CN104925276A - 模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置 - Google Patents

模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置 Download PDF

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侯建文
张玉花
刘仲
郑云青
王卫军
丁同才
施飞舟
傅丽佳
李洪波
刘洲
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Abstract

本发明提供了一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，包括主梁、主杆、二维转台、气浮装置、气浮平台、第一类质量惯量模拟件和第二类质量惯量模拟件，所述主梁至少用以安装所述试验件，所述主梁安装于所述二维转台上，所述二维转台安装于所述主杆上，所述第一质量惯量模拟件安装于所述主梁上，所述主杆安装于所述气浮平台上，所述第二质量惯量模拟件安装于所述主杆上；所述主梁通过所述二维转台实现绕所述主杆轴向的旋转；所述气浮装置和二维转台之间能够互相驱动彼此沿所述主杆轴向或平行于该轴向的方向进行平移。

Description

模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置
技术领域
本发明涉及对接分离试验，尤其涉及一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置。
背景技术
两空间飞行器(运输飞船称为主动飞行器，空间站称为目标飞行器)在空间零重力环境下需要实现空间的对接和分离，空间对接机构即为实现上述功能的一个接口，为了保证空间飞行器的下一次再次对接成功，需要空间飞行器在上一次分离时满足一定的姿态角和姿态角速度等指标，这对空间对接机构的各项参数都提出严格的技术要求，为此，现有技术在地面上开展了大量的地面试验研究。
在地面上，由于有重力的作用无法模拟飞行器在空间的六自由度的运动情况，故而，在国内外公知的对接分离试验方法和装置，均为10自由度的运动模拟，与真实的太空环境有一定的差距。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何实现对接分离试验12自由度的模拟。
为了解决这一技术问题，本发明提供了一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，包括主梁、主杆、二维转台、气浮装置、气浮平台、第一类质量惯量模拟件和第二类质量惯量模拟件，所述主梁至少用以安装所述试验件，所述主梁安装于所述二维转台上，所述二维转台安装于所述主杆上，所述第一质量惯量模拟件安装于所述主梁上，所述主杆安装于所述气浮平台上，所述第二质量惯量模拟件安装于所述主杆上；
所述主梁能够通过所述二维转台实现绕所述主杆轴向的旋转；
所述气浮装置和二维转台之间能够互相驱动彼此沿所述主杆轴向或平行于该轴向的方向进行平移。
可选的，所述第一类质量惯量模拟件的数量为两组，分别位于所述二维转台的两侧。
可选的，所述气浮装置和二维转台之间通过一个传动机构互相驱动彼此沿所述主杆轴向或平行于该轴向的方向进行平移。
可选的，所述传动机构包括一个定滑轮和一个滑动架，所述滑动架与所述主杆滑动连接，且能沿着所述主杆平移，所述定滑轮安装于所述主杆上，所述定滑轮的两侧分别连接所述气浮装置和所述滑动架，所述滑动架支承于所述二维转台下侧。
可选的，所述主梁沿水平向布置；所述主杆沿竖直向布置。
本发明利用气浮平台和装置克服了重力作用的影响，X、Y向的平动和Z向转动由气浮平台实现，X、Y向转动由二维转台实现，Z向的平动由气浮装置实现。通过主动设置12自由度的初始条件，进行试验件的对接分离试验。可见，本发明提出一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验思路，通过12自由度的运动模拟，再现更为真实的太空失重环境，达到提高试验真实度的目的。
附图说明
图1是本发明一实施例中模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置的结构示意图；
图中，1-气浮平台；2-第一类质量惯量模拟件；3-气浮装置；4-二维转台；5-主梁；6-试验件；7-第二类质量惯量模拟件；8-定滑轮；9-滑动架；10-主杆。
具体实施方式
以下将结合图1对本发明提供的模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置进行详细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内能够对其进行修改和润色。
请参考图1，本实施例提供了一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，包括主梁5、主杆10、二维转台4、气浮装置3、气浮平台1、第一类质量惯量模拟件2和第二类质量惯量模拟件7，所述主梁5至少用以安装所述试验件6，所述主梁5安装于所述二维转台4上，所述二维转台4安装于所述主杆10上，所述第一质量惯量模拟件2安装于所述主梁5上，所述主杆10安装于所述气浮平台1上，所述第二质量惯量模拟件7安装于所述主杆10上；
所述主梁5能够通过所述二维转台4实现绕所述主杆10轴向的旋转；
所述气浮装置3和二维转台4之间能够互相驱动彼此沿所述主杆10轴向或其平行于该轴向的方向进行平移。当然也包括主梁5上的第一质量惯量模拟件2随二维转台4发生平移。可见，二维转台4与主杆10之间是滑动连接的。这种互相彼此驱动的机制在第一类质量惯量模拟件2和第二类质量惯量模拟件7的作用下可以提供模拟失重的效果。
其中，所述主梁5沿水平向布置；所述主杆10沿竖直向布置。
本实施例中，所述第一类质量惯量模拟件2的数量为两组，分别位于所述二维转台4的两侧，具体来说，两个第一类质量惯量模拟件2沿着主梁5的方向，即图中所示的X+与X-方向，分别位于所述二维转台4的两侧。
所述气浮装置3和二维转台4之间通过一个传动机构互相驱动彼此沿所述主杆10轴向或平行于该轴向的方向进行平移。所述传动机构包括一个定滑轮8和一个滑动架9，所述滑动架9与所述主杆10滑动连接，且能沿着所述主杆10平移，所述定滑轮8安装于所述主杆10上，这里指的是定滑轮8的位置时相对主杆10固定的，所述定滑轮8的两侧分别连接所述气浮装置3和所述滑动架9，组成定滑轮通常包括滑轮本体和套在滑轮本体上的绳子，这里的两侧就是绳子的两端，由于定滑轮8是常规的物件，用两侧来描述应不会造成歧义。所述滑动架9支承于所述二维转台4下侧。
从以上结构可以看出，驱动所述二维转台4及安装于其上的主梁5实现沿所述主杆10轴向的平移并非一个绝对的概念，而是相对的，该描述仅仅是为了表明其能够起到这一作用，但并不意味着气浮装置3的升降必然带来平移。
本发明利用气浮平台和装置克服了重力作用的影响，X、Y向的平动和Z向转动由气浮平台实现，X、Y向转动由二维转台实现，Z向的平动由气浮装置实现。通过主动设置12自由度的初始条件，进行试验件的对接分离试验。可见，本发明提出一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验思路，通过12自由度的运动模拟，再现更为真实的太空失重环境，达到提高试验真实度的目的。
在实际试验时，试验件6安装在主梁5上，并通过第一类质量惯量模拟件2和第二类质量惯量模拟件7进行质量和惯量的模拟。通过气浮平台1、二维转台4和气浮装置3的驱动，在达到规定的12自由度初始条件时，切换到各自由度的随动模式，进行对接和分离试验。

