液磁混合悬浮地面微重力实验的通用载荷平台起吊机构的制作方法

本发明涉及空间微重力效应地面模拟领域，具体涉及一种液磁混合悬浮地面微重力实验的通用载荷平台起吊机构，该机构能够在磁液混合悬浮实验环境中进行应用。

背景技术：

新研制的航天器经常涉及到诸多的新技术，在发射入轨前必须加以充分验证。地面微重力实验是验证航天器新技术的重要手段，在地面微重力实验中，需要构建微重力环境。构建微重力环境的方法有很多种，利用磁液混合悬浮水池构建微重力环境，具备诸多优点。

在磁液混合悬浮水池中进行航天器的地面微重力实验，需要使用通用载荷平台来搭载实验体模型。实验体模型与真实航天器相似，是一种相对于真实航天器缩小或放大的模型。通用载荷平台是用来搭载实验体模型，并辅助实验体模型进行实验的平台。不进行实验时，实验体模型与通用载荷平台分离放置。实验前，需要在岸上将实验体与通用实验平台组装在一起，成为一个组合体。组装完成后，将组合体运输到混合悬浮水池中，进行微重力实验。当实验完成后，需要将组合体打捞到岸上并拆解。由于实验模型与通用载荷平台的质量均较大，所以上述组合、运输、打捞、拆解等操作，均需要起吊机构来进行协助。

由于通用载荷平台结构、组合体的组装过程以及组合体结构三者的特殊性，所以通用载荷平台、实验体模型与组合体的起吊操作具有特殊要求。

通用载荷平台由剩余重力补偿系统、载荷搭载系统、控制与执行机构组成。剩余重力补偿系统包含永磁铁与亚克力容器，永磁铁质量较大，永磁铁盛放于亚克力容器中。由于亚克力容器结构脆弱，且永磁铁的质量较大，所以不能采用吊运的方式来运输剩余重力补偿系统。载荷搭载系统是一个三框架结构。每个框架由杆件组成，所以载荷搭载系统不能承受过度的压力或拉力，否则其外形遭到破坏，功能受到影响。在组合体组装的过程中，要能灵活地调整实验体模型的上下位置。组装完成后，吊车的挂钩要继续与实验体模型保持固定，否则实验体模型会对载荷搭载产生巨大压力，或向旁侧倾倒并破坏载荷搭载系统的结构。

从外形上看，实验体模型位于组合体上方，剩余重力补偿系统位于组合体下方，二者由载荷搭载系统连接，质心在同一铅垂线上。在运输组合体的过程中，由于组合体具有这种外形特征，如果采用吊运的方式，那么只能将吊车的挂钩固定在实验体模型上，载荷搭载系统将会受到剩余重力补偿系统对其的拉力，结构会遭到破坏；如果采用托运的方式，那么只能给剩余重力补偿系统一个向上的力，载荷搭载系统受到实验体模型对其压力，其结构也会遭到破坏。传统吊车只有一个挂钩，不能满足通用载荷平台、实验体模型与组合体起吊操作的特殊要求，使用传统吊车来进行运输，将会破坏设备，造成不便。

对于组合体的运输，不论将传统吊车的挂钩固定在实验体模型上，还是通过挂钩所吊运的托盘托起剩余重力补偿系统，载荷搭载系统的框架都会遭到破坏。对于实验体模型的运输，若使用传统的吊车进行运输，组合体组装完成后的运输过程中，由于吊车的挂钩需要继续与实验体模型保持固定，所以载荷搭载系统的框架会遭到破坏。对于通用载荷平台的运输，使用传统吊车，由于传统吊车没有托盘，就只能采用吊运的方式。所以，传统的吊车无法满足航天器的磁液混合悬浮微重力实验的特殊要求，需要发明新的起吊机构，来协助实验。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种液磁混合悬浮地面微重力实验的通用载荷平台起吊机构，防护性能好，并且便于实验体模型和通用载荷平台的组装与分离。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

包括主吊车以及连接在主吊车上的托盘机构和辅助吊车；所述的托盘机构包括吊车扩展架，吊车扩展架通过支承杆连接用于支托剩余重力补偿系统的托盘；所述的辅助吊车设置于吊车扩展架形成的空间内部，辅助吊车连接实验体模型以及载荷搭载系统；所述的主吊车用于实现组合体整体浸入实验环境或从实验环境中吊出，所述的辅助吊车用于实现载荷搭载系统在实验体模型上的安装，以及实验体模型与剩余重力补偿系统的组合或者分离。

