CN106297520B - 一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置 - Google Patents
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Abstract
一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，涉及模拟航天器的空间姿态运动领域；包括姿态平台、升降装置、支撑装置、平动平台和万向脚轮；平动平台设置在最下端，升降装置竖直固定安装在平动平台上表面的中心位置；姿态平台固定安装在升降装置的上端；支撑装置环绕设置在升降装置和平动平台的周围，且支撑装置的顶端与姿态平台的下表面接触，支撑装置的底端通过固定安装有万向脚轮；可以方便快速的将气浮模拟器的姿态平台和平动平台物理隔开，使球面气浮轴承卸除载荷停止工作。同时，气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置用来测量气浮模拟器姿态平台的质量特性，计算姿态平台的三维复摆周期，辅助气浮模拟器姿态平台进行调平工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟航天器的空间姿态运动领域，特别是一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置。
背景技术
气浮运动模拟器可以用来模拟卫星等航天器的空间姿态运动，包括姿态旋转运动和轨道平移运动。
现有的气浮模拟器姿态平台，都是通过球面气浮轴承通高压气体，通过高压气膜将气浮模拟器在台平台和平动平台隔离开。在仿真模拟试验结束后，由于气浮模拟器质量较大、结构复杂，并不将气浮模拟器姿态平台和平动平台分离，将球面气浮轴承卸除载荷。如果要将气浮模拟器姿态平台和平动平台分离，还要借助于其他工具，比如吊车、吊带等工具，多人协助完成吊装。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，方便、快速的将气浮模拟器的姿态平台和平动平台物理隔开，使球面气浮轴承卸除载荷，停止工作。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，包括姿态平台、升降装置、支撑装置、平动平台和万向脚轮；其中平动平台设置在最下端，升降装置竖直固定安装在平动平台上表面的中心位置；姿态平台固定安装在升降装置的上端；支撑装置环绕设置在升降装置和平动平台的周围，且支撑装置的顶端与姿态平台的下表面接触，支撑装置的底端通过固定安装的万向脚轮与地面接触。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述的姿态平台与升降装置之间设置有球面气浮轴承，姿态平台以球面气浮轴承为支撑点，进行转动或摆动。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述的支撑装置的安装过程为：将姿态平台调平，升降装置上升并带动姿态平台一同上升，将支撑装置移动至姿态平台的下端并围绕升降装置均匀分布，升降装置带动姿态平台下降，直至姿态平台的底面与支撑装置的顶端接触；升降装置继续下降，直至升降装置的顶端与球面气浮轴承脱离。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述的支撑装置包括两个竖直方向截面为半圆形的对称部分，两个对称部分可以拆分；安装时，两个对称部分对称的从平动平台两侧靠近并对接，组成支撑装置。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述的支撑装置的两个对称部分，每部分均包括n个支撑支架，n为大于等于3的正整数，n个支撑支架竖直方向均匀分布成半圆形形状，各支撑支架之间固定连接。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述支撑支架为弯折结构，上端竖直杆部分长L1为300-350mm；中部的水平直杆部分长L4为780-900mm；下端竖直杆部分长L2为500-540mm；两个相对支撑支架顶端间距离L3为400-420mm；两个相对支撑支架底端间距离L5为1200-1300mm。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述每个支撑支架的顶端固定安装有锁定装置，锁定装置的截面为L形结构；所述姿态平台水平中心位置设置有通孔，姿态平台与支撑装置接触时，通孔的内边卡在锁定装置L形的拐角处，2n个支撑支架沿环状均匀分布，实现对姿态平台的环绕锁定。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述锁定装置与姿态平台之间设置有L形缓冲垫，所述缓冲垫的厚度h为8-10mm，高度L6为25-25mm。
在上述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，所述姿态平台与支撑装置之间沿姿态平台下底面均有设置有3个重力传感器，重力传感器固定安装在姿态平台底面与缓冲垫之间。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明中的气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置采用空心式框架结构设计，连接采用焊接和螺栓连接相结合方式，使支撑装置连接可靠，确保支撑装置上设备安全可靠。
