空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及仿真技术，具体涉及一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护目.o
【背景技术】
[0002]航天器在太空中运行时处于一种微干扰力矩环境中，航天器特殊的运行环境要求在研制过程中进行充分的地面仿真试验。基于三轴气浮台构建的微干扰力矩环境地面模拟系统是一种十分有效的仿真手段，三轴气浮台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成气膜，使台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟卫星在大气层外空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为卫星运动模拟器，采用球面气浮轴承支持的三轴气浮台，不但能模拟卫星三轴方向的姿态运动，还能模拟卫星三轴姿态耦合动力学。通过气浮台进行全物理仿真具有重要意义，它是方案论证和功能验证不可缺少的工具。仿真实践证明，利用气浮台进行卫星地面仿真不仅对卫星姿态控制系统验证有着重要作用，而且能够显著提高卫星的效费比，降低风险，缩短研发周期。
[0003]为了确保基于三轴气浮台构建的微干扰力矩环境地面模拟系统各类设备在仿真试验中的安全，需要设计完善的安全保护措施。目前关于这类基于气浮台构建的仿真系统的保护方法的文献较为少见，经文献检索，李季苏、牟小刚、孙维德、杨天安、李通生等在论文“大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统”（见《控制工程》，2001年，第三期，页码：736-741)中给出了三轴气浮台全物理仿真系统的实现，但是并没有提出气浮台防倒台保护方法；许剑等在论文“五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究”（博士论文）中虽然提出了为了保证试验时的平台安全，添加了一套机械限位保护机构，但是却并没有给出具体的保护机构的实现方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置。
[0005]本发明采用以下技术方案予以实现：一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，包括旋转平台（1)、气浮台立柱（12)和仪表平台（9)，气浮台立柱（12)固定安装旋转平台（1)上，仪表平台（9)通过气浮球安装在气浮台立柱（12)的气浮球轴承上，其特点是：还包括三个千斤顶单元、倾倒保护限位伸缩机构（8)、三个定位球窝（10)和喷气推力单元（11)，每个千斤顶单元包括基座（2)、千斤顶体（3)、定位球（4)、电动推杆（5)、减速器（6)和电机（7)，三个基座⑵平均分布在以气浮台立柱为中心的旋转平台⑴的圆平面上，每个千斤顶体（3)固定连接于一个基座（2)上，电动推杆（5)与千斤顶体（3)连接，电动推杆（5)上端固定有定位球（4)，气浮台立柱（12)四周固定连接有倾倒保护限位伸缩机构（8)，仪表平台（9)下表面固定有三个定位球窝（10)，每个定位球窝（10)的位置与一个定位球（4)的位置相配合，喷气推力单元（11)固定安装于仪表平台（9)上；通过电动推杆
(5)同步或异步实现仪表平台（9)的升降，通过调整倾倒保护限位伸缩机构（8)的伸出长度限定仪表平台的允许倾倒角度；当仪表平台(9)处于特殊情况需要快速保护时，通过电动推杆(5)将仪表平台(9)顶起；当仪表平台(9)有倒台趋势时，通过喷气推力单元(11)将仪表平台(9)进行姿态调整。
[0006]本发明还具有如下技术特征:
[0007]1、所述倾倒保护限位伸缩机构(8)有6组，均匀分布在气浮台立柱圆周上；所述喷气推力单元(11)共有6组喷气推力器，均匀分布在仪表平台的各个方向上。
[0008]2、所述的三个千斤顶单元能够实现同步的举升和下降功能，达到对仪表平台的托举功能，当仪表平台由工作状态转入停止试验时，三轴气浮台系统继续供气，同时三个千斤顶单元启动并同步上升，直至仪表平台下方的定位球离开定位球窝一定安全距离后，气浮系统停止供气，完成千斤顶对仪表平台的安全支撑；仪表平台由静止支撑工作状态进入自由工作悬浮状态时，气浮系统先进行供气，当供气气压达到要求后，三个千斤顶再缓缓下降，使气浮球精确落入气浮球轴承上，千斤顶单元由地面控制器进行控制。
[0009]本发明的特点和优点:
[0010]本发明可实现三组千斤顶系统的同步或者异步举升和下降功能，可以完成对仪表平台的安全支撑和倾覆保护等功能，原理简单，操作方便，成本低，安全可靠，易于工程实现。
【附图说明】
[0011]图1为本发明空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置结构示意图；
[0012]图2为本发明冷气喷气装置推力器布局示意图；
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
[0014]实施例1
[0015]—种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，包括旋转平台1、气浮台立柱12和仪表平台9，气浮台立柱12固定安装旋转平台I上，仪表平台9通过气浮球安装在气浮台立柱12的气浮球轴承上，其特征在于:还包括三个千斤顶单元、倾倒保护限位伸缩机构8、三个定位球窝10和喷气推力单元11，每个千斤顶单元包括基座2、千斤顶体3、定位球4、电动推杆5、减速器6和电机7，三个基座2平均分布在以气浮台立柱为中心的旋转平台I的圆平面上，每个千斤顶体3固定连接于一个基座2上，电动推杆5与千斤顶体3连接，电动推杆5上端固定有定位球4，气浮台立柱12四周固定连接有倾倒保护限位伸缩机构8，仪表平台9下表面固定有三个定位球窝10，每个定位球窝10的位置与一个定位球4的位置相配合，喷气推力单元11固定安装于仪表平台9上；通过电动推杆5同步或异步实现仪表平台9的升降，通过调整倾倒保护限位伸缩机构8的伸出长度限定仪表平台的允许倾倒角度；当仪表平台9处于特殊情况需要快速保护时，通过电动推杆5将仪表平台9顶起；当仪表平台9有倒台趋势时，通过喷气推力单元11将仪表平台9进行姿态调整。所述倾倒保护限位伸缩机构8有6组，均匀分布在气浮台立柱圆周上；所述喷气推力单元11共有6组喷气推力器，均匀分布在仪表平台的各个方向上。
