CN110901966A - 一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置：第一纵向导轨与第二纵向导轨在同一水平面且相互平行；第一侧向气浮块安装在第一纵向导轨的外侧面，第一上侧气浮块安装在第一纵向导轨的上侧面；第一侧向气浮块和第一上侧气浮块通过支架与横向导轨的一端固定连接；第二侧向气浮块和第二上侧气浮块通过支架与横向导轨的另一端固定连接；压缩空气将侧向气浮块、上侧气浮块、横向气浮块悬浮起来，侧向气浮块和上侧气浮块在纵向导轨上运动，横向气浮块在横向导轨上移动，目标机构与横向气浮块连接，通过侧向气浮块、上侧气浮块的纵向运动和横向气浮块的横向运动来模拟目标机构在平面内的二维运动。

Description

一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置

技术领域

本发明涉及一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，可以实现可展机构在低阻尼的条件下进行二维运动，属于航天器机构地面装调测试的微重力模拟技术领域。

背景技术

随着空间展开机构需求的部分展开机构的体积尺寸越来越大，重量也随之变大，如某些高功率的太阳翼展开后长度达20m，单块太阳板重达30kg，某些天线单板重量达50～200kg，这些重量变化给地面模拟微重力环境带来新的困难，因为传统机械轴承重载下摩擦阻增加显著，已经不能满足这类尺寸大重量高的空间机构地面展开试验需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，解决现有空间可展机构地面装调测试过程中，承载能力不足，摩擦阻力过大等问题。

本发明解决技术的方案是：一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，该装置包括支撑面、第一纵向导轨、第二纵向导轨、横向导轨、第一侧向气浮块、第二侧向气浮块、第一上侧气浮块、第二上侧气浮块、横向气浮块、支架；

第一纵向导轨与第二纵向导轨与支撑面固定连接，第一纵向导轨与第二纵向导轨在同一水平面且相互平行；

第一侧向气浮块安装在第一纵向导轨的外侧面，第一上侧气浮块安装在第一纵向导轨的上侧面；第一侧向气浮块和第一上侧气浮块通过支架与横向导轨的一端固定连接；

第二侧向气浮块安装在第二纵向导轨的外侧面，第二上侧气浮块安装在第二纵向导轨的上侧面；第二侧向气浮块和第二上侧气浮块通过支架与横向导轨的另一端固定连接；

压缩空气将侧向气浮块、上侧气浮块、横向气浮块悬浮起来，侧向气浮块和上侧气浮块在纵向导轨上运动，横向气浮块在横向导轨上移动，目标机构与横向气浮块连接，通过侧向气浮块、上侧气浮块的纵向运动和横向气浮块的横向运动来模拟目标机构在平面内的二维运动。

所述支架包括螺纹柱、第一侧向托架、第一上侧托架、第一竖梁、第二侧向托架、第二上侧托架、第二竖梁；

第一侧向托架通过螺纹柱与第一侧向气浮块固定连接；第一上侧托架通过螺纹柱与第一上侧气浮块固定连接，第一上侧托架、第一侧向托架、第一竖梁彼此间固定连接，第一竖梁与横向导轨的一端连接；

第二侧向托架通过螺纹柱与第二侧向气浮块固定连接；第二上侧托架通过螺纹柱与第二上侧气浮块固定连接，第二上侧托架、第二侧向托架、第二竖梁彼此间固定连接，第二竖梁与横向导轨的另一端固定连接。

所述第一侧向气浮块、第二侧向气浮块、第一上侧气浮块、第二上侧气浮块、横向气浮块通过第一支气管、第二支气管、第三支气管、主气管供气；

主气管一端连接气源，另一端连接第一支气管、第二支气管、第三支气管；

第一支气管向横向气浮滑块供气，第二支气管向第一侧向气浮块和第一上侧气浮块供气；第三支气管向第二侧向气浮块和第二上侧气浮块供气。

所述目标机构通过连接件、U型架与横向气浮块连接；连接件与U型架固定连接，U型架与横向气浮块固定连接。

所述连接件为钢丝绳或者金属杆。

第一纵向导轨和第二纵向导轨通过多个支撑螺杆与多个支撑面连接。

纵向导轨多个安装支撑面上下表面平整，所形成的整体平面度不大于1mm。

所述第一侧向气浮块、第一上侧气浮块、第二侧向气浮块、第二上侧气浮块为长方体结构。

所述横向气浮块的V型结构形式。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明利用气浮轴承的阻力低，摩擦系数不大于0.3‰，可以显著降低阻尼的特性，实现了展开机构展品的低阻尼运动，避免了机械轴承高阻尼以及使用中损坏导致的各项试验失败，保证了试验精度的一致性；

