CN101058341A - 模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置 - Google Patents

模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，包括支架、发射筒和夹具，支架的一侧面上竖直装设有直线导轨，直线导轨上装设有滑动发射平台，发射筒通过夹具固定在滑动发射平台上，滑动发射平台下方设有缓冲器。该装置具有可模拟微重力环境、可完成传统定点地面发射、具有发射瞬间参数测试功能、将测控装置与发射平台集为一体、抗冲击力强等特点。

Description

模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置
技术领域
本发明涉及空间飞行器的地面发射试验装置，尤其涉及模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置。
背景技术
传统定点发射试验的方式由于没有摆脱重力作用的影响，已经不能适应先进空间飞行器研制对地面试验的要求。长期以来，空间飞行器的地面试验装置是通过人工搭建发射支架、定点发射、各种试验仪器组合进行测量的方式进行的。这种方式存在发射装置、测试装置搭建周期长，只能进行定点发射，发射高度不能调整，仪器繁多杂乱，试验装置重复利用率低等缺点。因此，实现测试系统测试功能的集成化，测试对象的多样化，测试设备的模块化，测试实验的自动化极具现实意义，并且地面模拟空间微重力环境下进行空间飞行器发射和飞行性能的测试已成为重要的研究方向。微重力又称为零重力、失重或减重力。地面实现微重力的方法主要有：落井或落塔法，慢回转器法，高空气球释放的自由下落物体法，作抛物线飞行的飞机法。目前，落塔或落井的微重力水平高、造价低廉、容易实现，成为主流的微重力试验设施。中科院国家微重力实验室等单位都建有落塔等高水平微重力实验设施，但是这些落塔是为生物力学、微重力流体物力、热学、空间材料学、纳米生物及生物医学等基础科学试验而建立的。空间飞行器发射瞬间有很强的冲击力。目前，落塔法无论采用上抛后自由落体还是直接从高处自由落体方案，落塔试验舱均不能抵抗发射力的冲击。并且，要测得发射力的分量必须要求力传感器安装在有一定刚度的基准上，现有的落塔实验舱在下落过程中处于自由状态根本不能满足力传感器的安装要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可模拟微重力环境、可完成传统定点地面发射、具有发射瞬间测试功能、将测控装置与发射平台集为一体、抗冲击力强的空间飞行器地面发射试验装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，包括支架、发射筒和夹具，所述支架的一侧面上竖直装设有直线导轨，直线导轨上装设有滑动发射平台，发射筒通过夹具固定在滑动发射平台上，滑动发射平台下方设有缓冲器。
所述滑动发射平台上装设有六分量测力传感器、电点火接口、测控模块和两个高压气瓶，六分量测力传感器装设于滑动发射平台中央，六分量测力传感器的轴线与滑动发射平台垂直，发射筒通过夹具固定在六分量测力传感器上，发射筒与六分量测力传感器同轴线设置，电点火接口、测控模块和两个高压气瓶分别固定于滑动发射平台上，并布置于六分量测力传感器周围。
所述滑动发射平台上端连接有提升装置。
所述提升装置包括电磁铁、磁铁吸块、步进电机、绳索和滑轮，电磁铁设于滑动发射平台上端，磁铁吸块设于电磁铁上端，绳索绕设于滑轮上，磁铁吸块通过绳索与步进电机相连。
所述支架底部设有固定底板。
所述支架上设有滚轮。
所述支架分为两段或两段以上，相邻的两段通过定位销固定。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：在支架上设置直线导轨和滑动发射平台，将发射筒固定在滑动发射平台上，通过控制滑动发射平台沿直线导轨变速上下滑动，可为发射筒模拟微重力环境，滑动发射平台下方设有缓冲器，对滑动发射平台起到安全回收作用，提高试验装置的重复利用率；将六分量测力传感器、电点火接口、测控模块和两个高压气瓶与滑动发射平台集为一体，简化了实验设备，缩短了试验准备周期；提升装置可以根据实验要求将滑动发射平台吊起至指定高度或快速释放滑动发射平台；支架底部设有固定底板，支架通过固定底板固定在钢筋混凝土地基上，使支架承受发射冲击的能力大大提高，支架稳定性好，便于准确测量；支架上设有滚轮、支架分为两段或两段以上、相邻的两段通过定位销固定，这种结构便于支架的移动和拆装。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的左视结构示意图；
图3是滑动发射平台的局部放大图。
图例说明：
1、支架                                         2、直线导轨
3、滑动发射平台                                 4、提升装置
5、缓冲器                                       6、发射筒
7、夹具                                         11、固定底板
12、滚轮                                        13、定位销
31、六分量测力传感器                            32、电点火接口
33、测控模块                                    34、高压气瓶
41、电磁铁                                42、磁铁吸块
43、步进电机                              44、绳索
45、滑轮
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，包括支架1、发射筒6和夹具7，支架1底部设有四个固定底板11，支架1通过固定底板11固定在钢筋混凝土地基上，使支架1承受发射冲击的能力大大提高，支架1稳定性好，便于准确测量，支架1的一侧面上竖直装设有直线导轨2，直线导轨2上装设有滑动发射平台3，发射筒6通过夹具7固定在滑动发射平台3上，滑动发射平台3下方设有缓冲器5，缓冲器5通过地脚螺栓固定在钢筋混凝土地基上，通过控制滑动发射平台3沿直线导轨2变速上下滑动，可为发射筒6模拟微重力环境，缓冲器5对滑动发射平台3起到安全回收作用，提高试验装置的重复利用率。通过在固定底板11下设置垫板来调整支架1上直线导轨2的垂直度，支架1上设有滚轮12，支架1分为两段，两段之间通过四个定位销13固定，这种结构便于支架1的移动和拆装。滑动发射平台3上装设有六分量测力传感器31、电点火接口32、测控模块33和两个高压气瓶34，六分量测力传感器31装设于滑动发射平台3中央，六分量测力传感器31的轴线与滑动发射平台3垂直，发射筒6通过夹具7固定在六分量测力传感器31上，发射筒6与六分量测力传感器31同轴线设置，电点火接口32、测控模块33和两个高压气瓶34分别固定于滑动发射平台3上，并布置于六分量测力传感器31周围。两个高压气瓶34中的高压气体为空间飞行器的发射拔销开关或推进提供动力，高压气体通过管路接入发射筒6的尾部。电点火接口32为空间飞行器发射提供电点火信号，这些接口按相关电点火电路标准设置。测控模块33一方面要控制空间飞行器地面发射实验的时序流程，另一方面要采集、记录、存贮六分量测力传感器31感知的空间飞行器发射瞬间的发射力信号。将六分量测力传感器31、电点火接32、测控模块33和两个高压气瓶34与滑动发射平台3集为一体，简化了实验设备，缩短了试验准备周期。滑动发射平台3上端连接有提升装置4，包括电磁铁41、磁铁吸块42、步进电机43、绳索44和滑轮45，电磁铁41设于滑动发射平台3上端，磁铁吸块42设于电磁铁41上端，绳索44绕设于滑轮45上，磁铁吸块42通过绳索44与步进电机43相连，提升装置4可以根据实验要求将滑动发射平台3吊起至指定高度或快速释放滑动发射平台3。使用本发明的试验装置时，通过在空间飞行器体内安装加速度传感器，可测得滑动发射平台3下落加速度变化情况。

