測試的電磁式減重裝置

有效

• 申請號: 201310254359.7
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103308323A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 陳殷;張昆侖;劉國清
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007;B64G1/16
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及航天測試設備，具體涉及一種用于星球探測車測試的電磁式減重裝置。

背景技術

自1957年前蘇聯發射第一顆人造衛星以來，人類探索宇宙空間的步伐從未停止，隨著科技的發展，探索星球特別是近地星球越來越受到關注，因此星球探測車應運而生。探測車是一種在太空探索中用于星球表面移動的車輛，目前人類已成功向月球、火星發射了探測車。

由于探測車工作環境的重力加速度通常小于地球上重力加速度，因此在探測車升空前對其性能進行測試時，通常需要對其減重。例如月球重力為地球重力的1/6，在地面對月球車做測試實驗時，需利用減重裝置抵消5/6倍重力后，使其行走于類似月表地形的測試地面，以模擬探測車在月球的工作狀態。目前常用的減重方案包括機械吊裝、氣噴、水浮等。

機械吊裝采用吊車或氣球等裝置對測試車輛產生垂向拉力，從而抵消部分重力。吊車的運動需依靠復雜的控制系統實現，不僅增加了成本，且可靠性和安全性都較低。氣球是依靠不同氣體的密度差產生浮力，因此無法在真空環境中進行試驗。

氣噴減重依靠高速氣體與地面間壓力產生向上的升力，實現減重，這種方案對地面平整度要求較高，而探測車測試地面為模擬星球環境，通常地形較為復雜，且氣噴會破壞真空環境，因此該方案應用受到很大的限制。

水浮是在水中進行測試，利用水的浮力平衡部分重力，從而達到減重的目的，這種方案要求探測車有良好的密封性。由于測試環境在水下，因此同樣無法完成真空實驗。

由上可知，傳統減重方案由于各種原因限制，不能真實模擬星球環境。

發明內容

鑒于現有技術的缺點，本發明的目的是設計一種新型的星球探測車減重裝置，能在真空狀態下，對工作于任意復雜地形條件下的測試車輛起到減重作用。

本發明目的可通過如下手段實現：

用于星球探測車測試的電磁式減重裝置，由固定于測試環境頂部的鐵磁平面100和設置在鐵磁平面100與被測星球探測車200間的重力減重機構組成;所述重力減重機構為一直線感應電機,構成電機定子的電樞繞組311套置于電機動子320外;電機定子310的上端置有電磁鐵312;電機動子320的下端通過萬向聯軸節321與被測星球探測車200相聯接。

所述直線電機為電樞繞組和金屬桿構成，所述電機定子為電樞繞組，所述電機動子為金屬桿。

電樞繞組與金屬桿分別構成直線感應電機定子和動子，當定子中通以三相交流電時會產生移動磁場，移動磁場切割動子，在動子中感生電流，磁場與電流相互作用，產生牽引力。該牽引力通過動子下端的萬向連接關節作用于被測探測車，從而達到減重的目的。萬向連接關節可以保證探測車在任何地形條件下運動時，動子始終與水平面垂直，牽引力始終沿重力方向。

定子與上端的電磁鐵相連接，通過控制系統調節電磁鐵中電流大小，從而保證電磁鐵與頂部水平鐵磁平面間始終保持恒定氣隙。電磁鐵所提供的電磁吸力用以平衡定子、電磁鐵重力以及動子對定子的反作用力。直線電機定子上端部與電磁鐵相連接，電磁鐵與固定于測試環境頂部的鐵磁平面間產生吸力，從而抵消定子重力。

通過調節電樞繞組中電流頻率可以控制牽引力大小。為保證測試車輛與地面間保持接觸，牽引力應始終小于車輛重力，即電機一直處于啟動狀態。在直線電機選擇方面，為了抵消電機法向力，可以選擇管型直線感應電機，也可選擇雙邊直線感應電機。

當測試車輛在非平整地形上運動時，動子會隨探測車發生上下移動，由于動子長度遠大于定子，電機端部效應不會對牽引力造成影響，因此可保持牽引力恒定。且該系統與外界無任何接觸，不受任何與測試無關的外力影響，可保證測試結果的準確性。因為電磁場傳播不需要介質，測試可在真空中進行。

綜上所述，通過合理配置參數，本發明裝置能在星球探測車測試過程中實現電磁減重，從而解決現有減重方案存在的各種缺陷。

附圖說明：

附圖1為本發明裝置的示意圖。

附圖2為直線電機二維結構示意圖。

附圖3為給定結構參數下電機示意圖。

附圖4為附圖3所示參數下本發明裝置所提供減重力隨電流頻率變化實驗曲線。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明的結構作進一步的詳述。