[實用新型]一種模擬空間目標電磁-渦流消旋的地面試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020560130.1
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN212172583U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 黃渙;楊樂平;張元文;蔡偉偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00;G01R33/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

一種模擬空間目標電磁?渦流消旋的地面試驗系統(tǒng)，包括電磁場發(fā)生裝置、真空容器、旋轉機構以及空間目標模擬件。空間目標模擬件設置在真空容器中，真空容器側邊設有電磁場發(fā)生裝置；旋轉機構包括噴氣機構、風葉輪以及高精度空氣軸承，空間目標模擬件通過其底部的定位錐與高精度空氣軸承固定連接，噴氣機構噴氣帶動高精度空氣軸承底部中心的風葉輪，進而帶動空間目標模擬件旋轉，模擬真空環(huán)境中自由旋轉的空間目標。電磁場發(fā)生裝置由高溫超導材料構成，可實現(xiàn)更大可控場強，伺服導軌與伺服轉臺可模擬與目標的相對運動狀態(tài)。本實用新型可實現(xiàn)可控大場強電磁場生成與目標長時間自由旋轉狀態(tài)的有效模擬，適合開展空間目標的電磁?渦流消旋試驗驗證。

技術領域

本實用新型屬于空間操控及其地面試驗模擬技術領域，具體涉及一種模擬空間目標電磁-渦流消旋的地面試驗系統(tǒng)。

背景技術

當前包括失效衛(wèi)星在內(nèi)的軌道碎片占空間目標的絕大部分，不僅占據(jù)寶貴的軌道資源，而且對其他正常在軌航天器帶來安全風險，需要通過近距離操控手段對其進行在軌服務或主動移除。然而，失效衛(wèi)星一般處于自旋狀態(tài)，并由于長期攝動影響伴有進動和章動屬性，旋轉速度有的高達近百度每秒。為保證后續(xù)操控任務的順利實施，首先對失效衛(wèi)星進行姿態(tài)消旋是必不可少的環(huán)節(jié)。

相比機械臂、減速刷、空間繩系等接觸式消旋手段，以電磁-渦流為代表的非接觸消旋方法以更佳的安全性和便利性成為首選。但由于電磁-渦流的消旋作用是較微弱的(消旋力矩在幾十至百mNm量級)、長時間的(數(shù)小時乃至數(shù)十小時)作用，因此在地面開展物理仿真試驗時，一方面需要構建滿足消旋需求的、足夠大場強的可控電磁場，另一方面需要盡可能模擬出空間目標的長時間自由旋轉狀態(tài)以及電磁-渦流作用下的消旋制動效果。這就為地面試驗系統(tǒng)設計帶來一系列挑戰(zhàn)。

對于微摩擦平臺，磁懸浮與氣浮是當前應用的主要方式。但對于旋轉目標的電磁-渦流消旋試驗，磁懸浮的磁場作用會對電磁場產(chǎn)生干擾，而氣浮也需要選擇高精度氣浮手段以避免氣浮摩擦湮沒電磁消旋作用，并且為了實現(xiàn)目標的長時間無控旋轉，需要有效減小環(huán)境大氣摩阻。此外，對于電磁場發(fā)生裝置，傳統(tǒng)常導線圈產(chǎn)生的磁場強度有限，而永磁體無法實現(xiàn)磁場靈活控制，因此有必要基于高溫超導材料進行設計。目前針對目標消旋試驗模擬以及電磁消旋力測試平臺等已形成相關專利，具有一定參考意義，但均無法完全兼顧以上兩方面因素，需要完整考慮電磁-渦流消旋的物理特性進行綜合設計。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有試驗系統(tǒng)與平臺存在無法兼顧可控大場強電磁場生成與長時間微摩擦自由旋轉狀態(tài)模擬的問題，本實用新型提供一種模擬空間目標電磁-渦流消旋的地面試驗系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種模擬空間目標電磁-渦流消旋的地面試驗系統(tǒng)，包括電磁場發(fā)生裝置、真空容器、旋轉機構以及空間目標模擬件，所述空間目標模擬件設置在真空容器中，所述真空容器的側邊設置有電磁場發(fā)生裝置，產(chǎn)生電磁場；所述旋轉機構包括噴氣機構、風葉輪以及高精度空氣軸承，空間目標模擬件的底部設置有定位錐，定位錐與高精度空氣軸承連接進而實現(xiàn)空間目標模擬件與高精度空氣軸承的固定連接，風葉輪安裝在高精度空氣軸承底部中心，噴氣機構設置在風葉輪的側邊且其噴氣嘴對準風葉輪，噴氣嘴噴氣帶動風葉輪轉動，進而帶動與高精度空氣軸承固定連接的空間目標模擬件開始旋轉，模擬在真空環(huán)境中自由旋轉的空間目標。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述電磁場發(fā)生裝置包括電磁執(zhí)行器、伺服轉臺、轉臺支架和伺服導軌，所述電磁執(zhí)行器固定在伺服轉臺上，由伺服轉臺實現(xiàn)電磁執(zhí)行器的旋轉控制。伺服轉臺通過轉臺支架安裝在伺服導軌上方，轉臺支架能夠沿伺服導軌的導軌方向移動，進而驅動電磁執(zhí)行器實現(xiàn)直線運動控制。