CN103662109A - 一种模拟月面微重力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助月球车上太阳电池翼、桅杆、机械臂展开测试的装置，具体公开了一种模拟月面微重力环境的装置，其包括移动机构、结构框架、随动机构、吊挂机构、配重机构，以上机构共同组合成一个低重力模拟装置，根据月球车机构产品的结构和运动特点，由动滑轮和定滑轮组成的滑轮系和砝码配重来提供吊挂拉力，能消除测试产品1/6g的重力（或者零重力），同时动滑轮在随动机构的导轨棒上滑动，可以与测试产品一起随动，全程提供1/6g的低重力环境（或者零重力）。本发明的模拟月面微重力环境的装置移动方便，可快速拆卸、搭建组装和就位工作，操作方便、费用低。

Description

一种模拟月面微重力装置

技术领域

本发明涉及一种辅助月球车上太阳电池翼、桅杆、机械臂展开测试的装置，具体是一种模拟月面微重力环境的装置。

背景技术

目前，在地面上模拟重力补偿的方法有很多种，主要有跌落法，抛物线飞行法，浮力法，气垫法，悬吊法等，但是前面4种方法存在着试验时间较短、费用高、不稳定、微重力不准确、空间限制等缺陷，不能应用在月球车的环境试验中。

悬吊法在航天机构中是一种常用的方法，主要是在地面上通过悬吊系统给被试验对象施加一个通过其质心的集中力来部分抵消重力，而且可以精确的抵消部分重力，长时间提供竖直向上的恒拉力。但是传统的悬吊装置都比较大型，结构复杂，移动性不强，不能快速拆卸和搭建。

针对月球车的机构运动特点，现有的吊挂装置，有以下不足之处：

1、 费用高，不稳定，微重力不准确；

2、  空间限制，具体表现为结构大型，比较复杂，移动性不强，不能快速拆卸和搭建。

发明内容

为解决现有的吊挂装置在应用于月球车时的以上不足之处，本发明根据月球车上太阳翼，桅杆，机械臂等产品的运动特点，设计出一种简易的模拟月面微重力的1/6g低重力吊挂装置，具有移动方便，易快速拆卸或搭建组装和就位工作、操作方便、费用低等特点。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种模拟月面微重力装置，包括结构框架、移动机构、 随动机构、吊挂机构和配重机构，所述移动机构设置在所述结构框架下端，用于带动所述结构框架移动，所述吊挂机构和配重机构分别连接设置于所述随动机构，所述随动机构设置在所述结构框架上，所述吊挂机构、配重机构和随动机构组成可以随动的吊挂拉力系统。

在本发明的一具体实施例中，所述移动机构是由丝杆螺母带动车轮上下移动，所述丝杆螺母连接设置于所述结构框架，转动所述丝杆螺母可使所述车轮下移，当车轮将所述结构框架的下端支撑起来时，所述结构框架可以移动。所述移动机构的设置使该模拟月面微重力装置可根据场地的实际情况进行移动，因此适应场地广。

在本发明的一具体实施例中，所述结构框架主要由铝合金型材组装而成，用于支撑随动机构、吊挂机构和配重机构；所述结构框架的内部空间满足月球车太阳翼，桅杆，机械臂产品独立试验的要求。采用铝合金型材组装的方式制造结构框架，不仅拆装方便，而且铝合金型材价格低廉，使该模拟月面微重力装置的造价大幅降低。

在本发明的一优选实施例中，所述结构框架为长方体形，并具体地包括若干横杆和若干竖杆，以及设置在所述横杆和竖杆之间的若干结构支撑杆。

在本发明的一具体实施例中，所述随动机构包括导轨棒、动滑轮和定滑轮，所述导轨棒具有光滑表面，并固定设置在所述结构框架上；所述动滑轮连接设置在所述导轨棒下方，并可以在所述导轨棒上自由滑动，所述动滑轮与导轨棒间的摩擦力不大于0.5N；所述定滑轮设置在所述导轨棒两端部下方。具体地，例如可以在所述导轨棒上涂有钟表油，以确保所述动滑轮与导轨间的摩擦力不大于0.5N。

