CN212423543U - 基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统，属于太阳翼悬浮领域，其包括平台支架，所述的平台支架采用非铁磁性材料；平台支架包括底板、顶板和侧支撑柱；所述的顶板上布置有若干直流电机，直流电机的输出端连接有悬挂钩；所述的太阳翼大型空间测试平台还包括电磁平台；电磁平台的两侧通过两个旋转臂铰接在平台支架两侧的侧支撑柱中部；所述的电磁平台可绕平台支架两侧的两个铰接点所在的转动轴线转动；所述的电磁平台朝向转动轴线的一侧均匀布置有电磁铁。本实用新型利用电磁平台上的电磁铁产生磁力，以抵消太阳翼的重力，实现太阳翼的无重力或微重力悬浮，并可提供两种磁悬浮方案供用户根据实际情况进行选取。

Description

基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统

技术领域

本实用新型属于太阳翼测试领域，具体涉及一种基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统。

背景技术

随着我国载人航天航空事业的发展，航天器的结构日益复杂，同时对结构的稳定性、航天器的运动性能要求越来越严格。

外太空环境是一种无重力无阻力环境，如何在地面上模拟外太空的无重力环境对太阳翼的测试有着至关重要的影响。目前我国对太空模拟环境的地面模拟主要是模拟微重力环境，其主要手段有吊丝配重平衡法、水浮法、自由落体法、抛物线飞行法等等。

现有的模拟微重力环境的方法一般需要与太阳翼进行接触，且由于机械接触的存在，存在应力集中问题，并且还会使得一些针对太阳翼的测试精度降低。而像常用的吊丝配重平衡法一般需要寻找太阳翼的质心，这也额外增加了质心的测试工作，当需要在太阳翼上安装组件进行测试时，还需关注新增部件对质心的影响，使得整个太阳翼测试工作较为繁琐。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种集磁悬浮无阻力的太阳翼大型空间测试平台。通过在太阳翼上有选择性的粘贴或安装磁性组件；使得太阳翼具备磁性。通过悬挂钩完成初步的吊装和太阳翼重力的测试；通过电磁铁向太阳翼的磁性组件施加磁力，使得磁力抵消重力，从而使太阳翼实现磁悬浮用于后续的太阳翼性能实验。

本申请的实施例公开了一种基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统，其包括平台支架，所述的平台支架采用非铁磁性材料；所述的平台支架包括底板、顶板和侧支撑柱；所述的顶板上布置有若干直流电机，直流电机的输出端连接有悬挂钩；所述的太阳翼大型空间测试平台还包括一电磁平台；电磁平台的两侧通过两个旋转臂铰接在平台支架两侧的侧支撑柱中部；所述的电磁平台可绕平台支架两侧的两个铰接点所在的转动轴线转动；所述的电磁平台朝向转动轴线的一侧均匀布置有电磁铁。

优选的，所述的直流电机的输出端连接一绕线盘，绕线盘的线缆连接所述的悬挂钩。所述的线缆和悬挂钩均为非铁磁性材料。

优选的，所述的绕线盘上设有称重传感器。

优选的，所述的直流电机有四个，分别布置于顶板的四个角上。

优选的，电磁平台上的各电磁铁的线圈独立供电。

优选的，所述的电磁平台上设有供悬挂钩穿过的开孔。

优选的，所述的电磁平台上设有若干激光距离传感器。

优选的，所述的侧支撑柱上设有可上下移动调整安装高度的挡块；挡块设有减震装置。

相比于现有技术，本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型通过在被测试太阳翼上加装磁性组件，并利用电磁平台上的电磁铁产生磁力，以抵消太阳翼的重力，实现太阳翼的无重力或微重力悬浮。

本实用新型提供了两种可选择的悬浮方式，一种太阳翼位于电磁平台上，此时需要在太阳翼上加装磁片，磁片为永磁体具备磁极；电磁铁与磁片之间产生排斥力从而抵消重力。本实用新型还设计有激光距离传感器，用于检测太阳翼的姿态，当太阳翼发生倾斜或姿态达不到测试需求时，可预警。

另一种方案是电磁平台位于太阳翼上方，此时只需在太阳翼上加装铁片(一般装在太阳翼下表面)；铁片相比于磁片可设计得更薄更轻，从而减少对太阳翼固有性能的影响；通过电磁铁与磁片之间产生吸力从而抵消重力实现悬浮。为了保证安全，在侧支撑柱上设置挡块，防止因吸力过大导致太阳翼撞击电磁平台；挡块高度位置可根据需要调整且可拆卸；可要求挡块拆卸后电磁平台才允许转动。

太阳翼的重力可通过称重传感器或其它手段检测，本实用新型适用面广，为太阳翼的微重力测试提供了一种新的思路。

附图说明

图1为基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统的结构示意图；

图2为基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统的主视图；

图3为电磁平台位于待测试太阳翼下方位置时的测试平台示意图。

图4为电磁平台转动示意图。

图5为挡块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明，但不能以此限定本实用新型的范围。即凡是依本实用新型申请专利范围所作的变化与修饰，皆应仍属于发明专利涵盖的范围内。

如图1-3所示，本实施例公开了一种基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统，包括平台支架，所述的平台支架采用非铁磁性材料；所述的平台支架包括底板、顶板和侧支撑柱；所述的顶板上布置有若干直流电机1，直流电机的输出端连接有悬挂钩4；所述的太阳翼大型空间测试平台还包括一电磁平台2；电磁平台2的两侧通过两个旋转臂5铰接在平台支架两侧的侧支撑柱中部；所述的电磁平台2可绕平台支架两侧的两个铰接点所在的转动轴线转动；所述的电磁平台2朝向转动轴线的一侧均匀布置有电磁铁。