[0016]实施例2
[0017]结合图1、图2，三个千斤顶系统可实现同步的举升和下降功能，达到对仪表平台的托举功能。当仪表平台由工作状态转入停止试验时，三轴气浮台系统继续供气，同时三个千斤顶系统启动并同步上升，直至仪表平台下端的气浮球离开球窝一定安全距离后，气浮系统停止供气，完成千斤顶对仪表平台的安全支撑，以避免气浮球与球轴承接触发生破坏；仪表平台由静止支撑工作状态进入自由工作悬浮状态时，气浮系统先进行供气，当供气气压达到要求后，三个千斤顶再缓缓下降，使气浮球精确落入气浮球轴承上。千斤顶系统由地面控制器进行控制，通过设置不仅可以实现三台千斤顶的同步驱动，还可以实现每台千斤顶的单独控制，操作人员可以根据需要输入相应指令，进行针对单个千斤顶的运行控制。此夕卜，还可以通过控制三个千斤顶系统协同工作，实现仪表平台倾覆保护等功能。
[0018]实施例3
[0019]结合图1、图2，倾倒保护限位伸缩机构的布局如图1所示。用户可根据每次试验时，仪表平台的运动范围，对倾倒保护限位伸缩机构进行设置，改变倾倒保护限位伸缩机构的伸出长度，从而限制仪表平台的最大运动角度，防止因发生大角度倾斜出现倒台的现象。
[0020]实施例4
[0021]结合图1、图2，喷气推力器的布局如图2所示，均匀分布在仪表平台的各个方向，通过支架安装在仪表平台的中层板外侧，其推力矢量有六个方向，可根据总体要求，每个方向上的推力器成对称式力偶工作，也可单独工作。6台喷气推力器两两成对工作，每对喷气推力器可提供力偶式工作力矩，不仅可以完成三轴气浮台的姿态控制任务，为飞轮的动量卸载提供力矩，同时当台体倾斜角大于规定的角度时，可自动启动喷气推力器喷气，对台体产生反作用力矩，快速的将台体控回安全位置，防止仪表平台出现倒台现象。
【主权项】
1.一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，包括旋转平台(I)、气浮台立柱(12)和仪表平台(9)，气浮台立柱(12)固定安装旋转平台⑴上，仪表平台(9)通过气浮球安装在气浮台立柱(12)的气浮球轴承上，其特征在于:还包括三个千斤顶单元、倾倒保护限位伸缩机构(8)、三个定位球窝(10)和喷气推力单元(11)，每个千斤顶单元包括基座⑵、千斤顶体(3)、定位球⑷、电动推杆(5)、减速器(6)和电机(7)，三个基座⑵平均分布在以气浮台立柱为中心的旋转平台(I)的圆平面上，每个千斤顶体(3)固定连接于一个基座(2)上，电动推杆(5)与千斤顶体(3)连接，电动推杆(5)上端固定有定位球(4)，气浮台立柱(12)四周固定连接有倾倒保护限位伸缩机构(8)，仪表平台(9)下表面固定有三个定位球窝(10)，每个定位球窝(10)的位置与一个定位球(4)的位置相配合，喷气推力单元(11)固定安装于仪表平台(9)上；通过电动推杆(5)同步或异步实现仪表平台(9)的升降，通过调整倾倒保护限位伸缩机构(8)的伸出长度限定仪表平台的允许倾倒角度；当仪表平台(9)处于特殊情况需要快速保护时，通过电动推杆(5)将仪表平台(9)顶起；当仪表平台(9)有倒台趋势时，通过喷气推力单元(11)将仪表平台(9)进行姿态调整。2.根据权利要求1所述的一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，其特征在于，所述倾倒保护限位伸缩机构(8)有6组，均匀分布在气浮台立柱圆周上；所述喷气推力单元(11)共有6组喷气推力器，均匀分布在仪表平台的各个方向上。3.根据权利要求1所述的一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，其特征在于，所述的三个千斤顶单元能够实现同步的举升和下降功能，达到对仪表平台的托举功能，当仪表平台由工作状态转入停止试验时，三轴气浮台系统继续供气，同时三个千斤顶单元启动并同步上升，直至仪表平台下方的定位球离开定位球窝一定安全距离后，气浮系统停止供气，完成千斤顶对仪表平台的安全支撑；仪表平台由静止支撑工作状态进入自由工作悬浮状态时，气浮系统先进行供气，当供气气压达到要求后，三个千斤顶再缓缓下降，使气浮球精确落入气浮球轴承上，千斤顶单元由地面控制器进行控制。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种空间微干扰力矩环境地面模拟系统安全保护装置，包括旋转平台、气浮台立柱和仪表平台，本装置还包括三个千斤顶单元、倾倒保护限位伸缩机构、三个定位球窝和喷气推力单元，每个千斤顶单元包括基座、千斤顶体、定位球、电动推杆、减速器和电机，电动推杆与千斤顶体连接，电动推杆上端固定有定位球，气浮台立柱四周固定连接有倾倒保护限位伸缩机构，仪表平台下表面固定有三个定位球窝，每个定位球窝的位置与一个定位球的位置相配合，喷气推力单元固定安装于仪表平台上；通过电动推杆同步或异步实现仪表平台的升降，通过调整倾倒保护限位伸缩机构的伸出长度限定仪表平台的允许倾倒角度。本发明操作方便，安全可靠。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN105045136
【申请号】CN201510359408
【发明人】王常虹, 夏红伟, 马广程, 李志慧, 王新波
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月19日