CN116809247A - 一种离心机用快速平衡装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心机用快速平衡装置及方法，在离心机转轴的第一侧转臂上沿离心力方向开设有滑槽，滑槽的第一端靠近离心机转轴，滑槽的第二端远离离心机转轴；释放机构安装在离心机转轴的第一侧转臂上，配重块置于滑槽内的第一端，且配重块与释放机构锁定连接；释放发射物体时，释放机构同步释放配重块，配重块沿滑轨从滑槽的第一端移动至第二端，配重块碰到缓冲机构后停下，离心机系统质心快速达到新的平衡。本发明利用旋转发射离心机快速旋转的特性，利用配重块所受离心力快速移动，从而实现快速配平，具有结构简单可靠、响应速度快等特点，实现旋转发射离心机在发射物体或土工离心机模型突然垮塌后快速重新达到平衡。

Description

一种离心机用快速平衡装置及方法

技术领域

本发明涉及离心机技术领域，尤其涉及一种离心机用快速平衡装置及方法。

背景技术

旋转发射离心机是用于微小卫星等冷发射的新型装备，主要采用离心机装置将被发射的物体加速后，如同链球一般“扔”出去，物体持续运动并进入轨道，该发射方式具有低成本、快速响应的特点。世界上仅美国SpinLaunch公司进行了旋转发射离心机研制尝试，目前也处于小型原理样机研制阶段，尚有诸多技术难题尚未解决。其中一个技术难题在于：离心机高速旋转并使物体达到500g-10000g的加速度，在约几分之一秒内发射出物体，期间离心机转子必须快速实现新的平衡，否者离心机转子轴承将因受到数千吨至数万吨的不平衡力而破坏。如何实现离心发射装置发射后重新快速到达平衡，目前在现有国内外公开文献中尚未发现相关报道。

在岩土工程领域，土工离心模型试验是将缩比土工模型(各方向尺寸均为原形土体的1/n)置于高速旋转的土工离心机中，利用n倍于重力加速度(又称ng)的离心力场作用，再现原形土体的应力状态(相关资料参见:贾普照.稳态加速度模拟实验设备—离心机概论及设计[M].北京：国防工业出版社,2013)。近年来，土工离心机可实现的模型规模越来越大，模型突然垮塌的风险也越高，需要离心机实现快速平衡来避免离心机轴承被损坏，现有离心机动平衡装置尚不能满足该需求。

为实现旋转发射离心机在发射物体或土工离心机模型突然垮塌后，离心机转子快速重新达到平衡，以避免离心机轴承被损坏，须发明一种离心机用快速平衡装置及方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种离心机用快速平衡装置及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种离心机用快速平衡装置，发射物体安装在离心机转轴的第一侧转臂端部，快速平衡装置包括：

配重块；在离心机转轴的第一侧转臂上沿离心力方向开设有滑槽，滑槽的第一端靠近离心机转轴，滑槽的第二端远离离心机转轴；

释放机构；释放机构安装在离心机转轴的第一侧转臂上，配重块置于滑槽内的第一端，且配重块与释放机构锁定连接，释放机构释放配重块后，配重块可滑动的置于滑槽内。

进一步地，滑槽内设置有导轨，配重块可滑动的安装在导轨上。

进一步地，滑槽的第二端内设置有用于配重块撞击缓冲的缓冲机构。

进一步地，缓冲机构包括空气弹簧，空气弹簧的作用方向为离心力方向。

进一步地，缓冲机构还包括滑动板、多个阻尼器、支撑板，多个阻尼器、空气弹簧安装在滑动板和支撑板之间，支撑板靠近滑槽的第二端设置。

进一步地，平衡装置还包括多个力传感器，力传感器置于滑槽的第二端与支撑板之间。

优选地，释放机构为爆炸螺栓结构。

一种离心机用快速平衡方法，包括在释放发射物体时，释放机构同步释放配重块，配重块沿滑轨从滑槽的第一端移动至第二端，配重块碰到缓冲机构后停下，离心机系统质心快速达到新的平衡。

本发明的有益效果在于：

快速平衡装置利用旋转发射离心机快速旋转的特性，利用配重块所受离心力快速移动，从而实现快速配平，具有结构简单可靠、响应速度快等特点，实现旋转发射离心机在发射物体或土工离心机模型突然垮塌后快速重新达到平衡。