在本发明的一具体优选实施例中，所述动滑轮和定滑轮涂有用以防锈的油脂。

在本发明的一具体实施例中，所述吊挂机构包括所述随动机构的动滑轮、沿所述动滑轮表面设置的第一钢丝绳以及连接于所述第一钢丝绳的用于与相应产品机械接口连接的转接工装。通过设置转接工装可以避免与测试产品运动时产生干涉，从而满足太阳翼在其规定的角度自由运动。并且优选，针对不同测试对象，可以根据所述测试对象的接口来设计不同的转接工装与产品连接，这样就可以使本发明的模拟月面微重力装置可用于测试多种不同对象。在本发明的优选实施方式中，所述动滑轮表面具有容置所述第一钢丝绳的容置槽，所述容置槽的上方设有防止所述第一钢丝绳在运动过程中脱离所述动滑轮的压片或盖片。

在本发明的一具体实施例中，所述配重机构主要包括平衡端砝码和吊挂端砝码，所述平衡端砝码通过第二钢丝绳连在所述动滑轮的外壳上，用于抵消所述吊挂端砝码产生的水平拉力，所述吊挂端砝码的重量通过所述第一钢丝绳作用在所述动滑轮上，可以产生竖直向上的吊挂力；所述平衡端砝码和吊挂端砝码的配重根据不同的测试产品进行计算，以达到月球车太阳翼、桅杆、机械臂产品运动时1/6g重力环境的模拟。

采用上述的模拟月面微重力装置，根据待测试产品计算得出产品1/6g的平衡端砝码和吊挂端砝码配重，然后平衡端砝码和吊挂端砝码重量由第一钢丝绳和第二钢丝绳通过动滑轮连接到转接工装上，由转接工装与测试产品进行连接，由整个结构框架支撑随动机构、吊挂机构和配重机构进行测试，结构框架内部空间满足月球车上机构的运动要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一、本发明提供的模拟月面微重力装置, 通过随动机构的设置和配重机构的平衡端砝码和吊挂端砝码配重的精密计算，保证了该装置的微重力的准确性；

第二、本发明的模拟月面微重力装置由若干可拆装的机构组成，可快速拆卸和搭建、就位工作；

第三、本发明的模拟月面微重力装置配有移动机构，便于移动；

第四、本发明的模拟月面微重力装置的结构框架结构简单，用料节省且廉价，与现有的吊挂装置相比体积较小，进一步降低成本造价；

第五、本发明的模拟月面微重力装置在动滑轮上进行了压片设计，具体为动滑轮容置第一钢丝绳的容置槽上方设置的压片或盖片，用以防止在运动过程中第一钢丝绳脱离动滑轮表面；

第六、本发明的模拟月面微重力装置模拟效果稳定，不受系统运动影响，能有效模拟月面1/6g低重力环境来配合考验机构的产品性能试验；相比于气球型月面微重力模拟装置，不会受自然界风的影响，测试过程受地球本身影响较小。

附图说明

图1是本发明实施例的一种模拟月面微重力装置的立体结构示意图；

图2本发明实施例的一种模拟月面微重力装置的工作原理图；

图3是本发明实施例的一种模拟月面微重力装置进行太阳翼展开试验的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

实施例

参见图1，是本实施例的一种模拟月面微重力装置的立体结构示意图，图中可见，该模拟月面微重力装置包括结构框架2、移动机构1、 随动机构3、吊挂机构4和配重机构5，其中移动机构1设置在结构框架2下端，用于带动结构框架2移动，吊挂机构4和配重机构5分别连接设置于随动机构3，随动机构3设置在结构框架2上，吊挂机构4、配重机构5和随动机构3组成可以随动的吊挂拉力系统。

具体地在本实施例中，参见图1，移动机构1是由丝杆螺母11带动车轮12上下移动，其中丝杆螺母11连接设置于结构框架2并可转动以上下移动，转动丝杆螺母11使车轮12下移，当车轮12将结构框架2的下端支撑起来时，结构框架2就可以随车轮12的转动而移动。该移动机构的设置使该模拟月面微重力装置可根据场地的实际情况进行移动，因此适应场地广。

