气体静压式零重力模拟悬挂方法与流程

本发明属土重力环境下测试设备技术领域，涉及一种气体静压式零重力模拟悬挂方法。

背景技术：

随着探月工程以及空间站建设的大力发展，对于航天技术研究提出更高的要求，研发出更加先进的航天设备是必不可少的。在航天设备的研究中，地面测试试验是至关重要的一个环节。在航天设备的天线和太阳能电池板等展开装置的测试中，需要在地面模拟零重力的工况，因此，设计出一种零重力模拟悬挂装置是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气体静压式零重力模拟悬挂方法，为航天设备中天线、太阳能电池板展开装置的地面试验提供零重力工况。

本发明所采用的一个技术方案是，一种气体静压式零重力模拟悬挂方法，包括支撑模块、导轨模块、供气模块、检测模块；

导轨模块包括x导轨，x导轨连接于支撑模块上，x导轨配合连接有x滑块，x滑块上连接有垂直x导轨方向的y导轨，y导轨上配合连接有y滑块；

供气模块包括依次相连的空气压缩机、气罐、气源三联件，气源三联件通过管道连接分配器，分配器上连接多个气体管道，每个气体管道上设置有气阀，多个气体管道均衡分布于x滑块、y滑块内，x滑块、y滑块的侧壁上均开设有多个出气孔；

检测模块包括多个电涡流位移传感器，每个电涡流位移传感器依次连接数据采集卡、光栅测距单元，数据采集卡还依次连接数据处理单元、气阀控制器、气阀，电涡流位移传感器均匀分布于x导轨、y导轨上。

本发明特点还在于：

支撑模块包括四个竖直设置的立柱，每两个相邻立柱之间连接有横梁，相对横梁之间连接有x导轨。

气罐与气源三联件之间设置有空气干燥机。

每个管道上均连接有气压表。

x导轨、y导轨上均开设有燕尾槽，x滑块嵌接于x导轨的燕尾槽内，且x滑块与x导轨之间存在空隙，y滑块嵌接于y导轨的燕尾槽内，且y滑块与y导轨之间存在空隙。

每个光栅测距单元包括光栅读数头和与光栅读数头配套使用的标尺光栅，光栅读数头分别固定于x导轨和y导轨一端，标尺光栅分别固定于x滑块、y滑块一端，标尺光栅与光栅读数头位置相对。

本发明气体静压式零重力模拟悬挂方法的有益效果是：采用模块化设计，便于安装调试以及维护；检测模块可以主动监测导轨的运动，对其运动轨迹进行主动控制；该装置能够拼接，可满足不同尺寸测试件的测试试验，能够为航天设备中的天线、太阳能电池板等展开装置的地面试验提供零重力工况。

附图说明

图1是本发明气体静压式零重力模拟悬挂方法的平面结构示意图；

图2是本发明中供气模块结构示意图；

图3是本发明中检测模块结构示意图。

图中，1.x导轨，2.x滑块，3.y导轨，4.y滑块，5.空气压缩机，6.气罐，7.气源三联件、8.分配器，9.气阀，10.电涡流位移传感器，11.数据采集卡，12.数据处理单元，13.气阀控制器，14.立柱，15.横梁，16.空气干燥机，17.气压表，18.光栅读数头，19.标尺光栅，20.气膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明气体静压式零重力模拟悬挂方法，如图1所示，包括支撑模块、导轨模块、供气模块、检测模块；

导轨模块包括x导轨1，x导轨1连接于支撑模块上，x导轨1配合连接有x滑块2，x滑块2上连接有垂直x导轨1方向的y导轨3，y导轨3上配合连接有y滑块4；

如图2所示，供气模块包括依次相连的空气压缩机5、气罐6、气源三联件7，气源三联件7通过管道连接分配器8，分配器8上连接多个气体管道，每个气体管道上设置有气阀9，多个气体管道均衡分布于x滑块2、y滑块4内，x滑块2、y滑块4的侧壁上均开设有多个出气孔；

如图3所示，检测模块包括多个电涡流位移传感器10，每个电涡流位移传感器10依次连接数据采集卡11、光栅测距单元，数据采集卡11还依次连接数据处理单元12、气阀控制器13、气阀9，电涡流位移传感器10均匀分布于x导轨1、y导轨3上。

支撑模块包括四个竖直设置的立柱14，每两个相邻立柱14之间连接有横梁15，相对横梁15之间连接有x导轨1。

气罐6与气源三联件7之间设置有空气干燥机16。

每个管道上均连接有气压表17。

x导轨1、y导轨3上均开设有燕尾槽，x滑块2嵌接于x导轨1的燕尾槽内，且x滑块2与x导轨1之间存在空隙，y滑块4嵌接于y导轨3的燕尾槽内，且y滑块4与y导轨3之间存在空隙。