(2)本发明采用环绕式锁定方式将姿态运动平台稳定固定在装置上，利用气浮运动模拟器平动平台上的升降柱进行升降动作，将姿态运动平台和平移运动平台分离，使球面气浮轴承卸除载荷。
(3)本发明中的气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置采用分体式结构，左右对称装置一分为二，两部分装置通过螺栓稳固连接。需要工作时，将两部分装置直接拼接在一起，不需要借助外界工具或较多人力，一个工作人员可以轻松完成球面气浮轴承的卸载工作。
(4)在支撑装置上和模拟器相接触的部位，对称布置重力传感器，以120度圆周均布，来测量气浮运动模拟器姿态平台的总质量和质量特性，计算姿态平台的三维复摆周期，指导气浮模拟器姿态平台进行调平工作。
附图说明
图1为本发明气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置示意图；
图2为本发明球面气浮轴承与姿态平台和升降装置位置关系示意图；
图3为本发明升降装置上升时刻示意图；
图4为本发明支撑装置安装示意图；
图5为本发明升降装置下降示意图；
图6为本发明球面气浮轴承与升降装置脱离示意图；
图7为本发明支撑装置示意图；
图8为本发明支撑装置正视图；
图9为本发明支撑装置俯视图；
图10为本发明锁定装置、缓冲垫、重力传感器示意图；
图11为本发明重力传感器分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
利用本发明中的气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，可以方便、快速的将气浮模拟器的姿态平台和平动平台物理隔开，使球面气浮轴承卸除载荷，停止工作。同时，本发明中的气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置还在支撑部位设计有三个重力传感器，传感器以120度圆周均布在四周，用来测量气浮模拟器姿态平台的质量特性，计算姿态平台的三维复摆周期，指导气浮模拟器姿态平台进行调平工作。
如图1所示为气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置示意图，由图可知，包括姿态平台1、升降装置2、支撑装置3、平动平台4和万向脚轮5；其中平动平台4设置在最下端，升降装置2竖直固定安装在平动平台4上表面的中心位置；姿态平台1固定安装在升降装置2的上端；支撑装置3环绕设置在升降装置2和平动平台4的周围，且支撑装置3的顶端与姿态平台1的下表面接触，支撑装置3的底端通过固定安装的万向脚轮5与地面接触。
如图2所示为球面气浮轴承与姿态平台和升降装置位置关系示意图，由图可知，所述的姿态平台1与升降装置2之间设置有球面气浮轴承6，姿态平台1以球面气浮轴承6为支撑点，进行转动或摆动。
如图3-6所示为支撑装置的安装过程示意图，由图可知，支撑装置3的安装过程为：将姿态平台1调平，升降装置2上升并带动姿态平台1一同上升，将支撑装置3移动至姿态平台1的下端并围绕升降装置2均匀分布，升降装置2带动姿态平台1下降，直至姿态平台1的底面与支撑装置3的顶端接触；升降装置2继续下降，直至升降装置2的顶端与球面气浮轴承6脱离。
如图7-图9所示为支撑装置示意图，由图可知，支撑装置3包括两个竖直方向截面为半圆形的对称部分，两个对称部分可以拆分；安装时，两个对称部分对称的从平动平台4两侧靠近并对接，组成支撑装置3。
支撑装置3的两个对称部分，每部分均包括n个支撑支架，n为大于等于3的正整数，n个支撑支架竖直方向均匀分布成半圆形形状，各支撑支架之间固定连接。
所述支撑支架为弯折结构，上端竖直杆部分长L1为300-350mm；中部的水平直杆部分长L4为780-900mm；下端竖直杆部分长L2为500-540mm，目的是使气浮模拟器辅助调平及台体的支撑装置3能够避让开气浮模拟器的平动平台4的轴向空间；两个相对支撑支架顶端间距离L3为400-420mm，大于气浮模拟器下面板中心孔的直径；两个相对支撑支架底端间距离L5为1200-1300mm，目的是使气浮模拟器辅助调平及台体支撑装置能够避让开气浮模拟器的平动平台的径向空间，同时不能大于气浮模拟器停放工位1500X1500的工作空间。
如图10所示为锁定装置、缓冲垫、重力传感器示意图，由图可知，每个支撑支架的顶端固定安装有锁定装置7，锁定装置7的截面为L形结构；所述姿态平台1水平中心位置设置有通孔，姿态平台1与支撑装置3接触时，通孔的内边卡在锁定装置7L形的拐角处，2n个支撑支架沿环状均匀分布，实现对姿态平台1的环绕锁定。
所述锁定装置7与姿态平台1之间设置有L形缓冲垫8，所述缓冲垫8的厚度h为8-10mm，用来防止模拟器和环绕式锁定装置产生硬性接触，损坏模拟器本体；高度L6为25-25mm；姿态平台1与支撑装置3之间沿姿态平台1下底面均有设置有3个重力传感器9，重力传感器9固定安装在姿态平台1底面与缓冲垫8之间。如图11所示为重力传感器分布示意图，如图所示，由8个环绕式锁定装置围成一个圆形，对模拟器本体形成稳定可靠的环绕式限位作用，使模拟器放置在支撑装置上后，在转移的过程中不会掉落产生危险。
1气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置底部装有低位重载万向脚轮，可以在地面上自由灵活移动。平时不需要工作时，气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置可以一分为二，各自独立运动，停放在固定区域内。