Claims (5)

1.一种模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，其特征在于：包括主梁、主杆、二维转台、气浮装置、气浮平台、第一类质量惯量模拟件和第二类质量惯量模拟件，所述主梁至少用以安装所述试验件，所述主梁安装于所述二维转台上，所述二维转台安装于所述主杆上，所述第一质量惯量模拟件安装于所述主梁上，所述主杆安装于所述气浮平台上，所述第二质量惯量模拟件安装于所述主杆上；
所述主梁能够通过所述二维转台实现绕所述主杆轴向的旋转；
所述气浮装置和二维转台之间能够互相驱动彼此沿所述主杆轴向或平行于该轴向的方向进行平移。
2.如权利要求1所述的模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，其特征在于：所述第一类质量惯量模拟件的数量为两组，分别位于所述二维转台的两侧。
3.如权利要求1所述的模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，其特征在于：所述气浮装置和二维转台之间通过一个传动机构互相驱动彼此沿所述主杆轴向或平行于该轴向的方向进行平移。
4.如权利要求3所述的模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，其特征在于：所述传动机构包括一个定滑轮和一个滑动架，所述滑动架与所述主杆滑动连接，且能沿着所述主杆平移，所述定滑轮安装于所述主杆上，所述定滑轮的两侧分别连接所述气浮装置和所述滑动架，所述滑动架支承于所述二维转台下侧。
5.如权利要求1所述的模拟失重运动的12自由度对接分离试验装置，其特征在于：所述主梁沿水平向布置；所述主杆沿竖直向布置。
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