Claims (10)

1、一种模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，包括支架(1)、发射筒(6)和夹具(7)，其特征在于所述支架(1)的一侧面上竖直装设有直线导轨(2)，直线导轨(2)上装设有滑动发射平台(3)，发射筒(6)通过夹具(7)固定在滑动发射平台(3)上，滑动发射平台(3)下方设有缓冲器(5)。
2、根据权利要求1所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述滑动发射平台(3)上装设有六分量测力传感器(31)、电点火接口(32)、测控模块(33)和两个高压气瓶(34)，六分量测力传感器(31)装设于滑动发射平台(3)中央，六分量测力传感器(31)的轴线与滑动发射平台(3)垂直，发射筒(6)通过夹具(7)固定在六分量测力传感器(31)上，发射筒(6)与六分量测力传感器(31)同轴线设置，电点火接口(32)、测控模块(33)和两个高压气瓶(34)分别固定于滑动发射平台(3)上，并布置于六分量测力传感器(31)周围。
3、根据权利要求1或2所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述滑动发射平台(3)上端连接有提升装置(4)。
4、根据权利要求3所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述提升装置(4)包括电磁铁(41)、磁铁吸块(42)、步进电机(43)、绳索(44)和滑轮(45)，电磁铁(41)设于滑动发射平台(3)上端，磁铁吸块(42)设于电磁铁(41)上端，绳索(44)绕设于滑轮(45)上，磁铁吸块(42)通过绳索(44)与步进电机(43)相连。
5、根据权利要求3所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)底部设有固定底板(11)。
6、根据权利要求4所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)底部设有固定底板(11)。
7、根据权利要求5所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)上设有滚轮(12)。
8、根据权利要求6所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)上设有滚轮(12)。
9、根据权利要求7所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)分为两段或两段以上，相邻的两段通过定位销(13)固定。
10、根据权利要求8所述模拟微重力的空间飞行器地面发射试验装置，其特征在于所述支架(1)分为两段或两段以上，相邻的两段通过定位销(13)固定。
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