在本实施例中，所述的线缆和悬挂钩4均为非铁磁性材料，其中悬挂钩优选为塑料材质，线缆可以为尼龙线、PE线或碳素线。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述的直流电机的输出端连接一绕线盘，绕线盘的线缆连接所述的悬挂钩4。直流电机也可采用磁屏蔽罩进行磁屏蔽，但磁屏蔽罩并非本实施例的必要手段，因此一般情况下本实施例的磁场不会影响电机在本实施例情况下的工作精度。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述的绕线盘上设有称重传感器。称重传感器检测悬挂钩所悬挂的太阳翼的重力情况，目前已经广泛应用于工业或实验装置中；本实施例优选为测试线缆拉力的拉力传感器，通过测试线缆的拉力来检测太阳翼的重力情况。

本实施例中，所述的直流电机有四个，分别布置于顶板的四个角上。由于太阳翼的质量并非均匀分布，可根据实际需要布置直流电机的位置和数量。同时电磁平台2上的各电磁铁的线圈独立供电，即每个线圈电流的大小和方向可调节，以提高磁悬浮的精度，并实现太阳翼姿态的调整。电磁铁的数量和布置位置也可根据待悬浮太阳翼的形状和质量分布进行调整；优选情况下，电磁铁以阵列式布置，且电磁铁的密度尽量大。

所述的电磁平台2上设有供悬挂钩4穿过的开孔。当电磁平台2位于太阳翼上方时，悬挂钩4需要穿过开孔对太阳翼进行悬挂。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述的电磁平台2上设有若干激光距离传感器6。激光距离传感器6用于检测太阳翼的姿态，以便根据姿态调整各电磁铁的电流大小和方向，从而实现太阳翼姿态的调整或驱动太阳翼运动。

如图5所示，在本实用新型的另一个具体实施例中，两边的侧支撑柱上设有可上下移动调整安装高度的挡块；挡块以弹簧为减震结构。如图5所述，一个挡块包括上下两个面，两个面之间以弹簧相连，其中上边的面固定在侧支撑柱上。挡块防止太阳翼因吸力过大撞击电磁平台。

由于太阳翼自身的磁性元件分布和数量通常不足以使得太阳翼达到磁悬浮的要求。因此在太阳翼悬浮时，通常需要在太阳翼上布置磁性组件。本实用新型有两种悬浮方法，针对的磁性组件的要求可以变化。其中磁性组件选择永磁体磁片时，两种悬浮方法均使用。但永磁体磁片通常厚度较厚，质量较大，难免影响太阳翼自身的性能，且成本较高；因此本实用新型还提供了使用铁片进行悬浮的方案。

悬浮方式1：太阳翼位于电磁平台上，即通过两个旋转臂5使得电磁平台转动至底部位置并锁定旋转臂5；此时需要在太阳翼上加装永磁体磁片，磁片的布置数量和位置根据太阳翼自身的大小和质量分布而定。太阳翼通过悬挂钩悬挂；初始悬挂姿态可以为太阳翼性能测试的要求姿态,例如为水平姿态，本方法对悬挂高度的要求不高。电磁铁通电使得电磁铁与磁片之间产生排斥力从而抵消重力。在操作时，应逐步提高电磁铁的电流；并观察称重传感器的示数变化。对于太阳翼质量较集中的区域，可适当增加电磁铁的电流大小；通过激光距离传感器检测太阳翼的姿态变化，若姿态发生改变，则应控制相应电磁铁的电流以恢复初始姿态。待称重传感器的示数为0或达到所需的微重力要求时，即可认为太阳翼实现了悬浮。

悬浮方式2：与悬浮方式1相比，此时通过旋转臂调整电磁平台位于上部，即待测试太阳翼上方，电磁平台的转动如图4所示。此时只需在太阳翼上加装铁片，一般装在太阳翼下表面；铁片相比于磁片可设计得更薄更轻，从而减少对太阳翼固有性能的影响。悬挂钩从电磁平台上开设的开孔伸下，并悬挂太阳翼；为了保证安全，在侧支撑柱上设置挡块，防止因吸力过大导致太阳翼撞击电磁平台；挡块高度位置可根据需要调整且可拆卸。逐步提升电磁铁的电流，操作方法与悬浮方式2相同，通过电磁铁与磁片之间产生吸力从而抵消重力实现悬浮。

Claims (9)

1.一种基于磁悬浮的太阳翼大型测试系统，其特征在于包括：平台支架，所述的平台支架采用非铁磁性材料；所述的平台支架包括底板、顶板和侧支撑柱；所述的顶板上布置有若干直流电机(1)，直流电机的输出端连接有悬挂钩(4)；所述的太阳翼大型空间测试平台还包括一电磁平台(2)；电磁平台(2)的两侧通过两个旋转臂(5)铰接在平台支架两侧的侧支撑柱中部；所述的电磁平台(2)可绕平台支架两侧的两个铰接点所在的转动轴线转动；所述的电磁平台(2)朝向转动轴线的一侧均匀布置有电磁铁。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述的直流电机的输出端连接一绕线盘，绕线盘的线缆连接所述的悬挂钩(4)。

3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述的线缆和悬挂钩(4)均为非铁磁性材料。

4.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述的绕线盘上设有称重传感器。

5.如权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述的直流电机有四个，分别布置于顶板的四个角上。

6.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，电磁平台(2)上的各电磁铁的线圈独立供电。

7.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述的电磁平台(2)上设有供悬挂钩(4)穿过的开孔。

8.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述的电磁平台(2)上设有若干激光距离传感器(6)。

9.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述的侧支撑柱上设有可上下移动调整安装高度的挡块；挡块设有减震装置。

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