每个光栅测距单元包括光栅读数头18和与光栅读数头18配套使用的标尺光栅19，光栅读数头18分别固定于x导轨1和y导轨3一端，标尺光栅19分别固定于x滑块2、y滑块4一端，标尺光栅19与光栅读数头18位置相对。

本发明气体静压式零重力模拟悬挂方法的使用方法为：

使用时，空气压缩机5将空气压缩至气罐6中，气罐6中的压缩空气通过空气干燥机16进入至气源三联件7、分配器8，分配器8将压缩空气分流向x滑块2和y滑块4方向，随后分别通过x滑块2和y滑块4方向的气阀9控制压缩气体的流动。

通过光栅读数头18测定与标尺光栅19的距离信息，数据采集卡11采集该距离信息，并将该信息传输至数据处理单元12，数据处理单元12根据所需目的距离发出反馈信号至气阀控制器13，气阀控制器13根据接收的反馈信号选择气阀9的开启/关闭。

当x滑块2需要移动时，数据处理单元12根据接收到的距离信息判断发出反馈信号至气阀控制器13，气阀控制器13根据接收的反馈信号选择x滑块2方向气阀9的开启，压缩空气进入至x滑块2，在x滑块2与x导轨1之间形成气膜20，电涡流位移传感器10能够检测气膜20厚度，促使x滑块2相对x导轨1滑动；当x滑块2移动至特点距离后，数据处理单元12发出指令关闭x滑块2方向气阀9，x滑块2停止移动。

当y滑块4需要移动时，原理同上。

通过上述方式，本发明气体静压式零重力模拟悬挂方法，采用模块化设计，便于安装调试以及维护；检测模块可以主动监测导轨的运动，对其运动轨迹进行主动控制；该装置能够拼接，可满足不同尺寸测试件的测试试验，能够为航天设备中的天线、太阳能电池板等展开装置的地面试验提供零重力工况。

技术特征：

1.气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，包括支撑模块、导轨模块、供气模块、检测模块；

所述导轨模块包括x导轨(1)，所述x导轨(1)连接于支撑模块上，所述x导轨(1)配合连接有x滑块(2)，所述x滑块(2)上连接有垂直x导轨(1)方向的y导轨(3)，所述y导轨(3)上配合连接有y滑块(4)；

所述供气模块包括依次相连的空气压缩机(5)、气罐(6)、气源三联件(7)，所述气源三联件(7)通过管道连接分配器(8)，所述分配器(8)上连接多个气体管道，每个气体管道上设置有气阀(9)，多个气体管道均衡分布于x滑块(2)、y滑块(4)内，所述x滑块(2)、y滑块(4)的侧壁上均开设有多个出气孔；

所述检测模块包括多个电涡流位移传感器(10)，每个所述电涡流位移传感器(10)依次连接数据采集卡(11)、光栅测距单元，所述数据采集卡(11)还依次连接数据处理单元(12)、气阀控制器(13)、气阀(9)，所述电涡流位移传感器(10)均匀分布于x导轨(1)、y导轨(3)上。

2.根据权利要求1所述气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，所述支撑模块包括四个竖直设置的立柱(14)，每两个相邻立柱(14)之间连接有横梁(15)，相对横梁(15)之间连接有x导轨(1)。

3.根据权利要求1所述气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，所述气罐(6)与气源三联件(7)之间设置有空气干燥机(16)。

4.根据权利要求1所述气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，每个所述管道上均连接有气压表(17)。

5.根据权利要求1所述气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，所述x导轨(1)、y导轨(3)上均开设有燕尾槽，所述x滑块(2)嵌接于x导轨(1)的燕尾槽内，且x滑块(2)与x导轨(1)之间存在空隙，所述y滑块(4)嵌接于y导轨(3)的燕尾槽内，且y滑块(4)与y导轨(3)之间存在空隙。

6.根据权利要求1所述气体静压式零重力模拟悬挂方法，其特征在于，每个所述光栅测距单元包括光栅读数头(18)和与光栅读数头(18)配套使用的标尺光栅(19)，所述光栅读数头(18)分别固定于x导轨(1)和y导轨(3)一端，所述标尺光栅(19)分别固定于x滑块(2)、y滑块(4)一端，所述标尺光栅(19)与光栅读数头(18)位置相对。

技术总结
本发明公开了气体静压式零重力模拟悬挂方法，包括支撑模块、导轨模块、供气模块、检测模块，采用模块化设计，便于安装调试以及维护；检测模块可以主动监测导轨的运动，对其运动轨迹进行主动控制；该装置能够拼接，可满足不同尺寸测试件的测试试验，能够为航天设备中的天线、太阳能电池板等展开装置的地面试验提供零重力工况。

技术研发人员：王建磊;张琛;王云龙;王晓虎;贾谦;崔亚辉
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2018.11.26
技术公布日：2020.06.02