(2)、本发明采用组合式气浮方式，实现横向导轨在纵向导轨上运动，通过横向气浮滑块在横向导轨上运动，实现了横向气浮滑块在空间平面上的二维运动；

(3)、本发明可用于大型展开机构产品特性测试，仿真研究，用于反馈提高产品设计的可靠性。

附图说明

图1为本发明装置结构主视图；

图2为本发明装置整体布局图；

图3为本发明装置结构主视图局部放大图；

图4(a)为本发明横向气浮块结构主视图；

图4(b)为本发明横向气浮块结构左视图；

图4(c)为本发明横向气浮块结构轴测图；

图5(a)为本发明侧向(上侧)气浮块主视图；

图5(b)为本发明侧向(上侧)气浮块左视图；

图5(c)为本发明侧向(上侧)气浮块轴测图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，它主要是利用“气浮”原理，通过不低于0.4MPa压力的压缩空气将特定的气浮块悬浮起来的，本装置是发明了一种结构将侧向气浮块5和上侧气浮块7在纵向导轨6上运动以及横向气浮块15在横向导轨11上联动的结构，通过纵向运动和横向运动来模拟机构产品在平面内的二维运动。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置包括支撑面1、第一纵向导轨6-1、第二纵向导轨6-2、横向导轨11、第一侧向气浮块5-1、第二侧向气浮块5-2、第一上侧气浮块7-1、第二上侧气浮块7-2、横向气浮块15、支架；

第一纵向导轨6-1与第二纵向导轨6-2与支撑面1固定连接，第一纵向导轨6-1与第二纵向导轨6-2在同一水平面且相互平行；

第一侧向气浮块5-1安装在第一纵向导轨6-1的外侧面，第一上侧气浮块7-1安装在第一纵向导轨6-1的上侧面；第一侧向气浮块5-1和第一上侧气浮块7-1通过支架与横向导轨11的一端固定连接；

第二侧向气浮块5-2安装在第二纵向导轨6-2的外侧面，第二上侧气浮块7-1安装在第二纵向导轨6-2的上侧面；第二侧向气浮块5-2和第二上侧气浮块7-2通过支架与横向导轨11的另一端固定连接；

压缩空气将侧向气浮块5、上侧气浮块7、横向气浮块15悬浮起来，侧向气浮块5和上侧气浮块7在纵向导轨6上运动，横向气浮块15在横向导轨11上移动，目标机构与横向气浮块15连接，通过侧向气浮块5、上侧气浮块7的纵向运动和横向气浮块15的横向运动来模拟目标机构在平面内的二维运动。

所述支架包括螺纹柱3、第一侧向托架4-1、第一上侧托架8-1、第一竖梁10-1、第二侧向托架4-2、第二上侧托架8-2、第二竖梁10-2；

第一侧向托架4-1通过螺纹柱与第一侧向气浮块5-1固定连接；第一上侧托架8-1通过螺纹柱与第一上侧气浮块7-1固定连接，第一上侧托架8-1、第一侧向托架4-1、第一竖梁10-1彼此间通过螺钉固定连接，第一竖梁10-1与横向导轨11的一端通过螺钉连接；

第二侧向托架4-2通过螺纹柱与第二侧向气浮块5-2固定连接；第二上侧托架8-2通过螺纹柱与第二上侧气浮块7-2固定连接，第二上侧托架8-2、第二侧向托架4-2、第二竖梁10-2彼此间通过螺钉13固定连接，第二竖梁10-2与横向导轨11的另一端通过螺钉固定连接。

所述第一侧向气浮块5-1、第二侧向气浮块5-2、第一上侧气浮块7-1、第二上侧气浮块7-2、横向气浮块15通过第一支气管12、第二支气管16、第三支气管9、主气管18供气；

主气管18一端连接气源，另一端连接第一支气管12、第二支气管16、第三支气管9；

第一支气管12向横向气浮滑块15供气，第二支气管16向第一侧向气浮块5-1和第一上侧气浮块7-1供气；第三支气管9向第二侧向气浮块5-2和第二上侧气浮块7-2供气。