具体地在本实施例中，参见图1，结构框架2主要由铝合金型材组装而成，用于支撑随动机构3、吊挂机构4和配重机构5；结构框架2的内部空间满足月球车太阳翼，桅杆，机械臂等产品独立试验的要求。此处采用铝合金型材组装的方式制造结构框架，不仅拆装方便，而且铝合金型材价格低廉，使该模拟月面微重力装置的造价大幅降低。同时该结构框架体积小，进一步降低了造价成本。具体参见图1，结构框架2为长方体形，包括若干横杆21和若干竖杆22，以及设置在横杆21和竖杆22之间的若干结构支撑杆23。

具体地在本实施例中，参见图1和图2，随动机构3包括导轨棒31、动滑轮32、第一定滑轮33和第二定滑轮34，其中导轨棒31具有光滑表面，并固定设置在结构框架2的上端的横杆上，动滑轮32连接设置在导轨棒31下方，可以在导轨棒31上自由滑动，从而可以达到吊挂点与测试对象一起随动的目的，导轨棒31上涂有钟表油，以确保动滑轮32与导轨棒31间的摩擦力不大于0.5N；第一定滑轮33和第二定滑轮34设置在导轨棒31两端部下方；此外，动滑轮32、第一定滑轮33和第二定滑轮34涂有用以防锈的油脂。

具体地在本实施例中，参见图1，吊挂机构4包括随动机构3的动滑轮32、沿动滑轮32表面设置的第一钢丝绳41以及连接于第一钢丝绳41的用于与相应产品机械接口连接的转接工装42。通过设置转接工装可以避免与测试产品运动时产生干涉，从而满足太阳翼在其规定的角度自由运动。本实施例中的模拟月面微重力装置，可以针对不同测试对象，根据所述测试对象的接口来设计不同的转接工装与产品连接，这样就可以使该模拟月面微重力装置可用于测试多种不同对象。具体地在本实施例中，动滑轮32表面具有容置第一钢丝绳41的容置槽，容置槽的上方还设有防止在运动过程中第一钢丝绳41脱离动滑轮32的压片或盖片（图中未示出）。

具体地在本实施例中，参见图1，配重机构5主要是由砝码组成，具体包括平衡端砝码51和吊挂端砝码52，平衡端砝码51通过第二钢丝绳6连在动滑轮32的外壳上，用于抵消吊挂端砝码52产生的水平拉力，吊挂端砝码52位于第一钢丝绳41的另一端，吊挂端砝码52的重量通过第一钢丝绳41作用在动滑轮32上，可以产生竖直向上的吊挂力，该过程即为本实施例的模拟月面微重力装置的工作原理，其图示请参见图2；针对具体的测试产品，平衡端砝码51和吊挂端砝码52的配重可根据不同的测试产品进行计算，以达到月球车太阳翼、桅杆、机械臂产品运动时1/6g重力环境的模拟。

采用本实施例的模拟月面微重力装置，根据待测试产品计算得出产品1/6g的平衡端砝码和吊挂端砝码配重，然后吊挂端砝码重量由第一钢丝绳41通过动滑轮32连接到转接工装42上，平衡端砝码51抵消吊挂端砝码52产生的水平拉力，由转接工装42与测试产品进行连接，由整个结构框架2支撑随动机构3、吊挂机构4和配重机构5进行测试，结构框架2内部空间满足月球车上机构的运动要求。