所述的主吊车与辅助吊车通过第一钢缆连接，吊车扩展架包括连接在第一钢缆上的若干根分支钢条以及由分支钢条固定的钢圈。

所述的钢圈内部交叉固定有若干根加强钢条。所述的分支钢条共设有4根，所有分支钢条的一端与第一钢缆焊接，另一端均匀的分布并固连在钢圈上。

所述的支承杆与钢圈之间进行可拆卸式连接。

所述的支承杆与托盘之间采用可拆卸式连接。

所述的辅助吊车通过第二钢缆连接实验体模型的吊环。

与现有技术相比，本发明在磁液混合悬浮重力实验中，能够安全、高效地完成起吊运输任务，该机构具有如下四种基本功能：1.单独运输实验体模型；2.单独运输剩余重力补偿系统；3.协助组装以及拆解实验体模型和剩余重力补偿系统的组合体；4.运输组合体。此外，本发明起吊机构具备一般吊车的吊运功能，还能完成一些一般吊车不能完成的任务，例如该起吊机构能够用于运输没有吊环的设备，或者结构脆弱及不宜吊运的设备等。某些水下组合体，如果具备实验体模型和通用载荷平台组合体的结构特征，并且分体之间的连接结构脆弱，也能够利用该起吊机构，进行组合体的陆地组装与分离，进行在陆上进行运输。

附图说明

图1本发明起吊机构的整体结构示意图；

图2本发明吊车扩展架的结构示意图；

图3本发明底盘结构示意图；

图4本发明实验体模型起吊示意图；

图5本发明剩余重力补偿系统放置示意图；

图6本发明底盘支承杆的安装示意图；

图7本发明载荷搭载系统安装示意图；

附图中：1-主吊车；2-辅助吊车；3-第一钢缆；4-第二钢缆；5-吊车扩展架；6-支承杆；7-托盘；8-分支钢条；9-钢圈；10-加强钢条；11-实验体模型；12-剩余重力补偿系统；13-载荷搭载系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1-7，本发明在结构上包括主吊车1以及连接在主吊车1上的托盘机构和辅助吊车2，托盘机构包括吊车扩展架5，吊车扩展架5通过支承杆6连接用于支托剩余重力补偿系统12的托盘7。主吊车1与辅助吊车2通过第一钢缆3连接，吊车扩展架5包括连接在第一钢缆3上的4根分支钢条8以及由分支钢条8固定的钢圈9，钢圈9内部交叉固定有若干根加强钢条10。所有分支钢条8的一端与第一钢缆3焊接，另一端均匀分布并固连在钢圈9上。辅助吊车2设置于吊车扩展架5形成的空间内部，辅助吊车2连接实验体模型11以及载荷搭载系统13。该机构中的支承杆6与钢圈9之间进行可拆卸式连接，支承杆6与托盘7之间也采用可拆卸式连接。辅助吊车2通过第二钢缆4连接实验体模型11的吊环。主吊车1用于实现组合体整体浸入实验环境或从实验环境中吊出，辅助吊车2用于实现载荷搭载系统13在实验体模型11上的安装，以及实验体模型11与剩余重力补偿系统12的组合或者分离。

本发明的使用过程如下：剩余重力补偿系统12放置于托盘7上，利用支承杆6将托盘7与吊车扩展架5进行连接并运输。辅助吊车2的第二钢缆4与实验体模型11的吊环连接，将实验体模型11吊升到合适的高度，将载荷搭载系统13安装在实验体模型11上。然后将实验体模型11吊运到剩余重力补偿系统12的正上方，利用支承杆6连接吊车扩展架5与托盘7。调整辅助吊车2，完成载荷搭载系统13与剩余重力补偿系统12的连接，并使实验体模型11的重力不对载荷搭载系统的结构产生破坏，完成组合体的组装。将组合体运输到磁液混合悬浮水池中，待组合体完全没入水池中时，解开支承杆6与钢圈9之间的连接，托盘7由于重力作用自动沉入水池，事先将缆线一端绑在底盘上，缆线另一端置于岸上，以方便打捞底盘。

完成实验后，将起吊机构置于组合体上方，钢缆4与实验体模型11的吊环连接。再将托盘7拖至组合体下方，将支承杆6与钢圈9固连，利用主吊车1与辅助吊车2的配合，将实验体模型11吊出水面，解开载荷搭载系统13与剩余重力补偿系统12之间的连接，然后利用起吊机构将各部件运出水池，再进行载荷搭载系统13的拆解。