所述目标机构通过连接件19、U型架14与横向气浮块15连接；连接件19与U型架14固定连接，U型架与横向气浮块固定连接。

所述连接件19的具体结构根据目标机构设定，可以是钢丝绳或者金属杆。

第一纵向导轨6-1和第二纵向导轨6-2通过多个支撑螺杆2与多个支撑面1连接。

支撑面1是纵向导轨2的固定安装面，一根纵向导轨通过多个支撑螺杆2与多个支撑面1连接，多个支撑面的上下表面所形成的整体平面度不大于1mm。

支撑面1的具体结构形式应根据目标机构需求进行设计。

如图4(a)、图4(b)、图4(c)所示，所述横向气浮块15的V型结构形式。

如图5(a)、图5(b)、图5(c)所示，第一侧向气浮块5-1、第一上侧气浮块7-1、第二侧向气浮块5-2、第二上侧气浮块7-2为长方体结构。

本发明所提供的气浮吊挂式重力卸载装置具体的实施方式为：

首先，按照图示将纵向导轨2安装支撑面1上，通过螺杆调节导轨的每个支撑点位空间高度(水平度)和空间位置(直线度和导轨间距)，两根纵向导轨在空间上相互平行；

其次，纵向导轨调整完后，按照图3所示在纵向导轨上组装余下零件，通过调整螺纹柱将横向导轨调水平

再者，根据图示将气管布线，将各气浮块与气管连接，然后气路上通压缩空气，使各气浮滑块运动起来，观察运动状态保证气路与滑块运动不产生干涉，测试一定负载下(与目标机构产品等重)横向导轨与纵向导轨的摩擦力及气浮滑块与横导轨上的摩擦力。

最后，将目标机构与横向气浮块连接。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于包括支撑面(1)、第一纵向导轨(6-1)、第二纵向导轨(6-2)、横向导轨(11)、第一侧向气浮块(5-1)、第二侧向气浮块(5-2)、第一上侧气浮块(7-1)、第二上侧气浮块(7-2)、横向气浮块(15)、支架；

第一纵向导轨(6-1)与第二纵向导轨(6-2)与支撑面(1)固定连接，第一纵向导轨(6-1)与第二纵向导轨(6-2)在同一水平面且相互平行；

第一侧向气浮块(5-1)安装在第一纵向导轨(6-1)的外侧面，第一上侧气浮块(7-1)安装在第一纵向导轨(6-1)的上侧面；第一侧向气浮块(5-1)和第一上侧气浮块(7-1)通过支架与横向导轨(11)的一端固定连接；

第二侧向气浮块(5-2)安装在第二纵向导轨(6-2)的外侧面，第二上侧气浮块(7-1)安装在第二纵向导轨(6-2)的上侧面；第二侧向气浮块(5-2)和第二上侧气浮块(7-2)通过支架与横向导轨11的另一端固定连接；

压缩空气将侧向气浮块(5)、上侧气浮块(7)、横向气浮块(15)悬浮起来，侧向气浮块(5)和上侧气浮块(7)在纵向导轨(6)上运动，横向气浮块(15)在横向导轨(11)上移动，目标机构与横向气浮块(15)连接，通过侧向气浮块(5)、上侧气浮块(7)的纵向运动和横向气浮块(15)的横向运动来模拟目标机构在平面内的二维运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述支架包括螺纹柱(3)、第一侧向托架(4-1)、第一上侧托架(8-1)、第一竖梁(10-1)、第二侧向托架(4-2)、第二上侧托架(8-2)、第二竖梁(10-2)；

第一侧向托架(4-1)通过螺纹柱与第一侧向气浮块(5-1)固定连接；第一上侧托架(8-1)通过螺纹柱与第一上侧气浮块(7-1)固定连接，第一上侧托架(8-1)、第一侧向托架(4-1)、第一竖梁(10-1)彼此间固定连接，第一竖梁(10-1)与横向导轨(11)的一端连接；

第二侧向托架(4-2)通过螺纹柱与第二侧向气浮块(5-2)固定连接；第二上侧托架(8-2)通过螺纹柱与第二上侧气浮块(7-2)固定连接，第二上侧托架(8-2)、第二侧向托架(4-2)、第二竖梁(10-2)彼此间固定连接，第二竖梁(10-2)与横向导轨(11)的另一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述第一侧向气浮块(5-1)、第二侧向气浮块(5-2)、第一上侧气浮块(7-1)、第二上侧气浮块(7-2)、横向气浮块(15)通过第一支气管(12)、第二支气管(16)、第三支气管(9)、主气管18供气；

主气管(18)一端连接气源，另一端连接第一支气管(12)、第二支气管(16)、第三支气管(9)；

第一支气管(12)向横向气浮滑块(15)供气，第二支气管(16)向第一侧向气浮块(5-1)和第一上侧气浮块(7-1)供气；第三支气管(9)向第二侧向气浮块(5-2)和第二上侧气浮块(7-2)供气。

4.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述目标机构通过连接件19、U型架14与横向气浮块15连接；连接件19与U型架14固定连接，U型架与横向气浮块固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述连接件(19)为钢丝绳或者金属杆。

6.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于第一纵向导轨(6-1)和第二纵向导轨(6-2)通过多个支撑螺杆(2)与多个支撑面(1)连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于纵向导轨多个安装支撑面上下表面平整，所形成的整体平面度不大于1mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述第一侧向气浮块(5-1)、第一上侧气浮块(7-1)、第二侧向气浮块(5-2)、第二上侧气浮块(7-2)为长方体结构。

9.根据权利要求1所述的一种用于空间可展机构的气浮吊挂式重力卸载装置，其特征在于所述横向气浮块(15)的V型结构形式。

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