图3为本实施例的模拟月面微重力装置进行月球车太阳翼展开试验的示意图，下面对本实施例进行月球车太阳翼展开试验的动作过程进行详细描述：

根据待测试的月球车太阳翼7计算所需的平衡端砝码51和吊挂端砝码52的配重，并将平衡端砝码51和吊挂端砝码52装好，平衡端砝码51通过第二钢丝绳6连在中间动滑轮32的外壳上，用于抵消掉吊挂端砝码52产生的水平拉力，吊挂端砝码52的重量作用在动滑轮32上，产生竖直向上的吊挂力；动滑轮32、第一钢丝绳41以及与月球车太阳翼7的机械接口连接的转接工装42组成吊挂机构4，通过转接工装42与月球车太阳翼7的接口连接，可以避免与月球车太阳翼7运动时产生干涉；导轨棒31、动滑轮32、第一定滑轮33和第二定滑轮34组成随动机构3，随着月球车太阳翼7在测试过程中的移动，动滑轮32同时在光滑的导轨棒31上同步移动，从而可以达到吊挂点与测试对象一起随动的目的；当需要移动整个装置时，转动丝杆螺母11带动车轮12向下移动，使结构框架2的下端被车轮12支撑起来，则可以移动整个模拟月面微重力装置，结构框架2支撑的随动机构3、吊挂机构4和配重机构5同步移动，结构框架2内部空间满足月球车太阳翼的运动要求。

本实施例设计出由导轨棒、钢丝绳、滑轮系、配重砝码和结构框架组成的1/6g低重力吊挂装置，有效克服了现有的吊挂装置在进行月球车机构性能测试时存在的问题。

本发明为考核月球车机构性能测试提供了一种新的设备和测试方法，可以顺利完成月球车太阳翼、桅杆、机械臂等产品展开试验的测试，具有很强的实用性及经济效益。 

Claims (11)

1.一种模拟月面微重力装置，其特征在于：包括结构框架、移动机构、 随动机构、吊挂机构和配重机构，所述移动机构设置在所述结构框架下端，用于带动所述结构框架移动，所述吊挂机构和配重机构分别连接设置于所述随动机构，所述随动机构设置在所述结构框架上，所述吊挂机构、配重机构和随动机构组成可以随动的吊挂拉力系统。

2.根据权利要求1所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述移动机构是由丝杆螺母带动车轮上下移动，所述丝杆螺母连接设置于所述结构框架，转动所述丝杆螺母可使所述车轮下移，当车轮将所述结构框架的下端支撑起来时，所述结构框架可以移动。

3.根据权利要求1所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述结构框架主要由铝合金型材组装而成，用于支撑随动机构、吊挂机构和配重机构；所述结构框架的内部空间满足月球车太阳翼，桅杆，机械臂产品独立试验的要求。

4.根据权利要求3所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述结构框架为长方体形。

5.根据权利要求1或3或4所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述随动机构包括导轨棒、动滑轮和定滑轮，所述导轨棒具有光滑表面，并固定设置在所述结构框架上；所述动滑轮连接设置在所述导轨棒下方，并可以在所述导轨棒上自由滑动，所述动滑轮与导轨棒间的摩擦力不大于0.5N；所述定滑轮设置在所述导轨棒两端部下方。

6.根据权利要求5所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述导轨棒上涂有钟表油，以确保所述动滑轮与导轨间的摩擦力不大于0.5N。

7.根据权利要求5所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述动滑轮、定滑轮均涂有用以防锈的油脂。

8.根据权利要求5所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述吊挂机构包括所述随动机构的动滑轮、沿所述动滑轮表面设置的第一钢丝绳以及连接于所述第一钢丝绳的转接工装，所述转接工装用于与相应产品机械接口连接。

9.根据权利要求8所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：针对不同测试对象，可以根据所述测试对象的接口设计不同的转接工装与产品连接。

10.根据权利要求8所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述动滑轮表面具有容置所述第一钢丝绳的容置槽，所述容置槽的上方设有防止所述第一钢丝绳在运动过程中脱离所述动滑轮的压片或盖片。

11.根据权利要求8所述的模拟月面微重力装置，其特征在于：所述配重机构主要包括平衡端砝码和吊挂端砝码，所述平衡端砝码通过第二钢丝绳连在所述动滑轮的外壳上，用于抵消所述吊挂端砝码产生的水平拉力，所述吊挂端砝码的重量通过所述第一钢丝绳作用在所述动滑轮上，可以产生竖直向上的吊挂力；所述平衡端砝码和吊挂端砝码的配重根据不同的测试产品进行计算，以达到月球车太阳翼、桅杆、机械臂产品运动时1/6g重力环境的模拟。

Images