[發(fā)明專利]一種準(zhǔn)零剛度氣浮式重力卸載裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610302723.6
• 申請(qǐng)日: 2016-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN106005493B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎彪;劉海平;王興澤;盛聰;張從發(fā);李瀟;劉冬;徐燕菱;從強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): B64G7/00
• 分類號(hào): B64G7/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 張瑜,仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間機(jī)構(gòu)地面試驗(yàn)的重力卸載領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)零剛度氣浮式重力卸載裝置。

背景技術(shù)

為確保航天器上展開機(jī)構(gòu)在軌運(yùn)行的可靠性，必須在地面上對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行展開試驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。但航天器在軌為零重力狀態(tài)，而地面為有重力環(huán)境。因此，重力卸載技術(shù)是航天器產(chǎn)品地面試驗(yàn)必須克服的一個(gè)難題。

目前，國(guó)內(nèi)外最常用的重力卸載技術(shù)有兩種，一種是長(zhǎng)繩懸吊式，一種是氣浮式。

長(zhǎng)繩懸吊式重力卸載技術(shù)方面，上海衛(wèi)星工程研究所蔣國(guó)偉等人在2013年公開的《準(zhǔn)零剛度非線性懸吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法》(CN201310153510.8)中，利用疊簧組和線性彈簧組成準(zhǔn)零剛度系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種懸吊系統(tǒng)，浙江工業(yè)大學(xué)孫建輝等人于2014年公開的《二維恒力跟隨吊掛裝置》(CN201320648123.7)和《一種三維跟隨恒力吊掛裝置》(CN201320647156.X)中利用氣缸輸出恒定的吊掛力，獲得了一種恒力吊掛裝置。然而，長(zhǎng)繩懸吊式重力卸載技術(shù)需要額外的導(dǎo)軌支架，同時(shí)，繩索的柔性會(huì)對(duì)地面試驗(yàn)帶來(lái)一定的影響，這制約了它在大型可展開機(jī)構(gòu)方面的應(yīng)用。

氣浮式技術(shù)具有精度高、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，且易實(shí)現(xiàn)二維的平面運(yùn)動(dòng)，在地面試驗(yàn)中得到了廣泛應(yīng)用。氣浮式重力卸載裝置多采用線性彈簧對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行卸載，一方面，為提高卸載裝置的承載能力，減小受力時(shí)的變形量，要求線性彈簧的剛度越大越好；另一方面，為適應(yīng)氣浮臺(tái)面的高度差和試驗(yàn)件在豎直方向可能的運(yùn)動(dòng)，要求線性彈簧的剛度盡可能低，以減小運(yùn)動(dòng)過(guò)程由此誘發(fā)的附加力，降低對(duì)試驗(yàn)件的展開試驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)不利影響。針對(duì)這一矛盾，北京航空航天大學(xué)賈英民等人于2014公開了《一種豎直方向恒力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(CN201410142865.1)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)齊乃明等在2011年發(fā)表的《空間微重力環(huán)境地面模擬試驗(yàn)方法綜述》中提出了一種氣浮式零重力裝置。這兩種裝置均利用傳感器實(shí)時(shí)采集支撐力，并根據(jù)反饋的支撐力，控制電機(jī)帶動(dòng)彈簧調(diào)整彈簧力，以保證重力卸載裝置在豎直方向存在位移時(shí)仍能輸出恒力。這兩個(gè)裝置均采用主動(dòng)控制的手段以獲得恒力輸出，由此需增加電機(jī)、傳感器等大量附件，系統(tǒng)較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)零剛度氣浮式卸載裝置。

一種準(zhǔn)零剛度氣浮式卸載裝置，其包括：轉(zhuǎn)接平臺(tái)、屈曲梁支撐桿、屈曲調(diào)節(jié)頂絲、鉸接塊A、屈曲梁、負(fù)載平臺(tái)、螺旋彈簧、鉸接塊B、軸承端蓋A、直線軸承、軸承端蓋B和彈簧鎖緊螺母；

其中，準(zhǔn)零剛度氣浮式卸載裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且鉸接塊A和鉸接塊B均含有一段中空結(jié)構(gòu)，軸承端蓋A、軸承端蓋B和轉(zhuǎn)接平臺(tái)上均設(shè)有孔；

屈曲梁支撐桿一端與轉(zhuǎn)接平臺(tái)固定連接，另一端與鉸接塊A活動(dòng)連接；屈曲梁一端插入鉸接塊A的中空孔中，另一端插入鉸接塊B的中空孔中；屈曲調(diào)節(jié)頂絲與鉸接塊A固定連接，且屈曲調(diào)節(jié)頂絲對(duì)屈曲梁施加軸向壓載荷；鉸接塊B與負(fù)載平臺(tái)活動(dòng)連接；負(fù)載平臺(tái)的圓柱導(dǎo)向部分依次穿過(guò)軸承端蓋A、轉(zhuǎn)接平臺(tái)、軸承端蓋B的孔，直線軸承位于負(fù)載平臺(tái)的圓柱導(dǎo)向部分與轉(zhuǎn)接平臺(tái)的孔壁之間，彈簧鎖緊螺母位于轉(zhuǎn)接平臺(tái)的底面，且與負(fù)載平臺(tái)上的圓柱導(dǎo)向部分固定連接，螺旋彈簧套在轉(zhuǎn)接平臺(tái)與負(fù)載平臺(tái)之間的負(fù)載平臺(tái)的圓柱導(dǎo)向部分上，螺旋彈簧一端與負(fù)載平臺(tái)下表面連接，另一端與軸承端蓋A上表面連接，且螺旋彈簧呈壓縮狀態(tài)。

效果較佳的，所述的一種準(zhǔn)零剛度氣浮式卸載裝置還包括：多孔氣足和高度調(diào)節(jié)桿，多孔氣足與氣源相接，與試驗(yàn)臺(tái)面間形成氣膜；高度調(diào)節(jié)桿一端與多孔氣足固定連接，另一端與轉(zhuǎn)接平臺(tái)固定連接。

效果較佳的，所述固定連接的方式為螺紋連接。

效果較佳的，所述活動(dòng)連接的方式為銷軸連接。

有益效果：

本發(fā)明采用螺旋線性彈簧對(duì)負(fù)載進(jìn)行重力卸載，裝置能夠提供較大的承載能力；當(dāng)負(fù)載對(duì)象在豎直方向有一定的位移時(shí)，裝置輸出的卸載力近似為恒力，保證在地面試驗(yàn)過(guò)程不引入其它附加力，從而避免了對(duì)試驗(yàn)件可能造成的損傷；通過(guò)屈曲調(diào)節(jié)頂絲對(duì)屈曲梁的壓力調(diào)整，以保證在不同質(zhì)量的負(fù)載工況時(shí)，裝置仍能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度的特性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的準(zhǔn)零剛度氣浮式重力卸載裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的準(zhǔn)零剛度氣浮式重力卸載裝置三維結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式