2当需要气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置进行工作时，将气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置转移到气浮模拟器工作位置，调节气浮模拟器上的升降装置，使升降装置的升降柱向上运动，升高气浮模拟器姿态平台，使姿态平台台体的最下沿高于气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置的最高点。
3在球面气浮轴承正常供气工作的情况下，使气浮模拟器姿态平台的姿态保持在水平位置，使下一步气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置进入气浮模拟器下方进行工作。
4将气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置一分为二，分别将其位置调整到气浮模拟器姿态平台正下方。
5位置调整结束后，用螺栓将两部分装置稳固连接在一起。
6调节气浮模拟器上的升降装置，使升降装置的升降柱向下缓慢运动，在向下移动的过程中，同时调整气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置的位置，使环绕式锁定装置正好落入到气浮模拟器姿态平台的中空位置，使姿态平台稳定可靠的锁定在装置上。
7继续使升降装置的升降柱向下缓慢运动，这时，气浮模拟器的平动平台和姿态运动平台会分离开，使位于姿态平台上的球面气浮轴承的球头和位于平动平台上的球面气浮轴承的球窝分离，这就成功使球面气浮轴承卸除载荷。
8利用装置上的三个以120度圆周均布的重力传感器可以测量气浮模拟器姿态平台的质量特性，计算姿态平台的三维复摆周期，指导气浮模拟器姿态平台进行调平工作。
9在气浮模拟器姿态平台调平前，由于姿态平台上的质量分布不均匀，姿态平台的实际质心位置距离球面气浮轴承球心位置比较远，如果直接进行质心调节，难度较大。这时，可以利用装置上三个以120度圆周均布的重力传感器进行辅助调平，调节姿态平台上的不同位置的质心调平单元，使三个重力传感器上的重力示数相等。这时，姿态平台的实际质心位置在水平方向已经非常靠近球面气浮轴承的球心位置。这时，再进行质心位置的精密调节就非常方便。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：包括姿态平台(1)、升降装置(2)、支撑装置(3)、平动平台(4)和万向脚轮(5)；其中平动平台(4)设置在最下端，升降装置(2)竖直固定安装在平动平台(4)上表面的中心位置；姿态平台(1)固定安装在升降装置(2)的上端；支撑装置(3)环绕设置在升降装置(2)和平动平台(4)的周围，且支撑装置(3)的顶端与姿态平台(1)的下表面接触，支撑装置(3)的底端通过固定安装的万向脚轮(5)与地面接触；
所述的姿态平台(1)与升降装置(2)之间设置有球面气浮轴承(6)，姿态平台(1)以球面气浮轴承(6)为支撑点，进行转动或摆动；
所述的支撑装置(3)的安装过程为：将姿态平台(1)调平，升降装置(2)上升并带动姿态平台(1)一同上升，将支撑装置(3)移动至姿态平台(1)的下端并围绕升降装置(2)均匀分布，升降装置(2)带动姿态平台(1)下降，直至姿态平台(1)的底面与支撑装置(3)的顶端接触；升降装置(2)继续下降，直至升降装置(2)的顶端与球面气浮轴承(6)脱离。
2.根据权利要求1所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置(3)包括两个竖直方向截面为半圆形的对称部分，两个对称部分可以拆分；安装时，两个对称部分对称的从平动平台(4)两侧靠近并对接，组成支撑装置(3)。
3.根据权利要求2所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置(3)的两个对称部分，每部分均包括n个支撑支架，n为大于等于3的正整数，n个支撑支架竖直方向均匀分布成半圆形形状，各支撑支架之间固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：所述支撑支架为弯折结构，上端竖直杆部分长L1为300-350mm；中部的水平直杆部分长L4为780-900mm；下端竖直杆部分长L2为500-540mm；两个相对支撑支架顶端间距离L3为400-420mm；两个相对支撑支架底端间距离L5为1200-1300mm。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：每个所述支撑支架的顶端固定安装有锁定装置(7)，锁定装置(7)的截面为L形结构；所述姿态平台(1)水平中心位置设置有通孔，姿态平台(1)与支撑装置(3)接触时，通孔的内边卡在锁定装置(7)L形的拐角处，2n个支撑支架沿环状均匀分布，实现对姿态平台(1)的环绕锁定。
6.根据权利要求5所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：所述锁定装置(7)与姿态平台(1)之间设置有L形缓冲垫(8)，所述缓冲垫(8)的厚度h为8-10mm，高度L6为25-25mm。
7.根据权利要求6所述的一种气浮模拟器姿态平台辅助调平及台体支撑装置，其特征在于：所述姿态平台(1)与支撑装置(3)之间沿姿态平台(1)下底面均有设置有3个重力传感器(9)，重力传感器(9)固定安装在姿态平台(1)底面与缓冲垫(8)之间。
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