附图说明

图1是本发明中离心机用快速平衡装置的结构示意图；

图2是本发明中缓冲机构的安装位置示意图；

图3是本发明中缓冲机构的结构示意图；

图中：1-转臂、11-滑槽、12-滑轨、2-配重块、3-缓冲机构、31-滑动板、32-阻尼器、33-空气弹簧、34-支撑板、35-力传感器、36-转臂兜装梁、4-发射物体、5-释放机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-3所示，一种离心机用快速平衡装置，发射物体4安装在离心机转轴的第一侧转臂1端部，快速平衡装置包括：

配重块2；在离心机转轴的第一侧转臂1上沿离心力方向开设有滑槽11，滑槽11内设置有导轨，滑槽11的第一端靠近离心机转轴，滑槽11的第二端远离离心机转轴；

释放机构5；释放机构5安装在离心机转轴的第一侧转臂上，配重块2置于滑槽11内的第一端，且配重块2与释放机构5锁定连接，释放机构5释放配重块2后，配重块2可滑动的置于滑槽11内，并在导轨上滑动。释放机构5优选为爆炸螺栓结构，在需要释放配重块2时候，爆炸螺栓结构爆炸解锁对配重块2的锁定，则配重块2在离心力作用下沿着滑槽11向滑槽11的第二端移动。由于离心机的转臂高速旋转，配重块2移动的平均加速度达到数百g，配重块2能够在几分之一秒内移动到相应位置。

滑槽11的第二端内设置有用于配重块2撞击缓冲的缓冲机构3。缓冲机构3包括空气弹簧33、滑动板31、多个阻尼器32、支撑板34，空气弹簧33和阻尼器32的作用方向为离心力方向。两个阻尼器32、两个空气弹簧33均安装在滑动板31和支撑板34之间，支撑板34靠近滑槽11的第二端设置。两个阻尼器32置于两个空气弹簧33两侧。

平衡装置还包括多个力传感器35，力传感器35置于滑槽11的第二端的转臂兜装梁36与支撑板34之间。力传感器35的两端分别与转臂兜装梁36和支撑板34固定连接，且滑动板31的两端亦可滑动的套装在导轨上。导轨优选为两根滑动杆，配重块2的两侧亦可滑动的套装在两根滑动杆上。力传感器35可向离心机系统实时反馈力的大小，并以此判断配重块2是否到位。当配重块2与滑动板31接触后，在空气弹簧33和阻尼器32的共同作用下使配重块2平稳停下。

一种离心机用快速平衡方法，包括在释放发射物体4时，释放机构5同步释放配重块2，配重块2沿滑轨12从滑槽11的第一端移动至第二端，配重块2碰到缓冲机构3后停下，离心机系统质心快速达到新的平衡。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种离心机用快速平衡装置，发射物体安装在离心机转轴的第一侧转臂端部，其特征在于，快速平衡装置包括：

配重块；在离心机转轴的第一侧转臂上沿离心力方向开设有滑槽，滑槽的第一端靠近离心机转轴，滑槽的第二端远离离心机转轴；

释放机构；释放机构安装在离心机转轴的第一侧转臂上，配重块置于滑槽内的第一端，且配重块与释放机构锁定连接，释放机构释放配重块后，配重块可滑动的置于滑槽内。

2.根据权利要求1所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：滑槽内设置有导轨，配重块可滑动的安装在导轨上。

3.根据权利要求1所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：滑槽的第二端内设置有用于配重块撞击缓冲的缓冲机构。

4.根据权利要求3所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：缓冲机构包括空气弹簧，空气弹簧的作用方向为离心力方向。

5.根据权利要求4所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：缓冲机构还包括滑动板、多个阻尼器、支撑板，多个阻尼器、空气弹簧安装在滑动板和支撑板之间，支撑板靠近滑槽的第二端设置。

6.根据权利要求5所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：平衡装置还包括多个力传感器，力传感器置于滑槽的第二端与支撑板之间。

7.根据权利要求1所述的一种离心机用快速平衡装置，其特征在于：释放机构为爆炸螺栓结构。

8.一种离心机用快速平衡方法，其特征在于，包括在释放发射物体时，释放机构同步释放配重块，配重块沿滑轨从滑槽的第一端移动至第二端，配重块碰到缓冲机构后停下，离心机系统质心快速达到新的平衡。